L’umidità, la quantità di vapore acqueo nell’aria. È la caratteristica più variabile dell’atmosfera e costituisce un fattore importante del clima e del tempo. Segue una breve trattazione dell’umidità. Per una trattazione completa, vedi clima: Umidità atmosferica e precipitazioni.
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Il vapore acqueo entra nell’atmosfera principalmente attraverso l’evaporazione dell’acqua dalla superficie terrestre, sia terrestre che marina. Il contenuto di vapore acqueo nell’atmosfera varia da luogo a luogo e da tempo a tempo perché la capacità di umidità dell’aria è determinata dalla temperatura. A 30 °C (86 °F), per esempio, un volume d’aria può contenere fino al 4% di vapore acqueo. A -40 °C (-40 °F), tuttavia, non può contenere più dello 0,2 per cento.
Quando un volume d’aria a una data temperatura contiene la massima quantità di vapore acqueo, si dice che l’aria è satura. L’umidità relativa è il contenuto di vapore acqueo dell’aria rispetto al suo contenuto alla saturazione. L’aria satura, per esempio, ha un’umidità relativa del 100 per cento, e vicino alla Terra l’umidità relativa scende molto raramente sotto il 30 per cento. L’aria insatura può diventare satura in tre modi: con l’evaporazione dell’acqua nell’aria; con la miscelazione di due masse d’aria di temperature diverse, entrambe inizialmente insature ma sature come miscela; o, più comunemente, con il raffreddamento dell’aria, che riduce la sua capacità di trattenere l’umidità come vapore acqueo, a volte fino al punto che il vapore acqueo che trattiene è sufficiente per la saturazione. Questo raffreddamento atmosferico può avvenire in diversi modi, come l’arrivo di una massa d’aria più fredda o il movimento di una massa d’aria su per un lato della montagna. Se il raffreddamento continua oltre il punto di saturazione, e a condizione che ci siano sufficienti nuclei di condensazione nell’aria attorno ai quali si possono formare piccole goccioline di nuvola o di nebbia, l’umidità in eccesso condenserà fuori dall’aria come goccioline di nuvola o di nebbia o varie forme di precipitazione sulla superficie della Terra. Il processo di condensazione, tuttavia, rilascia calore latente, che può aiutare la nuvola a crescere verso l’alto, riscaldando l’aria umida, facendola salire, o, al contrario, può far evaporare le nuvole poiché l’aria riscaldata scende sotto il punto di saturazione ed è in grado di assorbire più vapore acqueo. Quando le nuvole si formano, tuttavia, bloccano parte della radiazione solare e quindi hanno un effetto netto di raffreddamento dell’aria.
Si deve fare attenzione a distinguere tra l’umidità relativa dell’aria e il suo contenuto di umidità o densità, noto come umidità assoluta. Le masse d’aria sopra i deserti tropicali come il Sahara e il Messico contengono grandi quantità di umidità come vapore acqueo invisibile. A causa delle alte temperature, tuttavia, l’umidità relativa è molto bassa. Al contrario, l’aria a latitudini molto alte, a causa delle basse temperature, è spesso satura anche se la quantità assoluta di umidità nell’aria è bassa.