Meteoroloogias on sademed vesi, mis gravitatsiooni mõjul vedelal või tahkel kujul atmosfäärist maapinnale langeb. Seetõttu on sellised nähtused nagu vihm, lumi, rahe sademed. Mõelge küsimusele, kuidas moodustub vihm, lumi, rahe ning kaste ja härmatis.
Mis on pilved ja pilved?
Enne kui arutleme, kuidas vihm ja muud tüüpi sademed tekivad, vaatleme loodusobjekte, nagu pilved ja pilved, füüsika vaatenurgast, kuna need mängivad sademete protsessis olulist rolli.
Pilved ja pilved on väikeste veepiiskade või -kristallide kogum, mis hõljuvad atmosfääris. See, kas antud pilv koosneb kristallidest või väikestest veepiiskadest, sõltub selle pilve kõrgusest maapinnast ja temperatuurist. Pilved tekivad selle tulemusena, et meredes ja ookeanides veepinna lähedal soojad ja niisked massid tõusevad, jahtuvad ja kondenseeruvad väikesteks tilkadeks. Need tilgad on nii väikesed, etnähtav palja silmaga. Nende kombinatsioon moodustab pilved ja pilved. Kui need tilgad ühel või teisel põhjusel hakkavad suurenema, kukuvad nad maapinnale.
Vihma teke
Et mõista, kuidas vihm tekib, peaksite pöörama tähelepanu atmosfääris hõljuvate veepiiskade suurusele, mis moodustavad pilve. Kui need tilgad hakkavad kokku põrkuma ja üksteisega ühenduma, siis teatud kriitilise suuruse korral sunnib gravitatsioon neid maapinnale kukkuma. Samal ajal omandavad nad kiiruse 4–8 m/s.
Vihmapiisa suurus on umbes 1 mm (0,7 mm kuni 5 mm). Selle suuruse saavutamiseks peavad pilvepisarad suurendama oma massi miljoneid kordi. Sellega seoses peab pilve paksus olema teatud suurusest suurem. Mõned pilved võivad ulatuda 12 km paksuseni, samas kui need võivad põhjustada tugevat ja pikaajalist vihmasaju ning mõnel juhul isegi rahet.
Pilvede ja pilvede suur paksus võimaldab tilkadel tõusta oma paksuselt ülespoole, ühendudes samal ajal teiste piiskadega. Selle protsessi tulemusena moodustuvad suured tilgad, mis langevad vihma kujul. Teine mehhanism, mis selgitab vihma tekkimist, on järgmine: pilve paksuse suurenedes jahtub ja kristalliseerub väike piisk. Need kristallid kukuvad maapinnale, kukkudes kuumenevad ja muutuvad veeks.
Neitsi fenomen
Neitsi on vihm, mis langeb atmosfääri, kuid ei ulatu maapinnani. Seda loodusnähtust saab seletadakui käsitleda küsimust füüsika seisukoh alt. Kuidas selline vihm tekib? Fakt on see, et suure sademeid tekitava pilve ja maapinna vahel võib olla õhumassikihte, mis on väga kuumad ja kuivad. Sel juhul pilvede paksusest langevad veepiisad kuuma ja kuiva õhumassi sattudes lihts alt aurustuvad uuesti ega jõua kunagi maapinnani.
Lume moodustumine
Jätkame selle küsimuse analüüsimist, kuidas tekib vihm, kaste ja lumi. Nüüd keskendume tahkete sademete – lume – tekkeprotsessile.
Lumi on tahke veevorm, mis langeb lumehelveste kujul maapinnale. Lumehelbed tekivad siis, kui väikesed veepiisad pilvedes jahtuvad temperatuurini alla 0°C ja kristalliseeruvad. Selleks, et lumi tekiks, ei ole temperatuurid piisav alt madalad, atmosfääris peab siiski olema niiskustase. Maa peal on kohti, mis on üsna külmad, kuid kuiva õhu tõttu ei saja peaaegu lund.
Rahe teke
Uurides küsimust, kuidas tekib kaste, härmatis, vihm ja lumi, on võimatu rahe rääkimata. Erinev alt lumest, millest piisab madalate temperatuuride tekkeks, tekib rahe, kui temperatuur on alla -15 °C. Kuna temperatuur atmosfääris kõrgusega langeb, tekib paksude pilvede ülaosas rahe, kus temperatuur langeb -50°C-ni. Sellised pilvednimetatakse cumulonimbus. Nende alumises osas on vesi väikeste vedelate tilkade kujul ja ülemises osas jääkristallide kujul. Need kristallid kasvavad järk-järgult pilve põhjast tõusvate õhuvoolude mõjul tõusvate veepiiskade tõttu. Kui kristall saavutab kriitilise suuruse, kukub see maapinnale. Pange tähele, et mitte kõik jääkristallid ei jõua maapinnani, kuna need sulavad kukkudes.
Kaste ja härmatis
Lõpetame vihm, lumi, kaste ja härmatise moodustumise küsimuse käsitlemise kahe viimase nähtuse, st kaste ja härmatise tekke füüsilise seletusega.
Mõlemad need nähtused on seotud ööpäevaste temperatuurikõikumistega atmosfääris. Nende mõistmiseks peaksite teadma, et gaasilises vormis vee lahustuvus atmosfääris sõltub temperatuurist. Mida kõrgem on õhutemperatuur, seda rohkem saab selles auru kujul olevat vett lahustada. Päeval soojendab päike õhku ja põhjustab vee aurustumist ja õhuniiskuse tõusu. Öösel õhk jahtub, veeauru lahustuvus selles väheneb, liigne vesi kondenseerub väikesteks piiskadeks, mis langevad kaste kujul.
Sarnaselt tekib ka härmatis, ainult sel juhul langeb õhutemperatuur alla nulli, mis toob kaasa veepiiskade külmumise atmosfääris või on maapind piisav alt külm ja maha sadanud kaste sellel kristalliseerub.
