Condensação é uma alteração na combinação de uma substância de gasosa para líquida ou sólida. Mas o que é condensação na mastaba do planeta?

A cada momento, o planeta atmosférico da Terra contém mais de 13 bilhões de toneladas de umidade. Este valor é quase constante, pois as perdas devido à precipitação são finalmente compensadas continuamente pela evaporação.

A taxa de circulação de umidade na atmosfera

A taxa de circulação de umidade na atmosfera é estimada em um número colossal - cerca de 16 milhões de toneladas por segundo ou 505 bilhões de toneladas por ano. Se todo o vapor de água da atmosfera tivesse se condensado e precipitado, essa água poderia cobrir toda a superfície do globo com uma camada de cerca de 2,5 centímetros; em outras palavras, a atmosfera contém uma quantidade de umidade equivalente a apenas 2,5 centímetros de chuva.

Quanto tempo dura uma molécula de vapor na atmosfera?

Como na Terra uma média de 92 centímetros cai por ano, portanto, a umidade da atmosfera é atualizada 36 vezes, ou seja, 36 vezes a atmosfera é saturada com a umidade e liberada dela. Isso significa que a molécula de vapor de água permanece na atmosfera por uma média de 10 dias.

Caminho da molécula de água

Uma vez evaporada, a molécula de vapor d'água flutua geralmente centenas e milhares de quilômetros, até condensar e cair na Terra com precipitação. A água que cai sob a forma de chuva, neve ou granizo nas alturas da Europa Ocidental cobre cerca de 3.000 km do Atlântico Norte. Entre a conversão de água líquida em vapor e a precipitação na Terra, ocorrem vários processos físicos.

Da superfície quente do Atlântico, as moléculas de água caem no ar quente e úmido, que subitamente se eleva acima do ar mais frio (mais denso) e mais seco ao seu redor.

Se uma forte mistura turbulenta das massas de ar for observada, uma camada de mistura e nuvens aparecerá na atmosfera no limite das duas massas de ar. Cerca de 5% do seu volume é de umidade. O ar saturado com vapor é sempre mais leve, primeiro, porque é aquecido e provém de uma superfície quente; segundo, porque 1 metro cúbico de vapor limpo é cerca de 2/5 mais leve que 1 metro cúbico de ar seco e limpo na mesma temperatura e pressão. Daqui resulta que o ar úmido é mais leve que o seco e, mais ainda, quente e úmido. Como veremos mais adiante, esse é um fato muito importante para os processos de mudança climática.

Movimento de massa de ar

O ar pode subir por duas razões: ou porque se torna mais fácil como resultado do aquecimento e da umidificação, ou porque é acionado por forças que o elevam acima de certos obstáculos, por exemplo, sobre massas de ar mais frio e denso ou sobre colinas e montanhas.

Resfriamento

O ar ascendente, uma vez em camadas com menor pressão atmosférica, é forçado a se expandir e ainda esfriar. A expansão requer o gasto de energia cinética, que é retirada da energia térmica e potencial do ar atmosférico, e esse processo inevitavelmente leva a uma diminuição da temperatura. A taxa de resfriamento de uma porção crescente de ar geralmente muda se essa porção for misturada ao ar ambiente.

Gradiente adiabático seco

O ar seco, no qual não há condensação ou evaporação, bem como a mistura, que não recebe energia de outra forma, é resfriado ou aquecido a um valor constante (1 ° C a cada 100 metros) à medida que sobe ou desce. Esse valor é chamado de gradiente adiabático seco. Mas se a massa crescente de ar estiver úmida e ocorrer condensação, o calor latente da condensação é liberado e a temperatura do ar saturado com vapor cai muito mais lentamente.

Gradiente adiabático úmido

Essa magnitude da mudança de temperatura é chamada de gradiente adiabático úmido. Não é constante, mas muda com a mudança na quantidade de calor latente liberado, ou seja, depende da quantidade de vapor condensado. A quantidade de vapor depende de quanto a temperatura do ar cai. Na atmosfera mais baixa, onde o ar é quente e a umidade é alta, o gradiente adiabático úmido é um pouco mais da metade do gradiente adiabático seco. Mas o gradiente adiabático úmido cresce gradualmente com a altura e a uma altitude muito alta na troposfera é quase igual ao gradiente adiabático seco.

A flutuabilidade do ar em movimento é determinada pela razão entre sua temperatura e a temperatura do ar circundante. Como regra, em uma atmosfera real, a temperatura do ar cai de maneira desigual com a altura (essa mudança é chamada simplesmente de gradiente).

Se a massa de ar é mais quente e, portanto, menos densa que o ar circundante (e o teor de umidade é constante), ele se eleva como a bola de uma criança imersa em um tanque. E vice-versa, quando o ar em movimento é mais frio que o ambiente, sua densidade é maior e diminui.Se o ar tem a mesma temperatura que as massas vizinhas, sua densidade é igual e a massa permanece estacionária ou se move apenas junto com o ar circundante.

Assim, dois processos estão presentes na atmosfera, um dos quais contribui para o desenvolvimento do movimento vertical do ar e o outro diminui sua velocidade.