Condensarea este o modificare a combinației unei substanțe de la gazos la lichid sau solid. Dar ce este condensul în mastaba planetei?
În fiecare moment al timpului, planeta atmosferică a Pământului conține peste 13 miliarde de tone de umiditate. Această cifră este aproape constantă, deoarece pierderile cauzate de precipitații sunt în cele din urmă compensate continuu prin evaporare.
Viteza de circulație a umidității în atmosferă
Rata de circulație a umidității în atmosferă este estimată la o cifră colosală - aproximativ 16 milioane de tone pe secundă sau 505 miliarde de tone pe an. Dacă tot vaporii de apă din atmosferă s-ar fi condensat și precipitat, atunci această apă ar putea acoperi întreaga suprafață a globului cu un strat de aproximativ 2,5 centimetri, cu alte cuvinte, atmosfera conține o cantitate de umiditate echivalentă cu doar 2,5 centimetri de ploaie.
Cât timp este o moleculă de vapori în atmosferă?
Deoarece pe Pământ o medie de 92 de centimetri scade pe an, prin urmare, umiditatea din atmosferă este actualizată de 36 de ori, adică de 36 de ori atmosfera este saturată de umiditate și eliberată de ea. Aceasta înseamnă că molecula de vapori de apă rămâne în atmosferă timp de 10 zile.
Calea moleculei de apă
Odată evaporată, molecula de vapori de apă se abate de obicei la sute și mii de kilometri, până când se condensează și cade pe Pământ cu precipitații. Apa care cade sub formă de ploaie, zăpadă sau grindină pe înălțimile Europei de Vest, acoperă aproximativ 3.000 km de Atlanticul de Nord. Între conversia apei lichide în abur și precipitațiile de pe Pământ, au loc mai multe procese fizice.
De pe suprafața caldă a Atlanticului, moleculele de apă cad în aerul umed cald, care ulterior se ridică deasupra aerului mai rece (mai dens) și mai uscat din jurul său.
Dacă se observă o amestecare puternică turbulentă a maselor de aer, atunci un strat de amestec și nori vor apărea în atmosferă la limita celor două mase de aer. Aproximativ 5% din volumul lor este de umiditate. Aerul saturat de abur este întotdeauna mai ușor, în primul rând, deoarece este încălzit și provine de la o suprafață caldă, și în al doilea rând, deoarece 1 metru cub de abur curat este cu aproximativ 2/5 mai ușor decât 1 metru cub de aer uscat curat la aceeași temperatură și presiune. Rezultă că aerul umed este mai ușor decât cel uscat și mai cald și mai umed. După cum vom vedea mai târziu, acesta este un fapt foarte important pentru procesele de schimbare a vremii.
Mișcarea masei aerului
Aerul se poate ridica din două motive: fie pentru că devine mai ușor ca urmare a încălzirii și umidificării, fie pentru că este acționat de forțe care îl fac să se ridice deasupra anumitor obstacole, de exemplu, peste masele de aer mai rece și mai dens sau peste dealuri și munți.
Răcire
Aerul în ascensiune, o dată în straturi cu presiune atmosferică mai mică, este forțat să se extindă și să se răcească. Extinderea necesită cheltuiala cu energia cinetică, care este preluată din energia termică și potențială a aerului atmosferic, iar acest proces duce inevitabil la o scădere a temperaturii. Rata de răcire a porțiunii în creștere de aer se schimbă adesea dacă această porțiune este amestecată cu aerul din jur.
Gradient adiabatic uscat
Aerul uscat, în care nu există condens sau evaporare, precum și amestecarea, care nu primește energie sub altă formă, este răcit sau încălzit la o valoare constantă (cu 1 ° C la 100 de metri), pe măsură ce se ridică sau scade. Această valoare se numește gradient adiabatic uscat. Dar dacă masa de aer în creștere este umedă și se produce condens în ea, atunci căldura latentă a condensului este eliberată și temperatura aerului saturat cu abur scade mult mai lent.
Gradient adiabatic umed
Această mărime a schimbării de temperatură se numește gradient adiabatic umed. Nu este constantă, dar se modifică odată cu modificarea cantității de căldură latentă eliberată, cu alte cuvinte, depinde de cantitatea de abur condensat. Cantitatea de abur depinde de cât scade temperatura aerului. În atmosfera inferioară, unde aerul este cald și umiditatea ridicată, gradientul adiabatic umed este puțin mai mult de jumătate din gradientul adiabatic uscat. Dar gradientul adiabatic umed crește treptat cu înălțimea și la o altitudine foarte mare în troposferă este aproape egal cu gradientul adiabatic uscat.
Flotabilitatea aerului în mișcare este determinată de raportul dintre temperatura sa și temperatura aerului din jur. De regulă, într-o atmosferă reală, temperatura aerului scade inegal cu înălțimea (această schimbare se numește simplu gradient).
Dacă masa de aer este mai caldă și, prin urmare, mai puțin densă decât aerul din jur (și conținutul de umiditate este constant), atunci se ridică ca o minge a copilului cufundată într-un rezervor. Și invers, când aerul în mișcare este mai rece decât cel din jur, densitatea sa este mai mare și scade.Dacă aerul are aceeași temperatură cu masele vecine, atunci densitatea lor este egală, iar masa rămâne staționată sau se mișcă doar împreună cu aerul din jur.
Astfel, două procese sunt prezente în atmosferă, unul contribuind la dezvoltarea mișcării verticale a aerului, iar celălalt îl încetinește.
