Cseppek képzõdése
Egy felhõ akkor születik, amikor a légkörben lévõ nedvesség folyékony halmazállapotúvá válik, azaz a nedves levegõ lehûl. Pontosabban, mi a kapcsolat a hõmérséklet és a levegõ nedvességtartalma között? A felhõn belül mi a cseppek mérete?
A levegõ telítettsége
A levegõben tárolható vízgõz mennyisége függ a hõmérsékletétõl. Egy adott hõmérsékleten, egy adott tömegû levegõben levõ az aktuális és lehetséges víztartalom arányát relatív nedvességnek nevezzük.
A levegõrõl azt mondjuk, hogy telített, amikor annyi vizet tartalmaz, mint amennyi lehetséges. Ennek következtében a telített levegõ relatív nedvessége 100%. A túltelített levegõ relatív nedvessége magasabb, mint 100%.
Nézd meg a lenti táblázatban a maximális vízgõzmennyiséget, amit a levegõ képes megtartani különbözõ hõmérsékleteken, mielõtt a kondenzáció elkezdõdne:
|
T°C |
-20 |
-10 |
0 |
+10 |
+20 |
+30 |
|
A vízgõz mennyisége |
1,1 |
2,3 |
4,8 |
9,4 |
17,3 |
30,5 |
Nézd meg a vízgõz telítettségi görbéjét
Például, képzelj el egy 20°C-os légrészt, ami 9,4 g/m3 vízgõzt tartalmaz. A relatív nedvesség az 100 x (9,4/17,3) = 54,3%. Feltételezzük, hogy a légrész lehûl 10°C-ra (például, emelkedik a légkörben): a relatív nedvesség most 100%. A levegõ telített. Képzeld el, hogy a hõmérséklet csökkenése folytatódik 0°C-ig. Ezen a hõmérsékletet az a maximális vízgõz mennyiség, amit a levegõ képes megtartani 4,8 g/m3. Így a légrészecske túltelített (9,4 - 4,8) = 4,6 g vízzel. Ez a többlet víz kikondenzálódik a hozzáférhetõ aeroszol részecskéken, amik felhõcseppeket képeznek, és így a légrész relatív nedvessége visszatér 100%-ra, vagyis 4,8 g/m3 vízgõz koncentrációra.
Minél melegebb a levegõ, annál több vizet képes megtartani. Ezért használják a meleg levegõt tárgyak szárítására: elnyeli a nedvességet. Másrészt a telített levegõ hûtése a vizet kicsapódásra kényszeríti. Ezért lesz egy szénsavas doboz párás: a mellette lévõ levegõbõl kicsapódó nedvesség okozza ezt.
1. Egy párás szénsavas doboz.
Forrás: C. Gourbeyre.
Cseppek a felhõn belül
A felhõcseppek mérete a néhány mikrométerestõl a több mint 100µm (0,1 mm)-ig (a nagyobbak esetében) változik, átlagos átmérõjük általában körülbelül 10 µm. A szárazföldi felhõk kisebb cseppekbõl állnak, míg a tengeri felhõket a nagyobb cseppméretek és kisebb cseppkoncentráció jellemez. Általában a cseppsûrûség a felhõn belül 25 000 és 1 millió csepp között van egy liter levegõben.
A távolság két csepp között körülbelül 1,4 mm, ami 70-szerese az átmérõjének (mintha 20-30 méterenként lenne egy focilabda).
A csapadék képzõdéséhez a cseppeknek növekedniük kell egészen addig, míg el nem érik az 1 mm körüli méretet, ami azt jelenti, hogy százszor akkorára kell nõniük, mint amekkorák voltak!
A "meleg felhõk" (ezek nem tartalmaznak jeget), cseppjei csapadék méretûvé összeolvadással képesek megnövekedni. Ahogy az idõ múlik, a cseppek egyre nagyobbak és nagyobbak lesznek, amíg elég nehezek nem lesznek, hogy lebegve a levegõben maradjanak és a levegõ feláramlása ellensúlyozza a cseppek esését. A zivatarfelhõkben például a függõleges áramlások nagyon erõsek, megmagyarázva, hogy a zivatarokban az esõcseppek miért olyan nagyok.
A hidegebb felhõket jégkristályok, folyékony víz és vízgõz alkotja. A vízgõz kicsapódik a jégkristályokon, és a folyékony cseppek kifagynak, amikor jégkristályokkal érintkeznek. Mivel egyre nagyobbakká válnak, a jégkristályok hókristályként hullnak le, vagy esõként, ha megolvadnak, mielõtt elérik a talajt.
Az oldalról…
Szerzõ: J. Gourdeau, LAMP Clermont-Ferrand, Franciaország
Tudományos lektor: Pr Jean-François Gayet, LaMP CNRS, Franciaország
Az oldal készítése: 2003-10-15.
Utolsó módosítás: 2004-04-22.