Voda u atmosferi

Voda je prisutna u atmosferi u sva tri agregatna stanja, kao para (nevidljiva okom), kao tekuća voda ( kapljice u oblaku ili magli ), i kao led ( u obliku kristala u visokim oblacima ili zrnca leda kod pojave tuče ).

Najčešće nismo ni svjesni prisustva vode u zraku sve dok se ne počnu navlačiti tmurni oblaci ili magla, ili dok nas ne smoći kiša.  Voda dolazi u atmosferu isparavanjem i transpiracijom iz biljaka. Vraća se na površinu zemlje kap oborina i tako je kružni tok vode zaključen.

U prvom poglavlju diskutirali smo sastav suhog zraka, no sad se moramo pozabaviti s vlažnim zrakom i upoznati neka njegova svojstva kako bismo mogli bolje razumjeti nastanak  rose, magle, oblaka i oborina.

Prijelaz iz jednog agregatnog stanja vode u drugo odvija se procesima koji se u fizici nazivaju topljenje, sublimacija, isparavanje, kondenzacija, taloženje i zamrzavanje. Da pojasnimo pojmove i s njima povezane pojave pogledajmo priloženu tabelu u kojoj je označeno koji proces je odgovoran za prijelaz iz jednog agregatnog stanja u drugo.

polazno stanje		konačno stanje	proces
led		voda	topljenje
led		para	sublimacija
voda		para	isparavanje
para		voda	kondenzacija
para		led	taloženje
voda		led	zamrzavanje

Svojstvo vode je da prilikom prijelaza iz jednog agregatnog stanja u drugo otpušta toplinu ili ju oduzima od okoline. Na primjer prilikom isparavanja voda od okoline oduzima toplinu. To je razlog zašto nam je hladno kad smo mokri - voda isparava i tijelu oduzima toplinu.

Latentna toplina

Prilikom kondenzacije voda otpušta toplinu i dolazi do grijanja okoline. Svojstvo vode da prilikom prelaženja iz jednog agregatnog stanja u drugo agregatno stanje otpušta ili okolini oduzima toplinu nazvano je "skrivena" ili latentna toplina. Latentna toplina vode je veliki prijenosnik topline u atmosferi.

Količina vode u atmosferi je promjenljiva ali postoje granice preko kojih količina vode u određenom volumenu zraka ne može prijeći. U uvodu smo naveli da maksimalna količina vodene pare u volumenu zraka ne može biti veća od 3%, no postavlja se odmah pitanje kako to da pada kiša ili snijeg ili kako to da postoji magla. Odgovor je razmjerno jednostavan, kad količina vodene pare u zraku dosegne maksimum (zasićenje i govorimo o zasićenom zraku) voda prelazi u drugo agregatno stanje. Zasićenje ovisi o temperaturi zraka, tako da topliji zrak može sadržavati više vodene pare.

Zamislimo posudu u kojoj je zasićen zrak na temperaturi 30° C. Ohladimo posudu za 5°C i u njoj ćemo naći  vodu. Hlađenjem se promijenio odnos zasićenja i vodena para je počela kondenzirati te se u posudi pojavila voda. Isti taj pokus priroda gotovo svaki dan ponavlja a nautičari su svjedoci tog procesa. Na  opisani način nastaje rosa, koju gotovo svako jutro možemo naći na plovilu. Objašnjenje je jednostavno: zrak iznad vode je zasićen, tijekom dana je zrak razmjerno topao, a navečer dolazi do hlađenja te do njegovog prezasićenja i stvara se rosa. Temperatura pri kojoj dolazi do stvaranja rose u meteorologiji je nazvana rosište.

Prilikom dizanja zrak sa sobom nosi vodenu paru, temperatura visinom pada i zrak se hladi. Kad temperatura zraka dosegne temperaturu točke rose odnosno kad padne ispod temperature zasićenja dolazi do kondenzacije i počinje se stvarati oblak.

Relativna vlaga

Pojam koji se koristi za opisivanje vlage u zraku je relativna vlaga koja se izražava u %. Relativna vlaga je omjer količine pare koju zrak sadrži  ( apsolutna vlaga ) i količine pare koju sadrži zasićeni zrak. Matematičari bi to napisali ovako
 

Na primjer pri temperaturi 30°C zasićenje je 30.4, izmjerena je apsolutna vlaga 20 pa je relativna vlaga 65%.

Organske tvari imaju svojstvo da se mijenjaju s promjenom vlage. Ljudska kosa se povećanjem vlage produljuje. To svojstvo iskorišteno je za konstrukciju instrumenta za mjerenje vlage - higrometra. Drugi način mjerenja vlage je primjena suhog i mokrog termometra gdje se posrednim putem na temelju mjerene temperaturne razlike termometara određuje vlažnost zraka.

Kruženje vode u atmosferi

Vlaga u atmosferi odnosno voda neprekidno prelazi iz jednog agregatnog stanja u drugo. Isparavanje s tla i mora dovodi do formiranja oblaka, oblaci donose oborine, kišu ili snijeg koji formiraju potoke i rijeke  koje završavaju u moru. Osnovni pokretač kružnog procesa je zagrijavanje od sunca.