Како работи атмосферата на Земјата
Колку е широка атмосферата на Земјата? Имате ли идеја? До 10 км? 1.000 км? Зошто атмосферскиот притисок се намалува со надморска височина? Што создава атмосферски притисок? Зошто температурата опаѓа со надморска височина? Зошто има области каде што температурата се зголемува во горните слоеви на атмосферата? Како човекот го уништи озонскиот слој и зошто е важен? Како се формира северната/јужната аурора? Еве голем број прашања на кои ќе одговориме во оваа статија.
Атмосферата на Земјата е единствена во нашиот Сончев систем, со оглед на тоа што ниедна друга планета нема мешавина од гасови, влажност и топлина што ги наоѓаме на Земјата. Оваа уникатна комбинација овозможува постоење на живот.
Во споредба со радиусот на Земјата, кој е долг околу 6.400 км, атмосферата на Земјата е само исклучително тенок слој. .
И што е уште поинтересно, повеќе од 99% од Земјината атмосфера е во првите 30 км . Токму овој тенок слој на гас обезбедува неверојатна заштита од космичкото зрачење.
Енергетската размена што се одвива помеѓу површината на земјата и атмосферата и помеѓу меѓупланетарниот простор и атмосферата се идентификуваат под името на времето.
Составот на атмосферата
Покрај гасовите што можете да ги видите споменати на сликата погоре, атмосферата има голем број на променливи компоненти: водена пареа, аеросоли и озонски слој .
Водена пареа
Водата на пареа е извор на сите облаци и затоа врнежи. Но, тие имаат и друга важна улога, таа на апсорпција на топлината што ја рефлектира Земјата, како и дел од сончевата енергија. Затоа, водената пареа има „латентна топлина“, која се апсорбира или ослободува во зависност од условите. Оваа енергија генерира, на пример, бури.
Динамиката на атмосферата на Земјата е доволна за да се задржат безброј честички суспендирани во воздухот: честички на сол што произлегуваат од движењето на брановите, мали фрагменти од почва, чад од пожари, полен, микроорганизми израснати во атмосферата на ветерот, вулканска пепел итн. Сите овие се попознати како „Аеросол“.
Аеросолите се поприсутни во долната атмосфера, поблиску до површината на земјата. Аеросолите се важни од метеоролошка гледна точка, бидејќи тие функционираат како површини на кои може да се кондензира водена пареа, суштински аспект во однос на формирање на облак. Од друга страна, аеросолите можат да го апсорбираат и рефлектираат сончевото зрачење.
Озонот е молекула составена од 3 атоми на кислород. Озонот е различен од кислородот што го дишеме (молекулите се составени од 2 атоми на кислород).
Озонот има мало присуство во атмосферата, што претставува 3 од 10 милиони молекули. Тоа е претежно присутно во стратосферата, слој на атмосферата што се протега помеѓу 10 и 50 км од површината на Земјата.
Озонот се формира од комбинација на молекули на кислород (кои се состојат од 2 атоми) и атоми на кислород што произлегуваат од кршење на молекула на кислород (О2) под инциденца на ултравиолетово зрачење емитирано од Сонцето. Озонот, пак, апсорбира дел од штетното ултравиолетово зрачење на сонцето. Човекот, без првично да знае, го разредува озонскиот слој испуштајќи хлорофлуоројаглеродни јаглени хидрати (CFC) во атмосферата, што се користи главно како раствор за ладење во климатизери и опрема за ладење. Овие супстанции, кои се забранети во меѓувреме (Монтреалски протокол, 1987), имаат потенцијал да ги разградат молекулите на озонот, со што се разредува озонскиот слој.
Каде започнува и завршува атмосферата на Земјата?
Тешко е да се каже. Не постои јасна линија за разграничување на атмосферата од вселената; атмосферата станува сè поретка, до точка кога не може да се прави разлика помеѓу неа и меѓупланетарниот простор.
Она што го знаеме е дека атмосферата станува сè поретка како што се оддалечуваме од површината на земјата. Половина маса на атмосферата е на 5,6 км од површината на земјата. Околу 90% од атмосферата се протега на надморска височина од само 16 км!
На над 100 км има само 0,00003% од сите гасови што ја сочинуваат атмосферата. Всушност, 100 км над земјата атмосферата е толку ретка, така што густината на воздухот е помала отколку во најсовршениот вакуум што можеме да го создадеме во лабораторијата! На 600 км растојанието помеѓу 2 атоми/честички, земајќи ја предвид просечната дистрибуција, е околу 10 км.
Промени на притисокот во атмосферата на Земјата
Атмосферскиот притисок е едноставно тежина на атмосферскиот воздух во контекст на гравитацијата на Земјата. Секако, поради истенчувањето на атмосферата со зголемувањето на надморската височина, атмосферскиот притисок се намалува со надморската височина.
Температурни промени во атмосферата на Земјата
Зошто е воздухот постуден колку е поголема надморската височина? Не треба да биде потопло бидејќи се приближуваме до Сонцето.?
Како што знаете, топлиот воздух се крева. Во просторија, во летен месец, ќе има мала разлика помеѓу долниот и горниот воздух. Затоа, вентилаторот поставен на таван е корисен за отстранување на топол воздух од просторијата. Но, тогаш зошто е толку студено на врвот на една планина?
Ние можеме да ја замислиме Земјата како одличен радијатор; колку подалеку од него, толку постудено се чувствува.
Но, што го загрева „радијаторот“? Сончева светлина. Научниците ја нарекуваат оваа светлина „зрачење“. Овој фотонски флукс ја загрева површината на Земјата и ги обезбедува потребните услови за живот на Земјата.
Сончева светлина
Сончевото зрачење патува низ вселената кон Земјата и минува низ атмосферата. Но, атмосферата не е многу добра во задржување на топлината од Сонцето. Ова е затоа што, како што реков погоре, воздухот на поголема надморска височина има помала густина, бидејќи честичките на гасот се шират и губат енергија.
Конечно, сончевото зрачење ја погодува површината на земјата и ја апсорбира топлината. Шумите и океаните се особено добри во апсорпцијата на сончевата топлина. Другите области на површината на земјата, како што се оние покриени со снег, најверојатно ќе рефлектираат зрачење.
Колку подалеку одите од нивото на морето, толку подалеку сте од „радијаторот“ што не прави навикнати на температурите на кои сме навикнати. На врвот на планините може да биде толку ладно што човек може да умре за неколку минути ако ја нема потребната заштитна опрема.
Воздухот на голема надморска височина нема способност да го „задржи“ зрачењето од Сонцето, кое минува низ горните слоеви на атмосферата без да го загрева.
Во вселената има многу сончево зрачење, а астронаутите носат специјални одела за да се заштитат од него. Но, нема воздух во вселената, што значи дека навистина нема што да се „одржи“ топлината на Сонцето.
Но. изненадување! Температурата не се намалува континуирано со надморската височина!
Она што го реков погоре е точно, во принцип. Но, не важи за целата површина на атмосферата. Францускиот истражувач Леон Филип Тејсеренц де Борт користел податоци од повеќе од 200 временски балони за да покаже дека температурата се одржува близу од 8 до 12 км.
Но, додека се искачуваме на слоевите на атмосферата, забележуваме области на инверзија на температурата. За да не користите премногу зборови, анализирајте ја сликата подолу со еволуцијата на температурата, во зависност од надморската височина. Вреди да се спомене дека во областа со најголема концентрација на озон температурата се зголемува, со оглед на тоа што оваа област се карактеризира со висока стапка на апсорпција на сончевото ултравиолетово зрачење.
Четвртиот слој на атмосферата, термосферата, содржи само мал дел од масата на атмосферата, исклучително редок. Но, температурата повторно се зголемува во оваа област - и може да достигне температура до 1.000 o C, како резултат на апсорпцијата на високо-енергетското сончево зрачење од атомите на кислород и азот. Но, овие високи температури не се споредливи со температурите што се чувствуваат на земјината кора. Температурата се дефинира со просечната брзина со која се движат молекулите; како гасовите во термосферата се движат со голема брзина - температурата е висока.
Јоносферата е слој што не го гледате на горната слика, а се наоѓа помеѓу 80 и 400 км. Овој слој се карактеризира со електричен полнеж; азотни молекули и атоми на кислород се бомбардирани од високо-енергетско сончево зрачење, атомите губат електрони при процесот (а атомите стануваат „јони“, па оттука и името на слојот), а електроните слободно патуваат во форма на електрична струја.
Иако јонизацијата се јавува помеѓу 1.000 и 50 км, најголемата густина на позитивно наелектризирани електрони и јони е помеѓу 80 и 400 км.
Аурора бореалис
Јоносферата е област на атмосферата каде се случува еден од најспектакуларните феномени: северните светла (северната хемисфера) и јужната аурора (јужната хемисфера). Појавата на аурори е строго во корелација со активноста на Сонцето (сончев ветер) и, географски, со магнетните полови на Земјата. Високоенергетските честички генерирани од Сонцето, протоните и електроните, се заробени од магнетното поле на Земјата и се насочени кон магнетните полови. Бидејќи соларните ветрови се во корелација со активноста на сончевите дамки, појавата на аурори е побројна кога сончевите дамки се побројни.
Извори: Книгата на Лутгенс Тарбак „Атмосфера“
Зошто е постуден воздухот колку повеќе се одвивате
Можете да коментирате користејќи ја сметката на страницата, од ФБ, Твитер или Гугл или како посетител (без регистрација). За посетителите, коментарите се умерени (одобрени од администраторот).