La atmósfera de la Tierra contiene aproximadamente un 78 por ciento de nitrógeno, un 21 por ciento de oxígeno y un 0,9 por ciento de argón. El 0,1 por ciento restante consiste en dióxido de carbono, óxidos nitrosos, metano, ozono y vapor de agua. A pesar de sus pequeñas cantidades, incluso los cambios más pequeños en estos gases atmosféricos impactan el equilibrio energético y la temperatura global. El vapor de agua, el gas de efecto invernadero más importante, fluctúa con la temperatura.
Porcentaje de vapor de agua en el aire
El porcentaje de vapor de agua en el aire varía según la temperatura. El porcentaje de vapor de agua en el Ártico y la Antártida fríos (y en las regiones alpinas más altas) puede llegar a un 0,2 por ciento, mientras que el aire tropical más cálido puede contener hasta un 4 por ciento de vapor de agua.
Vapor de agua y temperatura
En resumen, cuanto más alta es la temperatura del aire seco, más vapor de agua puede contener el aire. A medida que la temperatura del aire se enfría, el contenido de vapor de agua disminuye. Entonces, el porcentaje de vapor de agua en el aire cambia con la temperatura (y la presión). Cuando la cantidad de agua en la atmósfera alcanza la saturación, la humedad es del 100 por ciento.
A un nivel de saturación del 100 por ciento, el vapor de agua se condensa para formar gotas de agua. Si las gotas de agua se vuelven lo suficientemente grandes, llueve. Las gotas de agua más pequeñas aparecen como nubes o niebla. Por debajo de la saturación, el porcentaje de vapor de agua en la atmósfera generalmente se informa como humedad relativa.
Encontrar la humedad relativa
La humedad se refiere a la cantidad de agua en la atmósfera. La humedad relativa compara la cantidad de vapor de agua en la atmósfera con la cantidad máxima teórica de vapor de agua que el aire puede contener a esa temperatura.
La humedad relativa se puede determinar utilizando tablas psicrométricas especiales y un psicrómetro de cabestrillo o dos termómetros. Un psicrómetro de cabestrillo consta de dos termómetros montados juntos en una pequeña tabla unida a una cadena corta o giratoria. Un termómetro tiene bulbo seco. El segundo termómetro, el termómetro de bulbo húmedo, tiene el bulbo envuelto con un paño húmedo.
El termómetro de bulbo seco mide la temperatura del aire. El termómetro de bulbo húmedo mide la temperatura con el efecto de enfriamiento del agua que se evapora. Para usarlo, humedezca el paño del termómetro de bulbo húmedo y luego balancee los termómetros durante 10 a 15 segundos. Lea ambas temperaturas.
Diferencia de temperatura de humedad relativa
Repita las mediciones anteriores dos o tres veces para asegurarse de que el termómetro de bulbo húmedo haya alcanzado su lectura más baja. La diferencia entre las dos lecturas se usa para encontrar la humedad relativa. Cuanto mayor sea la diferencia en las lecturas, menor será la humedad relativa.
A 86 ° F (30 ° C), por ejemplo, una diferencia de 2.7 ° F (1.5 ° C) significa que la humedad relativa es muy alta en 89 por ciento, mientras que una diferencia de 27 ° F (15 ° C) significa que la humedad relativa es extremadamente baja al 17 por ciento. En la tabla psicrométrica, las lecturas del termómetro de bulbo seco se muestran como líneas verticales desde el eje x.
Las lecturas de bulbo húmedo se muestran como una línea curva a lo largo de la parte superior izquierda de la tabla. Encuentre la intersección de la línea de temperatura de bulbo seco vertical y la línea de temperatura de bulbo húmedo en ángulo para encontrar la humedad relativa.
Vapor de agua y humedad absoluta
La humedad absoluta consiste en la concentración de vapor o la densidad del aire. La humedad absoluta se puede calcular utilizando la fórmula de densidad:
Dv = mv ÷ V
Donde Dv es la densidad del vapor, mv es la masa del vapor y V es el volumen de aire. La densidad o la humedad absoluta cambia con los cambios de temperatura o presión debido a que cambia el volumen (V). El volumen de aire aumenta a medida que aumenta la temperatura, pero disminuye a medida que aumenta la presión.
Desde la perspectiva humana, cuanto más húmedo es el aire, más vapor de agua hay en la atmósfera. La evaporación disminuye a medida que aumenta la cantidad de vapor de agua en el aire. Dado que el sudor no se evapora tan fácilmente cuando la capacidad de vapor de agua del aire circundante es alta, el enfriamiento de la piel es menos efectivo cuando la humedad es alta.
Por qué es importante el vapor de agua
El vapor de agua, no el dióxido de carbono, es el gas de efecto invernadero más crítico de la Tierra. Además del Sol, el vapor de agua es la segunda fuente de calor de la Tierra y representa alrededor del 60 por ciento del efecto de calentamiento. El vapor de agua captura y retiene el calor del suelo y lo transporta a la atmósfera.
El vapor de agua mueve el calor desde el ecuador hacia los polos, distribuyéndolo por todo el mundo. El calor absorbido por las moléculas de agua proporciona la energía para la evaporación. Ese vapor de agua se eleva a la atmósfera y lleva el calor a la atmósfera.
A medida que aumenta el vapor de agua, eventualmente alcanza niveles en los que la atmósfera es menos densa y el aire más frío. A medida que la energía térmica del vapor de agua se pierde en el aire más frío circundante, el vapor de agua se condensa. Cuando se condensa suficiente vapor de agua, se forman nubes. Las nubes reflejan la luz del sol, lo que ayuda a enfriar la superficie de la Tierra.