Файл: Колодочка А.С. Метеорологические условия стрельбы артиллерии учебное пособие.pdf

Таблица 3

Значения предела насыщения воздуха водяными парами при различной температуре воздуха

Относительной влажностью называется Ьтношение упругости водяного пара, находящегося в воздухе, к упругости пара, насы­ щающего воздух при данной температуре. Отношение это выра­ жается в процентах и обозначается в артиллерии буквой г

специальным .психометрическим таблицам на основании результа­ тов наблюдений, полученных при помощи метеорологических при­ боров — психрометров и гигрометров. В артиллерии влажность в'оздуха, как правило, непосредственно не определяется, а учиты­ вается всегда постоянным значением, равным rN= 50%, через так

называемую виртуальную температуру воздуха (см. § 15). Необходимо отметить, что количество водяных паров, посту­

пающих в единицу времени в воздух (скорость испарения), зависит от многих факторов, основными из которых являются температура испаряющей поверхности, количество влаги в воздухе, скорость ветра, давление атмосферы, характер рельефа и подстилающей поверхности и другие. Поэтому распределение влажности воздуха вдоль земной поверхности весьма неравномерно даже в пределах незначительного района.

Наиболее высокие значения как абсолютной, так и относитель­ ной влажности наблюдаются над океанами в экваториальной зоне. По мере удаления от океанов вглубь материков количество водяно­ го пара в атмосфере уменьшается. Наибольшая упругость водяного пара, наблюдавшаяся у земли (на высоте 2 м), была около 32 мм рт. ст. на берегу Красного моря в Аравии, наименьшая — 0,1 мм рт. ст. в Северо-Восточной Сибири. Наибольшая среднегодо­ вая относительная влажность наблюдается на побережье тропиче­ ских морей и океанов (до 95—98%), наименьшая — в пустынях внутри континентов (10—20%). В средних широтах относительная

76

влажность зимой наибольшая и составляет 80—90%; в летние ме­ сяцы она понижается до 50—70%, а в сухих юго-восточных рай­ онах Европейской территории СССР — до 30—40%.

Распространение водяного пара в атмосфере происходит глав­ ным образом благодаря воздушным течениям и вертикальной кон­ векции. Вследствие конвекции и турбулентного обмена водяной пар распространяется от испаряющей поверхности вверх до страто­ сферы.

Результаты аэрологических наблюдений показывают, что сред­ ние значения упругости водяного пара с высотой быстро убывают: к высоте 1,5—2 км — в 2 раза, к 5 км — в 10 раз, к 8—9 км — в 100 раз, т. е. гораздо в большей степени, чем общее давление ат­ мосферы.

Характер распределения относительной влажности по высоте крайне непостоянен и в значительной степени зависит от распреде­ ления температуры. Летом в дневное время относительная влаж­ ность обычно наибольшая на, высоте 1,5—2,5 км, в ночное время, а также зимой — у поверхности земли.

Суточные изменения упругости водяного пара следуют, как пра­ вило, суточному ходу температуры воздуха. Амплитуда суточных колебаний влажности, невелика: летом она доставляет в среднем 1—2 мм рт. ст., а зимой выражается десятыми долями миллиметра. Суточный ход относительной влажности является обратным ходу температуры воздуха: днем относительная влажность наименьшая, нбчью — наибольшая.

§15. ПЛОТНОСТЬ ВОЗДУХА

Вартиллерии под плотностью воздуха (77) понимают вес одно­ го мг воздуха в кГ (весовая плотность).

Изучение плотности воздуха при рассмотрении условий стрель­ бы артиллерии имеет очень большое значение, так как от ее вели­ чины в значительной степени зависит сила сопротивления воздуха полету снаряда, мины или ракеты.

Метеорологических приборов, позволяющих непосредственно измерять плотность воздуха, в настоящее время не существует. Плотность воздуха можно вычислять по измеренным величинам температуры, давления и влажности, так как всеэти метеорологи­ ческие элементы связаны между собой вполне определенной зави­ симостью.

Так, на основании уравнения состояния газов для сухого возду­

ха (см. § 7) можно записать

77

.где h — давление атмосферы в мб\

П-плотность сухого воздуха в кГ/м*.

Влажный воздух можно представить как смесь сухого воз­ духа с водяным паром, а давление влажного воздуха — в виде суммы парциальных давлений, создаваемых отдельно сухим воз­ духом и водяным паром

/г= /гс + е,

где hc и е парциальные давления сухого воздуха и водяных паров в мб соответственно.

Следовательно, часть плотности, создаваемая сухим воздухом,

где R — удельная газовая постоянная сухого воздуха. Часть плотности, создаваемая водяным паром, будет

/7П= 10,2

R ttT ’

где Rn— удельная газовая постоянная водяного пара,

Яп=1,608-Я .

Плотность, создаваемая и сухим воздухом и паром, т. е. плот­ ность влажного воздуха, будет выражаться суммой

При подстановке в эту формулу значений атмосферного давле­ ния h и упругости водяного пара е, выраженных в мм рт. ст., по­ лучим

760 мм рт. ст. один кубический метр сухого воздуха весит 1,293 кГ. Эта величина в физике носит название нормальной плотности воз-

78

духа. В артиллерии же нормальной плотностью воздуха у поверх­

метеорологических элементов на изменение плотности воздуха не­ одинакова. На основании формул (3.18) и (3.19) можно записать приближенные выражения для относительного изменения плотно­ сти воздуха в процентах при изменении:

— температуры воздуха на At°

ДП,_ А/

ПТ 100%;

—давления на Д/г мб (или мм рт. ст.)

Как видно из приведенных цифр, влияние изменений влажности воздуха на его плотность незначительно. Поэтому при стрельбе артиллерии изменениями влажности пренебрегают и принимают относительную влажность всегда средним значением, равным 50%. Полностью пренебрегать влиянием влажности на плотность возду­ ха, особенно при положительных значениях температуры, нельзя, так как это может вызвать существенные ошибки при стрельбе.

79