Atmosfera Pământului conține aproximativ 78% azot, 21% oxigen și 0,9% argon. Restul de 0,1% este format din dioxid de carbon, oxizi de azot, metan, ozon și vapori de apă. În ciuda cantităților lor mici, chiar și modificări minuscule ale acestor gaze atmosferice influențează echilibrul energetic global și temperatura. Vaporii de apă, cel mai important gaz cu efect de seră, fluctuează în funcție de temperatură.
Procentul de vapori de apă în aer
Procentul de vapori de apă din aer variază în funcție de temperatură. Procentul de vapori de apă din Arctica și Antarctica rece (și cele mai înalte regiuni alpine) poate ajunge până la 0,2%, în timp ce cel mai cald aer tropical poate conține până la 4% vapori de apă.
Vapor de apă și temperatură
Pe scurt, cu cât temperatura aerului uscat este mai mare, cu atât aerul poate păstra mai mult vapori de apă. Pe măsură ce temperatura aerului se răcește, conținutul de vapori de apă scade. Deci, procentul de vapori de apă din aer se modifică odată cu temperatura (și presiunea). Când cantitatea de apă din atmosferă ajunge la saturație, umiditatea este de 100%.
La un nivel de saturație de 100%, vaporii de apă se condensează pentru a forma picături de apă. Dacă picăturile de apă devin suficient de mari, cade ploaia. Picăturile de apă mai mici apar ca nori sau ceață. Sub saturație, procentul de vapori de apă din atmosferă este de obicei raportat ca umiditate relativă.
Găsirea umidității relative
Umiditatea se referă la cantitatea de apă din atmosferă. Umiditatea relativă compară cantitatea de vapori de apă din atmosferă cu cantitatea teoretică maximă de vapori de apă pe care aerul o poate păstra la temperatura respectivă.
Umiditatea relativă poate fi determinată folosind diagrame psihrometrice speciale și un psihrometru cu curea sau două termometre. Un psihrometru cu curea este format din două termometre montate împreună pe o placă mică atașată la un lanț pivotant sau scurt. Un termometru are un bec uscat. Al doilea termometru, termometrul cu bec umed, are becul înfășurat cu o bucată de pânză umedă.
Termometrul cu bec uscat măsoară temperatura aerului. Termometrul cu bec umed măsoară temperatura cu efectul de răcire a apei de evaporare. Pentru utilizare, udați cârpa termometrului cu bec umed și apoi rotiți termometrele timp de 10 până la 15 secunde. Citiți ambele temperaturi.
Umiditatea relativă Diferența de temperatură
Repetați măsurătorile de mai sus de două sau de trei ori pentru a vă asigura că termometrul cu bec umed a atins valoarea sa cea mai mică. Diferența dintre cele două citiri este utilizată pentru a găsi umiditatea relativă. Cu cât diferența de citiri este mai mare, cu atât este mai mică umiditatea relativă.
La 86 ° F (30 ° C), de exemplu, o diferență de 2,7 ° F (1,5 ° C) înseamnă că umiditatea relativă este foarte mare la 89%, în timp ce o diferență de 27 ° F (15 ° C) înseamnă că umiditatea relativă este extrem de scăzută la 17%. Pe graficul psihrometric, citirile termometrului cu bec uscat sunt prezentate ca linii verticale de pe axa x.
Citirile bulbului umed sunt prezentate ca o linie curbată de-a lungul porțiunii din stânga sus a diagramei. Găsiți intersecția liniei de temperatură a bulbului uscat vertical și a liniei de temperatură a unghiului umed unghiular pentru a găsi umiditatea relativă.
Vapor de apă și umiditate absolută
Umiditatea absolută constă în concentrația de vapori sau densitatea aerului. Umiditatea absolută poate fi calculată folosind formula densității:
dv = mv ÷ V
Unde Dv este densitatea vaporilor, mv este masa vaporilor și V este volumul de aer. Densitatea sau umiditatea absolută se schimbă odată cu modificările de temperatură sau presiune, deoarece volumul (V) se schimbă. Volumul de aer crește odată cu creșterea temperaturii, dar scade odată cu creșterea presiunii.
Din perspectiva umană, cu cât aerul este mai umed, cu atât mai mulți vapori de apă în atmosferă. Evaporarea scade pe măsură ce crește cantitatea de vapori de apă din aer. Deoarece transpirația nu se evaporă la fel de ușor atunci când capacitatea de vapori de apă a aerului înconjurător este mare, răcirea pielii este mai puțin eficientă atunci când umiditatea este ridicată.
De ce contează vaporii de apă
Vaporii de apă, nu dioxidul de carbon, sunt gazele cu efect de seră cele mai critice ale Pământului. Pe lângă Soare, vaporii de apă se situează ca a doua sursă de căldură a Pământului, reprezentând aproximativ 60% din efectul de încălzire. Vaporii de apă captează și rețin căldura de la sol și transportă căldura în atmosferă.
Vaporii de apă mută căldura de la ecuator spre poli, distribuind căldura pe tot globul. Căldura absorbită de moleculele de apă asigură energia pentru evaporare. Vaporii de apă se ridică în atmosferă, ducând căldura în atmosferă.
Pe măsură ce vaporii de apă cresc, în cele din urmă atinge niveluri în care atmosfera este mai puțin densă și aerul mai rece. Pe măsură ce energia termică a vaporilor de apă se pierde în aerul mai rece din jur, vaporii de apă se condensează. Când se condensează suficient vapori de apă, se formează nori. Norii reflectă lumina soarelui, ajutând la răcirea suprafeței Pământului.