A Föld légköre körülbelül 78% nitrogént, 21% oxigént és 0,9% argont tartalmaz. A fennmaradó 0,1 százalék szén-dioxidból, dinitrogén-oxidokból, metánból, ózonból és vízgőzből áll. Kis mennyiségük ellenére ezekben a légköri gázokban még apró változások is befolyásolják a globális energiaháztartást és hőmérsékletet. A vízgőz, a legfontosabb üvegházhatású gáz, a hőmérséklettel ingadozik.
A levegőben lévő vízgőz százalékos aránya
A levegőben lévő vízgőz százalékos aránya a hőmérséklettől függ. A hideg sarkvidéki és antarktiszi (és a legmagasabb alpesi régiókban) vízgőz százalékos aránya elérheti a 0,2 százalékot, míg a legmelegebb trópusi levegő legfeljebb 4 százalék vízgőzt tartalmazhat.
Vízgőz és hőmérséklet
Röviden: minél magasabb a száraz levegő hőmérséklete, annál több vízgőzt képes megtartani a levegő. Ahogy a levegő hőmérséklete lehűl, a vízgőztartalom csökken. Tehát a levegőben lévő vízgőz százalékos aránya változik a hőmérséklet (és a nyomás) függvényében. Amikor a légköri vízmennyiség eléri a telítettséget, a páratartalom 100 százalék.
100 százalékos telítettségi szinten a vízgőz kondenzálódva vízcseppeket képez. Ha a vízcseppek elég nagyok lesznek, eső esik. A kisebb vízcseppek felhőként vagy ködként jelennek meg. A telítettség alatt a vízgőz százalékos arányát a légkörben általában relatív páratartalomként jelentik.
A relatív páratartalom megtalálása
A páratartalom a légkörben lévő víz mennyiségére vonatkozik. A relatív páratartalom összehasonlítja a légköri vízgőz mennyiségét az elméleti maximális vízgőzmennyiséggel, amelyet a levegő képes ezen a hőmérsékleten tartani.
A relatív páratartalom speciális pszichrometriai táblázatok és heveder pszichrométer vagy két hőmérő segítségével határozható meg. A heveder pszichrométer két hőmérőből áll, amelyeket egy forgatható vagy rövid láncra rögzített kis deszkára szerelnek össze. Az egyik hőmérő száraz izzóval rendelkezik. A második hőmérő, a nedves izzó hőmérője az izzót egy nedves ruhadarabbal tekeri be.
A száraz hőmérő méri a levegő hőmérsékletét. A nedves hőmérő a párologtató víz hűtőhatásával méri a hőmérsékletet. Használat céljából nedvesítse meg a nedves izzós hőmérő ruháját, majd lengesse meg a hőmérőket 10-15 másodpercig. Olvassa el mindkét hőmérsékletet.
Relatív páratartalom hőmérséklet-különbség
Ismételje meg a méréseket kétszer vagy háromszor, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a nedves hőmérő elérte a legalacsonyabb értéket. A két leolvasás közötti különbséget a relatív páratartalom megállapítására használják. Minél nagyobb a különbség az értékekben, annál alacsonyabb a relatív páratartalom.
Például 30 ° C hőmérsékleten 86 ° F (1,5 ° C) különbség azt jelenti, hogy a relatív páratartalom nagyon magas 89 százalék, míg a 15 ° C (27 ° F) különbség azt jelenti, hogy a relatív páratartalom rendkívül alacsony, 17 százalék. A pszichrometrikus ábrán a száraz hőmérő leolvasása függőleges vonalakként jelenik meg az x tengelytől.
A nedves izzó leolvasása görbe vonalként jelenik meg a diagram bal felső részén. A relatív páratartalom meghatározásához keresse meg a függőleges száraz hőmérsékletű hőmérsékleti vonal és a nedves hőmérséklettartó szög metszéspontját.
Vízgőz és abszolút páratartalom
Az abszolút páratartalom a levegő gőzkoncentrációjából vagy sűrűségéből áll. Az abszolút páratartalmat a sűrűség képletével lehet kiszámítani:
dv = mv ÷ V
Hol Dv a gőz sűrűsége, mv a gőz tömege és V a levegő térfogata. A sűrűség vagy az abszolút páratartalom a hőmérséklet vagy a nyomás változásával változik, mert a térfogat (V) változik. A levegő mennyisége növekszik a hőmérséklet növekedésével, de csökken a nyomás növekedésével.
Emberi szempontból minél nedvesebb a levegő, annál több vízgőz van a légkörben. A párolgás csökken, ha nő a vízgőz mennyisége a levegőben. Mivel a verejték nem párolog el olyan könnyen, ha a környező levegő vízgőz-kapacitása magas, a bőr hűtése kevésbé hatékony, ha magas a páratartalom.
Miért fontos a vízgőz
A vízgőz, nem pedig a szén-dioxid, a Föld legkritikusabb üvegházhatású gáz. A Nap mellett a vízgőz a Föld melegének második forrása, amely a melegítő hatás körülbelül 60 százalékát teszi ki. A vízgőz elkapja és megtartja a meleget a talajból, és ezt a meleget a légkörbe viszi.
A vízgőz mozgatja a hőt az Egyenlítőtől a pólusok felé, elosztva a hőt a földgömbön. A vízmolekulák által elnyelt hő biztosítja az energiát a párolgáshoz. Ez a vízgőz a légkörbe emelkedik, és a hőt a légkörbe viszi.
A vízgőz emelkedésével végül eléri azt a szintet, ahol a légkör kevésbé sűrű, a levegő pedig hidegebb. Mivel a vízgőz hőenergiája elvész a környező hidegebb levegő miatt, a vízgőz kondenzálódik. Ha elegendő vízgőz kondenzálódik, felhők keletkeznek. A felhők visszaverik a napfényt, segítenek lehűlni a Föld felszínét.
