Condensarea; formarea ceturilor si a norilor

Condensarea; formarea ceturilor si a norilor

Este procesul fizic de trecere din faza lichida in faza solida.

Pentru a se produce condensarea sau chiar sublimarea vaporilor de apa din atmosfera este obligatorie conditia ca tensiunea actuala a vaporilor de apa e sa fie mai mare sau egala cu tensiunea maxima a vaporilor de apa, E., adica:

e E (Lungu, I., 1962)

Altfel spus condensarea vaporilor de apa din atmosfera este posibila cand aerul este saturat, saturatie care se obtine fie prin cresterea cantitatii de apa, fie prin racirea aerului pana la temperatura punctului de roua. Scaderea temperaturii sub punctul de roua produce condensarea surplusului de vapori, in cazul in care temperatura este mai mare de zero grade, si sublimarea (solidificarea directa) in cazul temperaturii mai mici de zero grade.

In atmosfera apa exista atat in faza solida cat si faza  lichida, prin coexistenta picaturilor de apa si a celor de gheata.

Punctul de roua este asigurat de coexistenta celor doua faze, lichida si solida, sau a existentei de corpuri cu temperaturi mai joase decat temperatura punctului de roua.

Exista situatii cand forma lichida sau solida lipseste, si in acest caz relatia e E nu este suficienta. Pentru producerea condensarii sau sublimarii, este absolut necesara prezenta centrilor sau nucleelor de condensare.

Fara nuclee de condensare, condensarea sau sublimarea apare doar cand este indeplinita conditia 7e>E.

Nucleele de condensare pot fi ioni, pulberi sau saruri minerale. Sarurile minerale si oxizii unor elemente ca azotul sau sulful, sufera procese de dizolvare in picaturile de apa. Tensiunea vaporilor dizolvantului scade cu concentratia solutiei. Astfel condensarea sau sublimarea poate aparea fara a fi realizata conditia e E

Racirea si condensarea directa este rezultatul trecerii unei mase de aer cald de pe o suprafata activa calda pe o suprafata activa rece sau prin stagnarea unei mase de aer pe o suprafata activa care se raceste prin radiatie.

Meteori lichizi si solizi

In urma racirii si condensarii se produc meteori lichizi sau solizi. Acestia sunt roua, bruma, chiciura si poleiul.

Roua este un produs de condensare format din picaturi mici si se formeaza pe obiecte cu caldura specifica si coeficient de conductibilitate termica.

Bruma este un produs de condensare format din cristale mici de gheata, fiind de cele mai multe ori rezultatul sublimarii. Se produce numai noaptea pe timp senin.

Roua si bruma sunt produsi de condensare rezultati in urma interactiei umiditatii atmosferei cu corpurile mai reci decat acesta, racite prin radiatie.

In urma contactului dintre o masa de aer cald si umed, aflata in miscare, cu o masa de aer rece se formeaza chiciura si poleiul.

Chiciura este un produs cristalin de sublimare si producerea ei impune existenta de ace de gheata in atmosfera si o umiditate de peste 100I.

Poleiul este un produs solid care se depune sub forma de pojghita si apare prin inghetarea instantanee a picaturilor de apa ce ating suprafata Pamantului sau obiectele de pe acesta.

Fenomenul apare ca urmare a interactiunii dintre o masa de aer umed cu temperatura cuprinsa intre -5⁰C -0⁰C ce contine picaturi de apa in stare de supraracire aflata in miscare si o masa de aer rece.

Ceata si norii

Ceata. In straturile de aer aflate in imediata apropiere a suprafetei Pamantului se produce ceata. Ceata este formata din produsi de condensare sau sublimare cu dimensiuni ale razei cuprinse intre 1m m, care se afla in suspensie in straturile de jos ale atmosferei.

Dupa locul si modul de formare, ceturile se clasifica in ceturi de radiatie, de advectie si ceturi frontale.

Ceata de radiatie se se formeaza pe suprafeta racita prin radiatie termica. Grosimea cetii de radiatie este determinata de primul strat de inversiune termica. Inaltimea fata de sol a acestui strat clasifica ceata de radiatie in ceata joasa de radiatie, pacla de inversiune si ceata inalta de radiatie.

Ceata joasa de radiatie are o inaltime de pana la 8-10 m si dispare la cateva ore de la rasaritul Soarelui.

Intr-o atmosfera poluata, datorita numarului mare de ceturi de condensare, ceata joasa poate persista si cateva zile.

Cand atmosfera este foarte incarcata cu particule de praf se formeaa pacla de inversiune, atat la joasa cat si la mare inaltime, atat in sezonul rece cat si in sezonul cald.

Ceata inalta provine din ceata joasa, daca radiatia a racit aerul la inaltimi de pana la 800 m. Este specifica sezonului rece, anticiclonilor si este de durata.

Ceata de advectie este rezultatul masei de aer cald in miscare, care ajunge in zonele reci.In acest mod se formeaza ceata tropicala, ceata musonica si ceata maritima. Ceata de advectie se formeaza si cand aerul rece invadeaza intinderi mari de apa. Vaporii de apa din aerul mai cald de deasupra apelor se condenseaza si se formeaza ceata de advectie. La fel se formeaza ceata de evaporare, care apare pe vaile apelor curgatoare sau statatoare in diminetile zilelor de toamna.

Ceata frontala este rezultatul amestecului dintre aerul cald si cel rece, in zona de intalnire a doua mase de aer, una rece si una calda.

Daca vizibilitatea atmosferica este mai mica de 1 km, fenomenu se numeste cer cetos.

Norii. La fel ca si ceata, norii sunt rezultatul proceselor de condensare si de sublimare a vaporilor de apa, in atmosfera suprasaturata, in care exista faza lichida sau solida a apei, sau nuclee de condensare.

Din punct de vedere fizic, norii si ceata au aceeasi structura. Se poate spune ca norii sunt ceturi la inaltime, iar ceturile sunt nori la suprafata Pamantului

Racirea aerului pentru a-l aduce in starea de suprasaturare se face prin radiatie, destindere adiabatica sau turbulenta. Daca in ceea ce priveste formarea cetii cel mai important fenomen de racire al aerului este radiatia, urmata de turbulenta, la formarea norului cel mai important rol il joaca destinderea adiabatica.

Destinderea adiabatica se realizeaza in urma fenomenului de convectie termica sau a ascensiunii fortate a unei mese de aer cald peste o masa de aer rece sau pe versantul unui deal, munte etc.

Densitatea aerului scade o data cu cresterea inaltimii, si la o anumita inaltime se produce destinderea adiabatica. Aceasta inaltime se numeste nivel de condensare si este inaltimea la care se atinge temperatura punctului de roua constituind baza norului. Inaltimea nivelului de condensare se determina cu relatia:

H=122(t-t in care:

-h=inaltimea nivelului de condensare;

-t=temperatura la sol;

t=temperatura punctului de roua.

O alta formula pentru determinarea inaltimi nivelului de condensare, cunoscand gradientul de temperatura si temperatura punctului de roua este:

t=t₀- in care:

t=temperatura punctului de roua;

-t₀=temperatura la sol;

=gradientul de temperatura cu valoarea 0,01.

Intr-un nor exista patru nivele caracteristice, incepand cu nivelul de condensare, nivelul izotermei de zero grade Celsius deasuopra careia picaturile lichide se suprasatureaza, nivelul de sublimare sau  nivelul izotermei de -12⁰C, de la care vaporii de apa sublimeaza direct si nivelul de convectie care reprezinta partea superioara a norului unde temperatura aerului in urcare devine egala cu temperatura aerului inconjurator

Norii se afla intr-o stare de miscare continua datorita curentilor atmosferici, destramandu-se in partea superioara si refacandu-se in partea inferioara.

Culoarea norilor este data de difuzia razelor de soare pe ei.

Dupa modul de producere a racirii aerului, norii se impart in nori de radiatie, nori frontali, nori de turbulenta si nori de unda.

Norii de radiatie se produc in special in timpul radiatiei nocturne, la joasa inaltime, sub stratul de inversiune, cu aspect de val intins si cenusiu, se numesc nori stratus, apar in anotimpul rece dupa ora 24 si dispare in jurul orei 12, producand burnite.

Norii de convectie termica apar vara, in timpul zilei, dezvoltandu-se de dimineata pana dupa masa si disparand seara, sunt albi, cu aspect mamelonat, cu varfurile rotunjite si baza orizontala ca niste baloti de vata. Acesti nori se numesc cumulusi (Cu).

In cazul unei convectii puternice, condensarea se face rapid, iar norii se inchid la culoare, se latesc si la partea superioara au forma unei nicovale.

Sunt nori de furtuna, cu ploaie puternica si descarcari electrice, numindu-se nori Cumulonimbus (Cb).

Norii de turbulenta apar datorita vartejurilor atmosferice se produc sub stratul de inversiune, si senumesc nori Stratus si Strato-Cumulus.

Norii de unda se formeaza in suprafata ondulata care separa doua straturi de aer cu densitati diferite. Sunt nori discontinui.

Norii se impart in 10 genuri, genurile, in specii, iar speciile in varietati. Speciile indica elementele de forma si structura interna, iar varietatile contin aranjamentul elementelor macroscopice si gradul de transparenta.

Norii superiori au o structura fina, laminara sau filamentoasa fiind alcatuiti din cristale fine de gheata. Soarele sau Luna isi pastreaza conturul si deseori apare fenomenul luminos, halou. Au culoarea alba cu straluciri de sidef. Inainte si dupa rasaritul Soarelui, capata nuante de galben, rosiatic si apoi ceusiu. Multi din norii superiori sunt prevestitori de vreme rea (cirrus - uncinus, cirrus floccus, etc. Cirrus inseamna bucla de par. Plafonul cel mai mare este de 6 km.

Genul 1 Cirrus (Ci)

Specii

Cirrus tibratus, nori fibrosi;

Cirrus uncinus, nori carlige;

Cirrus castelanus, Cirrus densus - nori compacti

Varietati:

Cirrus flocus - nori cu aspect de fulgi;

Cirrus vertebratus - nori creasta;

Cirrus radiatus - nori radiari.

Genul 2 Cirrocumulus (Cc) - este o forma degenerata a norilor Cirrus si Cirrostratus. Au forma unor bancuri - fulgi, albi fara umbre.

Genul 3 Cirrostratus (Cs)

Specii:

Cirrostratus nebulosus; Cirrostratus fibratus

Norii mijlocii au o gama de culori intre alb stralucitoare si cenusiu inchis. Uneori sunt transparenti, alteori intunecati, au relief variabil.

In transparenta Soarele si Luna pot sa-si piarda conturul. Unii dintre ei sunt prevestitori ai schimbarii vremii: Altocumulus (Ac) lenticularis - invazie de aer rece la inaltime; Ac. costellatus si Ac. floccus preced furtunile. Unii produc precipitatii slabe continue sau intermitente. Alteori datorita fenomenului de virga, precipitatiile nu ajung la suprafata Pamantului. Altitudinea lor este cuprinsa intre 2-6 km.

Genul 4 Altocumulus (Ac)

Specii

Ac. stratiformis, Ac. lenticularis, Ac. castellanus, Ac. floccus.

Varietati

Ac. translucidus, Ac. opacus, Ac. undulatis, Ac. radiatus.

Genul 5: Altostratus (As)

Specii

-

Varietati

As. translucidus, As. opacus, As. duplicatus, As. undulatus, As. radiatus.

Norii inferiori au aspectul incepand cu panza continua pana la gramezi izolate. Pot acoperi complet sau partial cerul si pot da precipitatii slabe. Nimbostratus, strat amorf cu aspect inchis-cenusiu, da precipitatii continue si de lunga durata.

Genul 6: Nimbostratus (Ns) - Nimbus inseamna ploios.

Genul 7: Stratocumulus (Sc)

Specii

Sc. stratiformis, Sc. lenticularis, Sc. castellanus.

Varietati

Sc. undulatus, Sc. radiatus, Sc. translucidus.

Genul 8: Stratus (St)

Specii

-

Varietati

St opacus, St. translucidus

Norii cu dezvoltare pe verticala au de obicei conturul bine delimitat, iar baza lor luminata de Soare are o culoare alba ca de zapada. Varful lor parca fumega. Sunt nori care se formeaza cu predilectie in perioada calda. Seara se latesc transformandu-se in strato-cumulus vesperalis.

Cand dezvoltarea verticala este intensa norii cumulus trec in cumulo-nimbus, care dau precipitatii bogate sub forma de averse si sunt insotite de descarcari electrice.

Genul 9 Cumulus (Cu)

Specii:

Cu. humilis, de timp frumos;

Cu. mediocris;

Cu. fractus;

Cu. congestus (ingramaditi).

Varietati

Cu. radiatus

Genul 10: Cumulonimbus (Cb)

Specii:

Cb. calvus (plesuv);

Cb. capilatus (pletos).

Varietati:

Cb. incus (nicovala);

Cb. arcus (arcada);

Cb. mamma (mamela);

Cb. pileus (caciula);

Cb. velum (panza de corabie, etc), (STOICA, C., si colab., 1958).