XXVII.
A légköri lecsapódás.
Felhő, köd. – Felhőzet.
267. A pára lecsapódása. Láttuk az előző fejezetben, hogy a légkör mindig bizonyos mennyiségű párát tartalmaz. Általában ennek a párának, a melynek nyomása f nincs akkora feszültsége, hogy a levegőt a környező hőmérsékletnél telítse; de ha ez a hőmérséklet valami okból csökken, alacsonyabb értékű lehet, mint a melyre vonatkozóan az I értéke maximális; ekkor a lecsapódás vízcseppek alakjában megtörténik.
Ebben a fejezetben azt a lecsapódást tanulmányozzuk, a mely a légtömeg belsejében megyen végbe a nélkül, hogy vízcsepp alakjában egészen a talajig jutna, vagyis tanulmányozzuk a felhőt és a ködöt.
268. A lecsapódás oka. – Kisugárzás, kitágulás, keveredés. A fizika megtanít, hogy minden T hőmérséklettel bizonyos F maximális páranyomás kapcsolatos. E nyomás alatt a pára gázállapotban marad, fölötte lecsapódik.
RrQNAULT táblázatának megtekintése megmutatja, hogy F értéke gyorsan változik a hőmérséklettel. Tehát mennél magasabb a levegő hőmérséklete, annál több párát tartalmazhat. De viszont annál bőségesebb a lecsapódás, ha valami hűtő ok hat e felmelegedett tömegre. A légkör lehűlése egyébként 3 főokra vezethető vissza:
1. Közvetetlen kisugárzás. Ez az ok akkor érvényesül, mikor a nedves levegő valamely száraz, hidegebb helyen megy át. Főként azokra a levegőrétegekre hat, melyekben az egyenlítőtől a sarkok felé húzódó, párával telt levegő melegét a világűr felé sugározza ki.
Az alsó rétegekben tiszta éjszakákon a kisugárzás jelentékeny; a talaj gyorsabban lehűl, mint a víz és harmatot idéz elő; de tavak és mocsarak körül a sűrűsödés magában a levegőben történik ködréteg alakjában, melyet gyakran észlelhetünk a mezőkön.
2. Tágulás okozta lecsapódás. Midőn valamely levegőtömeg térfogatát gyorsan megriöveljük, kitágítjuk, akkor lehűtjük; fordítva, midőn hirtelen összesajtoljuk, felmelegítjük. A sűrített levegőjű gyujtószerszám iskolai kísérlete sokkal inkább emlékezetben van, semhogy e jól megállapított jelenségre ki kellene terjeszkednünk.
Már pedig gyakran megtörténik a légkörben, hogy valamely levegőtömeg nyomása csökken, kitágul; elég erre a czélra, ha a felsőbb rétegekbe emelkedik, midőn valamely felszálló mozgás, melyről az általános légkörzés fejtegetésekor hosszasabban beszéltünk, magával ragadja. Minthogy ebben az esetben a kitágult levegőtömeg kívülről nem kap meleget és nem is veszít (ha a környező körülmények olyanok, hogy a kisugárzás elenyésző), a kitágulás, miként a természettudósok mondják, adiabatikus.
Ily körülmények közt a száraz levegő hőmérsékletének a felszállás okozta csökkenése 1 fok 100 méterenként. A nedves levegő hőmérsékletcsökkenése valamivel kisebb (1 fok 104 méterre).
De midőn a nedves levegő bizonyos magasságba jut, gyorsan lehűl arra a hőfokra, melyen a páratartalom elegendő a telítésére azután a további lehűlés nem olyan gyors, mert a pára sűrűsödésekor hő szabadul fel és ez a felszabaduló hő csökkenti a lehűlés gyorsaságát. A sűrűsödés utáni időszakban az így telített levegő hőmérsékletének sülyedése csak 1/2 fok 100 méterenként, vagyis fele a száraz levegőének.
A sűrűsödésnek ez a módja adja a legnagyobb mennyiségű vizet; ez az egyenlítői esők legközönségesebb esete.
3. Két levegőtömeg keveredése következtében előálló lecsapódás. Láttuk, hogy a páranyomás a hőmérséklettel növekedik, de ez a növekedés nem arányos a hőmérséklettel, hanem gyorsabb. A 119. rajz mutatja annak a görbének az alakját, a mely a maximális feszültséget adja mindenféle hőmérsékletkor REGNAULT kísérletei alapján.
Látni fogjuk e görbe segítségével, hogy egy meleg és egy második hideg levegőtőmeg keveredése szükségképpen a pára lecsapódására vezet.
|
Valóban legyen az egyik levegőtőmeg zérus fokon telítve; maximális feszültsége (nyomása) FD (a D pont a görbén van); legyen egy vele egyenlő levegőtömeg 30°-on telítve; feszültsége HI. A középhőmérséklet 150 és az átlagos feszültséget megkapjuk, ha a 15°-os ordináta és a DI vonal metszéspontját felkeressük. Ezt a középnyomást tehát az A pont ordinátája adja; már pedig a maximális nyomást 30°-on a görbe szerint az A pontnál lejebb fekvő B pont ordinátája adja. Tehát a kéz tömeg egyesülése eredményül oly A nyomást létesít, a mely nagyobb a maximális B nyomásnál és ennek következtében megindul a lecsapódás. |
119. rajz. |
Lecsapódás történhetik akkor is, ha a két tömeg nem telített. Tegyük fel, hogy a zérus hőmérsékletű tömeg FE nyomású párát tartalmaz, és tegyük fel, hogy a 30 fokos tömeg páratartalmának nyomása HG, kisebb, mint a maximális HI nyomás. Látható a rajzból, hogy lecsapódás történhetik, ha az EG egyenes metszi a nyomás-gö9rbét; míg ha ez az egyenes a görbe alatt marad, akkor nincs lecsapódás.
269. A köd és felhő összetétele. Az így lecsapódott pára a levegő ama részét, a hol a lecsapódás megtörtént, átlátszatlanná teszi és köd támad, ha a sűrűsödést közelben, felhő, ha távolban látjuk.
Minő összetétele van a felhőnek? A felhő egyszerűen rendkívül fínom vízcseppecskékből áll, melyek csekély tömegüknél fogva fölötte kis sebességgel hullanak és a legcsekélyebb légáramlat elég, hogy vízszintesen átszállítsa, vagy éppen felemelje őket, úgy mint a levegőben lebegő port.
E párarészecskék telt cseppecskék és nem üres hólyagocskák, mint a szappanbuborék és mint a hogyan a régi természettudósok
képzelték. Megvizsgálták mikroszkóp alatt fagyásuk pillanatában; tömött jéggyöngyök keletkeztek és nem kis, gömbalakú hólyagok.
A mechánika törvényei segítségével könnyen megmagyarázható a felhő vízcseppjei esésének lassúsága.
Midőn valamely test esik, reá a levegő ellenállása hat, mely a sebességgel erősen megnövekedik. Továbbá ez az ellenállás a hulló test felszinének nagyságától is függ és kis gömbre vonatkozóan aránylag nagyobb, mint nagy gömbre. *)
Tehát igen kis cseppekre, melyeknek átmérője 1/40 milliméter, elképzelhető, mily fontos a levegőellenállás, mely esésük sebességét néhány milliméterre csökkentheti másodperczenként.
Megérthető tehát, hogy a felhő, melyet sűrűsödött cseppecskék alakjában párát tartalmazó levegő alkot, megmaradhat a levegőben a nélkül, hogy nagyon gyorsan leesnék; a természettudósok mérései megengedik azt az állítást, hogy e cseppecskek átlagos távolsága, mely meghaladja a két millimétert, százszorta nagyobb átmérőjüknél.
270. A felhők alakulása és folytonos újjáalakulása. A cseppek finomsága tehát az egyik oka esésük lassúságának, vagyis annak a látszatnak, hogy a felhők úsznak a levegőben. Van még egy másik oka is, a mely állandó újjáalakulásukban rejlik.
Gondoljunk valójában nedves, meleg levegőtömeget, mely a földtől elindulva a légkörbe emelkedik; mihelyt hidegebb helyre érkezik, párájának egy része nagyon finom cseppecskékben lecsapódik; felhő alakul ki, melynek részecskéi nagy lassúsággal hullanak.
*) Valójában a gömb súlya, mely a térfogatától függ, arányos a sugár harmadik hatványával. A levegő ellenállása, mely a test felszinétől függ, arányos a sugár négyzetével, tehát
ρ = Levegőellenállás = KR2
P = Súly = K'R3a levegőellenállás és a súly viszonya tehát, ha egyszerűség kedvéért K/K' = K'' írunk;
ρ
P
=
K''
R
vagyis fordított arányban van a sugárral; ennélfogva kétszerte kisebb sugarú gömbre a levegőellenállás és a súly viszonya kétszerte nagyobb.
