수증기

Water vapor
수증기(HO2)
St Johns Fog.jpg
보이지 않는 수증기가 응축되어 형성됨
눈에 보이는 액체 비방울 구름
액체 상태 물.
솔리드 스테이트 얼음
속성[1]
분자식 호2
몰 질량 18.01528(33)g/140
녹는점 0.00 °C (273.15 K)[2]
비등점 99.98°C(373.13K)[2]
비가스 상수 461.5 J/(kg·K)
기화열 2.27 MJ/kg
열용량 30K로 1.864 kJ/(kg·K)[3]

수증기, 수증기 또는 수증기는 물의 기체상입니다.이것은 수권 내 물의 한 가지 상태입니다.수증기는 액체 상태의 물이 증발하거나 끓거나 얼음의 승화를 통해 생성될 수 있다.수증기는 [4]대기의 대부분의 성분처럼 투명하다.전형적인 대기 조건 하에서 수증기는 증발에 의해 지속적으로 생성되고 응축에 의해 제거된다.그것은 대부분의 다른 공기 성분보다 밀도가 낮고 구름을 일으킬 수 있는 대류를 유발합니다.

지구의 수구와 수문 순환의 구성 요소로서, 그것은 온실가스와 온난화 피드백으로 작용하며, 이산화탄소와 메탄과 같은 응축 불가능한 가스보다 총 온실 효과에 더 많이 기여합니다.수증기를 증기로 사용하는 것은 요리에 중요했고 산업 혁명 이후 에너지 생산과 운송 시스템의 주요 구성요소로서 중요했습니다.

수증기는 태양계의 모든 행성뿐만 아니라 자연 위성, 혜성, 그리고 심지어 큰 소행성을 포함한 많은 천문학적 물체들에도 존재하는 비교적 흔한 대기 성분이다.마찬가지로 외계 수증기의 발견은 다른 행성계에서도 비슷한 분포를 나타낼 것이다.수증기는 일부 행성질량 물체의 경우 외계 액체 상태의 물의 존재를 뒷받침하는 간접적인 증거가 될 수 있다는 점에서 중요하다.

특성.

증발

물 분자가 표면을 떠나 주변 기체로 확산될 때마다 증발했다고 한다.보다 연관성이 높은(액체) 상태와 덜 연관성이 낮은(증기/가스) 상태 사이에서 전환되는 각각의 개별 물 분자는 운동 에너지의 흡수 또는 방출을 통해 그렇게 한다.이 운동 에너지 전달의 총 측정치는 열 에너지로 정의되며 물 분자의 온도 차이가 있을 때만 발생합니다.수증기가 되는 액체 물은 증발 [5]냉각이라고 불리는 과정에서 많은 열을 흡수한다.공기 중의 수증기의 양은 분자가 얼마나 자주 표면으로 돌아올지를 결정한다.순증발이 발생하면 수역은 물의 손실과 직접 관련된 순냉각 과정을 거치게 됩니다.

미국 국립 기상국은 전국 다양한 장소에서 표준화된 "팬" 개방 수면에서 실제 증발률을 측정합니다.다른 사람들도 전 세계에서 똑같이 한다.미국 데이터는 수집되어 연간 증발 [6]지도에 정리됩니다.측정 범위는 연간 30인치 미만에서 120인치 이상입니다.공식은 [7][8]수영장 등의 수면에서 증발하는 속도를 계산하기 위해 사용할 수 있다.일부 국가에서는 증발률이 강수량을 훨씬 웃돈다.

증발 냉각은 대기 조건에 의해 제한됩니다.습도는 공기 중의 수증기의 양이다.공기의 증기 함량은 습도계로 알려진 장치로 측정됩니다.측정은 보통 특정 습도 또는 상대 습도로 표시됩니다.대기와 수면의 온도가 평형 증기 압력을 결정합니다. 수증기의 부분 압력이 평형 증기 압력과 같을 때 100% 상대 습도가 발생합니다.이 상태를 보통 완전 포화 상태라고 합니다.습도는 건조한 공기의 경우 m3당 0g에서 m3당 30g([9]m3피트당 0.03온스)까지 다양합니다.

남극 운석 회수(ANSMET)
동결 식각 모세혈관 조직의 전자 현미경 사진

승화

승화는 물 분자가 먼저 액체 상태의 물이 되지 않고 얼음의 표면을 직접 떠나는 과정이다.승화는 녹기엔 너무 낮은 온도에서 얼음과 눈이 한겨울에 천천히 사라지는 원인이다.남극대륙은 지구에서 강수량이 가장 적은 대륙이기 때문에 이러한 영향을 독특한 수준으로 보여준다.그 결과, 밀레니엄의 눈층이 승화해, 비휘발성 물질이 남아 있는 지역이 많이 있습니다.이것은 특정 과학 분야에 매우 귀중한 것으로, 전례 없는 숫자와 뛰어난 보존 상태로 노출된 운석의 수집이 극적인 예입니다.

승화는 주사 전자 현미경을 위한 특정 종류의 생물학적 시료를 준비하는데 중요하다.일반적으로 시료는 동결혼합과 동결파쇄에 의해 준비되며, 그 후 파손된 표면이 동결에칭되어 진공에 노출되어 필요한 상세도가 나타날 때까지 침식된다.이 기술은 단백질 분자, 오가넬 구조 및 지질 이중층을 매우 낮은 왜곡도로 표시할 수 있습니다.

응축

수증기가 응축되어 형성된 구름

수증기는 표면이 이슬점 온도보다 차갑거나 공기 중의 수증기 평형을 초과할 때만 다른 표면에 응축됩니다.수증기가 표면에 응축되면, [10]그 표면에서 순 온난화가 일어난다.물 분자는 열 에너지를 가지고 옵니다.차례로, 대기의 온도가 [11]약간 떨어집니다.대기 중 응축은 구름, 안개 및 강수량을 생성한다(보통 구름 응축 핵에 의해 촉진되는 경우에만).공기 소포의 이슬점은 공기 중의 수증기가 응축되기 전에 냉각되어야 하는 온도입니다.대기 중의 응결은 구름 방울을 형성한다.

또, 표면의 온도가 대기의 이슬점 온도 이하일 때, 수증기의 순응축이 표면에서 발생한다.증착은 수증기에서 직접 얼음이 형성되는 응축과 분리된 상전이이다.서리와 눈은 퇴적물의 예이다.

응결이 발생하는 냉각 메커니즘에는 1) 전도 또는 방사선에 의한 직접 열 손실 등 여러 가지가 있습니다.2) 공기의 상승으로 발생하는 기압의 저하로 인한 냉각(일명 단열 냉각)공기는 산이나 대류, 그리고 한랭전선과 온난전선에 의해 상승될 수 있다.3) 공기의 수평 이동에 의한 이류 냉각 - 냉각

중요도와 용도

  • 식물과 동물에게 물 공급: 수증기는 비와 눈으로 전환되어 식물과 동물에게 천연 수원으로 사용됩니다.
  • 증발 제어:공기 중의 과도한 수증기는 증발 속도를 감소시킨다.
  • 기후 조건을 결정합니다.공기 중의 수증기가 과잉되면 비, 안개, 눈 등이 발생한다.그러므로, 그것은 기후 조건을 결정합니다.

화학 반응

많은 화학 반응들이 물을 생성물로 가지고 있다.주변 공기의 이슬점보다 높은 온도에서 반응이 일어나면 물은 증기로 형성되고 이슬점보다 낮은 국소 응축이 발생할 경우 국소 습도를 증가시킵니다.물의 형성을 초래하는 일반적인 반응은 공기 또는 가스 혼합물을 포함하는 다른 산소에서 수소 또는 탄화수소가 연소되거나 산화제와의 반응의 결과입니다.

유사한 방식으로 다른 화학 또는 물리적 반응이 수증기 존재 하에서 일어날 수 있으며, 이로 인해 철 또는 강철에 녹이 슬거나, 중합(특정 폴리우레탄 발포 및 시아노아크릴레이트 접착제)이 발생하거나, 무수 화학 물질이 사라질 수 있는 경우와 같은 형태 변화가 발생할 수 있다.결정 구조를 형성하거나 기존 구조를 변경할 수 있는 충분한 증기 구체로, 때로는 측정에 사용할 수 있는 특징적인 색상 변화를 일으킨다.

측정.

매체의 수증기 양을 측정하는 작업은 직접 또는 원격에서 다양한 정확도로 수행할 수 있습니다.행성 대기 위의 위성에서 전자기 흡수 같은 원격 방법이 가능합니다.직접 방법은 물리적 특성 또는 치수의 변화를 측정하는 전자 변환기, 습윤 온도계 또는 흡습성 재료를 사용할 수 있다.

중간의 온도 범위(degC) 측정 불확도 표준 측정 주파수 시스템 비용 메모들
슬링 온도계 항공사 - 10 ~ 50 저중간 매시간 낮다
위성 분광학 항공사 - 80 ~ 60 낮다 매우 높은
정전식 센서 공기/통풍기 - 40 ~ 50 적당한. 2 ~ 0.05Hz 중간의 시간이 지남에 따라 포화/오염되기 쉽다
온열 용량 센서 공기/통풍기 - 15 ~ 50 중간에서 낮은 2 ~ 0.05Hz (온도에 따라 다름) 중간에서 높은 시간이 지남에 따라 포화/오염되기 쉽다
저항 센서 공기/통풍기 - 10 ~ 50 적당한. 60초 중간의 오염되기 쉽다
염화 리튬 이슬전지 항공사 - 30 ~ 50 적당한. 계속되는 중간의 이슬전지를 보다
염화 코발트(II) 공기/통풍기 0 ~ 50 높은 5분 매우 낮다 습도 표시기 카드에서 자주 사용
흡수 분광법 공기/통풍기 적당한. 높은
산화 알루미늄 공기/통풍기 적당한. 중간의 수분 분석 참조
산화규소 공기/통풍기 적당한. 중간의 수분 분석 참조
압전 흡착 공기/통풍기 적당한. 중간의 수분 분석 참조
전해 공기/통풍기 적당한. 중간의 수분 분석 참조
모발 긴장 항공사 0 ~ 40 높은 계속되는 저중간 온도의 영향을 받습니다.장기간 고농도로 인한 악영향
네페로미터 공기/기타 가스 낮다 매우 높은
골드비터 피부 (소 복막) 항공사 - 20~30 적당한(수정 포함) 저속, 저온에서의 저속 낮다 참고 자료:기상 계측 및 관측 방법에 대한 WMO 가이드 No.8 2006 (1.12-1페이지)
라이먼 알파 고주파 높은 http://amsglossary.allenpress.com/glossary/search?id=lyman-alpha-hygrometer1 잦은 교정 필요
중량계 습도계 매우 낮다 매우 높은 미국, 영국, EU 및 일본에서 개발된 국가 독립 표준인 프라이머리 소스라고 불리는 경우가 많습니다.
중간의 온도 범위(degC) 측정 불확도 표준 측정 주파수 시스템 비용 메모들

공기 밀도에 미치는 영향

수증기는 건조한 [12][13]공기보다 가볍거나 밀도가 낮다.등가 온도에서 건조 공기에 대하여 부력이 있으므로 표준 온도 및 압력(273.15K, 101.325kPa)에서 건조 공기의 밀도는 1.27g/L이고, 수증기는 표준 온도에서 0.6kPa의 증기 압력과 0.0048g/L의 훨씬 낮은 밀도를 가진다.

계산

Dewpoint.jpg

0°C에서 수증기 및 건조 공기 밀도 계산:

  • 물의 몰 질량은 구성 원자의 원자 질량의 합으로 계산한 18.02g/mol이다.
  • 공기의 평균 몰 질량(약 78% 질소, N2, 21% 산소, O2, 1% 기타 가스)은 표준 온도 및 압력(STP)에서 28.57g/mol입니다.
  • 아보가드로의 법칙과 이상적인 가스 법칙에 따르면 습한 공기는 건조한 공기보다 밀도가 낮습니다.최대 포화 상태(0°C에서 상대 습도 = 100%)에서 밀도는 28.51g/g/g로 감소합니다.
  • STP 조건은 0°C의 온도를 의미하며, 이 온도에서 물이 증기가 되는 능력은 매우 제한된다.공기 중의 농도는 0°C로 매우 낮습니다.오른쪽에 있는 빨간색 선은 주어진 온도에서 예상되는 수증기의 최대 농도입니다.수증기 농도는 온도가 상승함에 따라 크게 증가하여 100°C에서 100%(증기, 순수 수증기)에 근접합니다.그러나 공기와 수증기 간 밀도 차이는 여전히 존재한다(0.598 대 1.27 g/l).

동일한 온도에서

같은 온도에서 건조한 공기 기둥은 수증기를 포함한 공기 기둥보다 밀도가 높거나 무거울 것이며, 2원자 질소와 2원자 산소의 몰 질량은 둘 다 물의 몰 질량보다 클 것이다.따라서 건조한 공기는 더 많은 양의 습한 공기에 놓이면 가라앉습니다.또한 건조한 공기의 넓은 영역에 두면 습한 공기의 양이 상승하거나 부력을 받게 됩니다.온도가 상승함에 따라 공기 중의 수증기의 비율이 증가하며, 그 부력은 증가할 것이다.부력의 증가는 대기 온도와 해수 온도가 25°C 이상이 되면 강력하고 습기가 많은 상승 기류를 발생시켜 상당한 영향을 미칠 수 있다.이 현상은 사이클론 및 고기압 기상 시스템(태풍 및 허리케인)에 상당한 추진력을 제공합니다.

호흡과 호흡

수증기는 식물과 동물에서 호흡의 부산물이다.압력에 대한 기여는 농도가 높아질수록 증가합니다.기압에 대한 부분 압력 기여도가 증가하여 다른 대기 가스(달톤의 법칙)의 부분 압력 기여도를 낮춥니다.총 공기압은 일정하게 유지해야 합니다.공기 중에 수증기가 존재하면 농도가 높아짐에 따라 다른 공기 구성 요소가 자연스럽게 희석되거나 대체됩니다.

이것은 호흡에 영향을 줄 수 있다.매우 따뜻한 공기(35°C)에서 수증기의 비율은 습한 정글 환경이나 환기가 잘 되지 않는 건물에서 경험할 수 있는 습기를 충분히 발생시킬 수 있습니다.

리프팅 가스

수증기는 공기보다 밀도가 낮기 때문에 공기 중에는 부력이 있지만 공기보다는 증기 압력이 낮습니다.수증기가 열비행선에 의해 리프팅 가스로 사용될 때 수증기가 가열되어 수증기 압력이 주변 공기 압력보다 커지도록 증기를 형성하여 헬륨의 약 60%, 열풍의 [14]2배를 발생시키는 이론적인 "증기 풍선"의 형태를 유지한다.

총론

대기 중의 수증기의 양은 부분 압력과 온도의 제한에 의해 제한된다.이슬점 온도와 상대 습도는 수증기 순환 과정의 지침으로 작용한다.태양빛과 같은 에너지 입력은 바다 표면에서 더 많은 증발을 유발하거나 산 정상의 얼음 덩어리에서 더 많은 승화를 일으킬 수 있습니다.응축과 증발 사이의 균형은 증기 부분 압력이라고 불리는 양을 제공합니다.

공기 중 수증기의 최대 부분 압력(포화 압력)은 공기와 수증기 혼합물의 온도에 따라 달라집니다.이 양에는 다양한 경험적 공식들이 존재한다. 가장 많이 사용되는 기준 공식은 섭씨 0도 미만의 액체 물에 대한 SVP의 Goff-Gratch 방정식이다.

여기서 습한 공기의 온도인 T는 켈빈 단위로, p는 밀리바(헥토파스칼) 단위로 표시됩니다.

이 공식은 약 -50 ~ 102°C에서 유효하지만 과냉각 액체 상태의 물의 증기 압력 측정에는 매우 제한적입니다.사용할 [15]수 있는 다른 공식들이 많이 있습니다.

물의 끓는 온도에 도달하는 것과 같은 특정 조건에서는 상대 습도의 비율에 관계없이 표준 대기 조건 중에 순 증발이 항상 발생합니다.이 즉각적인 과정은 대량의 수증기를 차가운 대기로 배출할 것이다.

내쉬는 공기는 체온에서 수증기와 거의 완전히 평형을 이룬다.차가운 공기에서는 내뱉은 증기가 빠르게 응축되어 안개 또는 물방울 안개로 나타나고 표면에 응결 또는 서리로 나타납니다.이러한 물방울을 내쉬는 호흡에서 강제로 응축시키는 것이 진화하는 의학 진단 테스트인 내쉬는 호흡 응축수의 기초입니다.

공기 중의 수증기를 제어하는 것은 난방, 환기 및 공기조절(HVAC) 산업의 주요 관심사입니다.온도의 쾌적성은 습한 공기 조건에 따라 달라집니다.인간이 아닌 편안한 환경을 냉장이라고 하며 수증기의 영향을 받습니다.예를 들어, 슈퍼마켓과 같은 많은 식품 가게에서는 수증기 압력을 크게 낮출 수 있는 개방형 냉장 캐비닛 또는 식품 케이스를 사용합니다.이 방법은 문제뿐만 아니라 여러 가지 이점을 제공합니다.

지구 대기 중

콜로라도 볼더에서 시간이 지남에 따라 성층권 수증기의 양이 증가하고 있다는 증거입니다.
상세 정보:지구의 대기

가스 상태의 물은 작지만 환경적으로 중요한 대기의 구성 요소를 나타냅니다.표면 공기의 수증기 비율은 -42°C(-44°F)[16]에서 0.01%에서 이슬점이 30°C(86°F)[17]일 때 4.24%까지 다양합니다.대기 중 물의 99% 이상이 액체 물이나 [18]얼음이 아닌 증기 형태이며, 수증기의 약 99.13%가 대류권에 포함되어 있다.수증기가 액체나 얼음상으로 응축되는 것은 구름, 비, 눈, 그리고 다른 강수량의 원인이 되는데, 이 모든 것들이 우리가 날씨로 경험하는 것의 가장 중요한 요소 중 하나이다.응결이 발생할 때마다 대기 중으로 방출되는 기화 잠열은 국지적 규모와 지구적 규모 모두에서 대기 에너지 예산에서 가장 중요한 용어 중 하나이다.예를 들어, 대기 대류 시 잠열 방출은 열대성 사이클론 및 심한 뇌우와 같은 파괴적인 폭풍우의 동력이 된다.수증기는 적외선에 강하게 흡수되는 수산기 결합이 존재하기 때문에 중요한 온실가스이다[19][20].

수증기는 태양 조사로부터 나오는 열에너지를 바람의 형태로 기계적 에너지로 바꾸는 대기 열역학 엔진의 "작업 매체"입니다.열에너지를 기계적 에너지로 변환하려면 상온 및 하온 레벨과 양쪽을 왕복하는 작동 매체가 필요합니다.상한 온도는 지구의 토양이나 수면에 의해 주어지며, 이는 들어오는 태양 복사를 흡수하고 따뜻해지면서 물을 증발시킨다.지상의 습하고 따뜻한 공기는 주변보다 가볍고 대류권의 상한선까지 올라갑니다.그곳에서 물 분자는 주변의 공기를 식히면서 그들의 열에너지를 우주로 방출한다.상부 대기는 대기 열역학 엔진의 낮은 온도 수준을 구성합니다.지금 차가운 공기의 수증기는 응축되어 비나 눈의 형태로 지상으로 떨어진다.이제 더 무거워진 차갑고 건조한 공기도 지상으로 가라앉습니다; 따라서 대기 열역학 엔진은 수직 대류를 형성하여 땅에서 상층 대기로 열을 전달하고, 여기서 물 분자가 열을 방출할 수 있습니다.지구의 자전과 그에 따른 코리올리 힘 때문에, 이 수직 대류는 또한 수평 대류로 변환되어, 해양을 통해 증발된 물을 대륙의 내부로 운반하여 식물이 [21]자랄 수 있게 합니다.

지구 대기의 물은 끓는점(100°C)보다 낮을 뿐만 아니라 고도에서 물의 극성 인력 때문에 어는점(0°C)보다 낮아진다.수증기는 그 양과 결합하면 이산화탄소와 메탄과 달리 이슬점과 서리점이 관련된다.따라서 수증기는 물이 응축되어 [25]대기의 가장 낮은 층인 대류권으로 빠져나가기 때문에 부피 [22][23][24]대기의 몇 분의 1 크기 높이를 가진다.이산화탄소와2 메탄은 대기 중에 잘 혼합되어 수증기 위로 올라가는 경향이 있다.두 화합물의 흡수와 방출은 지구의 우주 배출과 행성 온실 효과에 [23][26][27]기여한다.이러한 온실 강제력은 수증기 대비 뚜렷한 스펙트럼 특성을 통해 직접 관찰할 수 있으며, CO [28]수준이 상승함에2 따라 증가하는 것으로 관찰된다.반대로, 높은 고도에서 수증기를 추가하는 것은 불균형적인 영향을 미치므로 제트[29][30][31] 교통은 불균형적으로 높은 온난화 효과를 가진다.메탄의 산화는 또한 [32]성층권의 수증기의 주요 원천이며, 메탄의 지구 [33]온난화 효과에 약 15%를 더한다.

다른 온실 가스가 없다면 지구의 수증기는 지표면에 [34][35][36]응축될 것이다; 이것은 아마도 한 번 이상 일어났을 것이다.따라서 과학자들은 비응축성(주행)과 응축성(주행) 온실 가스, 즉 위의 수증기 [37][20][19]피드백을 구별한다.

안개와 구름은 구름 응결핵 주위에서 응결을 통해 형성된다.핵이 없으면 응축은 훨씬 낮은 온도에서만 발생합니다.지속적인 응축이나 퇴적 하에서, 구름 방울이나 눈송이가 형성되고, 임계 질량에 도달하면 침전됩니다.

수증기의 대기 중 농도는 가장 차가운 공기의 10ppmv에서 습한 열대 [38]공기의 5%(50,000ppmv)까지 위치와 시간에 따라 매우 다양하며 육상 관측, 기상 관측 기구 및 [39]위성을 조합하여 측정할 수 있다.전체 대기의 수분 함량은 강수량에 의해 지속적으로 고갈된다.동시에, 그것은 증발에 의해 지속적으로 보충되며, 가장 두드러지게 바다, 호수, 강, 그리고 습한 흙으로부터 보충됩니다.대기 중 물의 다른 원천으로는 연소, 호흡, 화산 폭발, 식물의 증식, 그리고 다양한 생물학적, 지질학적 과정이 있다.대기 중에는 항상 약 1.29 x16 10L(3.4 x 10gal15)의 물이 있습니다.대기는 2500개의 민물 중 1개, [40]지구 전체 물의 10만분의 1을 차지하고 있다.대기 중 수증기의 평균 지구 함량은 대략 25mm 깊이의 액체 [41][42][43]물로 행성의 표면을 덮기에 충분하다.행성의 연간 평균 강수량은 약 1미터로, 이는 대류권 물 분자의 평균 체류 시간은 약 9일에서 10일이다.[43]

전지구 평균 수증기는 질량 기준 대기의 약 0.25%이며, 7월 2.62hPa에서 [44]12월 2.33hPa 사이의 대기압에 대한 기여도 측면에서 계절에 따라 달라진다.IPCC AR6는 [45]총 수증기의 증가에 대한 중간 신뢰도를 10년당 약 1-2%로 나타내며,[41] 온난화 시 °C당 약 7% 증가할 것으로 예상된다.

화산 폭발과 간헐천과 같은 지표면 지열 활동은 다양한 양의 수증기를 대기 중으로 방출한다.이러한 폭발은 인간의 관점에서 볼 때 클 수 있으며, 대규모 폭발 폭발은 예외적으로 많은 양의 물을 대기 중으로 분출할 수 있지만, 전체 대기 중 물의 비율로서 그러한 과정의 역할은 미미하다.화산이 방출하는 다양한 가스의 상대적인 농도는 현장 및 한 현장의 특정 사건에 따라 상당히 다르다.그러나 수증기는 항상 가장 일반적인 화산 가스이다. 일반적으로 수증기는 대기하 [46]분출 시 총 배출량의 60% 이상을 차지한다.

대기 중 수증기 함량은 다양한 척도로 표현된다.여기에는 증기 압력, 비습도, 혼합비, 이슬점 온도 및 상대 습도가 포함됩니다.

레이더 및 위성 이미징

이 지도는 주어진 달 동안 대기열의 평균 수증기 양을 보여줍니다. (자세한 내용은 클릭)
MODIS/Terra 지구 평균 대기 수증기(atm-cm)(대기 기둥에 응축된 경우 센티미터)

물 분자가 전자파와 다른 전파 주파수를 흡수하기 때문에 대기 중의 물은 레이더 신호를 [47]감쇠시킨다.또한 대기 중의 물은 그것이 증기인지 액체인지 고체인지에 따라 어느 정도 신호를 반사하고 굴절시킵니다.

일반적으로 레이더 신호는 대류권을 통해 더 멀리 이동할수록 점차 강도를 잃는다.다른 주파수는 다른 속도로 감쇠하므로 일부 공기 구성요소는 일부 주파수에서는 불투명하고 다른 주파수에서는 투명합니다.방송 및 기타 통신에 사용되는 전파도 동일한 효과를 경험합니다.

수증기는 물의 다른 두 위상보다 레이더를 덜 반사한다.물방울과 얼음 결정의 형태로, 물은 개별 분자로서는 할 수 없는 프리즘 역할을 하지만, 대기 중에 수증기가 존재하면 대기가 거대한 [48]프리즘 역할을 하게 된다.

GOES-12 위성사진의 비교는 지구의 바다, 구름, 대륙에 대한 대기 수증기의 분포를 보여준다.수증기가 행성을 둘러싸고 있지만 불균등하게 분포되어 있다.오른쪽의 이미지 루프는 단위별 월평균 수증기 함량을 센티미터 단위로 나타낸 것입니다. 이는 컬럼 내의 모든 수증기가 응축될 경우 발생할 수 있는 침전수 또는 그에 상응하는 양의 물을 나타냅니다.수증기의 가장 적은 양(0cm)은 노란색으로, 가장 많은 양(6cm)은 짙은 파란색으로 나타난다.결측 데이터가 있는 영역은 회색으로 표시됩니다.이 지도는 나사의 아쿠아 위성에 있는 중간 해상도 영상 분광 방사계(MODIS) 센서에 의해 수집된 데이터에 기초하고 있다.시계열에서 가장 눈에 띄는 패턴은 계절적 온도 변화와 들어오는 햇빛이 수증기에 미치는 영향이다.열대지방에서는 계절이 바뀌면서 매우 습한 공기의 띠가 적도의 북쪽과 남쪽을 뒤흔든다.이 습도 대역은 각 반구에서 불어오는 동쪽 무역풍이 모여 거의 매일 천둥번개와 구름이 발생하는 열대간 수렴대의 일부입니다.적도에서 멀리 떨어진 곳에 있는 수증기 농도는 여름을 경험하는 반구에서 높고 겨울을 경험하는 반구에서는 낮습니다.시계열에서 나타나는 또 다른 패턴은 육지 지역의 수증기 양이 인접한 해양 지역보다 겨울에 더 많이 감소한다는 것이다.이것은 주로 육지의 공기 온도가 바다의 온도보다 겨울에 더 많이 떨어지기 때문이다.수증기는 차가운 [49]공기에서 더 빨리 응축된다.

수증기가 가시 스펙트럼 범위에서 빛을 흡수하기 때문에, 그 흡수는 대기 중의 수증기의 양을 결정하기 위해 스펙트럼 분석 애플리케이션(DOAS 등)에 사용될 수 있다.이는 예를 들어 ERS 및 [50]MetOp의 GOME 분광계를 통해 작동됩니다.푸른 스펙트럼 범위에서 더 약한 수증기 흡수선과 243 nm의 해리 한계까지 UV로 가는 수증기 흡수선은 대부분 양자 역학적 계산에[51] 기초하며 실험에 [52]의해 부분적으로만 확인된다.

번개 발생

다음 항목도 참조하십시오.Van de Graff 발생기 및 외계 액체 물

수증기는 대기 중 번개 생성에 중요한 역할을 한다.구름 물리학에서, 보통 구름은 지구 대기에서 발견되는 정전기 전하의 실제 발생기입니다.구름이 엄청난 양의 전기 에너지를 보유하는 능력은 지역 시스템에 존재하는 수증기의 양과 직접적으로 관련이 있습니다.

수증기의 양은 공기의 유전율을 직접적으로 조절한다.습도가 낮은 시간에는 정전기가 빠르고 쉽게 방전됩니다.습도가 높은 시간에는 정전기가 적게 발생합니다.유전율과 정전용량은 함께 작용하여 [53]번개의 메가와트 출력을 생성합니다.

예를 들어 구름이 번개 발생기가 된 후 대기 중의 수증기는 구름의 전기 에너지를 방출하는 능력을 감소시키는 물질(또는 절연체)로 작용합니다.일정 기간 동안, 구름이 계속해서 정전기를 발생시키고 저장한다면, 대기 중의 수증기에 의해 만들어진 장벽은 궁극적으로 저장된 전기 [54]위치 에너지로부터 무너질 것입니다.이 에너지는 번개의 형태로 국소적으로 반대 방향으로 충전된 영역으로 방출됩니다.각 방전의 강도는 대기 유전율, 캐패시턴스 및 소스의 전하 생성 [55]능력과 직접 관련이 있습니다.

외계인

상세 정보:외계 액체 물

수증기는 태양계, 나아가 다른 행성계에서 흔히 볼 수 있다.태양 흑점에서 발생하는 태양 대기에서 그 징후가 포착되었습니다.수증기의 존재는 태양계, 지구의 달,[56] 그리고 다른 행성의 [which?]달들에 있는 7개의 모든 외계 행성들의 대기에서 발견되었지만, 일반적으로는 미량이다.

목성의 달 유로파에서 분출하는 극저온 장치(아티스트 [57]콘셉트)
허블 우주 [58]망원경과 같은 기구로 탐지할 수 있는 외계 행성 대기의 물의 특징을 그린 아티스트의 그림.

빙하기와 같은 지질학적 형성은 조석 가열에 의해 수증기를 방출하는 여러 얼음 달의 표면에 존재하는 것으로 생각되며 상당한 양의 지표수 존재 여부를 나타낼 수 있다.목성의 위성 유로파에서 수증기 덩어리가 검출되었으며 토성의 위성 엔셀라두스에서 [57]검출된 수증기 덩어리와 유사하다.타이탄의 [59]성층권에서도 수증기의 흔적이 발견되었다.수증기는 소행성대에서[60] 가장 큰 물체인 왜행성 케레스의 대기의 주요 구성 요소인 것으로 밝혀졌습니다. 이 발견은 [61]허셜 우주 관측소의 원적외선 능력을 이용하여 이루어졌습니다.소행성이 아닌 혜성이 전형적으로 "제트와 깃털"로 여겨지기 때문에 이 발견은 예상 밖이다.과학자들 중 한 명에 따르면, "혜성과 [61]소행성 사이의 선이 점점 더 흐려지고 있다."화성을 연구하는 과학자들은 물이 행성 주위를 움직이면 [62]수증기로서 움직인다는 가설을 세운다.

혜성 꼬리의 광채는 주로 수증기에서 나온다.태양에 접근할 때, 많은 혜성들이 수증기로 서브슬라이즈를 운반합니다.천문학자들은 혜성과 태양 사이의 거리를 알고 있기 때문에 혜성의 [63]밝기로부터 혜성의 수분 함량을 추론할 수 있다.

수증기는 태양계 밖에서도 확인되었다.페가수스자리에 있는 외계 행성 HD 209458 b의 분광 분석은 태양계 밖 대기 수증기의 첫 번째 증거를 제공한다.CW 레오니스라고 불리는 별은 늙고 거대한 별 주위를 도는 엄청난 양의 수증기 고리를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다.NASA의 한 위성은 성간 가스 구름의 화학 물질을 연구하기 위해 설계되었으며, 이 발견은 탑재된 분광계를 통해 이루어졌다.가장 가능성이 높은 것은 "수증기는 궤도를 도는 혜성의 [64]표면에서 증발되었다."수증기의 증거가 있는 다른 외계 행성으로는 HAT-P-11b와 K2-18b가 [65][66]있다.

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참고 문헌

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