Влажност на въздуха

Влажността на въздуха (още влажност на атмосферата) е мярка за количеството водна пара във въздуха и е една от най-съществените характеристики на времето и климата.

Източници на влага в атмосферата

Въздухът винаги съдържа водни пари. Те се получават от изпарението на почвената влага, от океанската и морската повърхност, от езерата, блатата, реките и от растителността (чрез транспирацията). Най-малко водни пари се получават от необраслите с растителност места на сушата. Водните пари, които се намират в атмосферата, представляват невидим газ. Когато се създадат благоприятни условия, атмосферната влага се превръща във водни капчици (кондензира се) и дава началото на мъгли, на облаци и на валежи. Наличието на водни пари в атмосферата има не само важно значение за общия кръговрат на водата, но и извънредно важно значение за живота на Земята.

Изпарение

Изпарението е процес, при който молекулите в течно състояние спонтанно преминават в газообразно състояние. Този процес е обратен на кондензацията. Изпарението зависи от активността на топлинното движение на молекулите.

Насищане на въздуха

Въздухът не може да приеме неограничено количество водни пари. Идва момент, когато той се насища. Под насищане на въздуха се разбира максималното количество водни пари, които даден обем може да погълне при определена температура. Колкото температурата на въздуха е по-висока, толкова насищането става по-бавно. При температура 10°С въздухът поглъща 9,14 g водни пари, а при -10°С – само 2,15 g. Температурата, при която въздухът преминава в наситено състояние, се нарича точка на оросяването. Ако понижението на температурата на въздуха продължи и след като се достигне точката на оросяването, излишната водна пара започва да се отделя и да се кондензира. При повишаване на температурата наситеният въздух отново става ненаситен.

Недостиг на насищането

Недостигът на насищането се определя от разликата между пъргавината на насищането (максималното количество водни пари, които може да погълне даден обем въздух при определена температура) при дадена температура на въздуха и от пъргавината на водните пари, които действително се съдържат в него. Това е т.нар. дефицит на влажността и се измерва в милибари (mb) или в милиметри живачен стълб (mm/Hg).

Абсолютна влажност

Абсолютната влажност (плътност на водната пара) е количеството водна пара в 1 m³ влажен въздух при определена температура. Измерва се в g/m³. При сушенето абсолютната влажност на въздуха се дефинира като масата на водните пари, отнесени към масата на сухия въздух (g_H20/kg_{сух въздух}, вж. Относителна масова концентрация)

Специфична влажност

Специфичната влажност е отношение на плътността на водната пара към плътността на влажния въздух (g пара / 1 kg въздух).

Относителна влажност

Относителната влажност е отношението между количеството водна пара, намираща се във въздуха, и максималното количество водна пара, което въздухът може да поеме при една и съща температура на въздуха. Изразява се в проценти.

Кондензация на водните пари

Когато водните пари достигнат максималното количество, което въздухът може да задържи, настъпва насищане на въздуха (относителна влажност 100%). ако след това температурата на въздуха се понижи, част от водните пари, които се съдържат в него, започват да се отделят във вид на водни капчици или на ледени кристалчета. Този процес се нарича кондензация на водните пари, а температурата, при която става кондензацията – точка на кондензацията или точка на оросяването.

Мъгли и облаци

Когато водните пари кондензират в приземните въздушни слоеве се образува мъгла, а когато настъпи в свободната атмосфера – облаци.

Измерване на влажността на въздуха

Влажността на въздуха се измерва с психрометър и хигрометър.

Измерване с психрометър

Един от основните методи за измерване на влажността на въздуха е психрометричният. Той се основава на зависимостта между влажността на въздуха и скоростта на изпарение на водата от влажна повърхност. При класическия метод се използват два живачни термометъра с еднакви по форма и обем резервоари. Единият от тях, наречен „сух“, се използва и за измерване на температурата на околния въздух. Резервоарът на другия термометър (наречен „мокър“) е обвит в материя (най-често памук или марля), която се поддържа във влажно състояние с помощта на фитил, потопен в съдче с вода. Както е известно, процесът на изпарение е свързан с приемане на топлина. Колкото по-интензивно е изпарението, толкова повече топлина е необходима. Това води до охлаждане на резервоара на „мокрия“ термометър, пропорционално на влажността на околния въздух. Поради това, температурата, която показва „мокрият“ термометър, винаги е по-ниска (или равна) от тази на „сухия“. С помощта на психрометричното уравнение се изчислява влажността на въздуха. Има и готови психрометрични таблици за определяне на влажността на въздуха по температурната разлика между „сухия“ и „мокрия“ термометър, температурата и налягането на атмосферния въздух. За разлика от пълното психрометрично уравнение в тези таблици не се отчитат особеностите на различните конструкции термометри, поради което не са универсални.

Модификация на метода е използване на термосъпротивления, което позволява последваща обработка на електрическите сигнали (линеализиране и преобразуване от аналогов в цифров вид), изчисляване на характеристиките на влажността на въздуха от микропроцесорен модул и визуализирането им на дисплей.

Използваната комбинация от термометри, които са разположени в класическата метеорологичната клетка са известни като „Психрометър на Август“. Има някои особености при използването на „мокрия“ термометър при зимни условия, които следва да се съблюдават, за да бъдат данните реални. Те са свързани с това да се определи дали изпарението е от водна или ледена повърхност (повърхността на материята върху „мокрия“ термометър).

По-прецизен е аспирационният психрометър, при който всеки от термометрите се намира в двустенен цилиндричен съд. Външният съд предпазва резервоарите на термометрите от нагряване от пряката слънчева радиация, а през вътрешния се засмуква атмосферен въздух, който обдухва термометрите. С помощта на вентилатор (механичен или електрически) се осигурява постоянно движение на въздуха със скорост 2 м/сек. По този начин се елиминират турбулентните флуктуации в температурата на въздуха.

Измерване с хигрометър и хигрограф

Хигрометърът е уред, с който се измерва относителната влажност на въздуха. При класическия уред се използва свойството на обезмасления косъм да изменя дължината си с изменение на влажността на въздуха. Понякога, вместо косъм в някои хигрометри се използва специално обработена кожа. Принципната схема на класическия хигрометър включва: рамка, скала, косъм и показалец.

Съвременните хигрометри се състоят от сензор (капацитивен или резистивен), електронен преобразувател, микропроцесор и визуализация. Почти всички имат стандартен изход за връзка с персонален компютър.

Хигрографът е самопишещ уред за непрекъснато записване на относителната влажност на въздуха.

• Приемната част на хигрографа е снопче косми, едниният край на което е закрепен неподвижно.
• Измененията в дължината на космите се предава чрез лост на писеца,
• Писецът ги нанася върху разграфена и опъната върху барабан хартиена лента (хигрограма). Движението на барабана се управлява от часовников механизъм.

Значение на влажността на въздуха за аграрното производство

За аграрната наука и практика от най-важно значение е изменението в относителната влажност на въздуха.

Достатъчната влажност на въздуха през периода на интензивен растеж обезпечава значителен прираст на биомаса. Негативно влияние оказват както излишъкът, така и недостигът на въздушната влажност.

При излишък е възможно нарастване на размерите на клетките при зърнено-житните, което да доведе до полягане на посева, а също така – редуциране на опрашването по време на цъфтеж. Повишената влажност на въздуха обуславя увеличаването на инфекциите с гъбни болести – мана по лозата, фитифтора – при картофите, различните ръжди по зърнено-житните и т.н.

За условията на България по-често разпространена е ниската относителна влажност на атмосферния въздух. Понижаването ѝ до 30% води до намаляване на тургора в листата и преждевременното им изсъхване, като по този начин се понижава фотосинтетичната дейност на посева и в крайна сметка добивът намалява.

Особено вредно е понижаването на влажността на въздуха по време на цъфтеж и наливане на семената. Установено е, че при високи температури на въздуха и ниска относителна влажност по време на цъфтежа на полския фасул става масово абортиране на цветовете; по време на наливането на зърното от пшеница и ечемик прекалено ниската относителна влажност на въздуха предизвиква спарушване и рязко снижение на очаквания добив и т.н.

От влажността на въздуха зависи, също така, качественото изпълнение на някои аграрни практики: прибирането (за доброто овършаване на зърното е необходима ниска влажност на въздуха), направата на силажи; съхраняването на продукцията и др.

Вижте също

• Агрометеорология
• Списък на земеделски теми