Verschillen in Neerslag
Neerslag ontstaat wanneer de ontelbare, microscopisch kleine waterdruppeltjes of ijskristalletjes voldoende groot zijn geworden om naar de aarde te vallen.
Twee processen zijn hiervoor verantwoordelijk en kunnen zowel afzondelijk als gezamenlijk plaatsvinden.
Coalescentie en IJskristalproces
Het eerste proces, samensmelting (of coalescentie) geheten, vindt vooral plaats in zeer vochtige Cumuluswolken bij temperaturen boven 0° Celsius. De druppeltjes waterdamp zijn gewoonlijk zo klein dat ze in stijgende luchtstromingen blijven zweven, ondanks de zwaartekracht. Als deze druppeltjes echter als gevolg van turbulenties tegen elkaar botsen, kunnen ze samensmelten tot grotere druppeltjes, die uiteindelijk voldoende zwaar zullen zijn om uit de wolk te vallen. Tijdens hun val botsen ze tegen andere druppeltjes en zo blijven ze groeien totdat ze als regendruppels het aardoppervlak bereiken.
Voor het tweede proces moeten zich in de wolk ijskristalletjes bevinden. Dit proces wordt het Bergeron-Findeisenproces genoemd naar de Zweedse en Duitse meteorologen die het in de jaren dertig bestudeerden.
Het vindt vooral plaats in dikke wolken op gematigde of hoge breedten, waar onderkoelde waterdruppeltjes (onder 0° Celsius maar niet bevroren) en ijskristalletjes naast elkaar bestaan. Deze laatste hebben elk een verschillend verzadigingspunt. Wanneer ze dus in een wolk naast elkaar bestaan, zullen er watermoleculen van de druppeltjes naar de kristallen bewegen. Onder deze omstandigheden zullen de druppeltjes slinken en de kristalletjes groeien, totdat deze laatste zo zwaar zijn dat ze beginnen te vallen. Tijdens hun val blijven ze als gevolg van het coalescentieproces groeien en smelten ze of blijven ze bevroren, afhankelijk van de temperatuur van de lucht.
Soorten Neerslag
Neerslag wordt onderverdeeld naar de vorm waarin het de bodem bereikt. Deze vorm hangt af van het ontstaansproces en van de temperatuur van lucht in en onder de wolk. Heel koude lucht in een wolk zou bijvoorbeeld kunnen leiden tot regen, ijsregen of sneeuw, afhankelijk van de temperatuur van de luchtlagen tussen de wolk en de aarde. Regen kan ijsregen worden bij het passeren van een luchtlaag waarvan de temperatuur onder de 0° Celsius ligt. IJskristallen kunnen smelten en regen vormen of bevroren blijven, verder aangroeien en de bodem als sneeuw bereiken. Regen of ijskristallen kunnen door een warme, droge laag vallen en geheel verdampen waardoor valstrepen ontstaan.
Regen en Buien
Neerslag die de bodem in vloeibare vorm bereikt, meestal gewoon regen genoemd, heeft afhankelijk van de grootte van de druppels, de daarmee samenhangende zichtbaarheid en het soort wolk waar hij uitvalt verschillende namen. De lichtste vorm van regen is motregen, die optreedt wanneer kleine druppeltjes vlak naast elkaar vallen. De druppels van gewone regen hebben een diameter tussen 0,5 en 5 mm. Nog grotere druppels zullen als gevolg van de luchtweerstand weer uiteen worden gerukt. Neerslag kan ook worden onderscheiden in aanhoudende en onderbroken neerslag. Dit hangt af van het soort wolk. Meestal is aanhoudende regen of sneeuw afkomstig uit uitgestrekte Stratusbewolking of Altostratusbewolking. Die wolken zijn het gevolg van frontale activiteit. Neerslag die af en toe valt (buien), is meestal afkomstig uit Cumuluswolken.
We zijn vertrouwd met water in vloeibare en in vaste vorm (ijs), maar water bevindt zich ook in de ons omringende lucht als een onzichtbaar en reukloos gas dat waterdamp wordt genoemd. Met een eenvoudige proef kan men bewijzen dat er waterdamp in de lucht zit. Adem uit op een spiegel en je zult zien dat deze aandampt. De waterdamp wordt zichtbaar.
Verdamping
Ongeveer 90 procent van de waterdamp is afkomstig van de oceanen.
Het water verandert van vloeistof in gas (waterdamp) door verdamping. Watermoleculen zijn polair, hebben tegengestelde elektrische ladingen en daardoor ondanks hun beweging met elkaar verbonden.
Door verwarming gaan de moleculen in water sneller bewegen. Bij een bepaalde snelheid kunnen sommige moleculen zich van elkaar losrukken en in de vorm van gas (waterdamp) ontsnappen.
Des te meer water er wordt verwarmd, des te groter de hoeveelheid waterdamp.
Condensatie
Lucht kan slechts een bepaalde hoeveelheid waterdamp bevatten, die afhangt van de temperatuur van de lucht.
Hoe warmer de lucht, des te meer waterdamp zij kan opnemen. Wanneer de lucht niet méér waterdamp kan bevatten, heeft zij haar verzadigingspunt bereikt.
De waterdamp in de lucht begint te condenseren, dat wil zeggen in vloeistof over te gaan. De temperatuur waarbij waterdamp begint te condenseren noemt men het dauwpunt. Als condensatie plaatsvindt nabij het oppervlak zullen de watermoleculen op allerlei uitsteeksels aan elkaar klitten en kleine druppeltjes vormen die samen dauw worden genoemd.
Ligt de temperatuur aan het oppervlak onder het vriespunt (of ligt het dauwpunt onder de 0° C), dan verandert de waterdamp direct in ijskristallen. Dit is een proces dat sublimatie heet. Als de dauw ontstaat voordat de temperatuur onder nul daalt, zullen de druppeltjes later bevriezen.
Beide soorten ijsvorming worden rijp genoemd, de laatste soms ook wel 'ruige rijp'.
Onder bepaalde omstandigheden kunnen druppeltjes waterdamp in de lucht vloeibaar blijven hoewel hun temperatuur al onder het vriespunt ligt.
Deze onderkoelde druppeltjes zullen direct bevriezen bij aanraking met een oppervlak waarvan de temperatuur onder het vriespunt ligt.
Dit gebeurt bijvoorbeeld wanneer onderkoelde regendruppeltjes op bevroren oppervlakken vallen.
Minuscule Deeltjes
Als de atmosfeer alleen uit gas bestond, zou er boven de grond geen condensatie kunnen plaatsvinden omdat er niets was waarop de waterdamp kon condenseren. In werkelijkheid zit de lucht echter vol met microscopisch kleine, zwevende deeltjes, zoals stofdeeltjes (uit de natuur of door luchtvervuiling) en kristalletjes zeezout. Op deze condensatiekernen kan de waterdamp condenseren. Wanneer de condensatie vlak boven de grond plaatsvindt, ontstaat er mist. Gebeurt het op grotere hoogte, dan ontstaan er wolken. Eigenlijk gaat het om hetzelfde proces: mist is niets anders dan een wolkenlaag die het aaroppervlak raakt.
Absolute en Relatieve Vochtigheid
De hoeveelheid waterdamp in de lucht wordt uitgedrukt in luchtvochtigheid. De absolute vochtigheid is een maat voor het volume waterdamp in een bepaalde hoeveelheid lucht bij de gemeten temperatuur. Aangezien de hoeveelheid die de lucht kan bevatten, toeneemt met de temperatuur, gebruikt men liever de relatieve vochtigheid.
Deze wordt uitgedrukt in procenten van de hoeveelheid waterdamp die nodig zou zijn om de lucht bij de betreffende temperatuur verzadigd te maken. Verzadigde lucht heeft per definitie een vochtigheid van 100 procent. Een relatieve vochtigheid van 75 procent wil zeggen dat de lucht driekwart van zijn maximale hoeveelheid waterdamp bevat. Als de hoeveelheid waterdamp constant blijft, neemt de relatieve vochtigheid bij het stijgen van de temperatuur af.
Een hoeveelheid lucht van 11,4° Celsius die 10,7 kubieke centimeter waterdamp per kubieke meter bevat, heeft een relatieve vochtigheid van 100 procent.
Bij een stijging tot 24,2 ° Celsius bedraagt de relatieve vochtigheid 50 procent, omdat de lucht dan nog maar de helft aan waterdamp bevat die hij theoretisch zou kunnen opnemen, namelijk 24,1 kubieke centimeter per kubieke meter.
