Kondensasi dan pembentukan awan

Udara yang naik 1 km mendingin 9.8 °C hingga jenuh, sehingga dasar awan tampak datar.

Gelas dingin pada hari panas

Keluarkan kaleng minuman dingin dari kulkas pada hari lembap, dan dalam satu menit bagian luarnya basah. Air itu tidak merembes melalui kaleng, melainkan berasal dari udara. Udara yang menyentuh logam dingin ikut mendingin. Udara sejuk tidak dapat menampung uap sebanyak udara hangat, sehingga uap berlebih mengembun menjadi cairan. Inilah kondensasi, kebalikan evaporasi, dan tepat seperti itulah awan terbentuk.

Dalam NOAA, hal ini dijelaskan melalui dua suhu: suhu udara dan titik embun. Titik embun adalah suhu ketika udara menjadi jenuh. Dinginkan udara hingga di bawah titik embunnya, dan uap mulai mengembun. Saat suhu udara dan titik embun sama di dekat permukaan tanah, kabut sering terbentuk.

Udara yang naik mendingin sendiri

Cara paling umum mendinginkan udara hingga titik embunnya adalah mengangkatnya. Tekanan udara turun seiring ketinggian, sehingga gelembung udara yang naik (parsel udara) mengembang. Pengembangan mengambil energi dari parsel itu sendiri, dan suhunya turun meskipun tidak ada panas yang keluar. Ahli meteorologi menyebutnya pendinginan adiabatik. Untuk udara kering, lajunya 9.8 °C setiap kilometer kenaikan, yaitu laju penurunan suhu adiabatik kering.

Sebagai contoh, udara di permukaan bersuhu 30 °C dengan titik embun 18 °C. Saat naik, suhu turun sekitar 9.8 °C per km dan titik embun sekitar 1.8 °C per km. Selisih 12 °C menyusut sebesar 8 °C per km, sehingga tingkat kondensasi pengangkatan berada sekitar 12 ÷ 8 = 1.5 km di atas titik awal. Di sanalah tetesan pertama muncul. Karena semua udara di daerah itu memiliki suhu dan kelembapan hampir sama, kejenuhan tercapai pada ketinggian yang hampir sama. Ketinggian bersama itulah dasar datar yang kamu lihat di bawah deretan awan kumulus pada sore musim panas.

Setiap tetesan memiliki partikel di pusatnya

Tetesan awan biasanya terbentuk ketika uap air mengembun pada partikel aerosol yang disebut inti kondensasi awan. Garam laut, debu, asap, dan abu vulkanik dapat menyediakan partikel tersebut. Aktivasi bergantung pada ukuran dan komposisi partikel serta seberapa jauh kelembapan melampaui kejenuhan, bukan pada jari-jari minimum universal. Tetesan yang tumbuh menjadi jauh lebih besar daripada intinya dan tetap hampir seluruhnya berupa air murni.

Kondensasi juga mengembalikan energi yang diambil evaporasi. Saat uap menjadi cair, panas dilepaskan ke udara sekitar. Kehangatan itu membuat udara berawan lebih mudah naik, sehingga naik lebih tinggi, mengembun lebih banyak, dan melepaskan lebih banyak panas lagi. Menurut NOAA, pelepasan ini membantu membentuk hurikan. Awan tidak pernah selesai terbentuk: di tepinya, tetesan terus menguap sementara tetesan baru terbentuk di dalam. Karena itulah bentuk awan berubah saat kamu mengamatinya.