Udara tepu air

Air mengandungi wap air, dan jumlah air dalam jisim tertentu udara kering, yang dikenali sebagai nisbah campuran, diukur dalam gram air setiap kilogram udara kering (g / kg).[2][3] Jumlah kelembapan di udara juga sering dilaporkan sebagai kelembapan relatif; yang merupakan peratusan daripada jumlah udara wap air boleh tahan pada suhu udara tertentu.[4] Berapa banyak air wap sebidang udara boleh mengandungi sebelum ia menjadi tepu (100% kelembapan relatif) dan bentuk ke dalam awan (satu kumpulan air dan ais zarah boleh dilihat dan kecil digantung di atas permukaan Bumi)[5] bergantung kepada suhunya. Udara panas boleh mengandungi lebih wap air daripada udara sejuk sebelum menjadi tepu. Oleh itu, satu cara untuk menepukan sebidang udara untuk menyejukkan ia. Takat embun ialah suhu yang petak perlu disejukkan untuk menjadi tepu.[6]

Terdapat empat mekanisme utama untuk menyejukkan udara untuk titik embun yang: penyejukan adiabatik, penyejukan konduktif, penyejukan radiational dan penyejukan penyejatan. Penyejukan adiabatik berlaku apabila udara naik dan mengembang.[7] Udara boleh meningkat disebabkan oleh perolakan, usul atmosfera besar-besaran, atau halangan fizikal seperti gunung (lif orografik). penyejukan konduktif berlaku apabila udara bersentuhan dengan permukaan yang sejuk,[8] biasanya oleh yang diletupkan dari satu permukaan yang lain, sebagai contoh dari permukaan air cecair ke tanah sejuk. Penyejukan secara radiasi berlaku disebabkan oleh pengeluaran sinaran inframerah, sama ada melalui udara atau dengan permukaan di bawahnya.[9] Penyejukan penyejatan berlaku apabila kelembapan ditambah ke udara melalui penyejatan, yang memaksa suhu udara sejuk ke suhu basah, atau sehingga ia mencapai tepu.[10]

Cara utama wap air ditambah kepada udara adalah: penumpuan angin kepada bidang gerakan menaik,[11] hujan atau virga jatuh dari atas, [12]pemanasan siang penyejatan air dari permukaan lautan, badan-badan air atau tanah basah,[13] transpirasi daripada tumbuh-tumbuhan,[14] sejuk atau kering udara yang bergerak di atas air yang lebih panas, [15] dan mengangkat udara di atas gunung.[16] Wap air biasanya mula memeluwap pada nukleus pemeluwapan seperti habuk, ais, dan garam untuk membentuk awan. Bahagian tinggi daripada bidang cuaca (yang tiga dimensi dalam alam semula jadi)[17] memaksa bidang utama gerakan menaik dalam atmosfera Bumi yang membentuk awan dek seperti altostratus atau sirostratus.[18] Stratus adalah dek awan stabil yang cenderung untuk membentuk apabila, jisim udara stabil sejuk terperangkap di bawah jisim udara yang hangat. Ia juga boleh membentuk kerana mengangkat alir lintang kabus semasa keadaan berangin.[19]

Tautan dan pemecahan

Tautan berlaku apabila titisan air fius untuk mewujudkan titisan air yang lebih besar. Air rintangan biasanya menyebabkan titisan air dalam awan untuk kekal pegun. Apabila pergolakan udara berlaku, titisan air berlanggar, menghasilkan titisan yang lebih besar. Oleh kerana titisan air yang lebih besar turun, tautan berterusan, supaya titisan menjadi cukup berat untuk mengatasi rintangan udara dan jatuh sebagai hujan. Tautan biasanya berlaku paling kerap dalam awan di atas pembekuan, dan juga dikenali sebagai proses hujan panas.[20] Dalam awan di bawah paras beku, apabila kristal ais mendapatkan massa cukup mereka mula jatuh. Ini secara amnya memerlukan lebih banyak jisim daripada tautan apabila berlaku antara kristal dan titisan air bersebelahan. Proses ini bergantung kepada suhu, kerana titisan air supercooled hanya wujud dalam awan yang di bawah paras beku. Di samping itu, kerana perbezaan suhu yang besar antara awan dan permukaan tanah, ini kristal ais boleh mencairkan kerana mereka jatuh dan menjadi hujan.[21]

Titisan hujan mempunyai saiz antara 0,1-9 mm (0,0039-0,3543 in) diameter bermakna, di atas yang mereka cenderung untuk berpecah. titisan yang lebih kecil dipanggil titisan awan, dan bentuk mereka adalah sfera. Sebagai titisan hujan peningkatan dalam saiz, bentuknya menjadi lebih bulat, dengan keratan rentas yang terbesar yang dihadapi oleh aliran udara dari arah depan. Besar titisan hujan menjadi semakin leper di bahagian bawah, seperti roti hamburger; orang-orang yang sangat besar berbentuk seperti payung terjun.[22][23] Bertentangan dengan kepercayaan popular, bentuk mereka tidak menyerupai titisan air mata. [24] Titisan hujan terbesar di Bumi telah direkodkan sepanjang Brazil dan Kepulauan Marshall pada tahun 2004 – sebahagian daripada mereka adalah sebesar 10 mm (0.39 in). Saiz besar dijelaskan oleh pemeluwapan pada zarah asap besar atau oleh perlanggaran antara titik di kawasan-kawasan kecil dengan kandungan yang tinggi terutamanya air cecair.[25]

Titisan hujan dikaitkan dengan lebur hujan batu cenderung untuk menjadi lebih besar daripada titisan hujan lain.[26]

Intensiti dan tempoh hujan biasanya songsang yang berkaitan, iaitu, ribut intensiti tinggi adalah mungkin dalam jangka masa pendek dan ribut intensiti rendah boleh mempunyai jangka masa yang panjang.[27]

Taburan saiz titisan

Taburan saiz titisan akhir adalah taburan eksponen. Bilangan titisan dengan diameter antara d {\displaystyle d} dan D + d D {\displaystyle D+dD} per unit isipadu ruang adalah n ( d ) = n 0 e − d / ⟨ d ⟩ d D {\displaystyle n(d)=n_{0}e^{-d/\langle d\rangle }dD} . Ini biasanya dirujuk sebagai undang-undang Marshall-Palmer selepas penyelidik yang pertama mencirikan ia.[23][28] Parameter yang agak bergantung kepada suhu,[29] dan cerun juga timbangan dengan kadar hujan ⟨ d ⟩ − 1 = 41 R − 0.21 {\displaystyle \langle d\rangle ^{-1}=41R^{-0.21}} (D dalam sentimeter dan R dalam milimeter sejam).[23]

Penyelewengan boleh berlaku atas titisan kecil dan semasa keadaan hujan yang berbeza. Pengedaran cenderung untuk muat hujan purata, manakala saiz merta spektrum sering menyimpang dan telah dimodelkan sebagai taburan gamma. [30] Pengedaran mempunyai had kerana titisan pemecahan.[23]

Kesan titisan hujan

Impak titisan hujan pada halaju terminal mereka, yang lebih besar untuk titik yang lebih besar kerana mereka beramai-ramai yang lebih besar kepada nisbah menyeret. Pada aras laut dan tanpa angin, 0.5 mm (0.020 in) kesan hujan renyai-renyai pada 2 m s (6.6 kaki/s) atau 7.2 km/h (4.5 mph), manakala 5 mm besar (0.20 in) jatuh kesan pada kira-kira 9 m/s (30 ft/s) atau 32 km/h (20 mph).[31]

Hujan jatuh pada bahan longgar dibungkus seperti abu yang baru jatuh boleh menghasilkan lubang-lubang kecil yang boleh membatu.[32] Pergantungan ketumpatan udara diameter titisan hujan maksimum bersama-sama dengan cetakan titisan hujan fosil telah digunakan untuk mengekang ketumpatan udara 2.7 bilion tahun yang lalu.[33]

Bunyi titisan hujan memukul air adalah disebabkan oleh gelembung udara dalam air berayun.[34][35]

Kod METAR untuk hujan adalah RA, manakala pengekodan untuk mandi hujan adalah SHRA.[36]

Virga

Dalam keadaan hujan boleh jatuh dari awan tetapi tersejat atau luhur sebelum mencapai tanah. Ini dipanggil virga dan lebih sering dilihat di kawasan iklim panas dan kering.