Paljud inimesed armastavad küsida, miks sajab mulle alati vihma? On neid, kes tahaksid teada, miks sajab nii palju vihma, kui nad on kurvad, kui neil on isu välja minna või alles siis, kui nad otsustavad sörkida või oma lemmiklooma jalutama viia. Nendele vaieldamatult subjektiivsetele küsimustele pole lihtsaid vastuseid. Kui aga küsida 'miks sajab vihma', oleks vastus palju lihtsam.
Alustuseks on vihm vedel sade, erinevalt mittevedelatest sademetest (nagu lumi, rahe ja lörts). See algab vee aurustamisega Maa pinna lähedal jõgede, järvede, ookeanide või põhjavee kujul, eeldusel, et õhutemperatuur on üle vee sulamistemperatuuri (0 °C). Sellele järgneb atmosfääri veeauru kondenseerumine veepiiskadeks, mis on piisavalt rasked, et kukkuda, jõudes sageli pinnale.
Sademed on ka hüdroloogilise tsükli põhikomponent. “ veeringe “. Seda terminit kasutatakse vee pideva liikumise kirjeldamiseks Maa peal, kohal ja all ning see vastutab suurema osa magevee ladestumise eest planeedile. Vihm tekib siis, kui toimuvad kaks põhiprotsessi: küllastumine ja ühinemine.
Veeringe skeem. Autor: NASA Sademeteõpetus
Küllastus:
See protsess toimub siis, kui 'nähtamatu' õhuniiskus (veeaur) on sunnitud kondenseeruma mikroskoopiliste osakeste (st õietolmu ja tolmu) peale, moodustades pisikesed 'nähtavad' tilgad. Õhuniiskuse kogust kirjeldatakse tavaliselt ka suhtelise niiskusena; mis on protsent kogu veeaurust, mida õhk suudab teatud õhutemperatuuril hoida.
Kui palju veeauru võib õhutükk sisaldada enne, kui see küllastub (suhteline õhuniiskus 100%) ja muutub pilveks (nähtavate ja pisikeste vee- ja jääosakeste rühm, mis hõljuvad Maa pinna kohal), sõltub selle temperatuurist. Soojem õhk võib enne küllastumist sisaldada rohkem veeauru kui jahedam õhk.
Ühinemine:
Kondensatsioon tekib siis, kui õhk jahutatakse kastepunkti temperatuurini – punktini, kus see küllastub. Ühinemine toimub siis, kui veepiisad sulanduvad suuremateks veepiiskadeks (või kui veepiisad külmuvad jääkristallile), mis on tavaliselt õhuturbulentsi tagajärg, mis sunnib toimuma kokkupõrkeid.
Kui need suuremad veepiisad laskuvad, jätkub ühinemine, nii et piisad muutuvad piisavalt raskeks, et ületada õhutakistus ja langeda vihmana. Vihm on enamikus maailma piirkondades peamine mageveeallikas, pakkudes sobivaid tingimusi erinevatele ökosüsteemidele, samuti vett hüdroelektrijaamadele ja põllukultuuride niisutamiseks.
Maa Observatooriumi poolt saadud pilt päikeses sädelevast ookeanist ja pilvedest. Krediit: NASA
Mõõtmine:
Sademeid mõõdetakse vihmamõõturite abil. Need mõõturid koosnevad tavaliselt kahest üksteise sees olevast silindrist, mis täidetakse veega. Sisemine silinder täitub esimesena, ülevool siseneb välimisse silindrisse. Kui sisemine silinder on täidetud, tühjendatakse see ja seejärel täidetakse välimises silindris ülejäänud sademetega, mis annab kokku hinnangu millimeetrites või tollides.
Muud tüüpi mõõteriistad hõlmavad populaarset kiilumõõturit, kallutatava koppa vihmamõõturit ja kaaluvat vihmamõõturit. Kõige odavam variant on lihtne silinder mõõtepulgaga, eeldusel, et silinder on sirge ja mõõdupulk täpne. Kõiki neist mõõturitest saab õigete teadmistega kodus valmistada.
Sademete hulka hindavad aktiivselt ka ilmaradar ja passiivselt ilmasatelliidid. Viimaste näidete hulka kuuluvad Troopilise sademete mõõtmise missioon (TRMM) satelliit – NASA ja Jaapani kosmoseagentuuri ühismissioon, mille eesmärk on jälgida sademeid troopikas – ja NASA Globaalne sademete mõõtmine (GPM).
Mõlemad missioonid kasutavad sademete prognooside loomiseks mikrolaineandureid. Aastaseid sademete andmeid kogub ja jälgib NASA Maa vaatluskeskus (NEO), mis loob globaalsete ilmamustrite (samuti kuumenemise ja muude meteoroloogiliste tegurite) üksikasjalikud kaardid.
GPM-i kahesagedusliku sademeradari abil 10. märtsil 2014 Jaapani ranniku lähedal vaadeldud 3D-kaart ekstratroopilisest tsüklonist. Värvid näitavad sademete intensiivsust. Krediit: JAXA/NASA
Kliimamuutus:
Antropotsentriline kliimamuutus , mis hõlmab ka globaalset soojenemist, põhjustab muutusi ka globaalsetes sademete mustrites. Selle põhjuseks on asjaolu, et süsinikdioksiidi heitkoguste suurenemine on toonud kaasa aastatemperatuuri tõusu kogu maailmas, mis on põhjustanud suuremat aurustumist ja sademeid ning äärmuslikke ilmastikunähtusi.
30° põhja pool asuvatel laiuskraadidel on sademete hulk viimase sajandi jooksul suurenenud, samas kui troopikas on alates 1970. aastatest samamoodi vähenenud. Ja kuigi globaalses mastaabis ei ole toimunud järjepidevaid muutusi, on piirkondlikud erinevused ilmnenud. Näiteks Põhja- ja Lõuna-Ameerika idaosad, Põhja-Euroopa ning Põhja- ja Kesk-Aasia on muutunud niiskemaks.
Teised piirkonnad, nagu Sahel (Sahara kõrbe ja Sudaani savanni vahel), Vahemeri, Lõuna-Aafrika ja osa Lõuna-Aasiast on muutunud kuivemaks. Samuti on viimase sajandi jooksul paljudes piirkondades suurenenud nii tugevate vihmahoogude kui ka põudade arv. Troopikas ja subtroopikas on alates 1970. aastatest ka põudade levimus suurenenud.
Vihm teistel planeetidel:
Vaatamata sellele, mida võite arvata, pole Maa ainus planeet, kus sajab vihma. Teistel Päikesesüsteemi kehadel toimub vedel sade, kuigi vesi hõlmab harva. Tegelikult, me tulime , sajab regulaarselt, välja arvatud see, et see hõlmab väävelhapet!
See happevihm tekib kõrgel atmosfääris, kus tuule kiirus ulatub 360 kilomeetrini tunnis (224 miili tunnis). Kui aga tilgad jõuavad madalamasse atmosfääri, aurustuvad need äärmusliku kuumuse tõttu – üle 460 °C või 860 °F. Seetõttu ei jõua vihm kunagi pinnale, mis on äärmiselt kuiv ja sula.
Saturni kuul Titanil vihm saab metaani kujul . Tõendina esitas Cassini-Huygens missioon on näidanud, on Kuul aktiivne hüdroloogiline tsükkel. Välja arvatud see, et Titan sisaldab vee asemel vedelaid süsivesinikke. Selle tsükli osana aurustub vedel metaan pinnal, koguneb atmosfääri ja naaseb seejärel hooajaliste vihmadena pinnale.
Aga see läheb imelikuks! Näiteks viimastel aastatel on teadlased saanud eksperimentaalseid tõendeid, mis näitavad, et Jupiter ja Saturn võivad kogeda vedel heeliumi vihm . Gaasihiiglaste sisemuses valitsevate äärmuslike rõhutingimuste tõttu surutakse need gaasid kokku punktini, kus nad võtavad vedelal kujul.
Ja siis on nn teemantvihm, mille kohta on oletatud kõiki gaasihiiglasi. sisuliselt Jupiter, Saturn , Uraan ja Neptuun kõigi sisemuses on metaani. Äärmuslike rõhutingimuste tõttu surutakse need süsivesinikud kokku nii palju, et arvatakse tekkivat tegelikud teemandid. Sellisena võib teemantvihma nendes gaasi-/jäähiiglastes tegelikult eksisteerida.
Viimaseks, kuid mitte vähem tähtsaks, on uudishimulik juhtum ' Koronaalne vihm “, mis toimub Päikesel. See nähtus ilmneb koronaalmassi väljutamise ajal, kus plasma jahtub pärast väljutamist ja langeb tagasi pinnale. Mõnikord tekitavad need plasmapiisad 'pritsmed' kohta, kus nad tabavad. Ja selle asemel, et langeda otse alla, näib, et plasmavihm järgib Päikese nähtamatute magnetvälja joonte rada.
Siin Maal on vihm vee kujul ja see on meie hüdroloogilise tsükli lahutamatu osa. Teistes maailmades võib vihm võtta teistsuguse kuju, kuid siiski on sellel planeedi tsüklis sama koht. Muutuvate temperatuuride, küllastumise ja ühinemise tõttu peab see, mis tõuseb (auru kujul), lõpuks alla tulema.
Oleme ajakirjale Universe Today kirjutanud palju artikleid vihma kohta. Siin on Mis on cumulonimbus pilved? , Mis on Maa kõige niiskem koht? , Mis on soe front? , Tõendid vihma kohta Marsil , ja Haruldane vihm Titanil; Kord 1000 aasta jooksul .
Kui soovite vihma kohta lisateavet, vaadake Nähtav Earthi koduleht . Ja siin on link NASA Maa vaatluskeskus .
Oleme salvestanud ka Astronomy Cast'i episoodi planeedi Maa kohta. Kuulake siin, 51. jagu: Maa .
Allikad: