Жер атмосферасында 14000 км3 –дей су буы бар. Су атмосфераға негізінен Жер бетінен буланудың нәтижесінде барады. Ылғал атмосферада конденсацияланады,ауа ағындары мен тасымалданады және қайтадан жер бетіне жауады. Сөйтіп тұрақты су айналым жүріп тұрады. Ол судың үш күйде (қатты, сұйық және бу түрінде) бола алу мүмкіншілігіне және бір күйден екінші күйге оңай өте алуына байланысты.
Ауа ылғалдылығының сипаттамасы. Ауадағы су буының болмысы- ауаның ылғалдылығы абсолют ылғалдылықпен, нақтылы серпімділікпен, сыбағалы ылғалдылықпен, қанығу серпімділігімен, салыстырмалы ылғылдылықпен, ылғалдық дифицитімен, шық нүктемсімен сипатталады.
Абсолюттік ылғалдылық-атмосферада 1 м3 ауада грамм есебімен («а» г/м3 ) су буының болуы.
Су буының нақтылы серпімділігі – оған сынап бағанасының миллиметрі немесе миллибар («е» сын.бағ.мм немесе мб.) есебімен түсетін қысым, «а» мен «е» -нің мәні өте жақын, ал +16,40 С температурада бір-біріне сәйкес келеді; сондықтан су буының нақтылы серпімділігін көп жағдайда абсолют ылғалдылық деп атайды.
Сыбағалы ылғалдылық S-су буы массасының сондай көлемдегі ылғалды ауа массасына қатынасы 1 кг ауадағы су буының грамм санымен белгіленеді. (г/кг) . Ауаның массасы өзгермей көлемі өзгеретін адиабаттық кеңеюі және сығылуы кезінде сыбағалы ылғалдылық өзгеріссіз қалады да, абсолют ылғалдылық өзгеріп кетеді.
Ауаны қанықтыратын су буы серпімділігі қанығу серпімділігі Емб, Е мм –белгілі температурада ауада су буының ұсталу шегі .Максимум ылғал болмысы температураға тікелей байланысты. Ауаның температурасы неғұрлым жоғары болса , соғұрлым су буын көбірек ұстай алады.
Ауа төмен температурада су буын өте аз мөлшерде ұстай алады. Сондықтан ауа температурасының төмендеуі конденсация туғызуы мүмкін
Салыстырмалы ылғалдылық r-су буының нақтылы серпімділігінің
қанығу серпімділігіне процент есебімен көрсетілген қатынасы. Салыстырмалы ылғалдылық ауаның су буымен қанығу дәрежесін сипаттайды. Ауа қаныққанда
Е = er = 100%.
Ылғалдылық дефициті Д-белгілі температурада қанығу қауіпсіздігі Д =E-e
Шық нүктесі Т0 – ауадағы су буының қанықтыру жағдайына жеткізген температура Т0 әрқашанда нақтылы температурасынан төмен болады.
Булану және буланушылық. Су буы атмосфераға бетте булану (физикалық булану) және транспирация арқылы алынады.Физикалық булану процесі дегеніміз судың шапшаң жүрген молекулаларының жабысу күшінен босап , беттен бөлініп және атмосфераға ауысуы .Ауа су буларымен қаныққанда булану процесі тоқтайды.
Булану ылғалдылық дефицитіне және желдің жылдамдығына байланысты. Бұл байланыс мынадай формуламен кескінделеді. Wбул =E-e . f (u) (Дельтон заңы) . Мұндағы бұл уақыт бірлігіне ( сек) бет бірлігінен (см2) буланған судың грамм есебімен мөлшері 1 ; f (u)-эмпириялық жолмен тағайындалған «жел факторы». Әр түрлі деректер бойынша 0,5-мен 0,1-ге дейінгі шамаға ие болады.
Булану процесі жылу жұмсалуын қажет етеді: 1 г су булануына 597 кал, 1 г мұз булануға одан 80 кал артық жылу керек.Оның нәтижесінде буланатын беттің температурасы төмендейді.
Барлық ендіктерде де мұхиттан булану құрлықтан буланудан анағұрлым артық. Оның мұхит үшін максимум мөлшері аралығында 3000 см-ге жетеді. Мұхит бетінен буланудың жылдық жиынтығы тропиктік ендіктерде барынша мол және ол жыл ауа райы аз өзгереді. Мұхиттан максималдық булану қоңыржай ендіктерде қысқа, полярлық ендіктерде жазға тура келеді. Құмдық бетінен максималды булану мөлшері 1000 мм құрайды. Судың ендік бойынша өзгешеліктері радиация баланысымен ылғандануға байланысты. Жалпы алғанда экватордан полюске қарай температураның төмендеуіне сәйкес булану азая береді.
Буланған бетте ылғал жеткілікті мөлшерде болмаған жағдайда жоғары температура және ылғал дефициті орасан зор болғанның өһзінде булану үлкен мөлшерге жете алмайды. Бұл жағдайда буланушылық 2 деп аталатын- булану мүмкіншілігі өте аз болады. Су бетінде булану мен буланушылық бір –біріне сәйкес келеді. Құрлық үстінде булану буланушылықтан әлдеқайда аз болуы мүмкін. Буланушылық жеткілікті ылғалданған жағдайда құрлықтан булануы мүмкін шамамен көрсетеді.
Ауа ылғалдылығының тәуліктік және жылдық өзгерісі. Ауаның ылғалдылығы буланатын бет пен ауаның температурасының өзгеруіне, булану мен конденсация процестерінің ара қатынасына ылғал сәйкес үнемі өзгеріп тұрады.Ауаның абсолюттіылғалдылығынның тәуліктік өзгерісі қарапайым және қосындысынан болуы мүмкін.Біріншісі температкраның тәуліктік өзгерісіне сәйкес келеді. Бір максимум немесе бір минимумға ие болады. Сонымен бірге ылғал жеткілікті жерлерге тән . Оны мұхит үстінен , ал қыс пен күзде құрлық үстінен байқауға болады.
Қос өзгеріс максимумнан тұрады және құрлыққа тән . Күн шығар алданда таңғы минимум түнгі сағаттардағы өте нашар булануға(немесе тіпті оның болмауына ) байланысты. Күннің сәуле энергиясының кірісі артқан сайын булану өседі, абсолют ылғалдылық максимумына сағ:9 шамасында жетеді.
Конвексия дамуының нәтижесінде жоғарырақ қабаттарда ылғал тасымалы- оның ауаға буланатын беттен келіп жетуіне қарағанда тезірек келіп жүреді, сондықтан сағат . 16 кезінде екінші минимум пайда болады. Кешке қарай конвекция тоқтайды, ал күндіз жылынған беттен булану әлі де айтарлықтай интенсивті жүреді де , ауаның төменгі қабаттарында ылғал жинақталып, сағат 20-21 кезінде екінші (кешкі) максимум түзіледі.
Абсолюттік ылғалдылықтың толық өһзгерісі де температураның жылдық өзгерісіне сәйкес келеді. Абсолюттік ылғалдылық жазда мейлінше мол, ал қыста мейлінше аз.
Салыстырмалы ылғалдылықтың тәуліктік және жылдық өзгерісі барлық жерде де дерлік температураның өзгерісіне қарама-қарсы , өйткені максималдық ылғал болмысы температура жоғарылаған сайын абсолюттік ылғалдылықтан гөрі жылдамырақ өседі. Салыстырмалы ылғалдылықтың тәуліктік максимумы күн шығар алдында , минимум – сағат 15-16-ға келеді.
Салыстырмалы ылғалдылықтың жыл бойындағы максимуммы әдетте ең суық айға, минимумы ең жылы айға тура келеді. Бұған жаз теңізден ылғалды желдер, ал қыс материктен суық желдер, ал қыс материктен суық желдер, соғатын аймақтар жатпайды.
2.Ауа ылғалдылығының таралуы. Ауадағы ылғалдылық болмысы экватордан полюстерге қарай жалпы алғанда 18-20 мб дан 1-2 мб-ға дейін азаяды. Максималды абсолют ылғалдылық (30г/м3 –тен –астам) Қызыл теңіздің үстінде және Меконг өзеннің дельтасында, ең үлкен орташа жылдық ылғалдылық (67г/м3 –ден астам) Бенгаль шығанағының үстінде, ең аз орташа жылдық ылғалдылық (1 г/м 3 шамасы және абсолют минимум ( 0,1г/м 3-ден кем) Антарктиданың үстінде байқалған.
Салыстырмалы ылғалдылық ендік өзгергенде біршама мардымсыз өзгереді.: мәселен, 0-10 0ендіктерде ол ең көп дегенде 85% 630-40 0ендіктерде
-70 % және 60-70 ендіктерде 80% құрайды. Салыстырмалы ылғалдылықтың айтарлықтай төмендеуі солтүстік және оңтүстік жарты шарлардағы 30-40 0ендіктерде ғана байқалады.
Конденсация және сублимация. Су буымен қаныққан ауада оның температурасы шық нүктесіне дейін төмендегінше немесе ондағы су буы мөлшерден көбейгенде конденсация жүреді- су бу күйінен сұйық күйге өтеді. 00С төмен температура су сұйық күйге соқпай қатты күйге өтуі мүмкін. Бұл процесс сублимация деп аталады.
Конденсация да, сублимация да ауада конденсация ядросын да, жер бетінде және р түрлі заттардың бетінде өтуі мүмкін.
Төселме беттен салқындайтын ауаның емпературасы шық нүктесіне жеткенде одан салқын бетке , шық ,қырау, сұйық және қатты мұздақ, қылау түседі.
Шық –судың көбінесе бірігіп кететін майда тамшылары,. Ол әдетте түнде жылу шығарудың нәтижесінде салқындаған бетте, өсімдік жапырақтарда пайда болады. Қоңыржай ендіктерде шық бір түнде 0,111-0,3 мм, ал жылына 10-15 мм ылғал береді.
Қырау қатты ақ түсті. Шық қандай жағдайда болса сондай жағдайда, бірақ 00-тан төмен температурада пайда болады. Шық түзілгенде жасырын жылу бөлінсе, қырау түзілгенде керісінше жылу жұтылады.
Сұйық және қатты қызыл су мұзы- салқын ауа жылы ауаға ауысқанда ылғалды әрі жылы ауаның салқындаған бетке жанасуынан вертикаль заттарға
( қабырға , бағана т.с.с.) тұрып қалатын қатқан жұқа су немесе мұз қабыршағы.
Қылау- ылғалмен қаныққан ауадан температура 00-тан едәуір төменде ағашқа, сымға және үйлердің бұрышына қонып қалатын ақ борпылдақ ақ қоным.
Жаңбырдың немесе тұманның тұменның өте салқындығын тамшыларын
0 0 –тан төмен суыған бетке түскенде жер бетінде және әр түрлі заттарда пайда болатын тығыз мұздың тұтас қабаты көк тайғақ деп аталады. Ол әдетте күзде және көктемде 00-50температурада пайда болады.
Конденсация немесе сублимация өнімдерінің ( су тамшылары, ұсақ мұз кристалдары) ауаның жер бетінде таяу қабаттарында жинақталуы тұман немесе мұнар деп аталады.
Тұмен мен мұнарлар бір-бірімен тамшыларының мөлшері жөнінен айырма жасасйды және көріну дәрежесін әр түрлі төмендетеді. Тұманда көріну 1 км және одан да төмен мұнарада 1 км ден артық. Тамшылары іріленген жағдайда мұнар тұманға айналуы мүмкін.
Тамшылардың бетіндегі ылғалдылық булануы тұманды буалдырға айналады. Тұман пайда болу себептеріне қарай бірнеше типтерге бөлінеді.
Адвективтік тұман (ауысу туманы) жылы ауа салқын бетке пайда болады. Бұл тұман кең алқапты қамтиды және биіктікке жайылады. Адвективтік тұманның мысалына салқын кезде ауа төмен ендіктерден жоғары ендіктерег өткенде пайда болатын тұмандар, контиенттен жылы келуінен пайда болған солтүстік теңіздердің үстіндегі тұмандар, қыста жылы ауаның теңізден салқын бетке келуінің нәтижесі –теңіз жағалық тұмандарды т.с.с. жатады.
Араласу тұман температурасы әр түрлі, қанығуға жақын массасы араласқанда пайда болады.
Булану тұманы күздің соңына әлі де жылы су қоймаларының үстінде бумен қаныққан ауада байқалады. Егер су буының конденсациясы ( немесе сублимациясы) бірқатар биікте жүрсе, бұлт пайда болады. Олар тұманмен атмосферадағы орнымен, физикалық құрлымымен және формаларының алуан түрлілігімен айырма жасайды.
Бұлттың пайда болуы негізінен көтеріліп бара жатқан ауаның адиабаттық суынуымен байланысты. Көтеріле отырып және сонымен бірге бірте-бірте суына отырып , ауа температурасы нүктесіне тең болатын шекараға жетеді.
Бұл шекара конденсация деңгейі деп аталады. Бұдан жоғарыда конденсация ядролы болған жағдайда су булары конденсациясы байқалады да бұлт пайда болуы мүмкін.
Көтеріліп бара жатқан ауаның температурасы 00-тан төмен үлкен биіктікте бұлтта майда мұз кристалы пайда болады. Кристалдану әдетте -100С ,-150С температурада жүреді. Бұлтта сұйық және қатты элементердің орналасуының арасында айқын шекара болмайды, қалың өтпелі қабаттар болады.
Бұлтты құрайтын ұсақ бу тамшылары мен майда мұз жоғары бағытталған ағындарға ілесіп көтеріледі салмақ күшінің әсерімен қайтадан төмен түседі. Конденсация шекарасынан төмен түсе отырып, ұсақ тамшылар буланып кетуі мүмкін. Қайсыбір элементтердің басым болуына байланысты су бұлты, мұз бұлты және аралас бұлт болып ажыратылады.
Су бұлты оң және теріс зариядталған бөлшектерге жіктелуге апарып соғатын тез көтерілудің мәні болуы мүмкін. Бұлттың заттағы әр түрлі учаскелерінің арасында немесе бұлт пен жердің арасында электр разриядтары –найзағай өтеді. Оған қоса ауа күркірейді.
Бұл найзағай ойнауы (гроза) . Найзағай ойнауы максимумы бірнеше сағатқа созылуы мүмкін.
Жер үстінде сағат сайын 2000-ға жуық найзағай ойнауы өтіп тұрады. Найзағай ойнауы үшін қолайлы жағдайлар- күшті конвекция және бұлттың мол суы. Сондықтан құрлық үстінде найзағай ойнауы тропиктік ендіктерде жиі болып тұрады.
Қоңыржай ендіктердегі құрлық үстінде найзағай ойнауы жылына 10-30 күн, теңіз үстінде 5-10 күн. Полярлық аудандарда найзағай ойнауы өте сирек кездеседі.