•  

Teeme algust pilvemäärajaga (28.04.2010 20:30)

Autor: Jüri Kamenik

Pilvevaatleja
Foto: Jüri Kamenik

Kui olete pilvede tundmises algaja, siis tasub endale selgeks teha järgmised punktid:

Pilved on kolloidsed süsteemid, mille moodustavad õhus pihustunud veepiisakesed, jääkristallid või nende segud, mis on hõljuvas olekus. Pilved ei pruugi olla tingimata silmale nähtavad, näiteks embrüonaalses arengufaasis rünkpilv võib-olla nähtamatu, sest kondenseerumisel tekkivad veepiisakesed on veel nii väikesed ja neid on nii vähe, et valgus ei haju piisavalt, et märkaksime seal kohas pilve.

Pilvede tekkimine. Pilved on niisiis kondenseerumisel tekkinud veepiisakeste või jääkristallide kogumid atmosfääris. Selleks, et kondenseerumine ja seega pilved saaksid tekkida, peavad olema täidetud järgmised tingimused:

• õhus peab olema piisavalt veeauru, et kondenseerumine oleks tingimuste (temperatuur, rõhk) mõningase muutumise tagajärjel võimalik;
• õhus peab olema kondensatsioonituumakesi, millele veeaur saaks hakata kogunema. Tuumakesteks sobivad näiteks tolmuosakesed, soolakübemed, bakterid. Kui neid tuumakesi ei ole, siis võib õhk tugevasti üleküllastuda (suhteline niiskus võib-olla mitusada protsenti), enne kui algab veeauru spontaanne kondenseerumine;
• vajalik on jahtumisprotsess, et õhk saavutaks kastepunkti temperatuuri, mille juures on eelnevate tingimuste täidetuse puhul kondenseerumine võimalik.

Pilvede teke seisnebki peamiselt piisavalt suure jahtumise taga, sest üsna harva on limiteeritavateks  faktoriteks liiga vähene veeauru hulk või kondensatsioonituumakeste puudumine. Seega, kui õhutemperatuur piisavalt ei lange, siis ei teki ka pilvi.

Jahtumisprotsessid. Pilvede teke on tavaliselt seotud ühe või korraga mitme (kombineeritult) järgneva jahtumisprotsessiga:

• kiirguslik jahtumine (tavaliselt maapinnal või selle lähedal);
• jahtumine aurustumise tagajärjel;
• jahtumine õhu tõusmise tagajärjel (selle punkti puhul on oluline mõiste õhuosake), mis on põhjustatud järgnevast:
- maapinna ebaühtlane soojenemine;
- pinnamood (kõrgustike, eriti aga mäestike tuulepoolsetel külgedel on õhk sunnitud tõusma);
õhumasside konvergents (näiteks poolsaare keskel võivad kohtuda briisid);
- õhumassi tõus seoses frondiga;
konvektsioon (tüüpiline labiilses õhumassis).
• Õhu tõus on tihti mehhaaniline, nö sunnitud, millel on järgmised võimalused:
- frondiga seotud õhu tõus;
- õhu tõus madalrõhkkonnas (õhk voolab keskele kokku ja on sunnitud tõusma);
- kohalik õhuringlus;
- soojuslik labiilsus (õhukiht muutub näiteks aluspinna tugeva soojenemise tõttu kergemaks ja kipub seetõttu kerkima).
• Jahtumine horisontaalse liikumise tagajärjel (näiteks soe õhk jahtub, kui see liigub külma aluspinna kohal);
• õhumasside segunemine.

Äikesehuvilised.
Foto: Jüri Kamenik

Pilvede tekkimisel ja arenemisel on väga tähtis roll atmosfääri tasakaalul. See määrab, kas ja millise kujuga (millised pilveliigid) ning millal ja kus need üldse tekivad. Väga tähtis mõiste on õhuosake, mis tähendab tervikliku õhukogumit (mõne kuni mõnesaja kuupmeetri suurune, kuid maht pole kokku lepitud), mis on keskkonnast justkui väga õhukese ja elastse kelmega eraldatud. Oluline on teada järgmist:

• soe õhk on kergem kui külm (madalama temperatuuriga) õhk;
• niiske õhk on kergem kui kuiv õhk. Põhjus on selles, et vee molekulkaal (18 g/mol) on väiksem kui õhu keskmine molekulkaal (29 g/mol). Lisaks on looduses seaduspärasus, et kindel kogus gaasi sisaldab jääval temperatuuril ühesuguse arvu molekule (Loschmidti arv). Seega, kui veeauru tuleb juurde, siis sellest õhukogusest läheb teisi raskemaid molekule sellevõrra vähemaks, nii et see kindel õhukogus läheb veidi kergemaks, kuid molekulide arv jääb samaks.
• Õhumass võib-olla stabiilsuse mõttes kas stabiilne, labiilne (ebastabiilne ehk ebapüsiv) või ükskõikne (indiferentne).
• Kui õhumass on stabiilne, siis liikuma lükatud õhuosake püüab naasta oma esialgse tasakaaluasendi poole (nagu pall lohus);
• kui õhumass on labiilne, siis liikuma hakanud õhuosake liigub võimalusel oma esialgsest asendist kaugemale, liikumine võimendub (nagu pall künkast alla veeredes);
• kui õhumass on ükskõikne, siis liikuma hakanud õhuosake jääb võimalusel oma uuele asukohale (nagu pall tasasel pinnal).

Kui õhuosake tõuseb atmosfääris kõrgemale, siis see paisub väheneva õhurõhu tõttu ning jahtub samal ajal, sest paisumiseks tehakse siseenergia arvel tööd ja selle tõttu kerkiva õhu temperatuur langeb. Eelduseks on, et protsess on adiabaatiline, st et ümbritseva keskkonnaga ei vahetata soojust. Eeldus kehtib atmosfääris küllaltki hästi, sest õhk kerkib suhteliselt kiiresti.
Lisaks on veel tasakaalu puhul tähtis, milline on keskkonna temperatuurigradient, mis ei ole tavaliselt võrdne õhuosakese temperatuurigradiendiga.

Pilvede tähtsus. Pilved ei paku üksnes silmailu või avastamisrõõmu, vaid neil on looduses ka mitmeid olulisi rolle:

• pilved reguleerivad Maa energiabilanssi, sest peegeldavad ja hajutavad päikesekiirgust, kuid takistavad soojuskiirguse lahkumist;
• pilved osalevad hüdroloogilises tsüklis, sest on olulised sademete moodustumises ja seega näiteks vee jõudmises sisemaale;
• pilved näitavad, mis atmosfääris toimub (liikumised ja protsessid, olles kaudseks aeroloogiaks);
• pilved mõjutavad õhuringlust näiteks sademete ja soojuse vabanemise kaudu;
• pilved osalevad soojuse ümberjaotamises nii atmosfääris vertikaalselt kui pooluste ja ekvaatori vahel (kondenseerumissoojus).

Loe ka varasemat juttu pilvede olemusest ja nende tekkimisest.

järgneb...

Telefon: 6 565 655

E-post: ilm@ilm.ee

Rohkem: Kontakt | Reklaam