Žemės atmosferoje yra apie 78 proc. Azoto, 21 proc. Deguonies ir 0,9 proc. Argono. Likusius 0,1 proc. Sudaro anglies dioksidas, azoto oksidai, metanas, ozonas ir vandens garai. Nepaisant nedidelių kiekių, net nedideli šių atmosferos dujų pokyčiai daro įtaką pasaulio energijos balansui ir temperatūrai. Vandens garai, svarbiausios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kinta priklausomai nuo temperatūros.
Vandens garų procentas ore
Vandens garų procentas ore skiriasi priklausomai nuo temperatūros. Vandens garų procentas šaltame Arkties ir Antarkties (ir aukščiausių Alpių regionų) regione gali siekti 0,2 proc., O šilčiausiame atogrąžų ore gali būti iki 4 proc. Vandens garų.
Vandens garai ir temperatūra
Trumpai tariant, kuo aukštesnė sauso oro temperatūra, tuo daugiau vandens garų gali išlaikyti oras. Atvėsus oro temperatūrai, sumažėja vandens garų kiekis. Taigi vandens garų procentas ore keičiasi priklausomai nuo temperatūros (ir slėgio). Kai vandens kiekis atmosferoje pasiekia sodrumą, drėgmė yra 100 proc.
Esant 100 procentų prisotinimo lygiui, vandens garai kondensuojasi ir susidaro vandens lašai. Jei vandens lašai tampa pakankamai dideli, iškrinta lietus. Mažesni vandens lašeliai atrodo kaip debesys ar rūkas. Žemiau prisotinimo, vandens garų procentinė dalis atmosferoje paprastai nurodoma kaip santykinė drėgmė.
Santykinės drėgmės nustatymas
Drėgmė nurodo vandens kiekį atmosferoje. Santykinė drėgmė palygina vandens garų kiekį atmosferoje su teoriniu didžiausiu vandens garų kiekiu, kurį oras gali laikyti šioje temperatūroje.
Santykinę drėgmę galima nustatyti naudojant specialias psichrometrines diagramas ir stropinį psichrometrą arba du termometrus. Stropo psichrometras susideda iš dviejų termometrų, sumontuotų kartu ant mažos lentos, pritvirtintos prie pasukamos ar trumpos grandinės. Vienas termometras turi sausą lemputę. Antrajame termometre, drėgnos lemputės termometre, lemputė suvyniota su šlapio audinio gabalu.
Sausos lemputės termometras matuoja oro temperatūrą. Drėgnos lemputės termometras matuoja temperatūrą aušinančiu garuojančio vandens poveikiu. Norėdami naudoti, sušlapinkite drėgno termometro audinį ir tada svyruokite termometrus 10–15 sekundžių. Perskaitykite abi temperatūras.
Santykinis drėgmės temperatūros skirtumas
Pakartokite matavimus du ar tris kartus, kad įsitikintumėte, jog šlapios lemputės termometras pasiekė žemiausią rodmenį. Santykinei drėgmei nustatyti naudojamas skirtumas tarp dviejų rodmenų. Kuo didesnis rodmenų skirtumas, tuo santykinė drėgmė mažesnė.
Pavyzdžiui, esant 30 ° C (86 ° F) temperatūrai, 1,5 ° C (2,7 ° F) skirtumas reiškia, kad santykinė oro drėgmė esant 89 proc., O 27 ° F (15 ° C) skirtumas reiškia, kad santykinis oro drėgnumas yra ypač mažas - 17 proc. Psichrometrinėje diagramoje sauso termometro rodmenys rodomi kaip vertikalios linijos nuo x ašies.
Drėgnos lemputės rodmenys rodomi išlenkta linija išilgai viršutinės kairės diagramos dalies. Raskite vertikalios sausos lemputės temperatūros linijos ir kampinės drėgnos lemputės temperatūros linijos sankirtą, kad nustatytumėte santykinę drėgmę.
Vandens garai ir absoliutus drėgnumas
Absoliutus drėgnumas susideda iš garų koncentracijos arba oro tankio. Absoliutus drėgnumas gali būti apskaičiuojamas pagal tankio formulę:
dv = mv ÷ V
Kurv yra garų tankis, mv yra garų masė, o V - oro tūris. Tankis arba absoliutus drėgnumas keičiasi keičiantis temperatūrai ar slėgiui, nes keičiasi tūris (V). Oro tūris didėja didėjant temperatūrai, bet mažėja didėjant slėgiui.
Žvelgiant iš žmogaus perspektyvos, kuo drėgnesnis oras, tuo daugiau vandens garų atmosferoje. Garavimas mažėja didėjant vandens garų kiekiui ore. Kadangi prakaitas neišgaruoja taip lengvai, kai aplinkinio oro vandens garų talpa yra didelė, oda yra mažiau efektyvi, kai drėgmė yra didelė.
Kodėl svarbu vandens garai
Vandens garai, o ne anglies dioksidas, yra svarbiausios Žemės šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Be Saulės, vandens garai yra antrasis Žemės šilumos šaltinis, kuris sudaro apie 60 procentų atšilimo efekto. Vandens garai sulaiko ir sulaiko šilumą nuo žemės ir neša tą šilumą į atmosferą.
Vandens garai juda šilumą nuo pusiaujo link polių, paskirstydami šilumą visame pasaulyje. Šiluma, kurią absorbuoja vandens molekulės, suteikia energijos garavimui. Tie vandens garai kyla į atmosferą, nešdami šilumą į atmosferą.
Kai vandens garai kyla, galiausiai jie pasiekia lygį, kuriame atmosfera yra mažiau tanki, o oras šaltesnis. Vandens garų šilumos energijai prarandant aplinkinį šaltesnį orą, vandens garai kondensuojasi. Kai kondensuojasi pakankamai vandens garų, susidaro debesys. Debesys atspindi saulės šviesą ir padeda atvėsinti Žemės paviršių.