凝结作用Condensation

一种物质从气态变为液态或固态的作用。在气象学上，习惯上把凝结作用仅仅理解为从气态向液态的变化，就象露的形成过程那样。从水蒸汽直接变成冰的变化，如霜的形成过程，或者相反过程的变化，即从冰直接变成蒸汽，这种变化称为升华作用。

　　凝结作用和相反的变化过程——蒸发作用一样，是水分循环过程中的一个重要环节。凝结作用不仅能形成云和雾，还能形成被称为湿霾的一种现象。当空气中存在着细小的盐的微粒时，就会出现湿霾现象，因为这种微粒甚至在比较干燥的空气中也能促进凝结作用的进行。凝结作用本身并不能形成降水，但不包括毛毛细雨。降水的形成，还需要其它一些机制，才能使构成云的小滴成长为能降落到地面上的液态的大滴或固态的颗粒。

　　虽然通过蒸发作用可以把大量的水蒸汽输入到空气中，使水蒸汽达到饱和而引起凝结作用，但是，在大气层中，凝结作用主要是由于空气冷却的结果，使含有一定量水蒸汽的空气达到饱和状态而发生凝结作用（确切地说，并不是空气饱和，而是空气中的水蒸汽饱和。但是，“饱和”空气和“不饱和”空气这两个术语使用得也很普遍），因为一种气体的饱和蒸汽压仅仅随温度而变化，因此蒸汽气压的每一个值都有一个相应的被称为露点的温度，在这个温度时，饱和现象就一定会出现。当空气温度与露点一致时，相对湿度为100％。然而，在大气层中，凝结作用并不是一定要相对温度恰好达到100％时才会出现。因为饱和蒸汽压是根据纯水或纯冰的平静的表面测定的，但是这种情况在大气中并不总是存在的。冰面上的饱和蒸汽压要小于水面上的饱和蒸汽压，这对于降水的形成是一个极重要的物理现象。

　　通常，大气中的凝结作用需要有所谓凝结核的微小质点的存在，或者其它具有固体表面的液体的存在，以供水蒸汽在上面凝聚。在非常纯净的空气中，相对温度要达到900％才可能出现凝结作用。然而，事实上，相对湿度超过102％的情况就很少能观测到。由此可以得出结论，证明在大气层中通常总是存在着凝结核的。最普通的天然凝结核据认为有尘埃、草原和森林火灾产生的烟粒以及海盐的微粒。造成空气污染的那些微粒也可能作为有效的凝结核，因为这些微粒常常象海盐一样具有吸湿性，也就是说，与水的分子具有一种亲和力。具有吸湿性的微粒是非常有效的凝结核，因为当水蒸汽凝聚在这种微粒上时，形成了饱和蒸汽压非常低的溶液。例如，当相对湿度约在78％时，在大粒的食盐上就开始了凝结作用。因此，由海水中进入空气中的盐分被认为对于大气中水分的凝结起着重要作用。盐分是在海浪的浪花飞溅时被带入空气中，水分也是从浪花飞溅处蒸发的。

　　饱和蒸汽压与水滴的半径或曲率以及与水溶液的性质有关系。由于这个原因，非常小的微粒作为凝结核效果不如大的微粒。在半径为10-7cm的一个水滴周围，它的饱和蒸汽压是平坦水面的饱和蒸汽压的3倍，这两个例子是一种极端情况。要在如此小的水滴上出现凝结作用，就要使水蒸汽的浓度为正常的饱和蒸汽压的3倍。然而，对于一个由纯水构成的半径为10-5cm的水滴来说，相对湿度约为102％时，才能出现凝结作用。

　　凝结作用如果地面的温度和露点是已知的，那么，空气上升到多高才开始有云出现也就可以计算出来。上升空气降温的速率为每升高100米温度下降1℃，空气每上升1000米，露点下降0·2℃。