Відсоток водяної пари в атмосфері

Атмосфера Землі містить близько 78 відсотків азоту, 21 відсоток кисню та 0,9 відсотка аргону. Решта 0,1 відсотка складаються з вуглекислого газу, оксидів азоту, метану, озону та водяної пари. Незважаючи на їх невелику кількість, навіть незначні зміни цих атмосферних газів впливають на глобальний енергетичний баланс та температуру. Водяна пара, найважливіший парниковий газ, коливається з температурою.

Відсоток водяної пари в повітрі змінюється залежно від температури. Відсоток водяної пари в холодних Арктиці та Антарктиці (і найвищих альпійських регіонах) може сягати 0,2%, тоді як найтепліше тропічне повітря може містити до 4% водяної пари.

Коротше кажучи, чим вища температура сухого повітря, тим більше водяної пари може утримувати повітря. У міру охолодження температури повітря вміст водяної пари падає. Отже, відсоток водяної пари в повітрі змінюється з температурою (і тиском). Коли кількість води в атмосфері досягає насичення, вологість становить 100 відсотків.

На 100-відсотковому рівні насичення водяна пара конденсується, утворюючи краплі води. Якщо краплі води стають досить великими, випадає дощ. Менші крапельки води з’являються у вигляді хмар або туману. Нижче насиченості відсоток водяної пари в атмосфері зазвичай повідомляється як відносна вологість.

Вологість відноситься до кількості води в атмосфері. Відносна вологість порівнює кількість водяної пари в атмосфері з теоретичною максимальною кількістю водяної пари, яку повітря може утримувати при цій температурі.

Відносну вологість можна визначити за допомогою спеціальних психрометричних карт та слінгового психрометра або двох термометрів. Слінг-психрометр складається з двох термометрів, встановлених разом на невеликій дошці, прикріпленій до вертлюга або короткого ланцюга. Один термометр має суху колбу. Другий термометр, мокрий термометр, має лампочку, обмотану шматочком мокрої тканини.

Сухий термометр вимірює температуру повітря. Мокрий термометр вимірює температуру з охолоджуючим ефектом води, що випаровується. Для використання змочіть тканину термометра з мокрою лампочкою, а потім поверніть термометри протягом 10-15 секунд. Зчитайте обидві температури.

Повторіть вимірювання вище двох-трьох разів, щоб переконатися, що термометр вологої колби досяг найнижчого значення. Різниця між двома показаннями використовується для знаходження відносної вологості. Чим більша різниця в показаннях, тим менша відносна вологість повітря.

Наприклад, при 86 ° F (30 ° C) різниця в 2,7 ° F (1,5 ° C) означає, що відносна вологість дуже висока при 89 відсотків, тоді як різниця в 27 ° F (15 ° C) означає, що відносна вологість вкрай низька - 17 відсотків. На психрометричній діаграмі показання термометра сухої колби відображаються вертикальними лініями від осі х.

Показання мокрої лампочки відображаються у вигляді кривої лінії вздовж верхньої лівої частини діаграми. Знайдіть перетин вертикальної лінії температури сухої колби та кутової лінії температури мокрої колби, щоб знайти відносну вологість.

Абсолютна вологість повітря складається з концентрації пари або густини повітря. Абсолютну вологість можна розрахувати за формулою щільності:

d_v = м_v ÷ V

Де d_v - густина пари, м_v - маса пари і V - об’єм повітря. Щільність або абсолютна вологість змінюється зі зміною температури або тиску, оскільки об'єм (V) змінюється. Об'єм повітря збільшується із збільшенням температури, але зменшується зі збільшенням тиску.

З людської точки зору, чим більше вологе повітря, тим більше водяної пари в атмосфері. Випаровування зменшується із збільшенням кількості водяної пари в повітрі. Оскільки піт не випаровується так легко, коли ємність водяної пари навколишнього повітря висока, охолодження шкіри менш ефективне, коли вологість висока.

Водяна пара, а не вуглекислий газ - найважливіший парниковий газ на Землі. Окрім Сонця, водяна пара посідає друге місце серед тепла Землі, на що припадає близько 60 відсотків ефекту зігрівання. Водяна пара захоплює і утримує тепло від землі і несе це тепло в атмосферу.

Водяна пара переміщує тепло від екватора до полюсів, розподіляючи тепло по всій земній кулі. Тепло, поглинене молекулами води, забезпечує енергію для випаровування. Водяна пара піднімається в атмосферу, несучи тепло в атмосферу.

Коли водяна пара піднімається, вона з часом досягає рівня, де атмосфера менш щільна, а повітря холодніше. Оскільки теплова енергія водяної пари втрачається навколишнім холоднішим повітрям, водяна пара конденсується. Коли конденсується достатня кількість водяної пари, утворюються хмари. Хмари відображають сонячне світло, допомагаючи охолоджувати поверхню Землі.