Точка росы — это так называемый уровень температуры, при которой водяной пар становится насыщенным. Роса — это результат конденсации водяного пара с относительной влажностью воздуха 100% (т. е. при насыщении).
Конденсация пара, а точнее ее процесс ускоряется при наличии ядер конденсации. Ими могут быть мельчайшие частички разных примесей — аэрозоли. Если таких ядер нет, то конденсация пара идет плохо и относительная влажность способна достигать нескольких сот процентов, т. е. молекул водяного пара будет в несколько раз больше, чем при насыщении.
Поэтому так велика роль веществ, вызывающих в атмосфере образование ядер конденсации. Это прямо связано с рождением осадков. Правда, далеко не всегда конденсация пара приводит к осадкам. Образованные ею облака могут осадков и не дать. И виноваты в этом другие причины, пока еще недостаточно хорошо известные.
Водяной пар, конденсируясь, может образовывать облака, состоящие из капель воды или же из снежинок. Его преобразование в ледяные кристаллы происходит только при температуре −40°С.
Если температура выше, водяной пар может находиться в переохлажденном состоянии и в кристаллы льда не превращаться. Переохлажденный водяной пар легко переходит в лед в случае, если может создать пленку льда (скажем, на корпусе летящего самолета).
Этому же способствуют и ядра конденсации, которыми служат образовавшиеся ледяные кристаллы: они ускоряют конденсацию пара. Таким образом, в переохлажденных облаках одновременно существуют водяной пар, лед и переохлажденная вода.
Постепенно все большее количество водяного пара сублимируется на ледяных кристаллах, и в результате возникает снег. Затем снег начинает падать, преобразуясь в теплых областях нижней атмосферы в дождь. Ясно, что так бывает далеко не всегда: ведь дождь может рождаться и без предварительного образования снега.
В теплых тропических облаках, где водяной пар не может быть переохлажденным, образование льда и снега исключено. Видимо, там мелкие капельки сливаются в крупные дождевые капли, которые и выпадают на поверхность Земли.
Давайте рассмотрим, как происходит конденсация пара в условиях, когда в воздухе находятся водные капли различных размеров, кристаллы льда, причем вода находится в переохлажденном состоянии. Именно такие условия, как говорилось выше, имеют место в облаках.
Было установлено, что упругость насыщенного пара над переохлажденной водой больше (при той же температуре), чем надо льдом. Это значит, что парциальное давление водяного пара переохлажденной водой может быть выше, т. е. конденсация пара наступает при большем количестве в воздухе, чем в случае, когда пар находится надо льдом.
При температуре 0°С разницы между льдом и водой в этом смысле нет. С понижением температуры она растет и становится наибольшей при —11,8 °С, а при дальнейшем понижении температуры уменьшается. Эта разница играет очень важную роль в жизни облака и образовании осадков.