湿度
shī dù
湿度是空气中所含水蒸气的量,常以相对湿度表示,即空气中水蒸气量占该温度下最大容量的百分比。
Definition
湿度衡量的是空气中含有多少水蒸气,也就是气态形式的看不见的水,而高湿度会让空气感觉闷热粘稠,因为汗液难以从皮肤上蒸发。相对湿度是空气中实际含有的水蒸气量与该温度下所能容纳的最大水蒸气量之比,以百分比表示;由于温暖的空气能容纳的水蒸气远多于寒冷的空气,因此当空气冷却接近露点(即达到饱和的温度)时,相对湿度便会随之升高。根据克劳修斯-克拉珀龙关系,饱和水汽压本身几乎随温度呈指数上升,每升高一摄氏度约上升 $7\%$,而大气中的凝结过程依赖于约 $2{,}260\ \text{kJ/kg}$ 的潜热释放,这正是驱动雷暴和飓风的能量来源。
Example
在夏洛特潮湿的夏日里,汗水会残留在皮肤上,让人感觉更加闷热;而在干燥的亚利桑那州,同样的汗水却能迅速蒸发,让人感觉凉爽;夜间草地上形成的露水,则是因为地面将附近的空气冷却到了露点温度。夏洛特七月的露点温度常常超过 $70^\circ F$,飓风则从蒸发的温暖海水中汲取能量,其眼墙中的凝结过程释放潜热的速率,相当于全世界发电能力的数百倍。
Key Insight
雾和云本身并不是水蒸气,而是水蒸气冷却凝结后形成的微小液滴;相对湿度可以在一夜之间发生剧烈变化,即便没有增添任何水分,仅仅是因为空气冷却了而已。克劳修斯-克拉珀龙关系还解释了为什么更温暖的气候会带来更猛烈的暴雨:气温每升高一度,大气就能多容纳大约 $7\%$ 的水分,而当这些多出来的水分被“拧”出来时,降雨就会变得更加猛烈。