Wilgotność
Woda przez cały czas przemieszcza się pomiędzy atmosferą i hydrosferą. Atmosfera pochłania 0.001% zasobów wodnych Ziemi. Głównymi ogniwami łańcucha zjawiska krążenia wody są: parowanie, przemieszczanie się pary z prądami powietrznymi, kondensacja, opad i odpływ wody z lądów i oceanów.
Parowanie polega na przedostawaniu się do atmosfery cząsteczek wody, które pokonując siłę ciężkości, opuszczają powierzchnię wody. Ustaje, jeśli powietrze osiągnie stan nasycenia. Zależy od temperatury otoczenia i parującego ciała, wilgotności, ruchu i ciśnienia powietrza. Zawartość pary wodnej w powietrzu, czyli wilgotność powietrza, opisuje się za pomocą wskaźników:
- prężności pary wodnej - oznaczającej ciśnienie, jakie wywiera znajdująca się w danej chwili w powietrzu para wodna,
- wilgotności względnej - czyli stosunku aktualnej ilości pary wodnej znajdującej się w powietrzu do ilości pary wodnej, jaka by to powietrze nasyciła w danej temperaturze.
Opady
Wielkie chmury wędrujące w górę po pewnym czasie osiągają wysokość, na której temperatura spada poniżej punktu zamarzania. Chmury te składają się z kryształków lodu, pary wodnej i kropli wody, które mimo ujemnej temperatury nie zdążyły jeszcze zamarznąć. Drobne kryształki lodu łączą się, tworząc płatki śniegu opadającę na powierzchnię ziemi. Suche płatki śniegu opadają na ciepłą glebę. Jeśli po drodze płatki śniegu przechodzą przez cieplejsze masy powietrza, topnieją i docierają do ziemi w postaci deszczu.
Ruchy wznoszące powietrza mogą mieć różne przyczyny, dlatego opady dzielimy na:
- konwekcyjne - spowodowane silnym lokalnym nagrzaniem powierzchni,
- orograficzne - wywołane ukształtowaniem powierzchni,
- frontalne - będące skutkiem nadchodzących frontów
Deszcz - większość kropli deszczu pierwotnie była płatkami śniegu, które stopniały po drodze do ziemi. Tworzące się w chmurach kropelki czy kryształki lodu są zbyt lekkie, aby opaść na ziemię. Dopiero wskutek połączenia się milionów takich kropli stają się one dostatecznie ciężkie, by zacząć opadać w dół. W niektórych, mniej rozbudowanych pionowo chmurach tworzą się tylko drobne kropelki, które spadają na ziemię w postaci mżawki. Gdy mżawka natrafia na zamarznięte podłoże, natychmiast zastyga, powodując gołoledź - cienką warstwę lodu pokrywającą całe otoczenie. Stwarza to ogromne niebezpieczeństwo dla kierowców samochodów, bowiem bezbarwny lód pozostaje niewidoczny na ciemnej nawierzchni dróg.
W chmurach niedocierających do granicy zamarzania prądy powietrzne miotają milionami kropelek wody, które z biegiem czasu łączą się w większe krople, spadające potem w postaci deszczu. Przeciewne ładunki elektryczne przyspieszają proces łączenia się kropli.
Śnieg - płatki śniegu wykazują typową symetrię odzwierciedlającą łączenie cząsteczek wody w lodzie. Jednak nie ma dwóch identycznych płatków śniegu. Poszczególne kryształy śniegu są tak delikatne, że spadając w dół i zderzając się ze sobą, ulegają zniszczeniu. Do powierzchni ziemi płatki śniegu docierają już w postaci grudek. W chmurach wysokich tworzą się krople wody i nieliczne kryształy lodu. Pod wpływem wilgoci z odparowanych kropli tworzą się większe kryształy lodu. Poszczególe kryształy łączą się ze sobą, tworząc płatki śniegu, które opadają na zamrożoną glebę w postaci suchych płatków śniegu albo na ciepłą - jako wilgotny śnieg.
Mgła - nazywamy warstwę chmur tuż nad powierzchnią Ziemi. W powietrzu unoszą się wtedy drobniutkie kropelki wody, znacząco pogarszając widoczność. Mgła stanowi zagrożenie dla ruchu lotniczego, żeglugi i ruchu drogowego. Mgła może także zamarzać. Wymieszana ze spalinami i cząsteczkami pyłu, przekształca się w trujący smog.
Grad - jądro ziarna gradowego tworzy kryształ lodu, albo krupa lodowa otoczona cienką warstwą lodu. Aby jądro urosło do postaci ziarna gradowego, muszą tworzyć się nowe warstwy lodu. Silne wiatry wstępujące miotają ziarnami gradowymi w górę i w dół, dzięki czemu ziarna wychwytują schłodzone kropelki wody. Ilość warstw lodu świadczy o tym, ile razy ziarno wędrowało w obrębie chmury w górę i w dół. Najgrubsza warstwa tworzy się podczas spadania, ponieważ w dolnych strefach wilgotność powietrza jest najwyższa. W pewnym momencie podmuchy wiatru nie są już w stanie utrzymywać ziaren gradowych i grad spada na ziemię. Może on spowodować znaczne szkody. Największe ziarno gradowe znaleziono w amerykańskim stanie Kansas - jego średnica sięgała niemal 20 cm, a całe ziarno ważyło 750 g.
Rosa i szron - to także opady, choć nie spadają na ziemię z góry, lecz tworzą się w wyniku kondensacji wody oraz kryształków lodu na powierzchni ziemi oraz znajdujących się na niej przedmiotów. Jeśli temperatura powierzchni Ziemi spada poniżej punktu rosy, w temperaturze powyżej 0 tworzy się rosa, a poniżej tej granicy - szron. Temperaturą rosy określamy tę wartość temperatury, w której powietrze jest całkowicie nasycone parą wodną. Przy wilgotności powietrza 100% punkt rosy odpowiada aktualnej temperaturze powietrza. Powstanie rosy wiąże się z kondensacją pary wodnej, natomiast gdy para wodna zawarta w powietrzu zamarza, tworzy się szron. Rosa i szron gromadzą ok. 3% ogólnej objętości opadów. Ponieważ ilość opadów w różnych regionach Ziemi jest bardzo zróżnicowana, na obszarach, gdzie pada mało deszczu, rosa może stanowić jedyne źródło wilgoci dla tamtejszej, odpornej na suszę roślinności.
