Bez względu na to, czy jest to rozbłyskująca rosa na rannym kobiercu trawy, czy delikatna szadź tworząca zimowy krajobraz, każda z tych form wody wydaje się być drobnym cudem natury. Występują w różnych porach roku i pod różnymi warunkami, lecz obie powstają w wyniku podobnych procesów zapoczątkowanych przez zjawiska meteorologiczne.
Jak powstaje szadź i rosa?
Proces powstawania szadzi i rosy jest zrozumiały, gdy znamy podstawy fizyki, a dokładniej termodynamiki. Mówiąc najprościej, obie te formy powstają na skutek kondensacji pary wodnej zawartej w powietrzu. Aby to zrozumieć w pełni, trzeba się troszeczkę zagłębić w zjawiska meteorologiczne.
Proces kondensacji pary wodnej
Zjawisko kondensacji to proces, podczas którego para wodna obecna w powietrzu przechodzi ze stanu gazowego w stan ciekły. Gdy powietrze jest nasycone parą wodną i osiąga temperaturę punktu rosy, dochodzi do kondensacji. I tu zaczyna się magia – para przekształca się w drobne kropelki lub kryształki lodu, które widzimy na przykład na trawie jako rosa lub na oknach jako szron.
Możemy to obserwować na co dzień, na przykład gdy ciepły oddech spotyka się z zimnym powietrzem w chłodne dni – tworzy się wówczas mała chmurka pary wodnej, która od razu przechodzi w stan ciekły w formie małych kropel.
W powietrzu zawsze obecna jest pewna ilość pary wodnej. Jej ilość rośnie wraz z podniesieniem temperatury, ponieważ ciepło sprzyja przejściu wody w stan gazowy. Jeśli obniża się temperatura, nadmiar tej pary musi się skondensować, co prowadzi do powstania kropel rosy lub szadzi.
Warunki sprzyjające powstawaniu szadzi i rosy
W przypadku rosy najważniejszy jest wieczór i noc, kiedy to temperatura powietrza zaczyna spadać, co powoduje obniżenie jego zdolności do zatrzymywania pary wodnej. Aby rosa mogła się utworzyć, powietrze musi być nasycone wilgocią, a temperatura powietrza i podłoża musi spaść poniżej temperatury punktu rosy.
Fakt, że rosa często widoczna jest na trawie, wynika stąd, że rośliny oddychają i wytwarzają parę wodną, którą utrzymują bliżej powierzchni ziemi. Ta para wodna hamuje utratę ciepła przez ziemię, co w połączeniu z chłodzeniem radiacyjnym powoduje ochłodzenie powierzchni roślin poniżej punktu rosy, co na koniec prowadzi do powstania kropel rosy.
Szadź zaś jest zimowym odpowiednikiem rosy i tworzy się, gdy temperatura powietrza jest poniżej punktu zamarzania i powietrze jest nasycone wilgocią. Kiedy wilgotne powietrze styka się z bardzo zimnymi powierzchniami (na przykład oknem czy zwisającą gałą), nadmiar pary wodnej skondensuje się na tych powierzchniach w postaci drobnych kryształków lodu – szadzi.
Są to zatem te same procesy – z jedyną różnicą że w jednym przypadku powstają kropelki wody, a w drugim kryształki lodu. W obu przypadkach jest to zawsze efekt kondensacji pary wodnej zawartej w powietrzu, a różnice wynikają tylko z warunków temperaturowych.
Przyjrzyjmy się na koniec zjawisku szronu. Szron jest do złudzenia podobny do szadzi, ale powstaje w nieco innym procesie. Aby powstał szron, pary wodnej nie staje się najpierw wodą, jak to ma miejsce przy kondensacji, lecz od razu przechodzi w stan stały – sublimuje. Oznacza to, że powstaje on wtedy, gdy wilgotne powietrze styka się z powierzchnią, której temperatura jest poniżej zera, ale jednocześnie, nie jest tam tak zimno, aby wilgoć w powietrzu mogła skroplić się w formie szadzi.
Podsumowując, zrozumienie procesów prowadzących do powstawania rosy, szadzi, a także szronu pozwala dostrzec, jak fascynujące mają miejsce zjawiska w naturze każdego dnia. Ta znajomość sprawia, że te proste, ale urokliwe efekty pogody, nabierają jeszcze większego uroku, gdyż potrafimy dostrzec w nich naukę i piękno natury w jednym.
