Õhuniiskus

Õhuniiskus on õhus olev veeauru sisaldus. Veeaur on vee gaasiline faas ja see on täiesti nähtamatu. Õhuniiskus sõltub paljudest teguritest, millest tähtsamad on päikesekiirgus ja geograafilise piirkonna hüdroloogiline režiim.

Troopilistes metsades on tihti suur õhuniiskus

Õhuniiskust väljendatakse mitme füüsikalise suurusega:

• 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 põhjustatud rõhk.

Õhuniiskuse karakteristikud

Absoluutne niiskus

Absoluutne niiskus (tähis a) on veeauru mass kindlas 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 mõõtühik on g/m³. Näiteks kui veeauru on ühes kuupmeetris õhus 25 g, siis õhu absoluutne niiskus on 25 g kuupmeetri kohta (25 g/m³).

Absoluutne niiskus ja õhurõhk

Kui vaadelda mõttelist õhu "mulli" atmosfääris, siis selle tõusmisel või langemisel muutub selle õhukoguse ruumala, sest kõrguse muutumisel muutub ka ümbritsev õhurõhk. Õhu ruumala muutumisel muutub ka absoluutse niiskuse hulk, sest seda väljendatakse ruumalaühiku suhtes (samas kui veeauru sisaldus grammides õhu kilogrammi kohta võib jääda 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 suudab õhk kanda, ehk seda suurem on absoluutne niiskusesisaldus numbriliselt väljendades. Madalama temperatuuri korral õhu absoluutne niiskusesisaldus üldjuhul langeb, kui liigne veeaur kondenseerub vedelikuks või jääks.

On avastatud seos absoluutse niiskuse, õhutemperatuuri ja gripi vahel – kui õhuniiskus suureneb, siis gripp taandub. Just külmal aastaajal on absoluutne niiskus õhus väiksem ja gripi oht suurem. Mida väiksem on õhus sisalduva veeauru kogus, seda soodsamad on tingimused gripiviirusele. See aitab selgitada, miks inimesed Eestis just talvisel, külmal ajal, grippi haigestuvad.

Eriniiskus

Kui veeauru massi, mis sisaldub õhuosakeses, võrreldakse kogu õhuosakese massiga (kaasa arvatud 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 ühik on g/kg.

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

Eriniiskus ja laiuskraad

Eriniiskus muutub sõltuvalt laiuskraadist. Eriti suur on eriniiskus soojas ja niiskes troopikas. Liikudes troopikast eemale, eriniiskus väheneb. Kõige madalamad väärtused saavutab eriniiskus 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 atmosfääri niiskuse karakteristik, kuid samas mõistetakse selle olemust sageli valesti.

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, kui palju on õhus veeauru, vaid, 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 muutumine

Öösel temperatuur langeb ja suhteline õhuniiskus suureneb. Tavaliselt on suhteline õhuniiskus kõige suurem varahommikul, kui on päeva kõige külmem osa. Õhutemperatuuri tõustes hakkab suhteline õhuniiskus langema ja miinimumi saavutab see 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 väike, siis aurustub higi keha pinnalt kiiresti ja see tekitab tunde, nagu oleks õhutemperatuur madalam, kui see tegelikult on.

Kuuma ja niiske ilmaga võib inimestel tekkida mitmesuguseid terviseprobleeme, näiteks esineda kuumakrampe, kurnatust, peavalu, väsimust, iiveldust ja isegi minestust. Kui kehatemperatuur tõuseb 41 °C-ni, võib inimene saada kuumarabanduse ning kui kehatemperatuur veelgi tõuseb, võib tagajärjeks olla isegi surm.

Veeauru rõhk

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

Küllastava veeauru rõhu sõltuvus temperatuurist

Veeauru rõhu ühik on hPa või mb.

Veeauru rõhk jaguneb järgmiselt:

• tegelik veeauru rõhk ehk veeauru osarõhk – õhus oleva veeauru 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 viisil:

1. 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.
2. Veeaur on kõige tähtsam kasvuhoonegaas, mis neelab valikuliselt valgust ning põhjustab kasvuhooneefekti ja õhutemperatuuri tõusu. Veeaur neelab soojuslikku infrapunakiirgust, mis peegeldub maapinnalt, ning seetõttu tõuseb maapinnalähedane temperatuur. See on põhjuseks, miks niisked piirkonnad jahtuvad öösel vähe, kuid kuivad kõrbepiirkonnad märkimisväärselt.

Õhuniiskus eluruumides

Väga väike suhteline õhuniiskus eluruumides ei ole soovitatav. Näiteks taimedel on seetõttu raske ellu jääda, 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. Väike õhuniiskus ärritab ka nina ja kurgu limaskesta, mis võib põhjustada kurguvalu ja neeluärritust. Eluruumides on võimalik õhuniiskust suurendada veeauru lisamisega õhku. Tänapäeval on paljudes eluruumides õhuniisutid.

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. Psühromeeter 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 teist termomeetrit 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 termomeeter 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 väike. Kui vahe on väike, siis see näitab, et aurustumine on raskendatud, õhk on lähedal küllastumisele ja suhteline õhuniiskus on suur. Kui kuiva ja märja termomeetri vahe on null, siis see tähendab, et õhk on veega küllastunud ja suhteline õhuniiskus on 100%.

Psühromeetrite liigid:

• statsionaarne ehk Augusti psühromeeter
• aspiratsiooni- ehk Assmanni psühromeeter

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

• Hügromeeter

Hügromeeter on mõõteriist, mida kasutatakse peamiselt suhtelise õhuniiskuse määramisel.

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

Juushügromeeter pole nii täpne kui psühromeeter ja seda tuleb sageli kalibreerida, eriti kohtades, kus päevane suhtelise õhuniiskuse erinevus on suur.

Vaata ka

• Õhurõhk
• Kasvuhoonegaas
• Suhteline õhuniiskus
• Absoluutne niiskus
• Eriniiskus
• Hügromeeter
• Psühromeeter