Strona głównaPytania → Czym są jądra kondensacji w...

Czym są jądra kondensacji w chmurach?

Pytanie

Pyta Marek

Po co są właściwie jądra kondensacji w chmurach? Dzięki jakim mechanizmom pomagają w powstawaniu kropel?

Odpowiedź

Odpowiada Prof. Szymon Malinowski

Jądra kondensacji (pary wodnej) występują nie tylko w chmurach, spotykamy je w powietrzu wszędzie. Jądrami kondensacji jest wiele różnorodnych cząstek aerozoli atmosferycznych, od kryształków soli morskiej poczynając, przez sole siarki czy azotu, pyłki roślin, agregaty skomplikowanych cząstek organicznych, a nawet bakterie. Powietrze to mieszanina licznych gazów, jednym z nich jest para wodna. Nawet przy powierzchni Ziemi cząsteczki powietrza są od siebie odległe, tak że z dobrym przybliżeniem możemy opisywać je tak, jakby cząsteczki poszczególnych składników gazowych były od siebie niezależne: każdy składnik mieszaniny gazów ma tę samą temperaturę (bo zderzają się ze sobą elastycznie i średnia energia kinetyczna każdego ze składników jest taka sama, a suma ciśnienia wywierane  przez poszczególne składniki (tzw. ciśnienia parcjalne) sumują się do ciśnienia powietrza). Jeśli w powietrzu wystąpią warunki do kondensacji obecnej w nim pary wodnej (temperatura powietrza w wyniku jakiegoś procesu termodynamicznego spadnie poniżej temperatury punktu rosy, co oznacza że ciśnienie parcjalne pary wzrośnie powyżej tzw. ciśnienia nasycenia czyli równowagi faz nad płaską powierzchnią wody) może dojść do kondensacji pary wodnej w wodę. Może, ale nie musi. Szansa, że znaczna liczba odległych od siebie cząsteczek pary wodnej  które mogłyby połączyć się w kropelkę znajdzie się obok siebie jest bardzo niewielka. I tu jest miejsce dla jąder kondensacji: dzięki swoim własnościom higroskopijnym przyłączają cząsteczki wody i pozwalają na powstanie wokół nich kropelek. Ciekawą sprawą jest, że ilość pary wodnej która może skondensować zależy od przebiegu procesu termodynamicznego. Natomiast liczba kropelek które w wyniku kondensacji powstanie zależy od koncentracji i własności jąder kondensacji. W takim samym procesie w czystym powietrzu nad oceanem, gdzie jąder nie jest wiele, powstanie chmura z ~50 kropelkami w cm$^3$,  a zanieczyszczonym powietrzu kontynentalnym z ~500 kropelkami w cm$^3$, mimo że masa skondensowanej wody w każdym cm$^3$ będzie taka sama. Przy tej samej wodności chmury będą miały bardzo rożne własności radiacyjne – inaczej odbijać będą promieniowanie słoneczne, inne będą też ich czasy życia i zdolności wytwarzania opadu.