Jak vzniká deštová kapka

Základní podmínkou je kondenzace vodní páry. K té dochází, je-li vzduch vodní párou nasycen a jsou-li přítomná kondenzační jádra.

Vzduch je vodní párou nasycen:

  1. při ochlazení na rosný bod
  2. při nižší teplotě než rosný bod
  3. nebo stálým přísunem vodní páry

Kondenzačními jádry mohou být prach z půdní eroze, živé i neživé bílkovinné látky, hygroskopická sloučenina dusíku po výbojích blesku i působení ultrafialových paprsků, produkty hoření aj.

Kondenzací dochází k tvorbě oblaků. Vodní pára, ze které vznikly oblaky, je neviditelná.

Oblaky jsou složeny z kapek vody ve vrstvě mezi kondenzační hladinou a hladinou nulové izotermy. Výše, až k hladině ledových jader se nacházejí kapky přechlazené vody. Hladina ledových jader začíná ve výškách, kde teplota klesá alespoň na – 12°C. Při vertikálním proudění se do oblasti krystalků zanese vodní pára i kapičky vody. Je-li vzduch vodní párou nasycen, pak v oblasti krystalků se již stává vzduchem přesyceným. Na krystal desublimuje vodní pára. Tím se v okolí krystalu sníží vlhkost. Porušila se rovnováha, která se opět získává vypařováním drobných kapiček vody. Ve zlomku vteřiny tedy na malém prostoru narůstají miliardy ledových krystalů na úkor přechlazených kapek vody a o něco níže narůstají přechlazené kapky na úkor teplejších kapek nebo vodních par. A k tomu přistupuje KOAGULACE, tj. přímé spojování kapek mezi sebou nebo přímé spojování kapek a krystalů.

Elementární ledový krystal při velmi nízké teplotě krystalizuje v šesterečné soustavě v podobě šestibokých destiček a hranolků.Úhel mezi atomy kyslíku a vodíku v molekule vodytotiž vytváří předpoklad pro to, aby se vytvořilo šest volných směrů, kterými se může rozrůstat pevné skupenství. Pravidelným narůstáním na rozích a hranách vznikají šestipaprskové hvězdice složené asi ze dvou až tří tisíc elementárních krystalků. Hvězdice vypadávají z horní části oblaku do nižší části s kapkami vody, zde se prudce zvětšují a padají k zemi. Základem dešťové kapky i v létě je tedy pevné skupenství, které propadáním v teplém vzduchu taje. Dešťová kapka může padat rychlostí nanejvýš osm metrů za sekundu. Příliš velké kapky se za letu zplošťují a jejich rychlost se tím sníží. Jedná velká kapka vody vznikne v oblaku asi za deset minut. Krystalek ledu posbírá vodu asi tisíci kapičkám o velikosti padesátiny milimetru.

Při tvorbě dešťové kapky hraje významnou roli soudržnost molekul.

Ta je větší:

  • na ledu než na přechlazené kapce
  • na rovinném povrchu vody než na vypouklém povrchu kapky
  • v roztoku než v chemicky čisté vodě

Ledové krystaly rostou na úkor kapiček vody. Ty se vypařují, stávají se více vypouklými, soudržnost molekul klesá a měly by úplně zmizet. Zároveň se ale kapičky stávají stále hustším roztokem, který soudržnost zvyšuje. Kapičky v oblaku se tudíž nevypaří beze zbytku, jinak by při dešti úplně zmizel oblak.

Celý proces vytváření atmosférických srážek vyžaduje výstupné proudy a ochlazování vzduchu, aby byl stále přesycen vodními párami. Výstup vzduchu zajišťuje frontální plocha mezi dvěma různými vzduchovými hmotami, horská překážka nebo instabilita atmosféry (výrazný pokles teploty a výškou). Ochlazování zajišťuje rozpínání vzduchu při výstupu. Na rozpínání se totiž spotřebovává vnitřní energie, což se projeví poklesem teploty.