Hogyan működik a Föld légköre
Milyen széles a Föld légköre? Van ötleted? 10 km-ig? 1000 km? Miért csökken a légköri nyomás a tengerszint feletti magassággal? Mi generálja a légköri nyomást? Miért csökken a hőmérséklet a magassággal? Miért vannak olyan területek, ahol a hőmérséklet a légkör felső rétegeiben emelkedik? Hogyan rombolta le az ember az ózonréteget és miért fontos? Hogyan alakul ki az északi/déli aurora? Íme néhány kérdés, amelyekre ebben a cikkben válaszolunk.
A Föld légköre egyedülálló a Naprendszerünkben, tekintve, hogy egyetlen más bolygón sem található meg a Földön található gázok, páratartalom és hő keveréke. Ez az egyedülálló kombináció lehetővé teszi az élet létezését.
A Föld sugara körül, amely körülbelül 6400 km hosszú, a Föld légköre csak rendkívül vékony réteg. .
És ami még érdekesebb, a Föld légkörének több mint 99% -a az első 30 km-ben van . Ez a vékony gázréteg nyújt hihetetlen védelmet a kozmikus sugárzás ellen.
A földfelszín és a légkör, valamint a bolygóközi tér és a légkör között zajló energiacseréket az időjárás neve határozza meg.
A légkör összetétele
A fenti képen látható gázokon kívül a légkör számos változó komponensek: vízgőz, aeroszolok és ózonréteg .
Vízpára
A vízgőz az összes felhő és ezért csapadék forrása. De van egy másik fontos szerepük is, a föld által visszavert hő, valamint a napenergia egy részének elnyelése. A vízgőznek tehát "látens hője" van, amely a körülményektől függően felszívódik vagy felszabadul. Ez az energia például viharokat generál.
A Föld légkörének dinamikája elegendő ahhoz, hogy számtalan részecske a levegőben szuszpendálódjon: hullámok mozgásából eredő sószemcsék, apró talajtöredékek, tűzvészek füstje, virágpor, széllégkörben felmerült mikroorganizmusok, vulkanikus hamu stb. Mindezek általában ismertek "Aerosol".
Az aeroszolok inkább az alsó légkörben vannak, közelebb a föld felszínéhez. Az aeroszolok meteorológiai szempontból fontosak, mivel olyan felületekként funkcionálnak, amelyeken a vízgőz kondenzálódhat, ami lényeges szempont a felhőképzés szempontjából. Másrészt az aeroszolok képesek elnyelni és visszaverni a napsugárzást.
Az ózon 3 oxigénatomból álló molekula. Az ózon különbözik a belélegzett oxigéntől (a molekulák 2 oxigénatomból állnak).
Az ózon alacsony jelenlétű a légkörben, 10 millió molekulából 3-at képvisel. Főleg a sztratoszférában található, a légkör egy olyan rétegében, amely a Föld felszínétől 10-50 km között húzódik.
Az ózon oxigénmolekulák (2 atomból) és oxigénatomok kombinációjából képződik, amelyek egy oxigénmolekula (O2) megtöréséből adódtak a Nap által kibocsátott ultraibolya sugárzás előfordulása esetén. Az ózon viszont elnyeli a nap káros ultraibolya sugárzásának egy részét. Az ember, anélkül, hogy kezdetben tudta volna, ritkította az ózonréteget azzal, hogy klórfluor-szénhidrogéneket (CFC-ket) juttatott a légkörbe, amelyeket főleg hűtőoldatként használnak légkondicionálókban és hűtőberendezésekben. Ezek az időközben betiltott anyagok (Montreali Jegyzőkönyv, 1987) képesek lebontani az ózonmolekulákat, így elvékonyítva az ózonréteget.
Ahol a Föld légköre kezdődik és végződik?
Nehéz megmondani. Nincs egyértelmű vonal, amely a légkört lehatárolja a világűrből; a légkör egyre ritkábbá válik, addig a pontig, ahol nem lehet különbséget tenni a bolygóközi tér között.
Amit tudunk, az az, hogy a légkör egyre ritkábbá válik, ahogy eltávolodunk a föld felszínétől. A légkör tömegének fele 5,6 km-re van a föld felszínétől. A légkör mintegy 90% -a csak 16 km magasságig terjed!
100 km-nél csak az összes léggáz 0,00003% -a van. Valójában 100 km-rel a föld felett a légkör annyira ritka, hogy a levegő sűrűsége alacsonyabb, mint a legtökéletesebb vákuumban, amelyet a laboratóriumban létrehozhatunk! 600 km-nél a 2 atom/részecske közötti távolság, figyelembe véve az átlagos eloszlást, körülbelül 10 km.
Nyomásváltozások a Föld légkörében
A légköri nyomás egyszerűen a légköri levegő súlya a Föld gravitációjának összefüggésében. Természetesen a magasság növekedésével a légkör elvékonyodása miatt a légköri nyomás a magassággal csökken.
A hőmérséklet változása a Föld légkörében
Miért hidegebb a levegő, annál nagyobb a magasság? Nem szabad melegebb lenni, amikor közelebb kerülünk a Naphoz.?
Mint tudják, a meleg levegő emelkedik. Egy szobában egy nyári hónapban kis különbség lesz az alsó és a felső levegő között. A mennyezetre szerelt ventilátor ezért hasznos a forró levegő eltávolításához a helyiségből. De akkor miért olyan hideg a hegy tetején?
Elképzelhetjük a Földet, mint nagy sugárzót; minél távolabb megy tőle, annál hidegebb érzés.
De mi melegíti a "radiátort"? Napfény. A tudósok ezt a fényt "sugárzásnak" nevezik. Ez a fotonfluxus felmelegíti a Föld felszínét, és biztosítja a Föld életéhez szükséges feltételeket.
Napfény
A napsugárzás az űrön keresztül a Földre jut, és áthalad a légkörön. De a légkör nem túl jó a Napból származó hő megtartásában. Ennek oka, hogy mint fentebb említettem, a nagyobb magasságban lévő levegő kisebb sűrűségű, mivel a gázrészecskék tágulnak és energiát veszítenek.
Végül a napsugárzás elüt a föld felszínén, és elnyeli a hőt. Az erdők és az óceánok különösen jól képesek elnyelni a naphőt. A föld felszínének egyéb területei, például a hó borítja, nagyobb valószínűséggel tükrözik a sugárzást.
Minél messzebb megy a tengerszinttől, annál távolabb van attól a "radiátortól", amely hozzászokik a megszokott hőmérsékletekhez. A hegyek tetején olyan hideg lehet, hogy az ember néhány perc alatt meghalhat, ha nincs meg a szükséges védőfelszerelése.
A nagy magasságban lévő levegő nem képes "visszatartani" a Nap sugárzását, amely anélkül, hogy azt felmelegítené, áthalad a légkör felső rétegein.
Az űrben sok a napsugárzás, az űrhajósok különleges öltönyöket viselnek, hogy megvédjék magukat tőle. De nincs levegő az űrben, ami azt jelenti, hogy valójában nincs mit "fenntartani" a Nap melegében.
De. meglepetés! A hőmérséklet a magassággal nem csökken folyamatosan!
Amit fentebb mondtam, elvileg igaz. De nem érvényes a légkör teljes felületére. Leon Philippe Teisserenc de Bort francia kutató több mint 200 időjárási léggömb adatait felhasználva mutatta be, hogy a hőmérsékletet 8 és 12 km között tartják.
Ám amikor felmászunk a légkör rétegeire, észrevesszük a hőmérséklet inverziójának területeit. Annak érdekében, hogy ne használjon túl sok szót, elemezze az alábbi képet a hőmérséklet alakulásával, a magasságtól függően. Érdemes megemlíteni, hogy a legnagyobb ózonkoncentrációjú területen a hőmérséklet emelkedik, tekintettel arra, hogy ezt a területet a nap ultraibolya sugárzásának magas abszorpciós sebessége jellemzi.
A légkör negyedik rétege, a termoszféra csak a légtömeg töredékét tartalmazza, rendkívül ritkán. De a hőmérséklet ezen a területen ismét emelkedik - és akár 1000 o C-ot is elérhet, a nagy energiájú napsugárzás oxigén- és nitrogénatomok általi abszorpciója miatt. De ezek a magas hőmérsékletek nem hasonlíthatók össze a földkéregben érzett hőmérsékletekkel. A hőmérsékletet a molekulák átlagos sebességével határozzák meg; hogy a termoszférában lévő gázok nagy sebességgel mozognak - a hőmérséklet magas.
Az ionoszféra olyan réteg, amelyet nem lát a fenti képen, amely 80 és 400 km között helyezkedik el. Ezt a réteget elektromos töltés jellemzi; a nitrogénmolekulákat és az oxigénatomokat nagy energiájú napsugárzás bombázza, az atomok közben elveszítik az elektronokat (és az atomok "ionokká" válnak, innen származik a réteg neve), és az elektronok szabadon haladnak elektromos áram formájában.
Bár az ionizáció 1000 és 50 km között megy végbe, a pozitív töltésű elektronok és ionok legnagyobb sűrűsége 80 és 400 km között van.
Aurora borealis
Az ionoszféra az a légköri terület, ahol az egyik leglátványosabb jelenség játszódik le: az északi fények (északi félteke) és a déli aurora (déli félteke). Az aurórák megjelenése szigorúan korrelál a Nap (napszél) aktivitásával és földrajzilag a Föld mágneses pólusaival. A Nap által generált nagy energiájú részecskéket, a protonokat és az elektronokat a Föld mágneses tere megfogja és a mágneses pólusokra irányítja. Mivel a napszélek korrelálnak a napfoltok aktivitásával, az aurora megjelenése nagyobb, ha a napfoltok száma nagyobb.
Források: Lutgens Tarbuck A légkör című könyve
Miért van hidegebb a levegő annál magasabbra
Hozzászólhat a fiók használatát az oldalon, az FB, a Twitter vagy a Google által, vagy látogatóként (regisztráció nélkül). A látogatók számára a megjegyzések mérsékeltek (admin jóváhagyta).