نسبة بخار الماء في الغلاف الجوي

يحتوي الغلاف الجوي للأرض على حوالي 78 في المائة من النيتروجين و 21 في المائة من الأكسجين و 0.9 في المائة من الأرجون. النسبة المتبقية 0.1 في المائة تتكون من ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروز والميثان والأوزون وبخار الماء. على الرغم من الكميات الصغيرة ، حتى التغييرات الطفيفة في هذه الغازات الجوية تؤثر على توازن الطاقة العالمي ودرجة الحرارة. يتقلب بخار الماء ، وهو أهم غازات الدفيئة ، مع درجات الحرارة.

تختلف نسبة بخار الماء في الهواء حسب درجة الحرارة. قد تصل النسبة المئوية لبخار الماء في القطب الشمالي البارد والقطب الجنوبي (وأعلى مناطق جبال الألب) إلى 0.2 بالمائة بينما قد يحتوي الهواء المداري الأكثر دفئًا على ما يصل إلى 4 بالمائة من بخار الماء.

باختصار ، كلما ارتفعت درجة حرارة الهواء الجاف ، زاد بخار الماء الذي يمكن للهواء أن يحمله. عندما تبرد درجة حرارة الهواء ، ينخفض ​​محتوى بخار الماء. لذلك ، فإن النسبة المئوية لبخار الماء في الهواء تتغير مع درجة الحرارة (والضغط). عندما تصل كمية الماء في الغلاف الجوي إلى التشبع ، تكون الرطوبة 100 بالمائة.

عند مستوى تشبع بنسبة 100٪ ، يتكثف بخار الماء ليشكل قطرات ماء. إذا أصبحت قطرات الماء كبيرة بدرجة كافية ، فإن المطر يسقط. تظهر قطرات الماء الصغيرة على شكل غيوم أو ضباب. أقل من التشبع ، عادة ما يتم الإبلاغ عن النسبة المئوية لبخار الماء في الغلاف الجوي على أنها رطوبة نسبية.

تشير الرطوبة إلى كمية الماء في الغلاف الجوي. تقارن الرطوبة النسبية كمية بخار الماء في الغلاف الجوي بالكمية القصوى النظرية لبخار الماء التي يمكن للهواء أن يحتفظ بها عند درجة الحرارة تلك.

يمكن تحديد الرطوبة النسبية باستخدام مخططات قياس نفسية خاصة ومقياس رطوبة حبال أو مقياسين للحرارة. يتكون مقياس رطوبة الحبال من مقياسين للحرارة مركبين معًا على لوحة صغيرة متصلة بقطب أو سلسلة قصيرة. يحتوي أحد موازين الحرارة على بصلة جافة. الترمومتر الثاني ، الترمومتر ذو البصيلة الرطبة ، يحتوي على لمبة ملفوفة بقطعة قماش مبللة.

يقيس مقياس الحرارة ذو البصيلة الجافة درجة حرارة الهواء. يقيس مقياس الحرارة ذو البصيلة الرطبة درجة الحرارة بتأثير تبريد الماء المتبخر. للاستخدام ، قم بتبليل قطعة القماش الخاصة بميزان الحرارة المبلل ثم قم بتدوير موازين الحرارة لمدة 10 إلى 15 ثانية. اقرأ درجتي الحرارة.

كرر القياسات أعلاه مرتين أو ثلاث مرات للتأكد من وصول مقياس الحرارة ذي البصيلة الرطبة إلى أدنى قراءة له. يستخدم الفرق بين القراءتين لإيجاد الرطوبة النسبية. كلما زاد الاختلاف في القراءات ، انخفضت الرطوبة النسبية.

عند 86 درجة فهرنهايت (30 درجة مئوية) ، على سبيل المثال ، فإن الفرق 2.7 درجة فهرنهايت (1.5 درجة مئوية) يعني أن الرطوبة النسبية عالية جدًا عند 89 في المائة ، في حين أن الاختلاف البالغ 27 درجة فهرنهايت (15 درجة مئوية) يعني أن الرطوبة النسبية منخفضة للغاية عند 17 في المائة. على الرسم البياني للقياس النفسي ، تظهر قراءات ترمومتر البصيلة الجافة كخطوط عمودية من المحور السيني.

تظهر قراءات اللمبة الرطبة كخط منحني على طول الجزء الأيسر العلوي من الرسم البياني. أوجد تقاطع خط درجة حرارة المصباح الجاف العمودي وخط درجة حرارة المصباح الرطب المائل لإيجاد الرطوبة النسبية.

تتكون الرطوبة المطلقة من تركيز البخار أو كثافة الهواء. يمكن حساب الرطوبة المطلقة باستخدام معادلة الكثافة:

د_الخامس = م_الخامس ÷ ت

أين د_الخامس هي كثافة البخار ، م_الخامس هو كتلة البخار و V هو حجم الهواء. تتغير الكثافة أو الرطوبة المطلقة مع التغيرات في درجة الحرارة أو الضغط لأن الحجم (V) يتغير. يزداد حجم الهواء مع زيادة درجة الحرارة ولكنه يتناقص مع زيادة الضغط.

من وجهة نظر الإنسان ، كلما زاد رطوبة الهواء ، زاد بخار الماء في الغلاف الجوي. ينخفض ​​التبخر مع زيادة كمية بخار الماء في الهواء. نظرًا لأن العرق لا يتبخر بسهولة عندما تكون سعة بخار الماء في الهواء المحيط عالية ، فإن تبريد الجلد يكون أقل فعالية عندما تكون الرطوبة عالية.

يعد بخار الماء ، وليس ثاني أكسيد الكربون ، من أهم غازات الاحتباس الحراري على الأرض. إلى جانب الشمس ، يُصنف بخار الماء على أنه المصدر الثاني لدفء الأرض ، حيث يمثل حوالي 60 في المائة من تأثير الاحترار. يلتقط بخار الماء الدفء من الأرض ويحملها ويحمل ذلك الدفء إلى الغلاف الجوي.

ينقل بخار الماء الحرارة من خط الاستواء نحو القطبين ، ويوزع الحرارة عبر الكرة الأرضية. توفر جزيئات الماء التي تمتصها الحرارة الطاقة اللازمة للتبخر. يرتفع بخار الماء هذا إلى الغلاف الجوي حاملاً الحرارة إلى الغلاف الجوي.

مع ارتفاع بخار الماء ، يصل في النهاية إلى مستويات يكون فيها الغلاف الجوي أقل كثافة وبرودة الهواء. عندما يتم فقدان الطاقة الحرارية لبخار الماء في الهواء البارد المحيط ، يتكثف بخار الماء. عندما يتكثف بخار الماء الكافي ، تتشكل الغيوم. تعكس الغيوم ضوء الشمس ، مما يساعد على تبريد سطح الأرض.