Как атмосферные осадки связаны с конденсацией водяного пара?
Атмосферные осадки — вода в жидком или твёрдом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земную поверхность и какие-либо предметы. Осадки — одно из звеньев влагооборота на Земле. Так как теплоёмкость пара, вернее, теплота его конденсации достаточно велика, он часто используется в качестве эффективного теплоносителя. Как примеры использования можно привести паровое отопление, промышленное использование пара, например, парогенераторы. Водяной пар — газообразное состояние воды. Не имеет цвета, вкуса и запаха. Содержится в тропосфере. Образуется молекулами воды при её испарении.
Водяной пар, конденсируясь, может образовывать облака, состоящие из капель воды или же из снежинок. Его преобразование в ледяные кристаллы происходит только при температуре −40°С. Если температура выше, водяной пар может находиться в переохлажденном состоянии и в кристаллы льда не превращаться. Переохлажденный водяной пар легко переходит в лед в случае, если может создать пленку льда (скажем, на корпусе летящего самолета). Давайте рассмотрим, как происходит конденсация пара в условиях, когда в воздухе находятся водные капли различных размеров, кристаллы льда, причем вода находится в переохлажденном состоянии. Именно такие условия, как говорилось выше, имеют место в облаках.
Наличие в атмосфере конденсирующегося газа – водяного пара – в корне меняет ситуацию. Охлаждение влажного воздуха при его подъёме приводит к конденсации водяного пара и его выбыванию из газовой фазы. По этой причине давление водяного пара падает с высотой существенно быстрее, чем давление остальных неконденсирующихся газов воздуха (азота, кислорода и др.). Как следствие, мощность силы градиента давления водяного пара при подъёме влажного воздуха в несколько раз превышает мощность силы тяжести, действующий на водяной пар. Авторы статьи утверждают, что именно эта чистая разница в мощности (т.е. мощность, остающаяся после того, как водяной пар “сам себя поднял”) и движет атмосферной циркуляцией на Земле.
Из-за охлаждения воздуха водяной пар конденсируется на объектах вблизи земли и превращается в капли воды. Это происходит обычно ночью. В пустынных регионах роса является важным источником влаги для растительности. Достаточно сильное охлаждение нижних слоёв воздуха происходит, когда после заката солнца поверхность земли быстро охлаждается посредством теплового излучения. Благоприятными условиями для этого являются чистое небо и покрытие поверхности, легко отдающее тепло, например травяное. Особенно сильное образование росы происходит в тропических регионах, где воздух в приземном слое содержит много водяного пара и благодаря интенсивному ночному тепловому излучению земли существенно охлаждается. При отрицательных температурах образуется иней.
