Что такое туман?

Порой вместо чистого прозрачного воздуха мы видим на улице небольшое замутнение. Здания, деревья, дороги, небо — всё это будто обволакивается размыто-белёсой взвесью. Если эта белесоватая взвесь появилась из-за природного испарения, а дальность видимости при этом меньше километра, то перед нами туман.

Источник: Маглипогода

* * *

Что такое туман и из чего он состоит?

Туман — это скопление в приземном воздухе капель влаги и кристаллов льда со средним диаметром около 30 мкм (тоньше человеческого волоса). По сути, это облако, которое лежит прямо на высоте человеческого роста. Если на улице температура больше 0 °C, то туман состоит из обычных капелек воды. Если от 0 °C до –10 °C, то в воздухе зависают переохлаждённые капли. Если от –10 °C до –15 °C — то часть капель замерзает и превращается в кристаллы льда, а часть так и остаётся в жидком виде. Но если воздух охладился ниже –15 °C, то в формировании тумана участвуют уже только ледяные кристаллы.

Источник: Pexels

* * *

Как и когда появляется туман?

Для образования тумана нужны три основных условия.

Во-первых, в воздухе должны присутствовать ядра конденсации — микроскопические твёрдые частички (пылинки, пыльца и т. д.), которые притягивают к себе атмосферную влагу и таким образом формируют капли воды и кристаллы льда.

Во-вторых, нужна высокая относительная влажность воздуха. Воздух может содержать только определённое количество влаги при конкретной температуре. При этом тёплый воздух вмещает больше водяного пара, словно губка, а холодный — меньше. Подходящая относительная влажность для формирования тумана: от 85–90% и практически до 100%. Правда, в сильные морозы туманы могут появляться даже при относительной влажности менее 50%. Но только если речь идёт о городах, железнодорожных станциях и любых местах, где люди через трубы и дымоходы выбрасывают в атмосферу водяной пар от сгорания топлива и вместе с ним — ядра конденсации (сажу, пыль и т. д.).

В-третьих, насыщенный влагой воздух должен охладиться ниже точки росы. Тогда он потеряет свою способность удерживать водяной пар и станет возможна конденсация — процесс, при котором газообразная влага превращается в мелкие капельки воды. В очень холодных условиях газ может пропустить эту стадию и сразу превратиться в ледяные кристаллы (процесс сублимации).

Наиболее благоприятные природные условия для формирования тумана — ясное небо, слабый ветер и наличие рядом водоёмов, водотоков или влажной почвы. При отсутствии облаков поверхность Земли быстрее теряет тепло за счёт радиационного охлаждения — то есть, приземный воздух быстрее охлаждается и достигает точки росы. Источники влаги способствуют насыщению воздуха водяным паром, а слабый ветер поддерживает температурную стратификацию — вертикальное расположение слоёв воздуха с разной температурой, при котором холодный воздух остаётся внизу, не смешиваясь с более тёплым сверху.

Именно поэтому летом, если вы засиживаетесь в ясную звёздную ночь на берегу реки, озера или где-то в поле до раннего утра, то можете своими глазами увидеть, как рождается туман.

Утренний туман над рекой. Источник: TheOtherKev

* * *

Какие бывают туманы?

Несмотря на общий генеральный механизм формирования, метеорологи выделяют четыре основных типа туманов по их происхождению. Точнее, по способу достижения высокой относительной влажности и способу охлаждения воздушных масс до точки росы: адвективные туманы, радиационные туманы, туманы испарения и фронтальные туманы.

• 1. Адвективный туман. Образуется, когда влажный тёплый воздух движется над более холодной поверхностью (процесс адвекции) и при контакте с ней быстро охлаждается, достигает точки росы и превращается в то самое «стелющееся» облако. Например, такое происходит, когда атмосферные массы перемещаются из низких, более тёплых широт в высокие, более холодные. Или когда летом воздух перетекает с разогретой суши / с более тёплого участка моря на холодную водную поверхность. Или зимой наоборот: воздух движется со стороны более тёплого моря на холодную сушу.

Адвективные туманы могут быть очень плотными, протяжёнными и долгоживущими. А одно из самых известных мест, где формируются адвективные туманы, — район острова Ньюфаундленд, Канада.

• Радиационный туман. Различают два вида радиационного тумана: поземный и высокий.

Поземный радиационный туман может возникнуть в любой сезон года — лишь бы на улице стояла ясная маловетреная ночь. Когда на небе после захода Солнца отсутствуют облака, поверхность нашей планеты начинает активно отдавать своё тепло (земную радиацию) в космос. В итоге это приводит напитанный влагой воздух к охлаждению, достижению точки росы и превращению водяного пара во взвешенные капельки воды.

Поземный туман рождается на влажных пойменных лугах, на спрятанных среди деревьев лесных полянах, а также в рельефных понижениях вроде низин небольших рек, куда стекается холодный ночной воздух. Поземный туман распространяется в атмосферу всего на несколько десятков метров в высоту и обычно исчезает вместе с восходом Солнца. В России такой вид тумана можно встретить в Томске, Петрозаводске, Казани, Барнауле и ряде других городов. За рубежом — в британском Лондоне и аргентинском Буэнос-Айресе.

Высокий радиационный туман — до нескольких сотен метров в высоту — может накрывать большие территории как на суше, так и в море. Обычно он возникает зимой в условиях устойчивого антициклона, когда приземный воздух день за днём выхолаживается всё больше — таким образом, высокий радиационный туман может сохраняться несколько недель подряд. С ним не понаслышке знакомы в глубоко-континентальной Евразии, где зимой традиционно царствует Великий (Сибирский) антициклон. Например, увидеть и ощутить изнутри высокий радиационный туман могут жители и гости зимних Якутска (Россия), Астаны (Казахстан) и Улан-Батора (Монголия).

Высокий радиационный туман в зимнем Якутске. Источник: Якутия.Инфо

• 3. Туман испарения. Появляется обычно зимой и осенью, когда ближе к ночи слой более холодного воздуха оказывается над более тёплой открытой водой. Дело в том, что влага с поверхности водного объекта активно испаряется в любое время года и достаточно быстро насыщает холодный воздух. А так как он физически не способен вмещать много водяного пара, то излишки влаги при понижении окружающей температуры конденсируются. В итоге газ превращается в капельки воды, а у поверхности рождается туман испарения. Увидеть его можно над будто бы «дымящимися» реками и озёрами, над морями Северного Ледовитого океана, а также над Балтийским и Чёрным морями.

Осенний туман в Калининграде. Источник: Новый Калининград.Ru

Три перечисленных типа тумана относятся к внутримассовым — то есть, рождаются независимо от атмосферных фронтов, внутри воздушных масс. Но существует ещё и фронтальный (или конкретнее — предфронтальный) туман. Его формирование связано с прохождением атмосферных фронтов, обычно тёплых. Как это работает:

• 1. Перед тёплым фронтом тёплый воздух медленным клином заходит на холодный воздух и постепенно вытесняет его;

• 2. В этот момент на фоне активной конденсации влаги выпадают осадки, которые насыщают влагой воздух и почву;

• 3. При этом испарение у поверхности Земли насыщает воздух водяным паром;

• 4. И вуаля — при слабом ветре и достаточном охлаждении приземного воздуха из-за дождей образуется полоса тумана, предваряющая тёплый фронт.

* * *

Почему и когда исчезают туманы?

Так как залог формирования тумана — охлаждение насыщенного влагой воздуха, то любой тип тумана рассеивается, как только приземная атмосфера достаточно прогревается. Физически это работает так:

• 1. Солнечные лучи нагревают поверхность Земли, прогретая Земля начинает отдавать своё тепло в атмосферу,
• Приземный слой атмосферы нагревается и начинает испарять взвешенные в воздухе капельки воды и кристаллы льда,
• Состоящий из тех самых капелек и кристаллов туман перестаёт существовать и тает на глазах.

* * *

Где чаще всего встречаются туманы?

Один из самых туманных регионов планеты — Арктика. Здесь среднее число дней с туманом превышает 80. В первую очередь, это связано с активным переносом тёплых воздушных масс со стороны Атлантики, Тихого океана и континентальной Азии на покрытые льдом и снегом арктические просторы. Также частые туманы характерны для Антарктиды.

Однако самое туманное место на Земле находится не в Арктике, а у побережья Канады — в районе острова Ньюфаундленд. Именно там происходит постоянный перенос воздуха с тёплого течения Гольфстрим на холодные воды Лабрадорского течения. Из-за этого океаническо-атмосферного «вечного двигателя» Ньюфаундленд от трети до полугода проводит в тумане и является рекордсменом по количеству туманных дней в году — до 120 в среднем и до 200 в исключительные сезоны.

Остров Ньюфаундленд, Канада. Источник: Martha Colier

Ещё среди лидеров повторяемости туманов — прибрежные пустыни Южной Африки и Южной Америки, где прогретый континентальный воздух наступает на поверхность холодных океанических течений. При этом в пустыне Атакама (Чили) туман является важным источником питьевой воды: местные народы расставляют специальные «туманные сети» и собирают благодаря им жизненно необходимый конденсат. Также на туманы богаты Центральная Европа, калифорнийское побережье США и Мадагаскар.

Современные туманные ловушки. Источник: New Style

В России тоже немало мест, близких к рекордным значениям. Например, в среднем до 118 дней туманных дней в году насчитывается в Южно-Курильске (Сахалинская область, остров Кунашир). Это связано со столкновением в этом районе холодного Охотского моря и холодного Курильского течения с водами и воздушными массами тёплого течения Соя. Также среди рекордсменов находятся другие города тихоокеанского побережья России: Владивосток (в среднем 116 туманных дней/год) и Петропавловск-Камчатский (94).

* * *

Почитать ещё: