Nedvesség kicsapódása a légkörben (eső, ónos eső, fagyott eső, hó, jég, dér, zúzmara, harmat)

7161

A természetes levegő mindig tartalmaz valamennyi nedvességet. Minden hőmérséklethez tartozik egy $\displaystyle \mathrm{\frac{g}{m^3}}$ egységben megadható nedvességtartalom, amennyit a levegő pára, azaz  vízgőz (önállóan repkedő vízmolekulák) formájában magában képes tartani. Ezt mutatja az alábbi grafikon, a telített vízgőz sűrűségének függését a hőmérséklettől:

Ha a levegő lehűlése közben a benne lévő nedvességtartalom az adott hőmérsékletnek megfelelő maximális páratartalom fölé kerül, vagyis a levegő "túltelítetté" válik olyankor a "feleslegessé vált" nedvesség kiválik a légnemű fázisból vízcseppek vagy jégkristályok formájában. A természetben a hőmérséklet állandóan ingadozik, így ezek a jelenségek gyakoriak.  
 

 Eső 

Amikor a  nagy magasságban kicsapódott víz cseppjeinek átmérője tizedmilliméternél nagyobb, akkor ezek a vízcseppek a rájuk ható 3 erő (nehézségi erő, a kiszorított levegő miatti felhajtóerő és a légellenállási erő) együttes hatására viszonylag nagy (kb. $\mathrm{\displaystyle \frac{m}{s}}$ nagyságrendű) egyensúlyi sebességgel hullanak lefelé (ami nem feltétlenül függőlegesen zajlik, amennyiben oldalszél miatt vízszintes erő is hat a cseppekre).

 
 

 Köd 

Amikor a levegőből kiváló vízcseppek kb. századmilliméter átmérőjűek, akkor a nehézségi erő, a felhajóerő és a közegellenállás (légellenállás) együttes hatására a cseppek csak nagyon lassan zuhannak (araszolnak) lefelé, emberi léptékkel nézve a cseppek lényegében állnak. Ezt hívjuk ködnek. Ilyenkor $\mathrm{cm^3}$‑enként pár 100 apró csepp van a levegőben. Ezek már szórják a fényt, ilyen értelemben "láthatóak", bár annyira kicsik, hogy ködben nem látunk egyedi vízcseppeket a levegőben.

 
 

 Hó 

Ha nagyobb magasságban a levegő $0\ \mathrm{{}^\circ C}$ alá hűlve válik túltelítetté, akkor a felesleges nedvesség jégkristályokat növesztve válik ki, amik a levegőnél jóval nagyobb sűrűségük (és nagy méretük) miatt lehullanak, ez a hó.

 
 

 Ónos (ólmos) eső 

Ha a talaj tereptárgyainak hőmérséklet fagypont alatti, feljebb viszont fagypont feletti, akkor az esőcseppek a zuhanásuk végső szakaszában, a fagypont alatti levegőben túlhűtött álllapotba kerülhetnek. Ez azt jelenti, hogy $0\ \mathrm{{}^\circ C}$ alatti hőmérsékletűek, mégsem fagytak meg, mert a fagyás megindulásához kristályosodási "gócpont" szükséges. A közönséges vízben mindig vannak ilyen funkciót ellátó apró (por)szemcsék, vízkődarabok, szennyeződések, de az esővíz legtöbbször ehhez túlságosan tiszta, így több Celsius-fokkal túlhűthető. A túlhűtött vízcsepp a hideg tárgyra csapódva olyan gyorsan fagy meg, hogy a fagyás közben alig van ideje elmozdulni, úgyhogy nagyjából a becsapódás helyén "ránő" a tárgyra egy jégréteg, jégpáncél.

Erős szél a jégréteg növekedésének irányát befolyásolhatja:

Az ónos eső miatt jégréteg két okból is veszélyes: egyrészt igencsak csúszós, mind a járművel, mind a gyalogló emberek számára, másrészt a jégréteg súlya olyan nagy lehet, hogy faágak, levegőben futó vezetékek emiatt le is szakadhatnak.

Az ónos eső sík felületen enyhén rücskös, dudoros jégpáncélt alakít ki:

 

ami hasonlít a főzőedényeken és egyéb tárgyakon régen gyakori ónbevonatra, mely a rozsdamentes acélok megjelenése előtti időkben elterjedt felületkezelő bevonat volt a (puhasága miatt könnyen megmunkálható valamint jó hővezető) rézedényeknél, valószínűleg innen ered az ónos eső név (a rézedényt amiattt kellett ónnal bevonni, mert a savas ételek reakcióba léptek a rézzel, rossz ízű rézvegyületeket eredményezve).

 
Mivel nagy magasságban mindig fagypont alatti a hőmérséklet, ezért a csapadék általában hóként kezd hullani a felszín felé, de közben ha áthalad egy melegebb légrétegen, akkor többé-kevésbé megolvadhat. Az eső, ónoseső, havas eső ("dara") és hó kialakulását a hidegebb és melegebb légtömegek elrendeződése határozza meg:

 
Itt rain = eső; freezing rain = ónos eső; sleet = havas eső ("dara"); snow = hó

 

 Fagyott eső 

Ha a nagy magasságban kicsapódó, kondenzálódó vízmolekulákból létrejövö vízcseppek lefelé hullva nulla foknál hidegebb rétegtebe érnek, és meg is fagynak, akkor a talajt elérő jégdarabokat fagyott esőnek nevezzük. Mivel általában a talaj közelében melegebb van, mint nagyobb magasságokban (vagyis a talajtül felfelé haladva a hőmérséklet legtöbbször csökken), ezért fagyott eső ritkán jön létre, amikor a hőmérsékleti eloszlás a magasság szerint a szokványos fordítottja (tehát hőmérséklei inverzió van).   
 

 Jégeső 

Zivatarfelhőkben kialakulnak erős, felfelé irányuló légáramlások. Ha egy zivatarfelhő felfelé zajló légáramlásába esőcseppek kerülnek, akkor olyan nagy magasságokba juthatnak el, ahol a hőmérséklet már jócskán fagypont alatti, ilyenkor az esőcseppek felfelé menet megfagynak. Ha ezután egy lefelé tartó légáramlatba kerülve úgy jutnak el a földfelszínre, hogy nem tudnak megolvadni (vagy mert a megolvadáshoz nem volt elegendő idő, vagy mert nem elég meleg volt a jégcseppet körülvevő levegő ehhez), akkor kisebb jégdarabként zuhannak a felszínre:

Az is előfordulhat, hogy a lefelé zuhanó jégdarabokat (még mielőtt azok elérnék a talajt) újra "beszippantja a zivatarfelhő erős felfelé légáramlata. Ekkor a jégdarab, ahogy felfelé halad, eljuthat újra a hideg zónákba, amikor is a "vele együtt utazó" esőcseppek ráfagynak, iletve a régebbi jégdarabok össze is fagyhatnak, egyesülhetnek egyre nagyobb jégkupacokká, szőlőförtre emlékeztető formációkat is létrehozva. 

Ha egy jégdarab többször járja végig ezt a fel-le utat, akkor az újabb ráfagyások, összefagyások révén akár ökölnyi méretűre is növekedhet.

A USA rekorder jégeső "rögét" Dél-Dakotában 2010-ben figyelték meg, átmérője $7,9\ \mathrm{inch}$ azaz $20\ \mathrm{cm}$, tömege $88\ \mathrm{dkg}$ volt:

 

A nagyobb rögöket hullató  jégeső ritka, de már a kicsi jégdarabok is komoly károkat tudnak okozni, például a modern ember életének értelmében, az autójában:

 
 

 Harmat 

Ha a talaj közeli, álló (szélcsendes) levegő abszolút páratartalma elég nagy ahhoz, hogy a lehűlés során már $0\ \mathrm{{}^\circ C}$ feletti hőmérsékleten válik túltelítetté, akkor a felesleges nedvességtartalom a talajmenti tereptárgyakra (növényzet, kőzet) vízcseppek formájában kicsapódik. Ennek feltétele, hogy a levegő nedvességtartalma nagyobb legyen, mint $4,85\ \mathrm{\displaystyle \frac{g}{\ m^3}}$, ugyanis $0\ \mathrm{{}^\circ C}$-on ennyi a tetített vízgőz sűrűsége (ahogy ezt a nyitó grafikonon hozzávetőlegesen láthatjuk is).

 
 

 Dér 

Ha a talaj közeli, álló (szélcsendes) levegő abszolút páratartalma elég kicsi ahhoz, hogy a lehűlés során csak $0\ \mathrm{{}^\circ C}$ alatti hőmérsékleten válik túltelítetté, akkor a levegő felesleges nedvességtartalma a talajmenti tereptárgyakra (növényzet, kőzet, útfelület) jég formájában válik ki. Ennek feltétele, hogy a levegő nedvességtartalma kisebb legyen, mint $4,85\ \mathrm{\displaystyle \frac{g}{\ m^3}}$, ugyanis $0\ \mathrm{{}^\circ C}$-on ennyi a tetített vízgőz sűrűsége (ahogy ezt a nyitó grafikonon hozzávetőlegesen láthatjuk is). Ha ennél több nedvességtartalom lenne a levegőben, az a lehűlés során már $0\ \mathrm{{}^\circ C}$ felett telítetté válna (mondjuk $1\ \mathrm{{}^\circ C}$‑on), így víz formájában csapódna ki, nem jég formájában. Dér keletkezésekor a tereptárgyon növekedő jégkristályok annak minden oldalán azonos üzemben nőnek (a szélcsend miatt). Ilyenkor nő egyenletes fehér hőkristályszerű "bunda" a faágakra.

 
 

 Zúzmara 

Ha a talaj közelében mozgó levegő az útjába kerülő $0\ \mathrm{{}^\circ C}$‑nál hidegebb tereptárgyakkal érintkezéstől hűl le annyira, hogy túltelítetté váljon, akkor a fölös nedvességtartalom a kicsapódást követően azonnal ráfagy a tereptárgyra, méghozzá annak az érkező szél felőli oldalára.