atmosfera jest warstwowa, odpowiadająca zmianom temperatury atmosfery wraz z wysokością. Rozumiejąc, jak zmienia się Temperatura wraz z wysokością, możemy dowiedzieć się wiele o tym, jak działa atmosfera. Podczas gdy pogoda odbywa się w niższej atmosferze, interesujące rzeczy, takie jak piękna Zorza polarna, dzieją się wyżej w atmosferze.Dlaczego powstaje ciepłe powietrze?, Cząsteczki gazu są w stanie poruszać się swobodnie, a jeśli są niezabezpieczone, tak jak znajdują się w atmosferze, mogą zajmować więcej lub mniej miejsca.
- gdy cząsteczki gazu są chłodne, są powolne i nie zajmują tyle miejsca. Przy tej samej liczbie cząsteczek w mniejszej przestrzeni, zarówno gęstość powietrza, jak i ciśnienie powietrza są wyższe.
- gdy cząsteczki gazu są ciepłe, poruszają się energicznie i zajmują więcej miejsca. Gęstość powietrza i ciśnienie powietrza są niższe.
cieplejsze, lżejsze powietrze jest bardziej wypornościowe niż chłodniejsze powietrze nad nim, więc unosi się., Chłodniejsze powietrze następnie tonie, ponieważ jest gęstsze niż powietrze pod nim. Jest to konwekcja, która została opisana w rozdziale tektonika płyt.
właściwością, która zmienia się najbardziej uderzająco z wysokością jest Temperatura powietrza. W przeciwieństwie do zmian ciśnienia i gęstości, które zmniejszają się wraz z wysokością, zmiany temperatury powietrza nie są regularne. Zmiana temperatury z odległością nazywana jest gradientem temperatury.
atmosfera jest podzielona na warstwy w zależności od tego, jak temperatura w tej warstwie zmienia się wraz z wysokością, gradientem temperatury warstwy., Gradient temperatury każdej warstwy jest inny. W niektórych warstwach temperatura wzrasta wraz z wysokością, a w innych spada. Gradient temperatury w każdej warstwie jest określony przez źródło ciepła warstwy. Większość ważnych procesów atmosfery zachodzi w dwóch najniższych warstwach: troposferze i stratosferze.
troposfera
temperatura troposfery jest najwyższa w pobliżu powierzchni Ziemi i maleje wraz z wysokością. Średnio gradient temperatury troposfery wynosi 6,5 o ºC na 1000 m (3.,6o ºF na 1000 ft.) wysokości. Co jest źródłem ciepła dla troposfery?
powierzchnia Ziemi jest głównym źródłem ciepła dla troposfery, chociaż prawie całe to ciepło pochodzi od Słońca. Skały, gleba i woda na Ziemi pochłaniają światło słoneczne i emitują je z powrotem do atmosfery jako ciepło. Temperatura jest również wyższa w pobliżu powierzchni ze względu na większą gęstość gazów. Wyższa grawitacja powoduje wzrost temperatury.
zauważ, że w troposferze cieplejsze powietrze znajduje się pod chłodniejszym powietrzem. Jak myślisz, jakie są tego konsekwencje? Ten stan jest niestabilny., Ciepłe powietrze w pobliżu powierzchni unosi się, a chłodne powietrze wyżej w troposferze tonie. Więc powietrze w troposferze robi dużo mieszania. To mieszanie powoduje, że gradient temperatury zmienia się w zależności od czasu i miejsca. Wzrost i opadanie powietrza w troposferze oznacza, że cała pogoda planety odbywa się w troposferze.
czasami dochodzi do inwersji temperatury, Temperatura powietrza w troposferze wzrasta wraz z wysokością, a ciepłe powietrze siedzi nad zimnym powietrzem. Inwersje są bardzo stabilne i mogą trwać kilka dni lub nawet tygodni., Formują się:
- nad lądem w nocy lub w zimie, gdy ziemia jest zimna. Zimny Grunt chłodzi powietrze, które znajduje się nad nim, czyniąc tę niską warstwę powietrza gęstszym niż powietrze nad nim.
- w pobliżu wybrzeża, gdzie zimna woda morska chłodzi powietrze nad nim. Kiedy to gęstsze powietrze porusza się w głąb lądu, zsuwa się pod cieplejszym powietrzem nad lądem.
ponieważ inwersje temperatury są stabilne, często zatrzymują zanieczyszczenia i wytwarzają niezdrowe warunki powietrza w miastach. Na szczycie troposfery znajduje się cienka warstwa, w której temperatura nie zmienia się wraz z wysokością., Oznacza to, że chłodniejsze, gęstsze powietrze troposfery jest uwięzione pod cieplejszym, mniej gęstym powietrzem stratosfery. Powietrze z troposfery i stratosfery rzadko miesza się.
Stratosfera
Popiół i gaz z dużej erupcji wulkanicznej mogą przedostać się do stratosfery, warstwy nad troposferą. Raz w stratosferze, pozostaje tam zawieszony przez wiele lat, ponieważ jest tak mało mieszania między dwiema warstwami. Piloci lubią latać w niższych partiach stratosfery, ponieważ jest mało turbulencji powietrza.,
w stratosferze temperatura wzrasta wraz z wysokością. Jakie jest źródło ciepła dla stratosfery? Bezpośrednim źródłem ciepła dla stratosfery jest Słońce. Powietrze w stratosferze jest stabilne, ponieważ cieplejsze, mniej gęste powietrze siedzi nad chłodniejszym, gęstszym powietrzem. W rezultacie w warstwie jest niewielkie mieszanie powietrza.
warstwa ozonowa znajduje się w stratosferze między 15 do 30 km (9 do 19 mil) wysokości. Grubość warstwy ozonowej zmienia się w zależności od pory roku, a także szerokości geograficznej., Warstwa ozonowa jest niezwykle ważna, ponieważ gaz ozonowy w stratosferze pochłania większość szkodliwego promieniowania ultrafioletowego (UV) słońca. Z tego powodu warstwa ozonowa chroni życie na Ziemi. Wysokoenergetyczne światło UV przenika przez komórki i uszkadza DNA, prowadząc do śmierci komórek (którą znamy jako złe oparzenia słoneczne). Organizmy na ziemi nie są przystosowane do silnego promieniowania UV, które je zabija lub uszkadza. Bez warstwy ozonowej odbijającej promieniowanie UVC i UVB, najbardziej złożone życie na ziemi nie przetrwałoby długo.
Mezosfera
temperatury w mezosferze spadają wraz z wysokością., Ponieważ w mezosferze jest niewiele cząsteczek gazu, które absorbują promieniowanie słoneczne, źródłem ciepła jest stratosfera poniżej. Mezosfera jest bardzo zimna, zwłaszcza na jej szczycie, około -90 Stopni C (-130 stopni F).
powietrze w mezosferze ma bardzo niską gęstość: 99,9 procent masy atmosfery znajduje się poniżej mezosfery. W rezultacie ciśnienie powietrza jest bardzo niskie. Osoba podróżująca przez mezosferę doznałaby poważnych oparzeń od światła ultrafioletowego, ponieważ warstwa ozonowa, która zapewnia ochronę przed promieniowaniem UV, znajduje się w stratosferze poniżej., Nie byłoby prawie żadnego tlenu do oddychania. Krew niezabezpieczonego podróżnika zagotowałaby się w normalnej temperaturze ciała, ponieważ ciśnienie jest tak niskie.
Termosfera
gęstość cząsteczek jest tak niska w termosferze, że jedna cząsteczka gazu może przejść około 1 km, zanim zderzy się z inną cząsteczką. Ponieważ tak mało energii jest przenoszona, powietrze jest bardzo zimne. W termosferze znajduje się jonosfera., Jonosfera bierze swoją nazwę od promieniowania słonecznego, które jonizuje cząsteczki gazu, tworząc dodatnio naładowany jon i jeden lub więcej ujemnie naładowanych elektronów. Uwolnione elektrony poruszają się w jonosferze jako prądy elektryczne. Ze względu na wolne jony jonosfera ma wiele interesujących cech. W nocy fale radiowe odbijają się od jonosfery i wracają na Ziemię. Dlatego często można odebrać stację radiową AM daleko od źródła w nocy.,
pasy promieniowania Van Allena to dwie strefy silnie naładowanych cząstek, które znajdują się poza atmosferą w magnetosferze. Cząstki powstają w rozbłyskach słonecznych i latają na Ziemię na wietrze słonecznym. Po uwięzieniu przez pole magnetyczne Ziemi, podążają wzdłuż linii magnetycznych pola. Linie te rozciągają się od ponad równikiem do Bieguna Północnego, a także do Bieguna Południowego, a następnie wracają do równika.,
Kiedy potężne burze słoneczne powodują, że pasy Van Allena są przeciążone cząstkami, rezultatem jest najbardziej spektakularna cecha jonosfery—nocna Zorza polarna. Cząstki spirali wzdłuż linii pola magnetycznego w kierunku biegunów. Naładowane cząstki pobudzają cząsteczki tlenu i azotu, powodując ich rozświetlenie. Każdy Gaz emituje określony kolor światła.
nie ma rzeczywistej zewnętrznej granicy egzosfery, zewnętrznej warstwy atmosfery; cząsteczki gazu stają się w końcu tak rzadkie, że w pewnym momencie ich nie ma. Poza atmosferą znajduje się wiatr słoneczny., Wiatr Słoneczny składa się z szybkich cząstek, głównie protonów i elektronów, poruszających się szybko Na Zewnątrz od Słońca.
nie ma rzeczywistej zewnętrznej granicy egzosfery, zewnętrznej warstwy atmosfery; cząsteczki gazu stają się w końcu tak rzadkie, że w pewnym momencie ich nie ma. Poza atmosferą znajduje się wiatr słoneczny. Wiatr Słoneczny składa się z szybkich cząstek, głównie protonów i elektronów, poruszających się szybko Na Zewnątrz od Słońca.