La condensa è un cambiamento nella combinazione di una sostanza da gassoso a liquido o solido. Ma cos'è la condensa nella mastaba del pianeta?
In ogni momento, il pianeta atmosferico della Terra contiene oltre 13 miliardi di tonnellate di umidità. Questa cifra è quasi costante, poiché le perdite dovute alle precipitazioni sono infine continuamente compensate dall'evaporazione.
Il tasso di circolazione dell'umidità nell'atmosfera
Il tasso di circolazione dell'umidità nell'atmosfera è stimato a una cifra colossale: circa 16 milioni di tonnellate al secondo o 505 miliardi di tonnellate all'anno. Se tutto il vapore acqueo nell'atmosfera si fosse condensato e precipitato, allora questa acqua potrebbe coprire l'intera superficie del globo con uno strato di circa 2,5 centimetri, in altre parole, l'atmosfera contiene una quantità di umidità equivalente a soli 2,5 centimetri di pioggia.
Quanto dura una molecola di vapore nell'atmosfera?
Poiché sulla Terra cadono in media 92 centimetri all'anno, quindi l'umidità nell'atmosfera viene aggiornata 36 volte, cioè 36 volte l'atmosfera viene satura di umidità e liberata da essa. Ciò significa che la molecola del vapore acqueo rimane nell'atmosfera per una media di 10 giorni.
Percorso della molecola d'acqua
Una volta evaporata, la molecola del vapore acqueo si sposta di solito centinaia e migliaia di chilometri, fino a quando non si condensa e cade sulla Terra con precipitazioni. L'acqua che cade sotto forma di pioggia, neve o grandine sulle alture dell'Europa occidentale, copre circa 3.000 km dal Nord Atlantico. Tra la conversione di acqua liquida in vapore e le precipitazioni sulla Terra, avvengono numerosi processi fisici.
Dalla superficie calda dell'Atlantico, le molecole d'acqua cadono nell'aria calda e umida, che successivamente sale sopra l'aria più fredda (più densa) e più secca che la circonda.
Se si osserva una forte miscelazione turbolenta delle masse d'aria, allora uno strato di miscelazione e nuvole appariranno nell'atmosfera al confine delle due masse d'aria. Circa il 5% del loro volume è costituito da umidità. L'aria satura di vapore è sempre più leggera, in primo luogo, perché è riscaldata e proviene da una superficie calda, e in secondo luogo, perché 1 metro cubo di vapore pulito è circa 2/5 più leggero di 1 metro cubo di aria secca e pulita alla stessa temperatura e pressione. Ne consegue che l'aria umida è più leggera di quella secca, e ancora di più, calda e umida. Come vedremo più avanti, questo è un fatto molto importante per i processi di cambiamento climatico.
Movimento di massa d'aria
L'aria può sollevarsi per due motivi: o perché diventa più facile a causa del riscaldamento e dell'umidificazione, o perché viene agita da forze che la fanno salire sopra determinati ostacoli, ad esempio, su masse di aria più fredda e più densa o su colline e montagne.
Raffreddamento
L'aria che sale, una volta a strati con una pressione atmosferica più bassa, è costretta ad espandersi e ancora fredda. L'espansione richiede il dispendio di energia cinetica, che viene prelevata dall'energia termica e potenziale dell'aria atmosferica, e questo processo porta inevitabilmente a una diminuzione della temperatura. La velocità di raffreddamento della porzione crescente di aria cambia spesso se questa porzione viene miscelata con l'aria circostante.
Gradiente adiabatico secco
L'aria secca, in cui non vi è condensa o evaporazione, così come la miscelazione, che non riceve energia in un'altra forma, viene raffreddata o riscaldata a un valore costante (di 1 ° C ogni 100 metri) quando sale o scende. Questo valore è chiamato gradiente adiabatico secco. Ma se la massa d'aria in aumento è umida e si forma della condensa, il calore latente della condensa viene rilasciato e la temperatura dell'aria satura di vapore scende molto più lentamente.
Gradiente adiabatico bagnato
Questa entità del cambiamento di temperatura è chiamata gradiente adiabatico umido. Non è costante, ma cambia con un cambiamento nella quantità di calore latente rilasciato, in altre parole, dipende dalla quantità di vapore condensato. La quantità di vapore dipende da quanto scende la temperatura dell'aria. Negli strati inferiori dell'atmosfera, dove l'aria è calda e l'umidità è elevata, il gradiente adiabatico bagnato è leggermente più della metà del gradiente adiabatico secco. Ma il gradiente adiabatico umido aumenta gradualmente con l'altezza e ad un'altitudine molto elevata nella troposfera è quasi uguale al gradiente adiabatico secco.
La galleggiabilità dell'aria in movimento è determinata dal rapporto tra la sua temperatura e la temperatura dell'aria circostante. Di norma, in un'atmosfera reale, la temperatura dell'aria scende in modo non uniforme con l'altezza (questo cambiamento è chiamato semplicemente un gradiente).
Se la massa d'aria è più calda e quindi meno densa dell'aria circostante (e il contenuto di umidità è costante), allora si alza come una palla da bambino immersa in un serbatoio. E viceversa, quando l'aria in movimento è più fredda di quella circostante, la sua densità è più alta e diminuisce.Se l'aria ha la stessa temperatura delle masse vicine, la loro densità è uguale e la massa rimane ferma o si muove solo insieme all'aria circostante.
Pertanto, nell'atmosfera sono presenti due processi, uno dei quali contribuisce allo sviluppo del movimento verticale dell'aria e l'altro lo rallenta.