Wilogotność powietrza

zobacz także: woda w atmosferze, ciepło utajone, przyrządy meteorologiczne
niektóre z przedstawionych tu wielkości możesz policzyć za pomocą kalkulatora

Wilgotność powietrza to, mówiąc w skrócie, ilość pary wodnej w nim zawartej.

Częściej używa się jednak terminu wilgotność względna - jest to stosunek ilości pary wodnej w powietrzu do ilości pary wodnej potrzebnej do nasycenia powietrza przy danej temperaturze wyrażony w procentach. Temperatura punktu rosy daje lepsze wyobrażenie o tym jak dużo wilgoci jest w danej chwili w powietrzu, a to determinuje ilość ewentualnych opadów, a nawet wpływa na to jak się czujemy. Porównajmy bardzo zimny dzień z temperaturą ok. -12 st. C i z wilgotnością względna równą 100% z umiarkowanie ciepłym dniem (temperatura ok. 22 st. C) z wilgotnością względną równą także 100%. W obu przypadkach wilgotność względna wynosi 100% jednak temperatura punktu rosy powietrza chłodniejszego wynosi -12 st. C, a powietrza cieplejszego 22 st. C. Im wyższa jest temperatura punktu rosy, tym więcej jest wilgoci w powietrzu.

Definicje związane z wodą w atmosferze:

• bezwzględna wilgotność powietrza (ang. absolute humidity) - masa pary wodnej w jednostce objętości powietrza jaką zajmuje (wyrażona zazwyczaj w gramach na metr sześcienny),
• wilgotność względna (ang. relative humidity)- stosunek ilości pary wodnej aktualnie zawartej w powietrzu do ilości pary wodnej jaką powietrze jest w stanie utrzymać przy danej temperaturze (wyrażona w procentach);
• właściwa wilgotność powietrza (ang. mixing ratio) - stosunek masy pary wodnej do masy wilgotnego powietrza, w którym jest zawarta (gramy na kilogram powietrza),
• aktualna prężność pary wodnej (ang. actual vapor pressure) - ciśnienie wywierane przez parę wodną na powietrze (milibary),
• powietrze nasycone (ang. saturation of air) - stan, w którym ilość pary wodnej w powietrzu jest maksymalna przy danej temperaturze i ciśnieniu; jeśli temperatura spadnie może dojść do resublimacji; jeśli dodamy więcej pary wodnej nastąpi kondensacja;
• punkt rosy (ang. dewpoint) - temperatura do jakiej musi zostać schłodzone powietrze, żeby wystąpiła saturacja (nasycenie) powietrza; przyjmuje się tu, że ciśnienie i wilgotność powietrza nie zmieniają się,
• temperatura termometru suchego (ang. dry bulb temperature) - aktualna temperatura powietrza odczytana z suchego termometru,
• temperatura termometru wilgotnego (ang. wet bulb temperature) - najniższa temperatur, która może powstać w wyniku parowania przy niezmiennym ciśnieniu; technika pomiaru jest następująca: termometr owijany jest mokrym materiałem i po odparowaniu wody odczytywane jest jego wskazanie (parowanie pobiera ciepło, dlatego termometr "mokry" wskaże niższą temperaturę od termometru suchego), zobacz: psychrometr
• kondesacja (ang. condensation) - przemiana gazu w ciecz; w atmosferze przemiana pary wodnej w wodę (skraplanie),
• zamarzanie (ang. freezing) - przemiana wody w lód,
• parowanie (ang. evaporation) - przemiana wody w parę wodną,
• topnienie (ang. melting) - przemiana lodu w wodę,
• sublimacja - przemiana lodu bezpośrednio w parę wodną,
• resublimacja (ang. sublimation, deposition) - przemiana pary wodnej bezpośrednio w lód.

Wilgotność względna

Im cieplejsze jest powietrze, tym więcej może "utrzymać" pary wodnej. Punkt rosy dobrze określa ile jest aktualnie pary wodnej w powietrzu. Wilgotność względna to ilość wody zawartej w powietrzu w porównaniu do ilości wody jaką powietrze jest w stanie utrzymać przy aktualnej temperaturze.
 

 tabelka odnosi się do powietrza o ciśnieniu na poziomie morza

Wyobraźmy sobie, że o godz. 15 sprawdzamy temperaturę i wilgotność powietrza, które wynoszą odpowiednio 30 st. C i 9,5 g/m3. Co stałoby się gdybyśmy ochłodzili powietrze do temp. 10 st. C (ilość pary wodnej pozostaje stała). Powietrze ochładzając się staje się coraz bardziej nasycone, a to oznacza że nie może utrzymać więcej niż 9,5 g pary wodnej na m3 przy temp. 10 st. C. Jeśli ochładzalibyśmy dalej powietrze (poniżej 10 st.) nastąpiłby proces kondesacji pary wodnej w nim zawartej i powstałyby chmury, mgła lub rosa - w zależności na jakiej wysokości by do tego doszło. Wracając do naszych pomiarów, o godz. 15 moglibyśmy powiedzieć, że punkt rosy wynosi 10 st. C (oznacza to że jeśli to powietrze zostanie schłodzone do 10 st. C to wystąpi kondesacja).

Jeśli chodzi o wilgotność względną to kalkulacja wygląda tak: o godz. 15 powietrze miało 9 gramów pary wodnej na m3; dzielimy zatem 9,5 przez 31 i mnożymy przez 100 - mamy wilgotność względną równą 30%. Innymi słowy powietrze zawiera aktualnie 30% pary wodnej jaką mogłoby utrzymać przy tej temperaturze. Chłodzimy powietrze do 20 stopni; teraz dzielimy 9,5 (ilość pary wodnej w powietrzu) przez 17 (maksymalna ilość pary wodnej przy tej temperaturze) i mnożymy przez 100 - wilgotność względna wynosi 56%. Ostatecznie kiedy powietrze jest schłodzone do 10 st., dzielimy 9,5 przez 9,5 i mnożymy przez 100 - wilgotność względna wynosi 100% - powietrze zawiera teraz maksymalna ilość pary wodnej jaką może utrzymać przy tej temperaturze.