Kondenzácia je zmena kombinácie látky z plynnej na kvapalnú alebo pevnú. Čo je však kondenzácia v mastabe planéty?
V každom okamihu obsahuje atmosférická planéta Zeme viac ako 13 miliárd ton vlhkosti. Toto číslo je takmer konštantné, pretože straty spôsobené zrážaním sa nakoniec priebežne kompenzujú odparovaním.
Rýchlosť cirkulácie vlhkosti v atmosfére
Miera cirkulácie vlhkosti v atmosfére sa odhaduje na kolosálnu hodnotu - približne 16 miliónov ton za sekundu alebo 505 miliárd ton za rok. Ak by všetka vodná para v atmosfére kondenzovala a precipitovala, potom by táto voda mohla pokryť celý povrch zemegule vrstvou asi 2,5 centimetrov, inými slovami, atmosféra obsahuje množstvo vlhkosti ekvivalentné iba 2,5 centimetrom dažďa.
Ako dlho je v atmosfére molekula pár?
Pretože na Zemi priemerne ročne klesá 92 centimetrov, vlhkosť v atmosfére sa aktualizuje 36-krát, to znamená, 36-krát je atmosféra nasýtená vlhkosťou a je z nej uvoľnená. To znamená, že molekula vodnej pary zostáva v atmosfére priemerne 10 dní.
Cesta molekuly vody
Po odparení molekula vodnej pary zvyčajne unáša stovky a tisíce kilometrov, až kým sa zráža kondenzáciou a pádom na Zem. Voda padajúca vo forme dažďa, snehu alebo krupobitia vo výškach západnej Európy pokrýva asi 3 000 km od severného Atlantiku. Medzi konverziou kvapalnej vody na paru a zrážkami na Zemi dochádza k niekoľkým fyzikálnym procesom.
Z teplého povrchu Atlantiku spadajú molekuly vody do teplého vlhkého vzduchu, ktorý následne stúpa nad chladnejší (hustejší) a suchší vzduch ho obklopuje.
Ak sa pozoruje silné turbulentné zmiešavanie vzduchových hmôt, potom sa na hranici dvoch vzduchových hmôt objaví v atmosfére vrstva miešania a oblaky. Asi 5% ich objemu je vlhkosť. Vzduch nasýtený parou je vždy ľahší, po prvé, pretože je zahrievaný a pochádza z teplého povrchu, a po druhé, pretože 1 kubický meter čistej pary je asi 2/5 ľahší ako 1 kubický meter suchého vzduchu pri rovnakej teplote a tlak. Z toho vyplýva, že vlhký vzduch je ľahší ako suchý a ešte teplejší a vlhší. Ako uvidíme neskôr, v procesoch zmeny počasia je to veľmi dôležitá skutočnosť.
Hromadný pohyb vzduchu
Vzduch môže stúpať z dvoch dôvodov: buď preto, že je to ľahšie v dôsledku zahrievania a zvlhčovania, alebo preto, že je ovplyvňované silami, ktoré ho stúpajú nad určité prekážky, napríklad cez masy chladnejšieho a hustejšieho vzduchu alebo cez kopce a hory.
Chladenie
Stúpajúci vzduch, raz vo vrstvách s nižším atmosférickým tlakom, je nútený expandovať a stále chladiť. Expanzia vyžaduje výdavky kinetickej energie, ktorá sa odoberá z tepelnej a potenciálnej energie atmosférického vzduchu, a tento proces nevyhnutne vedie k zníženiu teploty. Rýchlosť ochladzovania stúpajúcej časti vzduchu sa často mení, ak je táto časť zmiešaná s okolitým vzduchom.
Suchý adiabatický gradient
Suchý vzduch, v ktorom nedochádza ku kondenzácii alebo odparovaniu, ako aj miešanie, ktoré neprijíma energiu v inej forme, sa pri stúpaní alebo klesaní ochladzuje alebo zahrieva na konštantnú hodnotu (o 1 ° C každých 100 metrov). Táto hodnota sa nazýva suchý adiabatický gradient. Ak je však stúpajúca vzdušná hmota vlhká a v nej dochádza ku kondenzácii, uvoľní sa latentné kondenzačné teplo a teplota vzduchu nasýteného parou klesá oveľa pomalšie.
Mokrý adiabatický gradient
Táto veľkosť zmeny teploty sa nazýva vlhký adiabatický gradient. Nie je konštantná, ale mení sa so zmenou množstva uvoľneného latentného tepla, inými slovami, závisí od množstva kondenzovanej pary. Množstvo pary závisí od toho, do akej miery teplota vzduchu klesá. V dolných vrstvách atmosféry, kde je vzduch teplý a vysoká vlhkosť, je vlhký adiabatický gradient mierne viac ako polovica suchého adiabatického gradientu. Vlhký adiabatický gradient sa však postupne zvyšuje s výškou a vo veľmi vysokej nadmorskej výške v troposfére sa takmer rovná suchému adiabatickému gradientu.
Vztlak pohybujúceho sa vzduchu je určený pomerom medzi jeho teplotou a teplotou okolitého vzduchu. V reálnej atmosfére teplota vzduchu spravidla klesá nerovnomerne s výškou (táto zmena sa nazýva jednoducho gradient).
Ak je hmotnosť vzduchu teplejšia a teda menej hustá ako okolitý vzduch (a obsah vlhkosti je konštantný), potom stúpa ako detská guľa ponorená do nádrže. A naopak, keď je pohybujúci sa vzduch chladnejší ako okolité prostredie, jeho hustota je vyššia a klesá.Ak má vzduch rovnakú teplotu ako susedné masy, potom je ich hustota rovnaká a hmotnosť zostáva nehybná alebo sa pohybuje iba spolu s okolitým vzduchom.
V atmosfére sú teda prítomné dva procesy, z ktorých jeden prispieva k rozvoju vertikálneho pohybu vzduchu a druhý ho spomaľuje.
