Õhuniiskus

Õhuniiskus on õhus olev veeauru sisaldus. Veeaur on vee gaasiline faas ja on täiesti nähtamatu. Õhuniiskus sõltub paljudest teguritest. Neist olulisimad on päikesekiirgus ja geograafilise piirkonna hüdroloogiline režiim.

Troopilistes metsades on tihti kõrge õhuniiskus

Õhuniiskust väljendatakse mitmete erinevate karakteristikutega:

• Absoluutne niiskus – ühes kuupmeetris sisalduv veeauru mass.
• Suhteline niiskus ehk suhteline õhuniiskus ehk relatiivne niiskus – veeauru osarõhu ja samal temperatuuril küllastunud veeauru osarõhu suhe.
• Eriniiskus – ühes kilogrammis niiskes õhus leiduva veeauru kogus grammides
• Veeauru rõhk – õhus oleva veeauru poolt põhjustatud rõhk

Õhuniiskuse karakteristikud

Absoluutne niiskus

Absoluutne niiskus (tähis a) on veeauru mass antud ruumalas õhus.

Absoluutset niiskust arvutatakse valemiga $a={m_{w} \over V_{a}}\,,$ kus $a$ on absoluutne niiskus, $m_{w}$ on veeauru mass ja $V_{a}$ on õhu ruumala

Absoluutse niiskuse mõõtühikuks on g/m³.

Näiteks kui veeauru on ühes kuupmeetris õhus 25g, siis õhu absoluutne niiskus on 25g kuupmeetri kohta (25g/ m³)

Absoluutne niiskus ja õhurõhk

Õhuosakese tõusmisel või langemisel muutub õhu ruumala, sest ümbritsev õhurõhk muutub. Õhu ruumala kõikumisel muutub ka absololuutne niiskus, seda isegi juhul, kui veeauru sisaldus jääb samaks. Seetõttu ei kasutata atmosfääri uuringutel absoluutse niiskuse mõistet kuigi palju.

Absoluutne niiskus ja temperatuur

Absoluutne niiskus sõltub ka temperatuurist. Mida kõrgem on õhutemperatuur, seda enam veeauru on õhus, ehk seda suurem on absoluute niiskus. Madalama temperatuuri korral on aga absoluutne niiskus madalam.

Seos on avastatud ka absoluutse niiskuse, õhutemperatuuri ja gripi vahel. Kui absoluutne niiskus suureneb, siis gripp taandub. Just külmal aastaajal on absoluutne niiskus õhus väiksem ja gripi oht suurem. Mida väiksem on õhus sisalduv veeaur, seda soodsamad tingimused gripiviirusele. Sellega saab seletada seda, miks Eestis just talvisel, külmal ajal inimesed haigestuvad grippi.

Eriniiskus

Kui veeauru massi, mis sisaldub õhuosakeses, võrreldakse kogu õhuosakese massiga (kaasaarvatud aur), siis tulemust nimetatakse eriniiskuseks (tähis s). Erinevalt absoluutsest niiskusest on eriniiskuse abil võimalik väljendada niiskust sellisel moel, et see ei ole mõjutatud õhu ruumala muutustest.

Eriniiskuse arvutusvalem on $s={\frac {m_{v}}{m_{n}}}$ , kus s on eriniiskus, $m_{v}$ on veeauru mass, $m_{n}$ on niiske õhu mass

Eriniiskuse ühikuks on g/kg.

Eriniiskus õhuosakeses jääb konstantseks nii kaua, kui veeauru ei ole lisatud ega eemaldatud õhuosakesest. Põhjuseks on see, et molekulide arv jääb samaks isegi, kui õhuosake laieneb või tõmbub kokku. Kuna õhuosakese ruumala muutused ei avalda mõju eriniiskusele, kasutatakse seda laialdaselt atmosfääri uuringutes.

Eriniiskus ja laiuskraad

Eriniiskus muutub sõltuvalt laiuskraadist. Eriti kõrge on eriniiskus soojas ja niiskes troopikas. Liikudes troopikast eemale, eriniiskus väheneb ning kõige madalamad väärtused saavutab polaarlaiustel.

Suhteline õhuniiskus ehk relatiivne niiskus

Suhteline õhuniiskus (tähis r) on õhus oleva veeauru rõhu ja samal temperatuuril õhku küllastava veeauru rõhu suhe. Relatiivne õhuniiskus on kõige kasutatavam karakteristik, kirjeldamaks atmosfääri niiskust, kuid samal ajal kõige valestimõistetum.

Suhtelise õhuniiskuse valem on $r={\frac {e}{E}}$*100%, kus $e$ on veeauru rõhk ja $E$ on küllastunud veeauru rõhk samal temperatuuril, mille juures tehti mõõtmisi.

Suhtelist õhuniiskust väljendatakse protsentides. Oluline on aru saada, et relatiivse niiskuse protsent ei näita, palju on õhus veeauru, vaid näitab, mitu protsenti moodustab olemasolev veeaururõhk küllastuseks vajalikust.

Näiteks kui suhteline õhuniiskus on 50%, siis see on pool nõutavast niiskusest, mida on vaja küllastumiseks. Kui relatiivne niiskus on 0, on tegu täielikult kuiva õhuga ja 100% korral küllastunud niiske õhuga. Kui suhteline õhuniiskus on suurem kui 100%, on õhk üleküllastunud.

Suhtelise õhuniiskuse muutmine

Relatiivset niiskust saab muuta kahel viisil:

• Muutes veeauru hulka õhus – Kui veeauru hulk õhus suureneb, siis suhteline õhuniiskus suureneb. Mida rohkem veeauru molekule lisatakse, seda suurem on tõenäosus, et need liituvad ja kondenseeruvad. Kondenseerumine leiab aset küllastunud õhus. Järelikult, lisades rohkem veeauru molekule õhku, läheneb õhk järk-järgult küllastunud olekule ja suhteline õhuniiskus kasvab.

• Muutes õhu temperatuuri – kui õhutemperatuur suureneb, siis suhteline õhuniiskus väheneb. Mida kõrgem on temperatuur, seda kiiremini veeauru molekulid liiguvad ja seda vähem saab õhk küllastuda ning seetõttu suhteline õhuniiskus langeb.

Suhtelise õhuniiskuse päevane käik

Öösel temperatuur langeb ja suhteline õhuniiskus suureneb. Tavaliselt on suhteline õhuniiskus kõige kõrgem varahommikul, kui on päeva kõige külmem osa. Õhutemperatuuri tõustes hakkab suhteline õhuniiskus langema ja saavutab miinimumi umbes pärastlõunal, kui on kõige soojem.

Suhteline õhuniiskus ja inimene

Ka inimesele avaldab suhteline õhuniiskus mõju. Higistamine ja higi aurustumine aitavad inimesel ennast jahutada, kuumal ja niiskel päeval on see aga raskendatud, sest higi aurab kehalt aeglaselt. Inimesel on seetõttu palav ja ebamugav olla. Kui aga ilm on kuum ja suhteline niiskus madal, siis aurustub higi keha pinnalt kiiresti ja see tekitab tunde nagu oleks õhutemperatuur madalam, kui see tegelikult on.

Kuuma ja niiske ilmaga võivad inimestel kaasneda mitmed tervisehädad, nt kuumakrambid, kurnatus, peavalud, väsimus, iiveldus ja isegi minestus. Kui kehatemperatuur tõuseb 41°C-ni võib toimuda kuumarabandus ning kehatemperatuuri edasisel tõusul võib tagajärjeks olla isegi surm.

Veeauru rõhk

Veeauru rõhk on rõhk, mida põhjustavad õhus leiduvad vee molekulid.

Küllastava veeauru rõhu sõltuvus temperatuurist

Veeauru rõhu ühikuks on hPa või mb

Veeauru rõhk jaguneb

• Tegelik veeauru rõhk ehk veeauru osarõhk – õhus oleva veeauru poolt tekitatav rõhk.

See on hea karakteristik, iseloomustamaks õhus olevat veeauru hulka, sest kui õhku lisandub veeauru, siis tegelik veeauru rõhk suureneb. Tegeliku veeauru rõhu järgi arvutatakse mitmeid teisi õhuniiskuse karakteristikuid.

Tegeliku veeauru rõhu tähis on $e$.

• Küllastava veeauru rõhk – rõhk, mida veeauru molekulid võiksid põhjustada, kui õhk oleks küllastunud veeauruga antud temperatuuril.

Küllastava veeauru rõhu tähis on $E$.

Küllastava veeauru rõhk sõltub temperatuurist. Mida kõrgem on temperatuur, seda kõrgem on küllastava veeauru rõhk.

Õhuniiskus ja kliima

Õhuniiskust mõjutavad sademed ja tuul, kuid õhuniiskus omakorda mõjutab temperatuuri, ning seda kahel erineval viisil.

Esiteks, õhuniiskus, ehk õhus sisalduv veeaur, toimib temperatuuri langetajana. Aluspinnalt niiskuse aurustumiseks kulub soojust ja kui see soojusenergia saadakse atmosfäärist, siis toimub atmosfääri jahenemine. Aurustunud niiskus jääb veeauruna atmosfääri ning sisaldab latentset, ehk varjatud energiat.

Teiseks, veeaur on kõige tähtsam kasvuhoonegaas, mis neelab valikuliselt valgust ja põhjustab kasvuhooneefekti ning õhutemperatuuri tõusu. Veeaur neelab soojuslikku infrapunast kiirgust, mis peegeldub maapinnalt ning seetõttu tõuseb maapinnalähedane temperatuur. See on põhjuseks, miks niisked piirkonnad jahtuvad öösel vähe, kuid kuivad kõrbe piirkonnad märkimisväärselt.

Õhuniiskus kodus

Väga madal suhteline õhuniiskus kodus ei ole soovitatav. Näiteks taimedel on seetõttu raske ellujääda, sest taimelehtedelt ja mullalt kaob aurustumise käigus niiskus väga kiiresti.

Ka inimesele põhjustab see ebamugavust. Kiire aurustumise tõttu ihult muutub nahk kuivaks, õrnaks ja lõheliseks. Madal õhuniiskus ärritab ka nina ja kurgu limaskesta, mis võib põhjustada kurguvalu ja neeluärritust. Kodus on võimalik õhuniiskust tõsta veeauru lisamisega õhku, mis tõstab õhuniiskust inimese jaoks mugavamale tasemele. Tänapäeval on paljudes kodudes õhuniisutid, mis lisavad õhku niiskust.

Inimese jaoks mugav niiskustase siseruumides on talvel 25–45% ja suvel 30–70%.

Õhuniiskuse mõõtmine

• Psühromeetrid

Assmanni psühromeeter. Autor:Geonarva

Psühromeetriga mõõdetakse suhtelist niiskust ja kastepunkti ning see koosneb kahest kõrvuti asetsevast termomeetrist. Termomeetrid on välimuselt täpselt ühesugused, aga ühe termomeetri otsa katab riie ning seda nimetatakse märjaks termomeetriks. Märg termomeeter on kastetud puhta, destilleeritud vee sisse, samal ajal, kui teine termomeeter hoitakse kuivana.

Mõlemat termomeetrit õhutatakse mõni minut. Vesi aurustub riidelt ära ja termomeeter jaheneb. Mida kuivem on õhk, seda suurem on aurustumine ja jahenemine. Kuiv termomeeter mõõdab õhutemperatuuri ja märg näitab madalaimat temperatuuri, mida on võimalik saavutada vee aurustumisel õhku.

Kuiva ja märja termomeetri näitude vahe järgi saab arvutada õhuniiskuse. Kui näitude vahe on suur, siis see näitab, et suur hulk vett saab aurustuda õhku ja suhteline õhuniiskus on madal. Kui vahe on väike, siis see näitab, et aurustumine on raskendatud, õhk on lähedal küllastumisele ja suhteline õhuniiskus on kõrge. Kui kuiva ja märja termomeetri vahe on null, siis see tähendab, et õhk on veega küllastunud ja suhteline õhuniiskus on 100%.

Psühromeetreid liigitatakse:

1. Statsionaarne ehk Augusti psühromeeter
2. Aspiratsiooni- ehk Assmanni psühromeeter

Peamine erinevus seisneb selles, et Assmanni psühromeetri puhul tekitatakse ventilaatoriga konstantne õhuvool kiirusega umbes 2m/s, Augusti psühromeetri puhul on aga õhuvoolu kiirus muutlik.

• Hügromeeter

Hügromeeter on mõõteriist, mida kasutatakse peamiselt suhtelise õhuniiskuse määramisel.

Levinuim hügromeeter on juus-hügromeeter, mis on koostatud põhimõttel, et inimese juuksekarv pikeneb 2,5%, kui suhteline õhuniiskus tõuseb 0-st 100%-ni. Selle instrumendi juures kasutatakse inimese juukse- või hobuse lakakarvu, mida on eriliselt töödeldud, et need oleks rasvavabad.

Juus-hügromeeter pole nii täpne kui psühromeeter ja see nõuab pidevat kalibreerimist, eriti kohtades, kus päevane suhtelise õhuniiskuse erinevus on suur.

Vaata ka

• õhurõhk
• kasvuhoonegaas
• Suhteline õhuniiskus
• Absoluutne niiskus
• Eriniiskus
• Hügromeeter
• Psühromeeter