Van waterdamp tot regendruppels
Neerslag... in Nederland lijkt het wel alsof we er bijna dagelijks mee geconfronteerd worden. Regen, hagel en sneeuw zijn vormen van neerslag. Het ontstaan van neerslag heeft alles te maken met de meest bijzondere stof in de natuur; water. Door de wondere wereld van systeem Aarde is het mogelijk dat uit een miljoen van deze waterdampmoleculen een regendruppel ontstaat. De weg van waterdamp tot regendruppels: ontstaan van neerslag!
Het ontstaan van neerslag (regen, hagel & sneeuw)
De weg van waterdamp naar regendruppels of sneeuw is lang. Een watermolecuul ondergaat heel wat processen voordat het als druppel op de grond valt. De artikelen onderaan de pagina geven in volgorde aan hoe neerslag ontstaat. De meest belangrijke processen die een watermolecuul ondergaat staan hieronder in volgorde aangegeven:- Afkoelen van lucht
- Condensatie
- Wolkvorming
- Druppelgroei
Voorkennis
Het ontstaan van neerslag is een ingewikkeld proces waar veel begrippen bij komen kijken. Daarom bevindt zich hieronder een overzicht met uitleg over de meest belangrijke termen:Fotonen: Een foton is eigenlijk niets anders dan een klein pakketje lichtenergie van een bepaalde golflengte.
Aangeslagen toestand: De toestand waarin met de energie van het foton een elektron in een hogere energiebaan wordt geplaatst.
Kinetische energie (bewegingsenergie): De energie die een deeltje heeft doordat het in beweging is.
Dichtheid (lucht): Het aantal moleculen in een volume van lucht
Luchtdruk: De druk die moleculen in lucht uitoefenen op de omgeving
Stabiliteit (lucht): Als een luchtdeeltje na een kleine beweging een kracht ondervindt die het naar zijn oorspronkelijke positie terugbrengt, dan is de lucht stabiel. Als het luchtdeeltje daarentegen een kracht ondervindt in de richting van de beweging, dan is de lucht onstabiel.
Adiabatisch afkoelen: Adiabatisch betekent dat er geen uitwisseling van warmte is met de omgeving
Droog-adiabaat: Er is aangetoond dat stijgende droge lucht per 100 meter altijd met 1°C afkoelt.
Nat-adiabaat: Er is aangetoond dat stijgende natte lucht per 100 meter gemiddeld 0.6°C afkoelt.
Condensatie: Het samensmelten van waterdampmoleculen, hieruit vormen de eerste kleine waterdruppeltjes.
Dampdruk (e): Het waterdampgehalte van de lucht
Verzadigingsdampdruk (eˢ ): De maximale dampdruk, de lucht is dan verzadigd met waterdamp. Op dit punt treedt er condensatie op.
Vochtigheid: Vochtigheid is de verhouding tussen de dampdruk e en de verzadigingsdampdruk eˢ, uitgedrukt in procenten.
Condensatiekernen: Dit zijn “water aantrekkende” deeltjes in de lucht waarop de watermoleculen zich kunnen afzetten of verzamelen om een druppel te vormen (condenseren). Zonder deze deeltjes is condensatie in de lucht amper mogelijk.
Vrieskern: Een vrieskern trekt ook watermoleculen aan, maar zet ze daarentegen om in ijskristalletjes mits de temperatuur beneden 0 °C is.
Sublimatie: Het proces waarbij waterdampmoleculen rechtstreeks in ijs overgaan
Wolkenelementen: Zo worden waterdruppeltjes en ijskristalletjes binnen een wolk samen genoemd
Coalescentie: Grote waterdruppels vallen met een grotere snelheid dan kleine waterdruppels. Daardoor kunnen grotere druppels de kleinere inhalen, samensmelten en groeien.
Findeisen-Bergeronproces: Het proces waarbij, binnen een wolk, de ijskristallen groeien ten koste van waterdruppels
Aangeslagen toestand: De toestand waarin met de energie van het foton een elektron in een hogere energiebaan wordt geplaatst.
Kinetische energie (bewegingsenergie): De energie die een deeltje heeft doordat het in beweging is.
Dichtheid (lucht): Het aantal moleculen in een volume van lucht
Luchtdruk: De druk die moleculen in lucht uitoefenen op de omgeving
Stabiliteit (lucht): Als een luchtdeeltje na een kleine beweging een kracht ondervindt die het naar zijn oorspronkelijke positie terugbrengt, dan is de lucht stabiel. Als het luchtdeeltje daarentegen een kracht ondervindt in de richting van de beweging, dan is de lucht onstabiel.
Adiabatisch afkoelen: Adiabatisch betekent dat er geen uitwisseling van warmte is met de omgeving
Droog-adiabaat: Er is aangetoond dat stijgende droge lucht per 100 meter altijd met 1°C afkoelt.
Nat-adiabaat: Er is aangetoond dat stijgende natte lucht per 100 meter gemiddeld 0.6°C afkoelt.
Condensatie: Het samensmelten van waterdampmoleculen, hieruit vormen de eerste kleine waterdruppeltjes.
Dampdruk (e): Het waterdampgehalte van de lucht
Verzadigingsdampdruk (eˢ ): De maximale dampdruk, de lucht is dan verzadigd met waterdamp. Op dit punt treedt er condensatie op.
Vochtigheid: Vochtigheid is de verhouding tussen de dampdruk e en de verzadigingsdampdruk eˢ, uitgedrukt in procenten.
Condensatiekernen: Dit zijn “water aantrekkende” deeltjes in de lucht waarop de watermoleculen zich kunnen afzetten of verzamelen om een druppel te vormen (condenseren). Zonder deze deeltjes is condensatie in de lucht amper mogelijk.
Vrieskern: Een vrieskern trekt ook watermoleculen aan, maar zet ze daarentegen om in ijskristalletjes mits de temperatuur beneden 0 °C is.
Sublimatie: Het proces waarbij waterdampmoleculen rechtstreeks in ijs overgaan
Wolkenelementen: Zo worden waterdruppeltjes en ijskristalletjes binnen een wolk samen genoemd
Coalescentie: Grote waterdruppels vallen met een grotere snelheid dan kleine waterdruppels. Daardoor kunnen grotere druppels de kleinere inhalen, samensmelten en groeien.
Findeisen-Bergeronproces: Het proces waarbij, binnen een wolk, de ijskristallen groeien ten koste van waterdruppels
Water
Sneeuw, hagel, ijs, regen.. het bestaat allemaal uit water. Het ontstaan van neerslag draait ook allemaal om water. Water kan in de natuur in drie verschillende fasen voorkomen. Tijdens het lezen van de artikelen is belangrijk om deze fasen goed te onderscheiden:- De gasfase, ook wel waterdamp genoemd - H₂O(g)
- De vloeibare fase, wat men vaak onder 'water' verstaat, bijv. regen - H₂O (l)
- De vaste fase, ook wel ijs genoemd. - H₂O(s)
Hopelijk geeft de special meer inzicht in dit alledaagse proces, veel leesplezier toegewenst!
Hoe ontstaat een regendruppel?
De vorming en groei van regendruppels speelt zich allemaal af in wolken. Een wolk is eigenlijk een bundel van zwevende waterdruppeltjes of ijskristalletjes. De eerst gevormde druppeltjes zijn nog te k…
Condensatiekernen - essentieel voor het Klimaat
Condensatie is simpel gezegd het samensmelten van waterdampmoleculen. Hieruit ontstaan kleine druppeltjes die samen een wolk vormen. Een onmisbare factor bij condensatie, en dus wolkvorming, is de aan…Vochtigheid van de lucht
Lucht in de atmosfeer is eigenlijk niets anders dan een soep van constant bewegende moleculen. Al deze moleculen hebben ruimte nodig om te bewegen. De beschikbare ruimte in de lucht is niet oneindig.…Stabiliteit van de Atmosfeer
Het is misschien een moeilijke begrip, stabiliteit, maar het staat wel aan de basis van veel belangrijke processen binnen de atmosfeer. Zo kan een onstabiele atmosfeer haar warmte van de zon kwijt of…
Waarom stijgt warme lucht op?
Lucht in de atmosfeer is eigenlijk niets anders dan een soep van constant bewegende moleculen. Voor beweging is energie nodig. Alle energie op aarde wordt geleverd door zonlicht, in de vorm van fotone…Gepubliceerd door Kvandiepen op 17-01-2014, laatst gewijzigd op 16-11-2015. Het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van deze special ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Bronnen en referenties
- Inleidingsfoto: Diego Torres, Pixabay
- Taylor, F.W. (2005). Elementary Climate Physics. Oxford university press.
- Heller, G. et all. (2011). Life, the science of biology. Sinauer Associates.
- Buishands, T.A. & Velds, C.A. (1980). Neerslag en verdamping. Klimaat van Nederland 1, KNMI.
- Houghton, J.T. (2009). Global warming, the complete briefing. New York: Cambrigde university press.
- Rubrieken
- 15 Wetenschap
- 1 Hobby en Overige
- Populaire specials
- Neerslag
- Planetary boundaries
- Meer specials...