L'umidità atmosferica

In tutta l'atmosfera è sempre presente, in grandi quantità o in tracce, del vapore acqueo. Di norma la concentrazione del vapore presente nell'aria viene misurata in gr di vapore per kg di aria (umidità specifica) o in grammi di vapore per metro cubo di aria (umidità assoluta).
L'umidità non è visibile, non ha odore; insomma, non può essere percepita in maniera palese dai nostri sensi. L'organismo umano può comunque avvertire un certo disagio prodotto da particolari condizioni atmosferiche che coinvolgono il vapore acqueo: quello derivante dal freddo umido, l'afa associata al caldo umido.
A parità di pressione atmosferica, l'aria ad una data temperatura può contenere una determinata quantità massima di vapore. L'aria molto calda si comporta come un'ottima spugna e può contenere grandi quantità di vapore acqueo; al contrario, quella molto fredda è come una spugna poco efficiente e può trattenere soltanto piccole quantità di acqua allo stato di vapore. L'aria fredda, quindi si satura di vapore molto facilmente, quella calda, invece è molto più esigente: richiede molta acqua per arrivare alla saturazione. Alla pressione media al livello del mare, un metro cubo di aria alla temperatura di 30 °C può contenere fino a 30,3 grammi di acqua allo stato di vapore; con una temperatura di -20 °C non può contenere più di 1,1 grammi di vapore. Possiamo quindi trasformare facilmente una "spugna atmosferica" efficiente in una "cattiva spugna" atmosferica, semplicemente "strizzandola", cioè raffreddandola. Portando un metro cubo di aria satura da 30 °C a -20 °C costringiamo questa "spugna" ad "espellere" 29,2 gr di acqua, che passerà così dallo stato di vapore a quello liquido (condensazione)... o solido (sublimazione).
Non è quindi sufficiente conoscere il contenuto di umidità in grammi di una determinata massa d'aria. È importante anche sapere se l'aria è satura, oppure se è più o meno lontana dal punto di saturazione, vale a dire: determinare il rapporto tra la quantità di vapore presente in una determinata massa d'aria avente una determinata temperatura e la quantità massima di vapore che può contenere quella massa d'aria alla stessa temperatura. Il valore di questo rapporto è chiamato "umidità relativa" espressa in percentuale (%):

                                                grammi di vapore misurati X 100
umidità relativa (%) =      ______________________________________
 
                                        grammi di vapore contenuti nell'aria satura

Se i grammi di vapore misurati equivalgono a quelli contenuti a saturazione, avremo una umidità relativa del 100 %; se equivalgono alla metà di quelli contenuti a saturazione, avremo una umidità relativa del 50 %... e così via.
Logicamente, se non ci saranno ulteriori apporti di vapore, l'umidità specifica non subirà variazioni, mentre quella relativa potrà cambiare al mutare della temperatura. Ad un raffreddamento dell'aria corrisponde una minore quantità di vapore contenuto a saturazione, di conseguenza l'umidità relativa tende ad aumentare. Viceversa, se l'aria si riscalda può contenere una maggiore quantità di vapore e quindi si manifesterà una riduzione dell'umidità relativa.
L'umidità atmosferica ha origine principalmente dall'evaporazione degli oceani; anche le terre emerse producono umidità atmosferica attraverso l'evapotraspirazione (in modo particolare quella delle grandi foreste) e l'evaporazione delle acque continentali (soprattutto quella dei laghi di grandi dimensioni).
La trasformazione dell'acqua dallo stato liquido a quello di vapore avviene con assorbimento di energia (600 calorie per ogni grammo di acqua evaporata). Di conseguenza, l'aria umida contiene energia potenziale (calore latente di evaporazione), che verrà prima o poi restituita all'atmosfera nei fenomeni di condensazione (o sublimazione).