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. Как он формируется, почему исчезает и где находится самое туманное место на Земле — рассказываем в нашей статье.

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.

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.

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.

2. 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).

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.

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:

• 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.

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.

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).

Частые вопросы

Что такое туман?

Это скопление в приземном воздухе капель влаги и кристаллов льда со средним диаметром около 30 мкм и с дальностью видимости менее 1 км.

Когда появляется туман?

Когда в воздухе присутствуют ядра конденсации, высокая относительная влажность и идёт снижение температуры воздуха до точки росы.

Сколько длятся туманы?

От получаса до нескольких недель.

Почему исчезают туманы?

При нагреве поверхности Земля начинает отдавать тепло в атмосферу. В подогретой атмосфере взвешенные капельки воды и льдистые кристаллы испаряются, а состоящий из них туман исчезает.

Какие бывают типы туманов?

1. Внутримассовые: адвективный, радиационный (поземный и высокий), туман испарения.
2. Фронтальные.

Самое туманное место на Земле?

Остров Ньюфаундленд (Канада), от 120 до 200 дней с туманами в году.

Самые туманные города России?

Южно-Курильск (в среднем до 118 дней в году), Владивосток (116), Петропавловск-Камчатский (94).

Что такое дымка?

Это слабый туман с дальностью видимости 1–10 км.