L'atmosfera terrestre contiene circa il 78% di azoto, il 21% di ossigeno e lo 0,9% di argon. Il restante 0,1 percento è costituito da anidride carbonica, ossidi di azoto, metano, ozono e vapore acqueo. Nonostante le loro piccole quantità, anche piccoli cambiamenti in questi gas atmosferici hanno un impatto sul bilancio energetico globale e sulla temperatura. Il vapore acqueo, il più importante gas serra, fluttua con la temperatura.
Percentuale di vapore acqueo nell'aria
La percentuale di vapore acqueo nell'aria varia in base alla temperatura. La percentuale di vapore acqueo nelle fredde regioni artiche e antartiche (e nelle regioni alpine più alte) può raggiungere lo 0,2 percento, mentre l'aria tropicale più calda può contenere fino al 4% di vapore acqueo.
Vapore acqueo e temperatura
In breve, maggiore è la temperatura dell'aria secca, più vapore acqueo può contenere l'aria. Quando la temperatura dell'aria si raffredda, il contenuto di vapore acqueo diminuisce. Quindi, la percentuale di vapore acqueo nell'aria cambia con la temperatura (e la pressione). Quando la quantità di acqua nell'atmosfera raggiunge la saturazione, l'umidità è del 100%.
A un livello di saturazione del 100%, il vapore acqueo si condensa per formare gocce d'acqua. Se le gocce d'acqua diventano abbastanza grandi, cade la pioggia. Le gocce d'acqua più piccole appaiono come nuvole o nebbia. Al di sotto della saturazione, la percentuale di vapore acqueo nell'atmosfera viene solitamente riportata come umidità relativa.
Trovare l'Umidità Relativa
L'umidità si riferisce alla quantità di acqua nell'atmosfera. L'umidità relativa confronta la quantità di vapore acqueo nell'atmosfera con la quantità massima teorica di vapore acqueo che l'aria può contenere a quella temperatura.
L'umidità relativa può essere determinata utilizzando appositi grafici psicrometrici e uno psicrometro a fionda o due termometri. Uno psicrometro a fionda è costituito da due termometri montati insieme su una piccola tavola fissata a una catena girevole o corta. Un termometro ha un bulbo secco. Il secondo termometro, il termometro a bulbo umido, ha il bulbo avvolto con un pezzo di stoffa bagnata.
Il termometro a bulbo secco misura la temperatura dell'aria. Il termometro a bulbo umido misura la temperatura con l'effetto di raffreddamento dell'acqua in evaporazione. Per utilizzarlo, bagnare il panno del termometro a bulbo umido e quindi far oscillare i termometri per 10-15 secondi. Leggi entrambe le temperature.
Differenza di temperatura di umidità relativa
Ripetere le misurazioni sopra due o tre volte per essere sicuri che il termometro a bulbo umido abbia raggiunto la lettura più bassa. La differenza tra le due letture viene utilizzata per trovare l'umidità relativa. Maggiore è la differenza nelle letture, minore è l'umidità relativa.
A 86°F (30°C ), ad esempio, una differenza di 2,7°F (1,5°C ) significa che l'umidità relativa è molto alta a 89 percento, mentre una differenza di 27 ° F (15 ° C) significa che l'umidità relativa è estremamente bassa al 17 percento. Sul grafico psicrometrico, le letture del termometro a bulbo secco sono mostrate come linee verticali dall'asse x.
Le letture del bulbo umido sono mostrate come una linea curva lungo la parte superiore sinistra del grafico. Trova l'intersezione della linea verticale della temperatura a bulbo secco e la linea angolata della temperatura del bulbo umido per trovare l'umidità relativa.
Vapore acqueo e umidità assoluta
L'umidità assoluta è costituita dalla concentrazione di vapore o dalla densità dell'aria. L'umidità assoluta può essere calcolata utilizzando la formula della densità:
dv = mv ÷ V
dove dv è la densità del vapore, mv è la massa del vapore e V è il volume dell'aria. La densità o umidità assoluta cambia al variare della temperatura o della pressione perché cambia il volume (V). Il volume dell'aria aumenta all'aumentare della temperatura ma diminuisce all'aumentare della pressione.
Dal punto di vista umano, più l'aria è umida, maggiore è il vapore acqueo nell'atmosfera. L'evaporazione diminuisce all'aumentare della quantità di vapore acqueo nell'aria. Poiché il sudore non evapora facilmente quando la capacità di vapore acqueo dell'aria circostante è elevata, il raffreddamento della pelle è meno efficace quando l'umidità è elevata.
Perché il vapore acqueo è importante?
Il vapore acqueo, non l'anidride carbonica, è il gas serra più critico della Terra. Oltre al Sole, il vapore acqueo è la seconda fonte di calore terrestre, rappresentando circa il 60 percento dell'effetto di riscaldamento. Il vapore acqueo cattura e trattiene il calore dal suolo e lo trasporta nell'atmosfera.
Il vapore acqueo sposta il calore dall'equatore verso i poli, distribuendolo in tutto il mondo. Il calore assorbito dalle molecole d'acqua fornisce l'energia per l'evaporazione. Quel vapore acqueo sale nell'atmosfera, portando il calore nell'atmosfera.
Quando il vapore acqueo sale, alla fine raggiunge livelli in cui l'atmosfera è meno densa e l'aria più fredda. Quando l'energia termica del vapore acqueo viene dispersa nell'aria fredda circostante, il vapore acqueo si condensa. Quando si condensa abbastanza vapore acqueo, si formano le nuvole. Le nuvole riflettono la luce del sole, aiutando a raffreddare la superficie terrestre.