Кондензацията е промяна в комбинацията на вещество от газообразно в течно или твърдо вещество. Но какво е кондензът в мастаба на планетата?
Във всеки момент от време атмосферната планета на Земята съдържа над 13 милиарда тона влага. Тази цифра е почти постоянна, тъй като загубите от валежите в крайна сметка се компенсират непрекъснато чрез изпаряване.
Скоростта на циркулация на влагата в атмосферата
Скоростта на циркулация на влагата в атмосферата се оценява с колосална цифра - около 16 милиона тона в секунда или 505 милиарда тона годишно. Ако цялата водна пара в атмосферата се е кондензирала и се е утаила, тогава тази вода би могла да покрие цялата повърхност на земното кълбо със слой от около 2,5 сантиметра, с други думи, атмосферата съдържа количество влага, еквивалентно на само 2,5 сантиметра дъжд.
Колко време е молекулата на пара в атмосферата?
Тъй като на Земята пада средно 92 сантиметра годишно, следователно в атмосферата влагата се актуализира 36 пъти, тоест 36 пъти атмосферата е наситена с влага и се освобождава от нея. Това означава, че молекулата на водната пара остава в атмосферата средно 10 дни.
Път на молекулата на водата
Веднъж изпарена, молекулата на водната пара се движи обикновено стотици и хиляди километри, докато кондензира и падне на Земята с валежи. Водата, падаща под формата на дъжд, сняг или градушка по височините на Западна Европа, обхваща около 3000 км от Северния Атлантически океан. Между превръщането на течната вода в пара и валежите на Земята протичат няколко физически процеса.
От топлата повърхност на Атлантическия океан водните молекули попадат в топлия влажен въздух, който впоследствие се издига над по-студения (по-плътен) и по-сух въздух, който го заобикаля.
Ако се наблюдава силно турбулентно смесване на въздушните маси, тогава в границата на двете въздушни маси в атмосферата ще се появи слой от смесване и облаци. Около 5% от обема им е влага. Въздухът, наситен с пара, винаги е по-лек, първо, защото се нагрява и идва от топла повърхност, и второ, защото 1 кубически метър чиста пара е около 2/5 по-лек от 1 кубически метър чист сух въздух при същата температура и налягане. От това следва, че влажният въздух е по-лек от сухия, а топъл и влажен още повече. Както ще видим по-късно, това е много важен факт за процесите на промяна на времето.
Движение на въздушната маса
Въздухът може да се издига по две причини: или защото става по-лесно в резултат на нагряване и овлажняване, или защото се действа от сили, които го карат да се издига над определени препятствия, например, над маси от по-студен и по-плътен въздух или над хълмове и планини.
Охлаждане
Надигащият се въздух, веднъж на слоеве с по-ниско атмосферно налягане, е принуден да се разширява и все още се охлажда. Разширяването изисква разход на кинетична енергия, която се взема от топлинната и потенциалната енергия на атмосферния въздух, и този процес неизбежно води до понижаване на температурата. Скоростта на охлаждане на издигащата се част от въздуха често се променя, ако тази част се смеси с околния въздух.
Сух адиабатен градиент
Сухият въздух, в който няма конденз или изпарение, както и смесването, което не получава енергия в друга форма, се охлажда или нагрява до постоянна стойност (с 1 ° C на всеки 100 метра), докато се издига или пада. Тази стойност се нарича сух адиабатен градиент. Но ако нарастващата въздушна маса е влажна и в нея се образува конденз, тогава латентната топлина на конденза се освобождава и температурата на наситения с пара въздух спада много по-бавно.
Мокър адиабатен градиент
Тази величина на температурната промяна се нарича влажен адиабатен градиент. Той не е постоянен, но се променя с промяна в количеството на освободена латентна топлина, с други думи, зависи от количеството кондензирана пара. Количеството пара зависи от това колко спада температурата на въздуха. В долната атмосфера, където въздухът е топъл и влажността е висока, мокрият адиабатен градиент е малко повече от половината от сухия адиабатен градиент. Но мокрият адиабатен градиент постепенно нараства с височина и на много голяма височина в тропосферата е почти равен на сухия адиабатен градиент.
Плавателността на подвижния въздух се определя от съотношението между неговата температура и температурата на околния въздух. По правило в реална атмосфера температурата на въздуха пада неравномерно с височината (тази промяна се нарича просто наклон).
Ако масата на въздуха е по-топла и следователно по-малко гъста от околния въздух (и съдържанието на влага е постоянно), тогава тя се издига като детска топка, потопена в резервоар. И обратно, когато движещият се въздух е по-студен от околния, плътността му е по-висока и пада.Ако въздухът има същата температура като съседните маси, тогава плътността им е равна и масата остава неподвижна или се движи само заедно с околния въздух.
Така в атмосферата присъстват два процеса, единият от които допринася за развитието на вертикално движение на въздуха, а другият го забавя.