Влажность воздуха¶

Влажность воздуха — характеристика атмосферного воздуха, отражающая содержание в нём водяного пара. Один из основных параметров метеорологии, климатологии и физики атмосферы; наряду с температурой воздуха определяет тепловое самочувствие человека, условия хранения материалов и формирование погодных явлений.

¶Виды влажности

В метеорологии и физике различают несколько видов влажности:

• Абсолютная влажность — масса водяного пара, содержащаяся в единице объёма воздуха (обычно в граммах на кубический метр, г/м³). Показывает реальное количество пара независимо от температуры.
• Относительная влажность — отношение фактического давления водяного пара в воздухе к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах. Наиболее распространённый показатель в быту и метеорологии: именно относительную влажность называют прогнозах погоды и показывают на бытовых гигрометрах.
• Максимальная (насыщенная) влажность — масса водяного пара в единице объёма воздуха при полном насыщении при данной температуре. Растёт с повышением температуры: тёплый воздух способен удерживать больше пара, чем холодный.
• Удельная влажность — масса водяного пара на единицу массы влажного воздуха (г/кг). В отличие от относительной не зависит от давления и температуры, поэтому удобна в расчётах.
• Точка росы — температура, при которой охлаждаемый воздух становится насыщенным и начинается конденсация пара в росу или туман. Показатель, используемый в авиации и прогнозе туманов.

¶Физика процесса

Водяной пар в атмосфере образуется в результате испарения воды с поверхности океанов, рек, озёр, почвы и транспирации растений. Источником энергии для испарения служит солнечная радиация.

Способность воздуха удерживать пар зависит от температуры: при нагреве объём молекул увеличивается, и воздух может вместить больше пара. Поэтому в жарком климате при одной и той же абсолютной влажности относительная влажность будет ниже, чем в холодном. При охлаждении влажного воздуха до точки росы пар начинает конденсировать — образуются облака, туман, роса, иней.

В атмосфере водяной пар играет ключевую роль в переносе тепла: он переносит скрытую теплоту испарения от поверхности Земли в верхние слои тропосферы, участвуя в формировании циклонов, гроз и атмосферных фронтов. Кроме того, пар является парниковым газом, поглощающим инфракрасное излучение Земли.

¶Измерение

Влажность воздуха измеряют с помощью приборов:

• Гигрометр — обобщённое название приборов для измерения влажности. Бытовые электронные гигрометры обычно показывают относительную влажность.
• Психрометр — прибор, состоящий из двух термометров: сухого и смоченного. Разность показаний позволяет вычислить относительную влажность по психрометрическим таблицам.
• Гигрометр волосной — использует изменение длины человеческого волоса при увлажнении (в старых приборах).
• Деформационные и конденсационные гигрометры — точные лабораторные приборы.

В метеорологических станциях влажность измеряют на стандартной высоте 2 м над поверхностью земли.

¶Нормы и комфорт

Для человека оптимальной считается относительная влажность в диапазоне 40–60 %. При более низкой влажности слизистые оболочки пересыхают, возрастает восприимчивость к респираторным инфекциям, статическое электричество. При повышенной влажности затрудняется испарение пота, что ухудшает теплоотдачу организма в жару; влажность выше 70–80 % воспринимается как «душно».

В жарком климате важную роль играет так называемый индекс жары, учитывающий одновременно температуру и относительную влажность: при высокой влажности перегрев тела наступает быстрее, чем при сухой жаре той же температуры.

¶Влажность в разных средах

¶В природе

Распределение влажности по поверхности Земли неравномерно: максимальные значения характерны для экваториальных областей и прибрежных районов, минимальные — для пустынь и полярных регионов. Сезонные и суточные колебания влажности существенны: в утренние часы относительная влажность максимальна (приближается к точке росы, возможен туман), днём — минимальна.

¶В помещениях

В холодное время года в отапливаемых помещениях относительная влажность нередко опускается ниже 20 % из-за нагрева воздуха без увлажнения. Для поддержания комфортного микроклимата применяют увлажнители, проветривание, комнатные растения.

¶В промышленности и хранении

Влажность критична при хранении продуктов, книжных фондов, музыкальных инструментов, электроники. В деревообработке и строительстве влажность древесины и бетона влияет на прочность и долговечность конструкций. В сельском хозяйстве влажность почвы и воздуха определяет урожайность.

¶Влажность и погода

Влажный воздух — обязательный компонент осадков. Облачность, туманы, роса, иней — все эти явления связаны с конденсацией водяного пара. Метеорологи различают понятия «влажный» и «сухой» воздух по абсолютной влажности, а комфортность — по относительной. В тропиках относительная влажность почти круглый год высокая, в континентальных районах умеренного пояса — сильно колеблется по сезонам.

¶История изучения

Изучение влажности воздуха связано с работами XVII–XVIII веков по созданию первых гигрометров. Один из ранних приборов создал иезуит Николя Катено (1687), используя изменение длины волоса. Психрометр был предложен Вильгельмом Августом Эпитом в 1818 году. В XIX веке были разработаны психрометрические таблицы, ставшие основой метеорологических наблюдений.

Источники:

• Большая российская энциклопедия: статья «Влажность воздуха»
• Метеорология: учебник под ред. В. М. Михальского
• ГОСТ 21.602-2003 «Нормы проектирования. Требования к микроклиматическим параметрам помещений»
• Энциклопедия Britannica: Humidity