loading...
Turystyka Górska
Sporty Górskie
loading...
Strefa Outdoor
Kultura
loading...
Kultura

Turystyka

Sport

Sprzęt

Konkursy

Meteo w Tatrach cz 2

Warstwy atmosfery:

 Troposfera:

Rozciąga się od powierzchni Ziemi, aż do górnej granicy występowania chmur. Temperatura powietrza spada wraz z wysokością, w tropopauzie osiąga ok. -50ºC. Górna granica troposfery jest w przedziale od 8 km nad biegunami do 15-18 km nad równikiem. Jest to warstwa, gdzie kształtuje się pogoda.

Stanowi ona ponad 80% całej masy atmosfery, gdyż wyżej rozrzedzenie jest tak duże, że na ogromne przestrzenie przypada niewiele masy.

Od powierzchnie Ziemi do wysokości:

- 5 tyś m - 50% całej masy

- 10 tyś m - 75% całej masy

- 35 tyś m (w stratosferze) - 99% całej masy.

Do 4 tyś m wolno przebywać człowiekowi, bez dodatkowego wyposażenia w tlen, powyżej osoby wytrenowane.

Podstawowymi procesami są:

1. Prądy konwekcyjne, gdzie cieplejsze powietrze jako lżejsze unosi się do góry, a chłodniejsze (cięższe) opada na dół

2. Parowanie wody, która unosi się wraz z powietrzem w wyższe i chłodniejsze obszary, w skutek czego powietrze to nie jest w stanie przyjąć tak dużej ilości pary wodnej i następuję kondensacja (skraplanie), tworzą się chmury i może być opad deszczu.

3. Powietrze i para wodna unosi się do tropopauzy, jedynie nieliczna część pary wodnej i różnych związków chemicznych jest w stanie przedostać się do stratosfery.

W tej warstwie zachodzi też tzw. efekt cieplarniany, bez którego życie na Ziemi było by niemożliwe. Spowodowane jest to parą wodną (60%) i dwutlenkiem węgla (20%), które pochłaniają ciepło emitowane przez podłoże i utrzymują je przy powierzchnie Ziemi.

Powstawanie gazów cieplarnianych:

- dwutlenek węgla: pochodzi głównie ze spalanie paliw kopalnych

- metan: powstaje w wyniku procesów życiowych krów, owiec i innych przeżuwaczy, jest także emitowany z pół ryżowych, wysypisk śmieci i składów ropy naftowej

- chlorofluorowęglowodory (freony): używane w urządzeniach chłodniczych, a także do produkcji pianek i środków czystości

- ozon troposferyczny: dostarczany głównie przez procesy przemysłowe i komunikacyjne

- tlenek azotu: powstaje w skutek procesów życiowych mikroorganizmów glebowych i nawożenia.

W troposferze zachodzi wiele reakcji chemicznych, np. utleniacze potrafią czyścić powietrze ze szkodliwych substancji:

- rodnik hydroksylowy, tworzący się w skutek działania światła słonecznego, oczyszczający atmosferę w dzień

- rodnik azotanowy, tworzący się w nocy i o wschodzie słońca, oczyszcza atmosferę w nocy

- ozon

Tropopauza:

Rozciąga się nad troposferą na wysokości od 8 km nad biegunami do 15-18 km nad równikiem. Jest to strefa o grubości około 2 km, której pionowy gradient temperatury nie przekracza 0,2ºC/100 m. Temperatura powietrza osiąga tam ok. -50ºC i jest to najchłodniejsze miejsce w rejonie troposfery i stratosfery. Nie jest to warstwa jednolitą, a tam gdzie następują jej przerwania powstają bardzo silne wiatry, zwane prądami strumieniowymi, które mają znaczny wpływ na ruch wielkich mas powietrza.

Powietrze i para wodna unosi się do tropopauzy, jedynie nieliczna część pary wodnej i różnych związków chemicznych jest w stanie się przez nią przedostać do stratosfery.

Stratosfera:

Rozciąga się nad troposferą (i tropopauzą) na wysokości od 8 km nad biegunami do 15-18 km nad równikiem do 50 km. Stratosferę, kończy stratopauza.

Czasem na wysokości 22-28 km można zaobserwować cienkie obłoki iryzujące

Temperatura wzrasta tam z wysokością w wyniku zawartości przez nią dużej ilości ozonu, który pochłania promieniowanie ultrafioletowe dochodzące ze Słońca i zamienia je na ciepło.

Prawie, ze nie ma tu pary wodnej, gdyż tylko nieznaczne ilości powietrza są w stanie przedostać się z troposfery. Wobec tego chmury w stratosferze mogą się tworzyć tylko wtedy, gdy jest tak zimno, że te niewielkie ilości wody mogą ulec skropleniu i utworzyć kryształki lodu.

Tylko substancje chemiczne o bardzo długim okresie trwania, które mogą znajdować się w atmosferze całe lata i nie wejść w reakcje chemiczne z innymi substancjami są w stanie dotrzeć do stratosfery i mogą w niej przebywać długi czas.

Na wysokości 20-45 km znajduje się wysoka zawartość ozonu w powietrzu (warstwa ozonowa). Większość docierającego promieniowanie ultrafioletowego jest pochłaniana przez tą warstwę i zamieniana na ciepło.

Zbyt duża ilość promieniowania docierającego na Ziemię mogła by powodować groźne choroby (rak skóry).

Ozon w stratosferze tworzy się i rozpada cały czas. Tworzy się kiedy promieniowanie słoneczne rozbija cząsteczkę tlenu na dwa atomy. Jeden z wolnych atomów tlenu wchodzi w reakcję z inną cząsteczką tlenu i tworzy cząsteczkę ozonu, który to w naturalny sposób jest niszczony przez promieniowanie słoneczne i powstają atomy tlenu i cząsteczki tlenu, następnie atom tlenu wchodzi w reakcję z cząsteczką ozonu i tworzą się dwie cząsteczki tlenu.

Ozon w stratosferze jest jeszcze niszczony dodatkowo przez:

- chlorofluorowęglowodory

- rodniki bromu

które w dużej ilości przedostały się do stratosfery w wyniku działalności ludzkiej. To powoduje spadek zawartości ozonu w atmosferze.

Dla powstawanie ozonu jest niezbędne światło, wobec czego najniższa zawartość ozonu jest nad Antarktydą na wiosnę i tworzy się tam dziura ozonowa. Niskie zawartości obserwuje się także nad Arktyką i niektórymi rejonami Afryki.

Stratopauza:

Mezosfera:

Rozciąga się nad stratosferą (stratopauzą) na wysokości od 50 do 80-85 km. Czasem nazywana jest jako troposfera górna, gdyż w niej zachodzą zjawiska związane z zorzą polarną, czyli zjawiska świecenia cząsteczek pod wpływem przepływu prądu elektrycznego. W tej warstwie jest największa liczba jonów

Temperatura spada wraz z wysokością i w mezopauzie osiąga prawie -100°C.

Mezopauza:

Termosfera:

Rozciąga się na wysokości 80- (500)800 km. Temperatura rośnie  w niej wraz z wysokością i przekracza nawet wartości 1000°C, a jest to wynikiem absorpcji promieniowania słonecznego w zakresie najmniejszych długości fal. Jednak pojęcie tych temperatur odzwierciedla jedynie energie prędkości ruchu cząsteczek gazu, ale ich rozproszenie jest tak ogromne, że naturalnie lecący tam pojazd kosmiczny nie może się nagrzać w drodze przewodnictwa cieplnego.

Występuje tu duża jonizacja cząstek bombardowanych wiatrem słonecznym. Strefa, gdzie zjonizowane cząstki utrzymują się przez dłuższy czas nazywana jest jonosferą.

Termopauza:

Egzosfera:

Rozciąga się na wysokości ponad 800 km. Jest tam możliwość wpływu korony słonecznej. Prędkości cząstek gazu są tam ogromne i osiągają 11,2 km/s, co pozwala im na rozpraszanie się w przestrzeni kosmicznej.

Dzieli się na:

- metasferę - warstwa atmosfery ziemskiej rozciągająca się na wysokości ok. 500-1500 km, między termosferą a protosferą

- protosferę - Zewnętrzna (ponad 1500 km), bardzo rozrzedzona i zjonizowana warstwa atmosfery ziemskiej , zawierająca głównie protony (cząsteczki elementarne, nie posiadające struktury).

Powstawanie  Atmosfery:

Pochodzenie gazów tworzących pierwotną atmosferę wiązało się uwalnianiem ich z wnętrza Ziemi w wyniku odgazowania płaszcza ziemi. Inna przyczyna to uwolnienie ich w czasie zderzeń Ziemi z kometami i innymi ciałami kosmicznymi. Prawdopodobnie 80-85% atmosfery zostało uwolnione w ciągu pierwszych kilku milionów lat istnienia Ziemi, zaś następne 20-15% stopniowo w czasie jej dalszego rozwoju.

Skład pierwotny z całą pewnością był odmienny od dzisiejszego, niestety z bezpośrednich śladów można ocenić jedynie z młodszych okresów historii, na podstawie przechowywanych niewielkich ilości w obrębie kopalnych żywic (np. pęcherzyki gazów zawarte w bursztynie). Dlatego też do określenia składu starszej atmosfery stosuje się metody pośrednie:

- badanie prekambryjskich skał osadowych

- analogie do warunków panujących na innych planetach Układu Słonecznego.

Tlenek węgla:

powstawał w wyniku redukcji atmosferycznego dwutlenku węgla w czasie uderzeń meteorytów żelaznych

Tlenek azotu:

tworzył się w wyniku gwałtownego, wybuchowego spalanie dwutlenku węgla i azotu w momentach takich uderzeń

Dwutlenek siarki i kwas solny:

śladowe ilości

Argon:

brak

Tlen:

znajdował się przeważnie w wyższych warstwach atmosfery w ilości 0,1% i powstawał na dużych wysokościach w rezultacie rozkładu cząsteczek chemicznych  dwutlenku węgla, pod wpływem energii świetlnej (fotoliza). Prawdopodobnie koncentracja tego gazu sprzyjała formułowaniu się warstwy ozonowej. Jednak głównym ego źródłem była aktywność biologiczna organizmów. Jednak w długim okresie prawie całość tlenu uwalniana przez organizmy w zbiornikach wodnych była zużywana na utlenienie żelaza dwuwartościowego, rozpuszczonego w ogromnych ilościach w ówczesnych wodach oceanów. Dopiero przy końcu proterozoiku (600-550 mln lat temu) nastąpił największy wzrost jego ilości w atmosferze. Ilość dwutlenku (gaz cieplarniany) węgla była prawdopodobnie 600 razy większa niż obecnie i jej znaczny udział powodował utrzymywanie się wysokiej temperatury powietrza w warstwie przyziemnej, które prawdopodobnie miała temperaturę 85-65°C w okresie 4,5-3,8 mld lat temu. Ówczesne kwaśne deszcze powodowały wietrzenie kał magmowych, dzięki czemu powstawały zwietrzeliny zawierające węglan wapnia (atomy wapnia usuwały atomy węgla z atmosfery), co spowodowało zmniejszenie się ilości dwutlenku węgla. Innym procesem usuwania go był rozwój świata organicznego (fotosynteza). Jednak procesy te trwały bardzo powoli i prawdopodobnie dopiero z początkiem paleozoiku (600 mln lat) jego stężenie stało się zbliżone do obecnego.

Wraz z rozwojem życia biologicznego, atmosfera zaczęła także wzbogacać się w produkty rozpadu materii organicznej. Były nimi nowe gazy (cieplarniane): matan i amoniak, które rekompensowały częściowo skutki ubytku dwutlenku węgla.

IV stadia rozwojowe atmosfery i hydrosfery:

I - ocean i atmosfera były całkowicie pozbawione tlenu. W hydrosferze gromadziły się ogromne ilości rozpuszczonego żelaza dwuwartościowego. W atmosferze przeważał dwutlenek węgla.

II - rozpoczęła się produkcja tlenu przez organizmy morskie zdolne do fotosyntezy, dzięki czemu w wodach powierzchniowych powstały warunki tlenowe, sprzyjające utlenianiu (warunki oksydacyjne), natomiast w głębinach oceanów i atmosferze panowała w dalszym ciągu przewaga dwutlenku węgla (warunki redukcyjne)

III - pojawiły się pierwsze nadwyżki wolnego tlenu w atmosferze, lecz nie w głębinach oceanicznych.

IV - rozpoczęło się w proterozoiku i trwa do dziś, a cechuje się obfitością wolnego tlenu w atmosferze i hydrosferze. Od jego schyłku skład atmosfery już się nie zmienił.

O zmianach składu atmosfery w ostatnich paruset tysiącach lat informują bezpośrednie pomiary zawartości poszczególnych gazów w pęcherzykach powietrza uwięzionego w lodach lądolodów Antarktydy, Grenlandii, czy większych lodowców górskich.

Dane ogólne:

Skład atmosfery (bez pary wodnej)

- azot - 78,08%

- tlen - 20,95%

- argon - 0,93

- inne - dwutlenek węgla, metan, ozon, węglowodory i inne - 0,04%, w tym dwutlenek węgla: 0,037%.

Chief
http://www.mount.cad.pl/

loading...
Dla Niej
loading...
Dla Niego
loading...
Dla Dzieci

Artykuły Strefy Outdoor

loading...
Nowości
Produkty i testy
Porady
Producenci