Apa este o substanță care poate fi simultan în diferite stări agregate la aceeași temperatură: gazos (vapori de apă), lichid (apă), solid (gheață). Aceste stări sunt uneori numite starea de fază a apei.
În anumite condiții, apa dintr-o stare (fază) poate trece în alta. Deci, vaporii de apă pot intra într-o stare lichidă (procesul de condensare) sau, trecând în faza lichidă, trec la o stare solidă - gheața (procesul de sublimare). La rândul său, apa și gheața pot intra într-o stare gazoasă - vapori de apă (proces de evaporare).
Umiditatea este înțeleasă ca una dintre stările de fază - vaporii de apă conținute în aer.
Intră în atmosferă prin evaporare de pe suprafețe de apă, sol, zăpadă, acoperire vegetală.
Ca urmare a evaporării, o parte din apă trece într-o stare gazoasă, formând un strat de vapori deasupra suprafeței de evaporare. Această vapori este purtată de fluxurile de aer în direcții verticale și orizontale.
Procesul de evaporare continuă până când cantitatea de vapori de apă de-a lungul suprafeței de evaporare atinge saturația completă, adică cantitatea maximă posibilă într-un volum dat, cu presiune și temperatură constantă a aerului.
Cantitatea de vapori de apă din aer se caracterizează prin următoarele unități:
Elasticitatea vaporilor de apă. Ca orice alt gaz, vaporii de apă au propria elasticitate și exercită presiune, care este măsurată în mm Hg sau hPa. Cantitatea de vapori de apă din aceste unități este indicată prin: saturarea efectivă - E. La stațiile meteorologice, prin măsurarea elasticității în hPa, se fac observații privind umezeala vaporilor de apă.
Umiditate absolută. Este cantitatea de vapori de apă în grame conținută într-un metru cub de aer (g / l). Litera a indică cantitatea reală, litera A indică spațiul de saturare. Umiditatea absolută este apropiată de elasticitatea vaporilor de apă, exprimată în mm Hg, dar nu în hPa, la 16,5 ° C și a este egală.
Umiditatea specifică este cantitatea de vapori de apă în grame conținută într-un kilogram de aer (g / kg). Litera q indică numărul real, litera Q indică spațiul de saturare. Umiditatea specifică este o valoare convenabilă pentru calculele teoretice, deoarece nu se schimbă prin încălzire, răcire, comprimare și expandare a aerului (cu excepția cazului în care are loc condensarea aerului). Valoarea umidității specifice este utilizată pentru toate calculele posibile.
Umiditatea relativă este procentul din cantitatea de vapori de apă conținută în aer, în cantitatea care saturează spațiul la aceeași temperatură.
Umiditatea relativă este indicată de litera r. Conform definiției
Cantitatea de vapori de apă saturând spațiul poate fi diferită și depinde de câte molecule de vapori pot scăpa de pe suprafața de evaporare.
Saturația aerului cu vapori de apă depinde de temperatura aerului, cu cât este mai mare temperatura, cu atât este mai mare cantitatea de vapori de apă și cu cât este mai mică temperatura, cu atât este mai mică.
Punctul de rouă este temperatura la care aerul trebuie răcit, astfel încât vaporii de apă conținuți în acesta să atingă saturația completă (la r = 100%). Diferența dintre temperatura aerului și temperatura punctului de rouă (T-Td) se numește deficit de punct de condensare.
Acesta arată cât de mult trebuie răcit aerul, astfel încât vaporii de apă din acesta să atingă starea de saturație.
Cu un deficit mic, saturația aerului este mult mai rapidă decât cu un deficit de saturație mare.
Cantitatea de vapori de apă depinde și de starea agregată a suprafeței de evaporare, pe curbură.
La aceeași temperatură, cantitatea de vapori de saturație este mai mare decât una și cu atât mai puțin este necesar pentru gheață (gheața are molecule puternice).
La aceeași temperatură, cantitatea de abur va fi mare deasupra suprafeței convexe (suprafața picăturilor) decât pe o suprafață uniformă de evaporare.
Toți acești factori joacă un rol important în formarea de cești, nori și precipitații. Scăderea temperaturii duce la saturarea vaporilor de apă prezenți în aer și apoi la condensarea acestei vapori.
Umiditatea aerului are un efect semnificativ asupra naturii vremii, determinând condițiile de zbor. Prezența vaporilor de apă conduce la formarea de ceață, ceață, tulbureală, complicând zborul furtunilor, ploaia înghețată.