5.3. Характеристики вологості повітря

Є різні величини для оцінки вмісту водяної пари в атмосфері. Між більшістю з них є чітке співвідношення.

1. Одна із основних характеристик вологості повітря, про яку ми уже згадували, це парціальний тиск водяної пари е. Такий тиск міг би бути у випадку вилучення з атмосфери усіх газів та домішок за винятком водяної пари. Отже тиск водяної пари значно менший від атмосферного тиску. Крім того, ми вже згадували тиск насиченої водяної пари Е, тобто найбільший парціальний тиск водяної пари при цій же температурі. Парціальний тиск водяної пари е визначають за основною психрометричною формулою

е=Е′-Ар(t-t′) гПа,

де Е́ – тиск насиченої водяної пари при температурі випаровуючої поверхні (t́), А – стала психрометра, яка для станційного психрометрадорівнює 0,0007947, а для аспіраційного психрометра 0,000662, р – атмосферний тиск, t – температура сухого термометра, t́ – температура змоченого термометра.

Ця формула виведена на основі формули Д. Дальтона, яка визначає кількість тепла, що витрачається на випаровування води з резервуара змоченого термометра за одиницю часу та формули Ньютона, яка визначає потік тепла з навколишнього повітря до змоченого термометра.

2. Відносна вологість повітря ƒ–відношення парціального тиску водяної пари, яка є в повітрі до тиску насиченої водяної пари за даної температури, виражене у відсотках

ƒ= е/Е·100%

3. Дефіцит насичення – це різниця між тиском насиченої водяної пари Е при даній температурі повітря і фактичним тиском водяної пари е в повітрі

d=E-e гПа.

Дефіцит насичення показує, скільки водяної пари не вистачає для насичення повітря при даній температурі (гПа).

4. Абсолютна вологість а – це маса водяної пари в грамах в 1м³ повітря (г/м³). Абсолютну вологість не вимірюють, а обчислюють за виразом

а=217е/Т г/м³,

де е в гПа, а Т – в градусах Кельвіна (⁰К), або за виразом

а=0,8е/(1+αt) г/м³,

де α– коефіцієнт температурного розширення повітря, який дорівнює 1/273=0,004, t–температура в ⁰С.

5. Точка роси t_d(температура точки роси) – це температура, при якій водяна пара, що міститься в повітрі, досягає стану насичення при незмінному атмосферному тиску. Це можна пояснити на такому прикладі. Якщо при температурі повітря 15⁰С парціальний тиск водяної пари 12,3 гПа, то таке повітря не насичене. Щоб воно стало насиченим, потрібно знизити його температуру до 10⁰С. Ця температура (10⁰С) в даному випадку і є точкою роси. При насиченні повітря водяною парою точка роси дорівнює фактичній температурі.

6. Масова частка водяної пари S– відношеннямаси водяної пари у певному об’ємі повітря до загальної маси вологого повітря у тому ж об’ємі

S=0,622е/р,

де 0,622 – відношення молекулярних мас водяної пари і сухого повітря. Це величина безрозмірна і виражається в проміле (‰), - оскільки р у багато разів більше, ніж е. Цю величину можна інтерпретувати як маса водяної пари у грамах, що є в 1г вологого повітря: г/г.

7. Відношення суміші r–це відношення маси водяної пари у певному об’ємі повітря до маси сухої частини повітря у тому ж об’ємі

r=0,622е/р-е.

До характеристик вологості повітря можна віднести і висоту рівня конденсації водяної пари в атмосфері. Її можна визначити за формулою У. Фереля

h= 122(t-t_d),

де h – висота рівня конденсації, м, t – температура повітря поблизу земної поверхні, t_d – точка роси цього повітря.

Якщо відома відносна вологість повітря поблизу земної поверхні ƒ, то висоту рівня конденсації можна визначити за формулою Іполітова

h=22(100-f),

а в горах

h=22(103-f).

Одержану висоту слід вважати наближеною і закруглити її до найближчих сотень метрів.