Земната атмосфера съдържа около 78 процента азот, 21 процента кислород и 0,9 процента аргон. Останалите 0,1 процента се състоят от въглероден диоксид, азотни оксиди, метан, озон и водни пари. Въпреки малките им количества, дори малките промени в тези атмосферни газове оказват влияние върху глобалния енергиен баланс и температура. Водните пари, най-важният парников газ, се колебаят с температурата.
Процент водни пари във въздуха
Процентът на водната пара във въздуха варира в зависимост от температурата. Процентът на водните пари в студените Арктика и Антарктика (и най-високите алпийски региони) може да достигне до 0,2%, докато най-топлият тропически въздух може да съдържа до 4% водни пари.
Водни пари и температура
Накратко, колкото по-висока е температурата на сухия въздух, толкова повече водна пара може да задържа въздухът. Когато температурата на въздуха се охлади, съдържанието на водна пара спада. И така, процентът на водната пара във въздуха се променя с температурата (и налягането). Когато количеството вода в атмосферата достигне насищане, влажността е 100 процента.
При 100-процентово ниво на насищане водната пара се кондензира, образувайки водни капки. Ако водните капки станат достатъчно големи, вали дъжд. По-малките капчици вода се появяват като облаци или мъгла. Под наситеността процентът на водните пари в атмосферата обикновено се отчита като относителна влажност.
Намиране на относителна влажност
Влажността се отнася до количеството вода в атмосферата. Относителната влажност сравнява количеството водна пара в атмосферата с теоретичното максимално количество водна пара, която въздухът може да задържи при тази температура.
Относителната влажност на въздуха може да се определи с помощта на специални психрометрични карти и слингов психрометър или два термометра. Слинговият психрометър се състои от два термометра, монтирани заедно на малка дъска, прикрепена към въртяща се или къса верига. Един термометър има суха крушка. Вторият термометър, термометърът с мокра крушка, има крушката, увита с парче мокра кърпа.
Термометърът със суха крушка измерва температурата на въздуха. Термометърът с мокра крушка измерва температурата с охлаждащия ефект на изпаряващата се вода. За да използвате, намокрете кърпата на термометъра с мокра крушка и след това завъртете термометрите за 10 до 15 секунди. Прочетете и двете температури.
Относителна разлика в температурата на влажност
Повторете измерванията по-горе два или три пъти, за да сте сигурни, че термометърът с мокра крушка е достигнал най-ниските си показания. Разликата между двете показания се използва за намиране на относителна влажност. Колкото по-голяма е разликата в показанията, толкова по-ниска е относителната влажност.
При 86 ° F (30 ° C), например, разлика от 2,7 ° F (1,5 ° C) означава, че относителната влажност е много висока при 89 процента, докато разлика от 27 ° F (15 ° C) означава, че относителната влажност е изключително ниска при 17 процента. На психрометричната карта показанията на термометъра за суха крушка са показани като вертикални линии от оста x.
Показанията на мократа крушка са показани като извита линия по горната лява част на диаграмата. Намерете пресечната точка на вертикалната линия на температурата на сухата крушка и наклонената линия на температурата на мократа крушка, за да намерите относителната влажност.
Водни пари и абсолютна влажност
Абсолютната влажност се състои от концентрацията на пари или плътността на въздуха. Абсолютната влажност може да се изчисли, като се използва формулата за плътност:
дv = mv ÷ V
Къдеv е плътността на парите, mv е масата на парите и V е обемът на въздуха. Плътността или абсолютната влажност се променят с промени в температурата или налягането, тъй като обемът (V) се променя. Обемът на въздуха се увеличава с повишаване на температурата, но намалява с увеличаване на налягането.
От гледна точка на човека, колкото по-влажен е въздухът, толкова повече водни пари в атмосферата. Изпарението намалява с увеличаване на количеството водна пара във въздуха. Тъй като потта не се изпарява толкова лесно, когато капацитетът на водните пари на околния въздух е висок, охлаждането на кожата е по-малко ефективно, когато влажността е висока.
Защо водните пари са важни
Водните пари, а не въглеродният диоксид, са най-критичните парникови газове на Земята. Освен Слънцето, водната пара се нарежда като втори източник на топлина на Земята, което представлява около 60 процента от затоплящия ефект. Водната пара улавя и задържа топлината от земята и пренася тази топлина в атмосферата.
Водната пара движи топлината от екватора към полюсите, разпределяйки топлината по целия свят. Топлината, абсорбирана от водните молекули, осигурява енергията за изпаряване. Тази водна пара се издига в атмосферата, пренасяйки топлината нагоре в атмосферата.
С надигането на водните пари те в крайна сметка достигат нива, при които атмосферата е по-малко плътна и въздухът е по-студен. Тъй като топлинната енергия на водните пари се губи за околния по-студен въздух, водната пара се кондензира. Когато кондензира достатъчно водна пара, се образуват облаци. Облаците отразяват слънчевата светлина, като помагат за охлаждането на земната повърхност.
