Veeaur õhus

12. klass > Füüsika > 5. kursus: Mikro- ja megamaailma füüsika

Õhuniiskus

Maal asuvate veekogude (ookeanid, mered, järved, jõed) pinnalt toimub kogu aeg vee aurustumine, jääliustike pinnalt aga sublimatsioon – seetõttu on Maa atmosfääris alati mingisugusel hulgal vee-auru. Fotol on näha Araali mere (soolane järv Sise-Aasias Kasahstani ja Usbekistani piirialal) pindala vähenemine peamiselt aurustumise tõttu aastatel 1989 – 2009.

22

Füüsikalist suurust, mis iseloomustab veeauru sisaldumist õhus, nimetatakse õhuniiskuseks.

Õhuniiskuse iseloomustamisel kirjeldatakse õhus sisalduva veeauru tihedust või rõhku (absoluutne õhuniiskus) või võrreldakse neid küllastunud veeauru tiheduse ja/või rõhuga vastaval temperatuuril (suhteline õhuniiskus). Oluline on rõhutada, et suhteline õhuniiskus ei sõltu mitte ainult õhu absoluutsest niiskusest (õhus sisalduva veeauru hulgast) vaid ka õhutemperatuurist.

Kui õhutemperatuuril 21°C on õhu absoluutne niiskus 9,4 g/m3. Küllastunud veeauru tihedus sellel temperatuuril on 18,3 g/m3 – seega on suhteline õhuniiskus kirjeldatud tingimustel (9,4/18,3≈0,514 ehk umbes 51%). Kui samasuguse tihedusega veeaur on õhus temperatuuril 10°C, kusjuures ka küllastunud auru tihedus on sellel temperatuuril võrdne 9,4 g/cm3, on suhteline õhuniiskus 100% – õhk on veeaurust küllastunud. Temperatuuri, mille juures õhus leiduv veeaur muutub küllastunuks, nimetatakse kastepunktiks.

Kui küllastunud veeauruga õhu temperatuur langeb allapoole kastepunkti, algab auru väga intensiivne kondenseerumine – õhuga kokku puutuvad pinnad, mis jahtuvad õhust, mille soojusmahtuvus on küllalt suur, kiiremini kattuvad veepiiskade ehk kastega. Kui kastepunkti temperatuur on alla vee sulamistemperatuuri, siis leiab temperatuuri langemisel aset härmatumine – õhuga kokku puutuvad kiiremini jahtunud pinnad kattuvad jääkristallide ehk härmatisega.

Õhuniiskust mõõdetakse hügromeetrite ja psühhromeetritega.

Psühhromeeter

Psühhromeeter

Lihtsaimas – juushügromeetris (vt alumine skeem) – mõõdetakse juuksekarva pikkuse muutumist õhuniiskuse muutumisel.

23

Psühhromeetrite töö põhineb kahel nähtusel – (1) aurustumise intensiivsus sõltub õhu suhtelisest niiskusest – mida väiksem see on, seda kiiremini vedelik aurub ning (2) mida kiiremini vedelik aurub, seda madalamaks muutub vedeliku temperatuur – psühhromeetrites mõõdetaksegi samaaegselt „kuiva“ (fotol paremal) ehk ümbritseva õhu ja „märja“ – õhutemperatuuril aurustuva vedeliku (fotol vasakul, niiske lapiga ümbritsetud termomeeter) temperatuuri – mõõdetud temperatuuride erinevusest leitaksegi õhu suhteline niiskus.

Õhuniiskusega seotud ilmastikunähtused

Õhuniiskusest, õigemini suhtelise õhuniiskuse muutumisest tingitud nähtused on pilved, mis moodustuvad maapinnalt kõrgemal õhus sisalduvast veeurust (ja/või kõrgemad pilved ka imepeenikestest jääkristallidest), mis on jahtunud napilt alla kastepunkti.

25

Kui samasugune protsess leiab aset maapinna lähedal, tekib udu.

Nii pilved kui ka udu kujutavad endast peenikesi veetilgakesi, millele mõjuv üleslükkejõud on võrdne nendele mõjuva raskusjõuga, mistõttu ei lange nad maapinnale vaid jäävad õhku hõljuma.

26

27

28

Kui pilvedes langeb õhutemperatuur veelgi, koonduvad piisakesed/kristallikesed suuremateks tilkadeks/kristallikogumiteks – neile mõjuv raskusjõud on suurem kui üleslükkejõud ning nad sajavad maha vihmana, lumena või rahena.