Все обо всем. Том 1

Что происходит, если поставить на стол графин с ледяной водой? Снаружи на графине собирается влага. Откуда она взялась? Из воздуха.

Дело в том, что в воздухе всегда есть влага в виде водяных паров. В случае с графином ледяной воды эти пары сконденсировались на холодной поверхности графина и стали заметными. А в воздухе водяные пары невидимы. Термин «влажность» означает присутствие водяных паров в воздухе. Они есть повсюду, даже над огромными пустынями.

Следовательно, влажность существует всегда, но ее величина различна. Есть много способов выражения влажности, и существуют два термина – «абсолютная влажность» и «относительная влажность». Давай посмотрим, что они обозначают.

«Абсолютная влажность» – это количество водяных паров на единицу объема воздуха, то есть это определенное количество частиц в кубическом метре воздуха. Но чисто практически это нам ни о чем не говорит. Если ты захочешь узнать, как ты будешь себя чувствовать в определенных условиях, понятие «четыре единицы на кубический метр» ничего нам не скажет о том, сухой или влажный воздух. Чем больше влаги твоего тела уходит в воздух, тем лучше ты себя чувствуешь. Интенсивность испарения воздуха зависит от температуры, а абсолютная влажность как раз ничего не говорит об этой характеристике воздуха.

Относительная влажность выражается в процентах. Относительная влажность в сто процентов означает состояние полного насыщения воздуха или полностью заполненного данного воздушного пространства водяным паром. Чем выше температура, тем больше водяных паров содержит воздух. Таким образом, в жаркий день относительная влажность в 90% означает, что в воздухе присутствует огромное количество влаги, и в такой день твое самочувствие будет неудовлетворительным.

Почему ржавеет железо?

Если оставить какой-то железный предмет в сыром и влажном месте на несколько дней, он покроется ржавчиной, как если бы его покрасили красноватой краской.

Что такое ржавчина? Почему она образуется на железных и стальных предметах? Ржавчина – это окись железа. Она образуется в результате «сгорания» железа при соединении с кислородом, растворенным в воде.

Это значит, что при отсутствии в воздухе влаги и воды вообще отсутствует растворенный в воде кислород и ржавчина не образуется.

Если капля дождя попадает на блестящую железную поверхность, она остается прозрачной в течение короткого периода времени. Железо и кислород, находящийся в воде, начинают взаимодействовать и образуют окись, то есть ржавчину, внутри капли. Вода становится красноватой, и ржавчина плавает в воде в виде мелких частиц. Когда капля испарится, остается ржавчина, образуя красноватый слой на поверхности железа.

Если уж ржавчина появилась, она будет расти и в сухом воздухе. Это происходит потому, что пористое пятно ржавчины поглощает влагу, содержащуюся в воздухе, – она притягивает и удерживает ее. Вот почему легче предупредить ржавчину, чем остановить ее, когда она появилась. Проблема предупреждения ржавчины очень важна, так как изделия из железа и стали должны долго храниться. Иногда их покрывают слоем краски или пластмассы. А что бы ты сделал, чтобы предохранить от ржавчины боевые корабли, когда они не используются? Эта проблема решена с помощью поглотителей влажности. Такие механизмы заменяют влажный воздух в отсеках на сухой. Ржавчина в таких условиях появиться не может!

Что такое туман?

Туман – это облако у поверхности земли. Нет никакой разницы между туманом и облаком в небе. Когда облако находится у поверхности земли или моря, мы называем его «туман».

Обычно туман образуется по ночам и рано утром в низинах и над водоемами. Он связан с холодным потоком воздуха, который опускается на теплые поверхности суши или воды.

Туманы чаще бывают осенью, когда воздух охлаждается быстрее, чем земля или вода. В тихую погоду с наступлением темноты в низких местах над землей образуются тонкие слои тумана. По мере того как земля ночью остывает, становятся холоднее и нижние слои воздуха. При соприкосновении такого прохладного воздуха с теплым и образуется туман.

Как правило, городские туманы гуще сельских. Городской воздух полон пыли и сажи, которые, соединяясь с частичками воды, образуют плотное покрывало.

Самым туманным районом Земли является атлантическое побережье Ньюфаундленда (Канада), где туманы образуются при прохождении влажного теплого воздуха над холодными водами, которые движутся на юг от Полярного круга. Холод воды конденсирует влагу воздуха в маленькие капельки воды. Эти капли недостаточны по размеру для образования дождя. Они находятся в воздухе в виде тумана.

А туманы в районе Сан-Франциско образуются совершенно по другому. Здесь прохладный утренний бриз дует в сторону теплых песчаных дюн, и если накануне дождь промочил песок, образуется плотный слой тумана из испаряющейся влаги.

Часто туман кажется плотнее, чем облака. Это потому, что капельки тумана меньше по размеру.

Множество мельчайших капелек поглощает больше света, чем крупные капли (но меньшего количества), которые образуют облако. Вот нам и кажется, что туманы гуще облаков.

Что такое роса?

Ты, возможно, считаешь, что роса – это простое явление природы, легко объяснимое. Как ни странно, долго не могли понять, что такое роса. По этому вопросу было написано множество книг.

Со времен Аристотеля до XVIII века считалось, что роса «выпадает» так же, как дождь. Но роса совсем не «выпадает». Всем известная роса, которую мы видим на листьях растений, совсем не роса! Ты видишь, как мы заблуждались относительно росы.

Для того чтобы разобраться, что такое роса, мы должны кое-что знать о воздухе, который нас окружает. В воздухе содержится определенное количество влаги. Теплый воздух содержит больше влаги, чем холодный. Когда воздух соприкасается с холодной поверхностью, часть его конденсируется, и влага, содержащаяся в нем, остается на этой поверхности. Это и есть роса.

Температура такой прохладной поверхности должна быть ниже определенной величины, при которой образуется роса. Эта величина называется «точкой росы». Например, если налить в стакан или металлический сосуд воды, это еще не значит, что на их поверхности образуется роса. Если добавить туда льда, то и тогда роса образуется не сразу, а лишь после того, как поверхность сосудов остынет до определенной температуры.

А как роса образуется в природе? Для этого необходим теплый влажный воздух, который должен соприкоснуться с холодной поверхностью. Роса не образуется на земле или тропинках, так как они долго сохраняют солнечное тепло. А на траве или растениях, которые остыли, роса образуется.

Тогда почему мы сказали, что капли на растениях не являются росой? Потому, что только незначительная часть влаги, которую мы наблюдаем на растениях утром, является росой. Основная часть влаги (а иногда и вся влага) произведена самим растением. Влага проступает из растений через поры листьев. Это является продолжением процесса ирригации растений по обеспечению листьев водой из земли. Начинается этот процесс днем, чтобы защитить поверхность листа от солнечной жары, и продолжается в ночное время.

В некоторых районах земного шара росы выпадает столько, что ее собирают в специальные резервуары для водопоя скота!

Почему снежинки шестиугольные?

Снежинка – одно из самых прекрасных созданий природы. Нам бы пришлось немало потрудиться, чтобы создать форму, сравнимую по красоте с формой снежинки. В снегопад миллионы снежинок падают на землю, и среди них нет двух одинаковых.

Снег, как ты уже знаешь, – это просто замерзшая вода. Почему тогда снег белый, если это замерзшая вода? Он должен быть бесцветным. Снег белый оттого, что плоскости снежинки, являющиеся кристалликами льда, отражают свет, поэтому снег и кажется белым.

При замерзании воды образуются кристаллы. Это значит, что молекулы выстраиваются особым порядком, образуя геометрическую форму, что мы и называем «кристаллом».

Так получилось, что молекула воды состоит из трех частиц – двух атомов водорода и одного атома кислорода. Поэтому при кристаллизации она может образовать трех – или шестиугольную фигуру.

Вода, превращающаяся в снег, есть форма водяного пара в атмосфере. При замерзании кристаллики воды настолько малы, что их не видно. При образовании снега эти кристаллики перемещаются воздушными потоками в атмосфере вверх и вниз.

Во время таких перемещений они группируются вокруг мельчайших частичек пыли или капелек воды. Подобная группа кристаллов становится все больше и больше, вокруг одного такого ядра может собраться несколько сотен таких кристаллов.

Эта группа становится большой, тяжелой и падает на землю. Мы называем ее «снежинкой». Некоторые снежинки достигают трех сантиметров в диаметре. Размеры снежинок зависят от температуры. Чем ниже температура, тем меньше снежинки.

А ты знаешь, что в некоторых частях планеты выпадал цветной снег: синий, зеленый, красный и даже черный? Это связано с присутствием в воздухе, где образуются снежинки, определенного грибка или пыли.

Почему зимой на окнах узоры?

Дети, живущие в районах с настоящей холодной зимой, любят рассматривать иней на окнах. Некоторые изображения очень красивы, похожи на сложные рисунки на деревьях и листьях.

Для образования инея на окнах, как и на деревьях, траве, нужны определенные условия. Иней образуется из маленьких кристалликов замерзшей воды. Когда воздух, содержащий много влаги, охлаждается до точки замерзания, начинает образовываться иней. Точка замерзания – это 32° по Фаренгейту и 0° С на уровне моря.

Когда воздух охлаждается, содержание влаги в нем уменьшается. Избыток воды конденсируется на таких объектах, как оконное стекло.

Когда температура опускается ниже 0° С, вода кристаллизуется. Другими словами, кристаллики льда покрывают поверхность воды.

Почему же в мороз появляются рисунки на оконном стекле? С одной стороны, сами кристаллики имеют свою структуру, которая определяет рисунок. Кроме того, царапины на поверхности стекла, частички пыли, воздушные потоки помогают Деду Морозу создавать красивые узоры на окнах.

Белый иней, который часто называют «изморозью», бывает двух видов: гранулированный и кристаллический. Гранулированный иней – это просто замерзший туман. Кристаллический иней, о котором мы уже говорили, образуется из водяных паров воздуха. Происходит переход из газообразного в твердое состояние, минуя жидкое.

Мороз очень опасен для сельского хозяйства, так как может погубить почки на деревьях или созревающие фрукты. Собственно, вреден не мороз, а замерзание соков растений. Крестьяне придумали много способов защиты своих урожаев от заморозков. Один из них – укрытие растений легкой тканью, чтобы сохранить их тепло. Создание дымовой завесы в садах позволяет укрыть деревья плотным слоем дыма и также сохраняет тепло растений.

Помни, что, когда ты любуешься узорами Деда Мороза, миллионы тонн урожая могут находиться под угрозой.

Как вода превращается в лед?

Если ты наблюдал, как пруд, озеро или река покрываются льдом, ты мог заметить, что сначала льдом покрывается поверхность воды.

А тебе не кажется, что, если пруды, озера и реки замерзали бы со дна, а не наоборот, то многое в нашей жизни выглядело бы по-другому? Изменился бы не только климат Земли, но совершенно бы исчезли некоторые существа, живущие в воде!

Посмотрим, как вода в пруду превращается в лед. Когда воздух над прудом охлаждается, он охлаждает и верхний слой воды. Верхний холодный слой воды становится тяжелее, чем теплые нижние слои, и он опускается вниз. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся вода пруда охладится до температуры порядка 4° С.