Luftfeuchtigkeit ist eine physikalische Größe, mit der die Menge an Wasserdampf in der Luft beschrieben wird.
Es gibt viele Möglichkeiten, die Luftfeuchtigkeit auszudrücken. Die in der Meteorologie am häufigsten verwendete ist die „relative Luftfeuchtigkeit“.
Was also ist relative Luftfeuchtigkeit?
Stellen wir uns Luft als Schwamm vor. Sie kann höchstens eine bestimmte Menge Wasser aufnehmen, beispielsweise 1 Liter.
Dann bezeichnet die relative Luftfeuchtigkeit das Verhältnis des tatsächlichen Wassergehalts des Schwamms (also der absoluten Luftfeuchtigkeit) zur maximalen Wassermenge, die dieser aufnehmen kann.
Wenn der Schwamm kein Wasser trinkt, beträgt die relative Luftfeuchtigkeit Null; wenn der Schwamm 500 Milliliter Wasser trinkt, beträgt die relative Luftfeuchtigkeit 50 %.
Die maximale Wasserdampfmenge, die die Atmosphäre aufnehmen kann, hängt hauptsächlich von der Temperatur ab.
Ein Temperaturanstieg entspricht einer Vergrößerung des Schwamms, der mehr Wasser aufnehmen kann.
Wenn Sie also die Größe des Schwamms vergrößern, ohne mehr Wasser hinzuzufügen, verringert sich die relative Luftfeuchtigkeit.
Wenn Sie weiterhin Wasser hinzufügen, nachdem der Schwamm voll ist, wird der zusätzliche Wasserdampf ausfallen.
Das heißt aber nicht, dass es regnen wird.
Da die relative Luftfeuchtigkeit normalerweise am Boden gemessen wird, gibt sie nicht genau die Luftfeuchtigkeit in der oberen Luftschicht wieder.
Selbst wenn die Luftfeuchtigkeit in der oberen Luftschicht die Sättigung erreicht und der zusätzliche Wasserdampf zu kleinen Wassertröpfchen kondensiert, fallen diese kleinen Wassertröpfchen nicht sofort zu Regen, wie dies bei einem mit Wasser gefüllten Schwamm der Fall ist.
Da sie leicht und klein sind (die meisten haben einen Durchmesser von nur 0,01 bis 0,02 mm), werden sie durch aufsteigende Luft getragen und bilden schwebende Wolken.
Nur wenn kleine Wassertropfen ständig Wasser aufnehmen und so dick werden, dass die Luft sie nicht mehr halten kann, fallen sie herab und verwandeln sich einer nach dem anderen in Nieselregen.
Eine Luftfeuchtigkeit von 100 % bedeutet also nicht, dass es regnen wird.
2. Je höher der Taupunkt, desto unangenehmer ist es.
Wenn die Luftfeuchtigkeit jedoch 100 % erreicht, bildet sich zwangsläufig Tau.
Bei konstantem Wasserdampfgehalt sinkt die Temperatur, was einem kleineren Schwamm entspricht und schließlich dazu führt, dass der Wasserdampf in der Luft einen Sättigungszustand erreicht.
Dadurch fiel der überschüssige Wasserdampf aus und verwandelte sich in Tau.
Die Umgebungstemperatur, bei der Wasserdampf in der Luft kondensiert und Tau bildet, wird als Taupunkt bezeichnet.
Beispielsweise liegt der Taupunkt bei 18 °C. Das bedeutet, dass die Außentemperatur unter 18 °C fallen muss, bevor der Wasserdampf in der Luft die Sättigung erreichen und glitzernde Tröpfchen auf Gras und Blättern bilden kann.
Der Taupunkt ist eine Möglichkeit, die absolute Luftfeuchtigkeit zu messen.
Wenn beispielsweise der Taupunkt eines Ortes 12 °C beträgt, ist die absolute Luftfeuchtigkeit hier die Menge an gesättigtem Wasserdampf bei 12 °C.
Man erkennt also: Je höher der Taupunkt, desto mehr Wasserdampf befindet sich in der Luft.
Bei viel Wasserdampf ist die Temperatur bzw. relative Luftfeuchtigkeit relativ hoch. Denn je größer der Schwamm ist, desto mehr Wasser kann er aufnehmen und je voller der Schwamm ist, desto mehr Wasser befindet sich unter der Kleidung.
Im Gegenteil: Je niedriger der Taupunkt, desto weniger Wasserdampf befindet sich in der Luft.
Es gibt auch zwei Fälle von weniger Wasserdampf: einer ist die niedrige Temperatur, d. h. der Schwamm ist klein und hat keine große Wasserkapazität; der andere ist die niedrige relative Luftfeuchtigkeit, d. h. der Schwamm ist groß, trinkt aber weniger Wasser.
Obwohl der Taupunkt im Wetterbericht nicht erwähnt wird, ist er tatsächlich ein wichtiger Indikator dafür, ob sich der Körper wohlfühlt oder nicht.
Zusammen mit Wind, Sonnenschein und anderen Faktoren beeinflusst es unsere somatosensorische Temperatur (also die Lufttemperatur, die der menschliche Körper wirklich spürt).
Bei einem hohen Taupunkt fühlen sich Menschen normalerweise unwohl.
Denn wie bereits erwähnt, ist die Temperatur am Taupunkt im Allgemeinen höher, was die Menschen zum Schwitzen bringt.
Ein hoher Taupunkt geht manchmal mit einer hohen relativen Luftfeuchtigkeit einher, die die Schweißverdunstung behindert und aufgrund der hohen Körpertemperatur zu Unbehagen und sogar Krankheiten führt.
Bei einem niedrigen Taupunkt ist auch die Temperatur bzw. relative Luftfeuchtigkeit relativ niedrig, was dazu führt, dass der Körper Wärme effektiv abgibt und sich somit wohler fühlt.
Der Wasserdampf in der Luft stammt hauptsächlich aus der Verdunstung von Ozeanen und Seen.
Je wärmer das Wasser ist, desto schneller verdunstet es und desto mehr Wasserdampf befindet sich in der Luft. Daher liegen die meisten Gebiete der Erde mit hohem Taupunkt in der Nähe warmer Gewässer, wie beispielsweise der Persische Golf, das Rote Meer und der Golf von Aden, die drei Gebiete mit den höchsten Taupunkten der Welt.
Der Persische Golf ist die Region mit der höchsten Wassertemperatur der Welt und kann im Sommer 3033 °C erreichen.
Infolgedessen wurde in Zahran an der Westküste des Persischen Golfs der höchste jemals gemessene Taupunkt der Welt erreicht – 35 °C (15.00 Uhr, 8. Juli 2003).
3. Städte stinken im Sommer mehr.
Ist Ihnen aufgefallen, dass es in der Stadt im Sommer stärker riecht und von Zeit zu Zeit ein unangenehmer Geruch in der Luft liegt?
Warum ist das so?
Neben der Tatsache, dass Müll im Sommer eher verrottet, haben Wissenschaftler auch herausgefunden, dass der Geruchssinn des Menschen in feuchter Umgebung empfindlicher ist.
Dies liegt daran, dass bei hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit mehr Wassermoleküle in der Luft schweben und sich schneller bewegen.
Eine große Anzahl aktiver Wassermoleküle transportiert mehr Geruchspartikel in unsere Nase, daher stinken Städte im Sommer stärker.
Dies könnte auch erklären, warum nasse Hunde schlimmer riechen.
Im Fell des Hundes befinden sich viele Mikroben wie Bakterien und Hefen, die übel riechende Verbindungen produzieren.
Wenn der Hund nass ist, gelangen diese übelriechenden Substanzen durch verdunstete Wassermoleküle in unsere Nase und führen zu einem schlimmeren Geruch des Hundes.
Der Gestank von Müll ist auch im Winter wahrnehmbar, doch kalte, trockene Luft begrenzt die Reichweite der Geruchspartikel und verringert so ihre tödliche Reichweite erheblich.
4. Die Luft ist trocken und beim Singen gerät man leicht in falsche Töne.
Unsere Stimmbänder bestehen aus einem Paar symmetrischer Schleimhäute (links und rechts).
Bei der Erzeugung eines Lautes wirkt der Luftstrom aus der Luftröhre und der Lunge weiterhin auf die Stimmbänder ein, wodurch diese vibrieren und einen Ton erzeugen.
Die Stimmbänder steuern den Ton unserer Sprache oder unseres Gesangs, indem sie den Luftstrom kontrollieren.
Interessanterweise ist es schwierig, in einer trockenen Umgebung nicht falsch zu singen.
Tatsächlich spekulieren die Forscher, dass es die Feuchtigkeit ist, die der Sprache ihren vollen Klang verleiht.
Nachdem sie weltweit mehr als 3.700 Sprachen gezählt hatten, stellten sie fest, dass Sprachen mit komplexen Lauten – wie Kantonesisch, Vietnamesisch und viele afrikanische Sprachen – eher in feuchten Teilen der Erde vorkommen.
Untersuchungen zeigen, dass die überwiegende Mehrheit der Sprachen mit komplexen Lauten in den tropischen Regionen Südostasiens und Afrikas vorkommt, einige wenige auch in Feuchtgebieten Nordamerikas, des Amazonas und Neuguineas.
Im Gegensatz zu mehrstimmigen Sprachen wie verschiedenen europäischen Sprachen, darunter Englisch, kommen sie eher in trockeneren Gegenden vor – im kalten Norden oder in trockenen Wüsten.
Der Grund für dieses interessante Muster liegt darin, dass die Luftfeuchtigkeit die Elastizität der Stimmbänder beeinflusst.
Die Schleimschicht auf der Oberfläche der Stimmbänder enthält einen festen Anteil an Wasser und Polysacchariden, um die Schleimschicht weich und elastisch zu halten, was der Schlüssel zur Tonerzeugung ist.
Das Einatmen trockener Luft trocknet die Stimmbänder aus, wodurch die Schleimschicht zähflüssiger und weniger elastisch wird, was die Erzeugung komplexer Töne erschwert.
5. Haare können Feuchtigkeit messen.
Wenn Sie lange Haare haben, müssen Sie sich möglicherweise nicht die Mühe machen, den Wetterbericht zu konsultieren, um die Luftfeuchtigkeit zu erfahren.
Da das Haar empfindlich auf Feuchtigkeit reagiert, biegt sich glattes Haar bei feuchter Luft, während lockiges Haar stärker lockig wird.
Auch der Schweizer Physiker Southall entdeckte dieses interessante Phänomen und baute anschließend aus Haaren das erste Haarhygrometer der Welt.
Southall befestigte ein Ende eines 25,4 Zentimeter langen Haarbüschels an einer Schraube, während das andere Ende durch eine Rolle geführt wurde, um es mit einem Gewicht zu verbinden.
Nach der Wasseraufnahme und Befeuchtung werden die Haare kürzer und das Gewicht steigt.
Southall berechnet die Luftfeuchtigkeit anhand der Entfernung, über die sich das Gewicht bewegt.
Warum werden die Haare nach der Wasseraufnahme kürzer?
Der Hauptbestandteil des Haares ist ein Protein namens Keratin.
Wie wir alle wissen, bestehen Proteine aus Aminosäuren, die „Händchen halten“ und lange Peptidketten bilden.
Wie in der Abbildung oben gezeigt, kann die Peptidkette durch Disulfid- oder Wasserstoffbrücken eine helikale Struktur bilden und sich weiter falten.
Die Disulfidbindung ist stabil, wird durch Feuchtigkeit nicht beeinträchtigt und kann nahezu dauerhaft sein, solange Sie Ihr Haar nicht dauerwellen.
Dies verleiht unserem Haar Kraft und Widerstandskraft.
Andererseits ist die Wasserstoffbrücke relativ schwach, reagiert sehr empfindlich auf Feuchtigkeit und kann jederzeit unterbrochen und wiederhergestellt werden.
Bei Feuchtigkeit befinden sich mehr Wassermoleküle in der Luft. Dadurch bilden sich zusätzlich zu den Wasserstoffbrücken zwischen benachbarten Aminosäuren auch mehr Wasserstoffbrücken zwischen Aminosäuren in verschiedenen Abschnitten der Peptidkette und zwischen verschiedenen Peptidketten. Dies führt zu Faltungen und Biegungen der Peptidkette.
Wenn die Luftfeuchtigkeit abnimmt, werden viele Wasserstoffbrücken aufgebrochen und die Peptidketten werden erneut gestreckt und verlängert.
Seine makroskopische Wirkung besteht darin, dass das Haar bei steigender Luftfeuchtigkeit kürzer wird.
Wenn Sie sich das Haar als eine Feder vorstellen, entspricht das Föhnen dem Glätten und Verlängern der Feder, während sich im nassen Zustand eine große Zahl von Wasserstoffbrücken bildet, die die Feder weiter biegen, falten oder sogar aufwickeln, wodurch das Haar kürzer wird.
Obwohl das Haarhygrometer so grob ist, dass man es sogar selbst zu Hause durchführen kann, wurde es erst in den 1960er Jahren durch ein elektronisches Hygrometer ersetzt.
6. Bei Hitze und Feuchtigkeit ist es gefährlich, Sport zu treiben.
Sogar Profisportler müssen ihr Training an Veränderungen der Luftfeuchtigkeit anpassen.
Baseball ist ein Sport, der stark von der Luftfeuchtigkeit beeinflusst wird.
Wenn der Spieler die Schlagstärke nicht dem Spielfeld anpassen kann, kommt es bei jedem Anstieg der relativen Luftfeuchtigkeit um 20 % zu einem Homerun (nachdem der Schlagmann den Ball schlägt und erfolgreich um die Base zurückkehrt, um einen Homerun zu schlagen, bevor der Ball vom gegnerischen Spieler gefangen wird, ist es ein Homerun).
Der direkteste Weg besteht darin, den Ball direkt außerhalb der Homerun-Mauer zu schlagen, 90 Meilen und 100 Meter entfernt, also so weit wie möglich.
Die Wahrscheinlichkeit wird um etwa 25 % reduziert.
Wenn die Luftfeuchtigkeit auf dem Spielfeld hoch ist, nimmt der Baseball Wasser auf und nimmt an Gewicht zu, was zu einer Verringerung der Schlaggeschwindigkeit führt. Zudem erfährt der Ball in der feuchten Luft einen größeren Widerstand. Durch die Kombination dieser beiden Faktoren wird die Distanz, die der Baseball zurücklegen kann, geringer.
Mit jedem Meter, um den sich die Flugdistanz des Balls verringert, verringert sich die Wahrscheinlichkeit, einen Homerun zu schlagen, um etwa 7,5 %.
In großen Höhen ist die Wahrscheinlichkeit, dass Spieler Homeruns schlagen, höher, da die Luftfeuchtigkeit niedriger ist und der Ball weiter fliegt.
Tatsächlich ist anstrengendes Training in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit sehr gefährlich.
Denn wenn wir in einer heißen Umgebung trainieren, kühlt der Körper durch Schwitzen ab.
Bei trockener Luft kann der Schweiß schnell verdunsten und der Körperoberfläche Wärme entziehen, wodurch die Körpertemperatur effektiv gesenkt wird.
Wenn die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung jedoch so hoch ist, dass der Schweiß nur schwer verdunsten kann, muss der Körper mehr schwitzen, um zu versuchen, die Körpertemperatur zu senken.
Schwitzen kann zu Dehydration führen und unbehandelt kann es leicht zu einem Hitzschlag kommen.
Daher ist es bei Hitze und Feuchtigkeit am besten, die Zeit für Outdoor-Sport zu reduzieren und rechtzeitig nach dem Training Wasser nachzufüllen.
7. Die Luftfeuchtigkeit verrät den Motten, wo es mehr Nektar gibt.
Die heiße und feuchte Umgebung, die wir hassen, ist ein Paradies für Insekten.
Insekten neigen eher zur Dehydrierung als große Tiere, da sie eine größere relative Oberfläche haben (das Verhältnis von Körperoberfläche zu Volumen), was bedeutet, dass mehr Wasser von der Körperoberfläche verloren geht.
Und wir wissen, dass die meisten Insekten sehr klein sind und eine hohe Luftfeuchtigkeit ihre Überlebensrate erhöht. Daher reagieren die meisten Insekten sehr empfindlich auf Feuchtigkeit und mögen immer ein feuchtes Paradies.
Am häufigsten sind Motten darunter, die Feuchtigkeitsänderungen von nur 4 % wahrnehmen können.
Darüber hinaus kann die Motte ihre Nahrung – Nektar – auch finden, indem sie Veränderungen der Luftfeuchtigkeit wahrnimmt.
Nektar wird transpiriert und die relative Luftfeuchtigkeit über den frisch blühenden Blüten ist etwa 4 % höher als die Umgebungsfeuchtigkeit.
Anschließend nimmt der Feuchtigkeitsunterschied allmählich ab, bis der Nektar etwa eine halbe Stunde später aufgebraucht ist.
Mit anderen Worten: Eine halbe Stunde später stehen die Blüten zwar noch in voller Blüte, der Nektar ist jedoch verschwunden.
Motten können Nektar nur dann genießen, wenn sie Blüten finden, die nicht länger als eine halbe Stunde geöffnet sind.
Ein ausgeprägtes Gespür für Feuchtigkeitsschwankungen kann Motten dabei helfen, schnell festzustellen, welche Blumen mehr Nektar enthalten.
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