Влажност

 

В земната атмосфера се съдържа огромно количество вода. Около 13 000 кубически километра вода в трите си агрегатни състояния се разпростират в нея. Най-честа срещано е газообразното и състояние - около 95 % под формата на водна пара. Измерването на количеството на водните пари в определен обем въздух се нарича Влажност на въздуха. Максималната влажност на въздуха зависи от температурата и тя расте с нейното увеличаване. Един кубически метър въздух съдържа максимално 35 грама водна пара при температура 34° С, но с понижаване на температурата съдържанието намалява, като при 1° С то е 4 грама, а при -25° С пада до 0,4 грама.
Когато във въздуха се съдържа максимално количество водна пара се казва, че парата е наситена и ако това количество се превиши, то парата започва да Кондензира и преминава в течно състояние. За определяне на съдържанието на водната пара в атмосферата, се използват няколко термина:
•Абсолютна влажност на въздуха е количеството водна пара, изразена в грамове, което се съдържа в един кубически метър въздух.
•Относителната влажност е отношението на фактическата влажност към максималната влажност на въздуха при дадена температура.
•   Пъргавина на водната пара е налягането, което тя би упражнявала, ако сама заемаше обема равен на обема на въздуха в който се намира при същата температура
Точката на оросяване - това е онази температура, до която трябва да се охлади въздуха за да достигнат съдържащите се в него водни пари състояние на насищане, без да се измени налягането.
Измерването на влажността на въздуха става с няколко уреда. 
Психрометърът измерва влажността на въздуха и е най-точният уред от всички прибори за измерването влажността на въздуха. С него се определя пъргавината на водната пара чрез специална психрометрична таблица, отчитайки показанията на сухият и мокрият термометри при различни стойности на атмосферното налягане. Името му произлиза от гръцката дума Психрос - Студен. Състои се от два еднакви термометъра, резервоарът на единият е обвит в непрекъснато овлажняваща се материя, обикновено марля, тензух или батиста. Принципа на измерването се състой в разликите на отчитане на сухия и мокър термометри. За изпарението на материята около резервоара на мокрият термометър постоянно се изразходва енергия, затова той непрекъснато се охлажда и показва по ниска температура от сухият. Тази разлика е толкова по-голяма, толкова колкото е по-сух е въздухът, защото тогава изпарението и съответното понижение на температурата е по-голямо.
Хигрометърът служи за измерването на относителната влажност на въздуха. Името му е идва от гръцки Хигрос - Влажен. Принципа на действие е че при определена влажност на въздуха дължината на обезмаслен човешки косъм се променя. При по-голяма влажност той се удължава и обратно - при по-сух въздух се скъсява. Тези изменения на косъма протичат толкова закономерно, че индикират директно върху скалата на хигрометърът. Скалата му е градуирана въз основа на сравнителни наблюдения с психрометъра, а стрелката показва директно относителната влажност на въздуха. Снопче човешки косми, закрепени на специална рамка се използват като приемник и в Хигрографа -уред за записване на измененията на относителната влажност на въздуха. Съвременните хигрометри се състоят от сензор (капацитивен или резистивен), електронен преобразувател, микропроцесор и визуализация. Почти всички имат стандартен изход за връзка с персонален компютър.
При едно и също налягане и температура, плътността на водната пара е 5/8 от тази на сухият въздух и следователно колкото е по-влажен въздуха, толкова плътността му е по-малка и той е по-лек за даден обем. Това свойство на влажният въздух, играе известна роля при образуването на облаците, като улеснява неговото издигане. Облаците се образуват главно вследствие на охлаждането, което настъпва при възходящите движения на въздуха, благодарение на адиабатното разширение на въздуха при изкачване.
Достигайки относителна влажност близка до 100 %, в природата се наблюдава Кондензация (втечняване) на водната пара благодарение на съдържащите се в  атмосферата аерозоли. Те играят ролята на катализатор, като върху техните ядра започва първоначалното отлагане на молекулите на водната пара.
При дадени обстоятелства може да се наблюдава процеса на директното преминаването на парата в твърдо състояние, който се нарича Сублимация. Първоначално се образуват течни капки зародиши, които при достатъчно ниски отрицателни температури замръзват и по-нататък кристалите нарастват чрез директното превръщане на водната пара в лед. Интересното е че водните капки не замръзват веднага след като температурата падне под 0° С. Те остават преохладени до много ниски температури от -12° до -18° С. Тяхното състояние е много нестабилно и при допир с твърдо тяло, което има отрицателна температура, веднага замръзват. Наблюдавани са преохладени водни капки и при температура по ниска от -40° С.
Както казахме по-горе, за образуването на облаците съществено значение играе охлаждането на въздуха и достигане на температури под точката на оросяване. Основните фактори допринасящи за този процес освен адиабатното охлаждане при изкачване, са и радиационното изстиване на земната повърхност, нахлуването на топъл и влажен въздух над студена земна повърхност и смесването на топъл и студен въздух. Облаците се образуват главно в следствие на охлаждането, което придружава възходящите движения на въздуха, а изчезват при снижаване на въздуха при затоплянето му. Главните причини за издигането на въздушните маси, водещо до понижаване на тяхната температура са две - термични и динамични.
Термична конвекция се наблюдава при непосредственото нагряване на земната повърхност и започването на изкачване на отделни приземни пластове от топъл и влажен въздух. Постепенно този процес се засилва с постъпването на още слънчева енергия и се образува мощен възходящ поток наречен термика. Достигайки на определена височина, температурата в термиката се понижава до точката на оросяване и се образува видим облак. В зависимост от степента на устойчивостта на атмосферата, образувалият се конвективен облак - купест (Си), може да спре вертикалното си развитие или да продължи вертикалното си развитие и да прерасне в купесто-дъждовен.
Динамична конвекция се нарича принудителното издигане на въздуха, когато при движението си той срещне планинско препятствие. В зависимост от височината на препятствието и влажността на въздуха, изкачвайки се по наветрения склон, въздуха достига до нивото на кондензация и се образува облак. Преминавайки зад препятствието, настъпилите смущения в потока образуват система от вълни, чийто гребени и долини остават на едно и също място от образувалото ги препятствие. В по-високите части на образувалата се вълната, водната пара кондензира и се превръща в облак, а в по-ниската и част въздуха се загрява и се отдалечава от точката на насищане. Получилата се облачност се нарича орографска от латинското Орос - планина, или вълнообразна. Вълнообразни облаци се образуват и на границата на термичните задържащи пластове.
Турбулентността е друга причина за образуването на облаци в близост под инверсионният слой. Поради устойчивото стратифициране на инверсията водната пара не може да продължи да се издига и започва да се разстила под нея. Когато насищането и достигне точката на оросяване, започват да се образуват плътни ниски слоести облаци, покриващи големи пространства. Този тип облаци са характерни за есента и
зимата и понякога се разпростират на площи от няколко хиляди километра. Изброените до тук процеси протичат в еднородна въздушна маса, затова облаците породени от тях се наричат вътрешно масови.
Друга голяма група облаци се образува на границата между въздушни маси с различна температура, тоест по атмосферните фронтове. Те се наричат фронтални и са зависими от типа на атмосферният фронт.
Топъл фронт
Образуването на широки маси от слоести облаци при преминаването на топъл атмосферен фронт са в резултат от охлаждането на въздуха, вследствие на неговото разширяване при надтичаното му над сравнително по-студената въздушна маса. По леко наклонената плоскост при движението си на-горе се образуват слоесто-дъждовни (Ns), които могат да достигнат дебелина до 6 км., високо-слоести (As) и пересто-слоести (Cs).

Студен фронт

В другия случай, при студен атмосферен фронт, студената въздушна маса при движението си напред среща топлата въздушна маса, избутва я и тъй като челната повърхност е доста стръмна се образуват доста активни възходящи движения. Поради това по линията на студената маса възникват купести и купесто-дъждовни облаци придружени с гръмотевични бури. Облаците с вертикален строеж се образуват само в следствие на разширението на изкачващия се въздух. Освен тях се образуват и слоести облаци, възникващи от разпадането на купесто-дъждовните облаци.
От казаното до тук може да се обобщи следната интересуваща ни сентенция. Оформянето на два основни типа облаци ще внесе по-голяма яснота в многобройните видове и разновидности.
Купестите облаци (кумулуси) се образуват от издигащи се въздушни потоци.
Слоестите облаци (стратоси) се образуват в охладени въздушни слоеве и в тях вертикалните движения са незначителни или въобще липсват.
Купестите облаци обикновено възникват по два начина. В първият случай, чрез принудително изкачване на въздуха - планински, или над студен фронт, при което въздуха може да бъде стабилен или нестабилен. Във втория случай, чрез нагряване на земната повърхност, образувайки възходящи въздушни потоци - термики. Отделни, не отличаващи се с голямо вертикално развитие кумулуси се наричат Облаци на хубавото време.
Големите кумулонимбуси могат да достигнат до 24000 метра височина, а нормално се развиват до 7500 метра.