水作为地球上最丰富的物质之一,它与人类的生存和发展存在着广泛深刻的联系,因此,湿度测量也很早就成为科学发展史上的一个重要分支。
人们最早是利用羊毛球(或织物)吸收大气中的水蒸气所引起的重量变化来测量空气中的湿度,并逐步发展到利用冷凝、蒸发作用和物体的几何尺寸、张力变化来测量湿度,由此产生了露点湿度计、干球湿度计和毛发湿度计。人们对湿敏元件的认识是从1938年美国F.W.Dummore研制成功浸涂式LiCl湿敏元件才开始的,从此以后,已有几十种湿敏元件及传感器应运而生。
大气中水汽的含量虽然不多,却是大气中极其活跃的成分。气象上对水汽含量有很多种测量方法,日常生活中人们最关心的是水汽压和相对湿度。
水汽压(e)是大气压力中水汽的分压力,和气压一样用百帕来度量。以前气压和水汽压常以水银柱的毫米数来测度,1百帕=0.75008毫米水银柱。在一定温度下空气中水汽达到饱和时的分压力,称为饱和水汽压(E)。饱和水汽压随着气温的升高而迅速增加。
相对湿度的大小表示空气接近饱和的程度。当它为100%时,表示空气已经达到饱和;未饱和时,相对湿度小于100%。相对湿度的大小不仅与大气中水汽含量有关,而且还随气温升高而降低。
水汽压直接反应出蒸发的快慢。白天温度高,蒸发快,进入大气的水汽多,水汽压就大;夜间出现相反的情况,基本上由温度决定。每天有一个最高值出现在午后,一个最低值出现在清晨。在海洋上,或在大陆上的冬季,多属于这种情况。但是在大陆上的夏季,水汽压有两个最大值,一个出现在早晨9~10时,另一个出现在21~22时。在9~10时,由于太阳出来后对流开始发展,地面蒸发的水汽被上传给上层大气,使下层水汽减少;21~22时以后,对流虽然减弱,但温度已降低,蒸发也就减弱了。与这个最大值对应得是两个最小值,一个最小值发生在清晨日出前温度最低的时候,另一个发生在午后对流最强的时候。
相对湿度的大小,不但取决于水汽压,还取决于温度。气温升高时,虽然地面蒸发加快,水汽压增大,但这时饱和水汽压随温度升高而增大得更多些,使相对湿度反而减小。同样的道理,在气温降低时,水汽压减小,但是饱和水汽压随温度下降得更多些,使相对湿度反而增大。所以相对湿度在一天中有一个最大值出现在清晨,一个最低值出现在午后。 |
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