La condensación es un cambio en la combinación de una sustancia de gaseosa a líquida o sólida. Pero, ¿qué es la condensación en la mastaba del planeta?
En cada momento, el planeta atmosférico de la Tierra contiene más de 13 mil millones de toneladas de humedad. Esta cifra es casi constante, ya que las pérdidas debidas a la precipitación en última instancia son continuamente compensadas por la evaporación.
La velocidad de circulación de la humedad en la atmósfera.
La tasa de circulación de humedad en la atmósfera se estima en una cifra colosal: alrededor de 16 millones de toneladas por segundo o 505 mil millones de toneladas por año. Si todo el vapor de agua en la atmósfera se hubiera condensado y precipitado, entonces esta agua podría cubrir toda la superficie del globo con una capa de aproximadamente 2.5 centímetros, en otras palabras, la atmósfera contiene una cantidad de humedad equivalente a solo 2.5 centímetros de lluvia.
¿Cuánto dura una molécula de vapor en la atmósfera?
Dado que en la Tierra cae un promedio de 92 centímetros por año, por lo tanto, la humedad en la atmósfera se actualiza 36 veces, es decir, 36 veces la atmósfera se satura de humedad y se libera de ella. Esto significa que la molécula de vapor de agua permanece en la atmósfera durante un promedio de 10 días.
Camino de la molécula de agua
Una vez evaporada, la molécula de vapor de agua se desplaza generalmente cientos y miles de kilómetros, hasta que se condensa y cae a la Tierra con precipitación. El agua que cae en forma de lluvia, nieve o granizo en las alturas de Europa occidental cubre unos 3.000 km del Atlántico Norte. Entre la conversión del agua líquida en vapor y la precipitación en la Tierra, tienen lugar varios procesos físicos.
Desde la superficie cálida del Atlántico, las moléculas de agua caen en el aire cálido y húmedo, que posteriormente se eleva por encima del aire más frío (más denso) y más seco que lo rodea.
Si se observa una fuerte mezcla turbulenta de las masas de aire, entonces aparecerá una capa de mezcla y nubes en la atmósfera en el límite de las dos masas de aire. Alrededor del 5% de su volumen es humedad. El aire saturado con vapor siempre es más liviano, en primer lugar, porque se calienta y proviene de una superficie cálida, y en segundo lugar, porque 1 metro cúbico de vapor limpio es aproximadamente 2/5 más liviano que 1 metro cúbico de aire limpio y seco a la misma temperatura y presión. De ello se deduce que el aire húmedo es más ligero que el seco, y aún más cálido y húmedo. Como veremos más adelante, este es un hecho muy importante para los procesos de cambio climático.
Movimiento de masa de aire
El aire puede elevarse por dos razones: ya sea porque se vuelve más fácil como resultado del calentamiento y la humidificación, o porque es actuado por fuerzas que lo hacen elevarse por encima de ciertos obstáculos, por ejemplo, sobre masas de aire más frío y denso o sobre colinas y montañas.
Enfriamiento
El aire ascendente, una vez en capas con una presión atmosférica más baja, se ve obligado a expandirse y aún se enfría. La expansión requiere el gasto de energía cinética, que se toma de la energía térmica y potencial del aire atmosférico, y este proceso conduce inevitablemente a una disminución de la temperatura. La velocidad de enfriamiento de una porción ascendente de aire a menudo cambia si esta porción se mezcla con aire ambiente.
Gradiente adiabático seco
El aire seco, en el que no hay condensación o evaporación, así como la mezcla, que no recibe energía en otra forma, se enfría o calienta a un valor constante (en 1 ° C cada 100 metros) a medida que sube o baja. Este valor se llama gradiente adiabático seco. Pero si la masa de aire ascendente está húmeda y se produce condensación, entonces se libera el calor latente de condensación y la temperatura del aire saturado con vapor cae mucho más lentamente.
Gradiente adiabático húmedo
Esta magnitud del cambio de temperatura se llama gradiente adiabático húmedo. No es constante, pero cambia con un cambio en la cantidad de calor latente liberado, en otras palabras, depende de la cantidad de vapor condensado. La cantidad de vapor depende de cuánto baje la temperatura del aire. En la atmósfera inferior, donde el aire es cálido y la humedad es alta, el gradiente adiabático húmedo es ligeramente más de la mitad del gradiente adiabático seco. Pero el gradiente adiabático húmedo crece gradualmente con la altura y a una altitud muy alta en la troposfera es casi igual al gradiente adiabático seco.
La flotabilidad del aire en movimiento está determinada por la relación entre su temperatura y la temperatura del aire circundante. Como regla general, en una atmósfera real, la temperatura del aire cae de manera desigual con la altura (este cambio se llama simplemente un gradiente).
Si la masa de aire es más cálida y, por lo tanto, menos densa que el aire circundante (y el contenido de humedad es constante), entonces se eleva como la bola de un niño sumergida en un tanque. Y viceversa, cuando el aire en movimiento es más frío que el entorno, su densidad es mayor y cae.Si el aire tiene la misma temperatura que las masas vecinas, entonces su densidad es igual y la masa permanece estacionaria o se mueve solo junto con el aire circundante.
Por lo tanto, dos procesos están presentes en la atmósfera, uno de los cuales contribuye al desarrollo del movimiento vertical del aire y el otro lo ralentiza.
