水气凝结与凝华的奥秘
一、定义解析
在气象学中，凝结和凝华是两种独特的现象。凝结是指大气中的水蒸气冷却并变成液态水的过稭；而凝华则是水蒸气在不经历液态阶段的情况下，直接变成固态的冰晶。
二、关于凝结的过程详解
1. 饱和与过饱和状态
在一定的温度下，当空气中的水汽压超过该温度下的饱和水汽压时，即出现实际水汽压大于饱和水汽压（e>E）的情况，我们称之为过饱和状态。水汽便有可能发生凝结。
2. 温度变化与凝结现象
绝热冷却：湿空气在上升过程中，因气压降低和体积膨胀，会对外界做功并消耗其内能，从而导致温度下降。当这种未饱和的湿空气上升到某一高度时，水汽便可能达到饱和状态并开始凝结。
辐射冷却：夜间，湿空气中的水汽分子和杂质会通过辐射冷却。当地面的温度远低于空气温度时，热传递作用使得空气进一步冷却，当温度降至以下，水汽便开始凝结。
平流冷却：当暖湿的空气流经冷的地表时，会通过热传导使自身冷却。当温度降至以下，暖湿空气中的水汽便达到饱和或过饱和状态，进而出现凝结现象。
三、凝结核的角色揭秘
1. 凝结核与水汽的相互作用
在纯净的空气中，当相对湿度达到400—800%时，水汽才会自行凝结。实际大气中并不存在完全的过饱和状态。但云和雾等气象现象却时常出现。这其中，凝结核起到了关键作用。它们能够吸收水汽并使其在周围凝华成冰晶。
2. 凝结核的分类与功能
吸湿性凝结核：例如盐粒等，能够溶于水的凝结核。
非吸湿性凝结核：如尘粒、烟粒等，不能被水溶但能被水浸润的凝结核。
凝结核之所以能促进凝结，一是因为它们具有吸附水汽分子的能力，这种能力超过了水汽分子的合并力；二是由于凝结核的存在使得水半径增大，吸湿性凝结使水成为溶液，从而降低了饱和水气压，为凝结创造了有利条件。
