ukraine-flag Допомогти ЗСУ можна, здійснивши переказ з платіжної картки за цим посиланням

Точка роси і застосування її на практиці

Точка роси і застосування її на практиці © pixabay.com

У статті мова піде про один з найважливіших метеорологічних параметрів - точку роси. Ми розповімо, що це таке, для чого вона потрібна і де застосовується.


Як відомо, у повітрі завжди присутня певна кількість водяної пари, яка є одним з основних компонентів атмосфери Землі. Завдяки його наявності у нас формуються хмари, випадають опади, складаються певні кліматичні умови. Існує ряд характеристик вологості, завдяки яким можна кількісно описати стан атмосфери та вологовміст повітря за певних умов. Такими є: відносна та абсолютна вологість, пружність водяної пари, парціальний тиск, відношення суміші та точка роси. Саме точка роси є найважливішим і найчастіше використовується як у науковій сфері, так і у різних галузях життєдіяльності людини. Вона впливає на рівень комфорту, враховується у прогнозах погоди тощо.

Загальні відомості

Згідно з визначенням метеорологічного словника, точка роси - це температура, до якої необхідно охолодити повітря, щоб водяна пара, яка міститься в ньому, досягла стану насичення при постійному тиску. Простішими словами це означає, що при досягненні точки роси водяна пара починає конденсуватися, тобто переходити з газоподібного стану в рідкий. Найбільш яскравим прикладом такого процесу є виникнення крапель роси на траві холодного літнього ранку за рахунок вихолодження найтоншого приземного шару повітря. З цієї причини цю характеристику і назвали точкою роси.

Коли ми дізнаємося інформацію про погоду, то майже завжди звертаємо увагу на вологість повітря. Вона буває абсолютною та відносною. У цій статті акцент зробимо саме на відносну, яка вимірюється у відсотках та має тісний зв'язок із точкою роси. Відносна вологість повітря показує, скільки водяної пари міститься в повітрі при певному тиску та температурі. Вона може коливатися від 0,3 до 100%. За нормальних умов біля земної поверхні вологість підвищується в міру зниження температури. Коли вона досягає 100%, це означає, що в повітрі міститься максимально можлива кількість пари, і вона починає конденсуватися (тобто водяна пара досягла стану насичення). За таких умов, точка роси дорівнюватиме температурі повітря, але ніколи не зможе бути вищою за неї. Чим нижче відносна вологість (тобто сухе повітря), тим різниця між точкою роси і фактичною температурою буде більшою. Наприклад, влітку в пустельних районах Північної Африки і на Близькому Сході відносна вологість може знижуватися до 1 – 2%. У такому разі за фактичної температури повітря +48…+50 °С, точка роси виявиться від’ємною, досягнувши значення -2…-4 °С! І для того, щоб у цій повітряній масі утворився конденсат, її потрібно охолодити до температури нижче 0 °С. Якщо вологовміст повітря залишається незмінним, а температура підвищується, то відносна вологість буде зменшуватися, але точка роси при цьому залишиться постійною.

Існує також зв'язок між атмосферним тиском, вологовмістом і точкою роси. У разі підвищення тиску маса водяної пари на одиницю об'єму повинна зменшитися, щоб точка роси залишалася постійною. Розглянемо для прикладу Нью-Йорк із висотою близько 10 метрів над рівнем моря та Денвер, розташований на висоті 1610 метрів над рівнем моря. Оскільки Денвер знаходиться набагато вище, там буде спостерігатися більш низький атмосферний тиск (адже тиск знижується з висотою за експоненційним законом). Отже, якщо точка роси та температура повітря в обох містах виявляться однаковими, то кількість водяної пари в Денвері буде більшою.

Застосування точки роси у метеорології та авіації

У метеорології точка роси відіграє важливу роль. За її значенням класифікують повітряні маси, розраховують низку індексів нестійкості, які допомагають прогнозувати інтенсивність та розвиток конвективних процесів (гроз, шквалів, смерчів). Саме за характером зміни значень точки роси відзначають розташування так званих, «сухих ліній» на картах погоди; прораховують ймовірність виникнення туманів та висоти нижньої межі хмарності, а також багато іншого. Часто можна чути про такий термін, як дефіцит точки роси. Це ні що інше, як різниця між фактичною температурою та значенням точки роси. Наприклад, при аерологічному зондуванні атмосфери визначається дефіцит точки роси, який більше у сухому повітрі і менше у вологому, але ніколи не буває від’ємним.

На практиці визначення значення точки роси проводиться переважно за допомогою психрометричного методу. Його суть полягає у вимірюванні фактичної температури повітря та температури «змоченого термометра» при даному атмосферному тиску. За допомогою спеціального гніту з батиста змочений (мокрий) термометр підтримується у вологому стані шляхом його безперервного змочування водою. Вода випаровується з поверхні резервуара термометра, тим самим охолоджуючи його. Чим вища вологість повітря, тим менший дефіцит точки роси і навпаки. Потім за спеціальними психрометричними таблицями можна точно дізнатися значення безпосередньо точки роси. Існують прилади прямого визначення точки роси, наприклад, поліметр Ламбрехта. Такий прилад був винайдений ще у 1859 році і в наш час вже замінений на електронні аналоги з більш точними та простими вимірами.

В авіації від точки роси безпосередньо залежить безпека польотів. Для екіпажу повітряного судна важливо оцінити ймовірність зледеніння у конкретній метеорологічній ситуації. Крім цього, точка роси впливає на горизонтальну дальність видимості та значення щільності висоти у поєднанні з тиском та температурою. Висока точка роси означає велику щільність над рівнем моря, що, у своєю чергу, знижує льотні характеристики судна. Точка роси також дуже важлива в деяких вертольотах з карбюраторами, які зазнають зледеніння навіть під час зльоту, тому що вони використовують тільки необхідну потужність, а не повний газ.

При від’ємних температурах іноді користуються терміном точка інею. Вона являє собою температуру, при якій водяна пара, що міститься у повітрі, стає насиченою по відношенню до поверхні льоду. При її досягненні водяна пара починає кристалізуватися, минаючи рідку фракцію (такий процес називають депозицією або десублімацією). У природі схожий процес ми бачимо при формуванні інею та кристалічної паморозі.

Вплив точки роси на стан людини і її комфорт

Тепер коротко розглянемо, як значення точки роси впливає на ступінь комфортності людини. За високої температури повітря людське тіло використовує випаровування поту для свого охолодження. Ця функція дуже ефективна, але не завжди. Швидкість випаровування поту залежить від того, скільки вологи міститься в повітрі і скільки вологи воно може утримувати при заданому тиску. Якщо повітря вже насичене вологою (при відносній вологості 100%), піт не випаровується. Терморегуляція тіла буде викликати потовиділення, щоб підтримувати нормальну температуру тіла, навіть якщо швидкість, з якої виділяється піт, перевищує швидкість випаровування, тому у вологі спекотні дні можна покритися потом навіть без застосування будь-яких фізичних навантажень. В цьому випадку, точка роси буде максимально наближена до фактичної температури і зазвичай якщо вона становить вище +16…+18 °С, то людина відчуває задуху, складнощі з фізичними навантаженнями, іноді головний біль та інші відчуття дискомфорту. Максимально зареєстрований показник точки роси на планеті у природних умовах становив +35 °С. Це значення було зафіксовано 8 липня 2003 року у місті Dhahran, Саудівська Аравія. Фактична температура повітря на той день склала +42,2 °C. З урахуванням слабкого вітру в 1 м/с, ефективна температура (віртуальна температура, яку відчувала б людина, одягнена за сезоном) досягла +115 °С!

Дискомфорт також викликають низькі значення точки роси (в основному нижче -5 °C), оскільки це свідчить про вкрай низьку вологість повітря. Сухе повітря може викликати розтріскування шкіри та пересихання слизових оболонок носоглотки і дихальних шляхів. Тому рекомендується підтримувати температуру в приміщенні в межах +19…+24 °C та відносну вологість 20 – 60%, що еквівалентно точці роси приблизно від +4,0 до +16 °C). Цікаво, що люди, які проживають у вологому тропічному та субтропічному кліматі, акліматизуються до більш високих значень точки роси. Так, наприклад, мешканець Сінгапуру чи Майамі може мати більший поріг дискомфорту, ніж мешканець міста у помірному кліматі (Київ чи Варшава). Люди, які звикли до помірного клімату, часто починають почуватися некомфортно, коли точка роси перевищує 15 °C, у той час як іншим може здаватися комфортною точка роси до +18 °C. Тепловий комфорт залежить не тільки від фізичних особливостей довкілля, а й від психологічних факторів.

Використання точки роси у будівництві

На завершення статті розповімо про роль точки роси у будівництві. Особливо важливо підійти до цього питання під час встановлення системи утеплення будівель. У холодну пору року температура повітря зазвичай нижче, ніж усередині будинку, тому теплі внутрішні повітряні потоки прагнуть проникнути назовні. Повітря, проходячи від внутрішньої сторони до зовнішньої, охолоджується та досягає стану насичення з виділенням конденсату. Щоб це сталося в потрібному місці, необхідно правильно врахувати значення точки роси. Якщо такий процес відбувається в неправильному місці, то стіни будинку сирітимуть, згодом на них з'являється цвіль та пліснява. У результаті будинок буквально стає непридатним для проживання: погіршується теплопровідність, стінки промерзають, руйнуються. Точне визначення місця розташування зони, в якій утворюється конденсат у стіні, запобігає переліченим неприємностям, забезпечивши комфортний мікроклімат. Положення цього показника залежить від кількох факторів:

  • товщини стінки, всіх використаних для її зведення і обробки матеріалів;
  • температурного показника всередині та зовні будинку;
  • вологості повітря всередині та зовні приміщення.

Якщо утеплювач розрахований правильно, то точка роси перебуватиме всередині утеплювача. У цьому випадку зовнішні та внутрішні стіни залишатимуться сухими. Якщо шар ізолятора взятий менше, ніж потрібно, то значення точки роси буде знаходитися всередині стіни, а це вже може призвести до негативних для будинку наслідків.

Таким чином, правильним утепленням вважається таке, коли точка роси розташовується всередині самого утеплювача незалежно від погодних умов. Необхідна товщина утеплювача розраховується з урахуванням аналізованого параметра трьома способами:

  • За допомогою спеціальних зведених таблиць, які відрізнятимуться в залежності від регіону.
  • Використовуючи розрахункову формулу, що включає множину складних параметрів.
  • За допомогою спеціального калькулятору, який пропонують на своїх сайтах багато виробників теплоізоляційних матеріалів.

Крім того, значення точки роси доцільно розраховувати не лише щодо утеплювача, а й для шару декоративного оздоблення.

Підготував: Ігор Кібальчич, кандидат географічних наук, синоптик.

4/5 (35 оцінок)

Погода в Україні

Вінниця
+11°
Луцьк
+10°
Дніпро
Донецьк
Житомир
+10°
Ужгород
Запоріжжя
Івано-Франківськ
+10°
Київ
+9°
Кропивницький
Севастополь
+9°
Сімферополь
+8°
Луганськ
+10°
Львів
+11°
Миколаїв
+12°
Одеса
Полтава
Рівне
+8°
Суми
Тернопіль
+9°
Харків
+11°
Херсон
Хмельницький
+9°
Черкаси
+9°
Чернігів
Чернівці

Не пропусти найцікавіше!

Підписуйся на наші канали в месенджерах!

Публикации

Відео