Procent pary wodnej w atmosferze

Atmosfera ziemska zawiera około 78% azotu, 21% tlenu i 0,9% argonu. Pozostałe 0,1 procent składa się z dwutlenku węgla, tlenków azotu, metanu, ozonu i pary wodnej. Pomimo ich niewielkich ilości, nawet niewielkie zmiany w tych gazach atmosferycznych wpływają na globalny bilans energetyczny i temperaturę. Para wodna, najważniejszy gaz cieplarniany, zmienia się wraz z temperaturą.

Zawartość procentowa pary wodnej w powietrzu zmienia się w zależności od temperatury. Procent pary wodnej w zimnej Arktyce i Antarktyce (i najwyższych regionach alpejskich) może sięgać nawet 0,2 procent, podczas gdy najcieplejsze powietrze tropikalne może zawierać do 4 procent pary wodnej.

Krótko mówiąc, im wyższa temperatura suchego powietrza, tym więcej pary wodnej może pomieścić powietrze. Wraz ze spadkiem temperatury powietrza spada zawartość pary wodnej. Tak więc procent pary wodnej w powietrzu zmienia się wraz z temperaturą (i ciśnieniem). Gdy ilość wody w atmosferze osiągnie nasycenie, wilgotność wynosi 100 procent.

Przy 100-procentowym poziomie nasycenia para wodna kondensuje, tworząc krople wody. Jeśli krople wody staną się wystarczająco duże, spadnie deszcz. Mniejsze kropelki wody pojawiają się jako chmury lub mgła. Poniżej nasycenia procent pary wodnej w atmosferze jest zwykle podawany jako wilgotność względna.

Wilgotność odnosi się do ilości wody w atmosferze. Wilgotność względna porównuje ilość pary wodnej w atmosferze do teoretycznej maksymalnej ilości pary wodnej, jaką powietrze może utrzymać w tej temperaturze.

Wilgotność względną można określić za pomocą specjalnych wykresów psychrometrycznych i psychrometru zawiesiowego lub dwóch termometrów. Psychrometr zawiesia składa się z dwóch termometrów zmontowanych razem na małej płytce przymocowanej do krętlika lub krótkiego łańcuszka. Jeden termometr ma suchą żarówkę. Drugi termometr, termometr z mokrym termometrem, ma bańkę owiniętą kawałkiem mokrej szmatki.

Termometr suchy mierzy temperaturę powietrza. Termometr wilgotny mierzy temperaturę z efektem chłodzącym parującej wody. Aby użyć, zwilż szmatkę termometru z wilgotnym termometrem, a następnie poruszaj termometrami przez 10 do 15 sekund. Przeczytaj obie temperatury.

Powtórz powyższe pomiary dwa lub trzy razy, aby upewnić się, że termometr wilgotny osiągnął najniższy odczyt. Różnica między tymi dwoma odczytami służy do określenia wilgotności względnej. Im większa różnica odczytów, tym niższa wilgotność względna.

Na przykład przy 86°F (30 °C), różnica 2,7 °F (1,5°C) oznacza, że ​​wilgotność względna jest bardzo wysoka 89 procent, podczas gdy różnica 27°F (15°C) oznacza, że ​​wilgotność względna jest wyjątkowo niska i wynosi 17 procent. Na wykresie psychrometrycznym odczyty termometru suchego są pokazane jako pionowe linie od osi x.

Odczyty termometrów wilgotnych są pokazane jako zakrzywiona linia wzdłuż lewej górnej części wykresu. Znajdź przecięcie pionowej linii temperatury termometru suchego i ustawionej pod kątem linii temperatury termometru mokrego, aby znaleźć wilgotność względną.

Wilgotność bezwzględna składa się ze stężenia pary lub gęstości powietrza. Wilgotność bezwzględną można obliczyć ze wzoru na gęstość:

re_v = m_v ÷ V

Gdzie d_v to gęstość pary, m_v to masa pary, a V to objętość powietrza. Gęstość lub wilgotność bezwzględna zmienia się wraz ze zmianami temperatury lub ciśnienia, ponieważ zmienia się objętość (V). Objętość powietrza wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, ale maleje wraz ze wzrostem ciśnienia.

Z perspektywy człowieka im bardziej wilgotne powietrze, tym więcej pary wodnej w atmosferze. Parowanie maleje wraz ze wzrostem ilości pary wodnej w powietrzu. Ponieważ pot nie odparowuje tak łatwo, gdy pojemność pary wodnej otaczającego powietrza jest wysoka, chłodzenie skóry jest mniej skuteczne, gdy wilgotność jest wysoka.

Para wodna, a nie dwutlenek węgla, jest najważniejszym gazem cieplarnianym na Ziemi. Oprócz Słońca, para wodna jest drugim źródłem ciepła na Ziemi, odpowiadając za około 60 procent efektu ocieplenia. Para wodna wychwytuje i zatrzymuje ciepło z ziemi i przenosi je do atmosfery.

Para wodna przenosi ciepło z równika w kierunku biegunów, rozprowadzając ciepło po całym globie. Ciepło zaabsorbowane przez cząsteczki wody dostarcza energię do parowania. Ta para wodna unosi się do atmosfery, unosząc ciepło do atmosfery.

Gdy para wodna unosi się, osiąga w końcu poziomy, przy których atmosfera jest mniej gęsta, a powietrze zimniejsze. Ponieważ energia cieplna pary wodnej jest tracona na rzecz otaczającego zimniejszego powietrza, para wodna ulega kondensacji. Kiedy kondensuje się wystarczająca ilość pary wodnej, tworzą się chmury. Chmury odbijają światło słoneczne, pomagając schłodzić powierzchnię Ziemi.