Kondenzacija je promjena kombinacije neke tvari iz plinovitih u tekuću ili čvrstu. Ali što je kondenzacija u mastabi planeta?
U svakom trenutku Zemljina atmosferska planeta sadrži preko 13 milijardi tona vlage. Ta je brojka gotovo konstantna jer se gubici uslijed padalina u konačnici kontinuirano nadoknađuju isparavanjem.
Stopa cirkulacije vlage u atmosferi
Brzina cirkulacije vlage u atmosferi procjenjuje se kolosalnom cifrom - oko 16 milijuna tona u sekundi ili 505 milijardi tona godišnje. Ako bi se sva vodena para u atmosferi kondenzirala i istaložila, tada bi ta voda mogla pokriti cijelu površinu svijeta slojem od oko 2,5 centimetara, drugim riječima, atmosfera sadrži količinu vlage koja je jednaka samo 2,5 centimetra kiše.
Koliko dugo traje molekula para u atmosferi?
Budući da na Zemlju godišnje ispada prosječno 92 centimetra, vlaga se u atmosferi ažurira 36 puta, tj. 36 puta je atmosfera zasićena vlagom i oslobođena iz nje. To znači da molekula vodene pare ostaje u atmosferi prosječno 10 dana.
Put molekula vode
Jednom kada ispari, molekula vodene pare se kreće obično stotine i tisuće kilometara, dok se ne kondenzira i ne obori na Zemlju s oborinama. Voda koja pada u obliku kiše, snijega ili tuče na visinama zapadne Europe pokriva oko 3000 km od sjevernog Atlantika. Između pretvaranja tekuće vode u paru i oborina na Zemlji, odvija se nekoliko fizičkih procesa.
S tople površine Atlantika molekule vode padaju u topli vlažni zrak, koji se naknadno uzdiže iznad hladnijeg (gušćeg) i sušeg zraka koji ga okružuje.
Ako se primijeti snažno turbulentno miješanje zračnih masa, tada će se na granici dviju zračnih masa u atmosferi pojaviti sloj miješanja i oblaka. Oko 5% njihovog volumena čini vlaga. Zrak zasićen parom uvijek je lakši, prvo, jer se zagrijava i dolazi s tople površine, i drugo, zato što je 1 kubni metar čiste pare oko 2/5 lakši od 1 kubnog metra čistog suhog zraka pri istoj temperaturi i pritisak. Iz toga slijedi da je vlažni zrak lakši od suhog, a topao i vlažan čak i više. Kao što ćemo vidjeti kasnije, to je vrlo važna činjenica za procese vremenskih promjena.
Kretanje zračne mase
Zrak se može dizati iz dva razloga: bilo zato što postaje lakše uslijed zagrijavanja i vlaženja, bilo zato što se na njega djeluju sile koje ga čine iznad određenih prepreka, na primjer, preko mase hladnijeg i gušćeg zraka ili preko brda i planina.
Hlađenje
Podignuti zrak, jednom u slojevima s nižim atmosferskim tlakom, prisiljen je da se širi i još uvijek hladi. Ekspanzija zahtijeva trošenje kinetičke energije koja se uzima iz toplinske i potencijalne energije atmosferskog zraka, a taj postupak neminovno dovodi do smanjenja temperature. Brzina hlađenja zraka koji se diže često se mijenja ako se taj dio miješa sa okolnim zrakom.
Suhi adijabatski gradijent
Suhi zrak, u kojem nema kondenzacije ili isparavanja, kao i miješanje, koje ne prima energiju u drugom obliku, hladi se ili zagrijava do konstantne vrijednosti (za 1 ° C na svakih 100 metara) dok se diže ili pada. Ta se vrijednost naziva suhi adijabatski gradijent. Ali ako je rastuća zračna masa vlažna i u njoj se pojavi kondenzacija, tada se oslobađa latentna toplina kondenzacije i temperatura zraka zasićenog parom pada mnogo sporije.
Vlažni adijabatski gradijent
Ova veličina promjene temperature naziva se vlažni adijabatski gradijent. Nije konstantan, ali mijenja se s promjenom količine latentne topline koja se oslobađa, drugim riječima, ovisi o količini kondenzirane pare. Količina pare ovisi o padu temperature zraka. U donjoj atmosferi, gdje je zrak topao i vlaga visoka, vlažni adijabatski gradijent je nešto više od polovice suhog adijabatskog gradijenta. Ali vlažni adijabatski gradijent postupno raste s visinom i na vrlo visokoj nadmorskoj visini u troposferi gotovo je jednak suhom adijabatskom gradijentu.
Uzgon zraka koji se kreće određuje se omjerom njegove temperature i temperature okolnog zraka. U pravilu u atmosferi temperatura zraka pada neravnomjerno s visinom (ta se promjena naziva jednostavno gradijent).
Ako je masa zraka toplija i zato manje gusta od okolnog zraka (a sadržaj vlage je konstantan), tada se diže kao dječja kugla uronjena u spremnik. I obrnuto, kada je zrak koji se kreće hladniji od okolnog, njegova gustoća je veća i opada.Ako zrak ima istu temperaturu kao i susjedne mase, tada je njihova gustoća jednaka, a masa ostaje nepomična ili se kreće samo zajedno s okolnim zrakom.
Dakle, u atmosferi su prisutna dva procesa, od kojih jedan doprinosi razvoju vertikalnog kretanja zraka, a drugi usporava.