L'atmosphère terrestre contient environ 78 pour cent d'azote, 21 pour cent d'oxygène et 0,9 pour cent d'argon. Les 0,1 pour cent restants sont constitués de dioxyde de carbone, d'oxydes nitreux, de méthane, d'ozone et de vapeur d'eau. Malgré leurs petites quantités, même de minuscules changements dans ces gaz atmosphériques ont un impact sur le bilan énergétique mondial et la température. La vapeur d'eau, le gaz à effet de serre le plus important, fluctue avec la température.
Pourcentage de vapeur d'eau dans l'air
Le pourcentage de vapeur d'eau dans l'air varie en fonction de la température. Le pourcentage de vapeur d'eau dans les régions froides de l'Arctique et de l'Antarctique (et dans les régions alpines les plus élevées) peut atteindre jusqu'à 0,2 pour cent, tandis que l'air tropical le plus chaud peut contenir jusqu'à 4 pour cent de vapeur d'eau.
Vapeur d'eau et température
En bref, plus la température de l'air sec est élevée, plus l'air peut contenir de vapeur d'eau. Lorsque la température de l'air se refroidit, la teneur en vapeur d'eau diminue. Ainsi, le pourcentage de vapeur d'eau dans l'air change avec la température (et la pression). Lorsque la quantité d'eau dans l'atmosphère atteint la saturation, l'humidité est de 100 %.
À un niveau de saturation de 100 pour cent, la vapeur d'eau se condense pour former des gouttes d'eau. Si les gouttes d'eau deviennent suffisamment grosses, la pluie tombe. Les gouttelettes d'eau plus petites apparaissent sous forme de nuages ou de brouillard. En dessous de la saturation, le pourcentage de vapeur d'eau dans l'atmosphère est généralement rapporté en humidité relative.
Trouver l'humidité relative
L'humidité fait référence à la quantité d'eau dans l'atmosphère. L'humidité relative compare la quantité de vapeur d'eau dans l'atmosphère à la quantité maximale théorique de vapeur d'eau que l'air peut contenir à cette température.
L'humidité relative peut être déterminée à l'aide de graphiques psychrométriques spéciaux et d'un psychromètre à fronde ou de deux thermomètres. Un psychromètre à fronde se compose de deux thermomètres montés ensemble sur une petite planche attachée à un émerillon ou à une chaîne courte. Un thermomètre a un bulbe sec. Le deuxième thermomètre, le thermomètre à bulbe humide, a le bulbe enveloppé d'un morceau de tissu humide.
Le thermomètre à bulbe sec mesure la température de l'air. Le thermomètre à bulbe humide mesure la température avec l'effet de refroidissement de l'évaporation de l'eau. Pour l'utiliser, mouillez le chiffon du thermomètre à bulbe humide, puis faites pivoter les thermomètres pendant 10 à 15 secondes. Lisez les deux températures.
Différence de température d'humidité relative
Répétez les mesures ci-dessus deux ou trois fois pour vous assurer que le thermomètre à bulbe humide a atteint sa lecture la plus basse. La différence entre les deux lectures est utilisée pour trouver l'humidité relative. Plus la différence de lecture est grande, plus l'humidité relative est faible.
À 86 °F (30 °C ), par exemple, une différence de 2,7 °F (1,5 °C ) signifie que l'humidité relative est très élevée à 89 pour cent, tandis qu'une différence de 27 °F (15 °C) signifie que l'humidité relative est extrêmement faible à 17 pour cent. Sur le graphique psychrométrique, les lectures du thermomètre à bulbe sec sont représentées par des lignes verticales à partir de l'axe des x.
Les lectures de bulbe humide sont représentées par une ligne courbe le long de la partie supérieure gauche du graphique. Trouvez l'intersection de la ligne de température de bulbe sec verticale et de la ligne de température de bulbe humide inclinée pour trouver l'humidité relative.
Vapeur d'eau et humidité absolue
L'humidité absolue correspond à la concentration de vapeur ou à la densité de l'air. L'humidité absolue peut être calculée à l'aide de la formule de densité :
rév = mv V
Où dv est la densité de la vapeur, mv est la masse de la vapeur et V est le volume d'air. La densité ou l'humidité absolue change avec les changements de température ou de pression car le volume (V) change. Le volume d'air augmente lorsque la température augmente mais diminue lorsque la pression augmente.
Du point de vue humain, plus l'air est humide, plus il y a de vapeur d'eau dans l'atmosphère. L'évaporation diminue à mesure que la quantité de vapeur d'eau dans l'air augmente. Étant donné que la sueur ne s'évapore pas aussi facilement lorsque la capacité de vapeur d'eau de l'air ambiant est élevée, le refroidissement de la peau est moins efficace lorsque l'humidité est élevée.
Pourquoi la vapeur d'eau est importante
La vapeur d'eau, et non le dioxyde de carbone, est le gaz à effet de serre le plus critique de la planète. Outre le Soleil, la vapeur d'eau est la deuxième source de chaleur de la Terre, représentant environ 60% de l'effet de réchauffement. La vapeur d'eau capte et retient la chaleur du sol et la transporte dans l'atmosphère.
La vapeur d'eau déplace la chaleur de l'équateur vers les pôles, distribuant la chaleur à travers le globe. La chaleur absorbée par les molécules d'eau fournit l'énergie nécessaire à l'évaporation. Cette vapeur d'eau s'élève dans l'atmosphère, transportant la chaleur dans l'atmosphère.
Au fur et à mesure que la vapeur d'eau s'élève, elle finit par atteindre des niveaux où l'atmosphère est moins dense et l'air plus froid. Lorsque l'énergie thermique de la vapeur d'eau est perdue dans l'air plus froid environnant, la vapeur d'eau se condense. Lorsqu'une quantité suffisante de vapeur d'eau se condense, des nuages se forment. Les nuages reflètent la lumière du soleil, aidant à refroidir la surface de la Terre.
