蒸発と蒸散

気温が1 °C上がるごとに、空気が含める水蒸気量は約7%増えます。

濡れた肌が冷たく感じる理由

風のある日にプールから上がると、夏でも身震いします。NOAAは、この例で蒸発を説明しています。液体の水が水蒸気になるにはエネルギーが必要で、肌についた水は体からそのエネルギーを奪います。汗も同じ仕組みです。体自身の熱で汗を蒸発させ、体を冷やします。

水の循環の主なエネルギー源は太陽です。太陽光が海面を暖めると、一部の分子が周囲の分子から離れて空気中へ出るのに十分なエネルギーを得ます。海は地球の表面の70%以上を覆うため、水蒸気の大部分を供給します。USGSの推定では、大気中の水分の約90%は海や湖、河川からの蒸発に由来し、約10%は植物に由来します。

暖かい空気は水蒸気を多く含める

空気が含める水蒸気量には上限があり、気温によって決まります。気象学では、これを飽和水蒸気圧で表します。NWSの式はes = 6.11 × 10^(7.5T ÷ (237.3 + T))ヘクトパスカルで、Tの単位は°Cです。15 °Cでは約17.1 hPa、25 °Cでは約31.7 hPaで、ほぼ2倍です。1 °C上がるごとに上限は約7%増えます。NASAが大気全体について示している数値です。

そのため、モデルでは気温を上げるほど、上がる点が増えます。これは、NOAAが温暖化する気候について説明する現象にもつながります。暖かい空気は雨が降るまでに、より多くの水を取り込むため、雨の降らない期間が長引き、降るときには強い雨になることがあります。同じ7%の関係によって、湿った熱帯の空気は大量のエネルギーを蓄え、ハリケーンの原動力の一部となります。

ポンプとしての植物

蒸散は、葉からの蒸発です。水は根から植物に入り、茎を上って、葉の裏側にある気孔という小さな穴から出ていきます。NOAAによると、植物を通る水のうち成長に使われるのは約1%だけで、残りの99%は空気中へ出ます。つまり森林は、土壌から空へ水を持ち上げる、大きく静かなポンプです。水文学では、蒸発と蒸散を合わせて蒸発散と呼ぶことがよくあります。

氷からも少量の水蒸気が生じます。寒く乾燥した風の強い日には、雪が昇華して直接水蒸気になるため、雪の山が融けずに小さくなることがあります。USGSによると、これは大気中の水分のごくわずかな割合です。

発電所では、蒸発を意図的に利用します。USGSは、発電所の温水を内部で噴霧し、蒸発によって冷やしてから河川へ戻す冷却塔を紹介しています。熱い水は川の生物に害を与えるためです。冷却塔の上の白い雲は煙ではありません。水蒸気が冷たい空気中で再び凝結した水滴です。USGSによると、地球全体では、1年間に蒸発する水の量と、降水として戻る量はほぼ同じです。