Zemlja in njeno ozračje

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Zemlja in njeno ozračje"

Νεοπτόλημος Λύτρας
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Zemlja in njeno ozračje Pojavi v ozračju se dogajajo na zelo različnih časovnih in prostorskih skalah Prostorska skala Pojav 1 cm Turbulenca, sunki vetra 1 m 1 km 10 km 100 km 1000 in več km Tornadi Poplave, nevihte Obalna cirkulacija Nevihtne linije, orkani Fronte, cikloni/anticikloni

2 Dimenzije gibanj v ozračju

3 Ozračje je zelo tanka ovojnica okoli Zemlje - 99% zraka je v spodnjih 30 km - Povprečni radij je 6370 km Pogled iz vesoljske ladje

4 Ozračje je zelo tanka ovojnica okoli Zemlje Se pravi, debelina ozračja je 30 km / 6370 km = 0.5% radija zemlje Vprašanja: 1. Kako debelo bi bilo ozračje, če bi bila Zemlja nogmetna žoga? 2. Kaj zadržuje ozračje pri Zemlji?

5 Sestava ozračja Permanentni (stalni) plini Plin Simbol Volumens ki delež % Pomembnost Dušik N % biosfera Kisik O 2 21% Dihamo ga! Argon Ar 0.9% majhna Do približno 10 km višine so stalni med seboj dobro premešani (razmerje približno stalno) Masni delež=volumenski delež M i /M (M=molska masa, v povprečju na morskem nivoju okoli 29 kg/kmol; M i =molekulska masa)

6 Plini s spreminjajočim se deležem Sestava ozračja Plin Simbol Vol. % ( 10 6 =ppmv) Pomembnost Vodna para H 2 O 0-4 Povzroča vremenske pojave, toplotni transport, toplogredni plin Ogljikov dioksid (narašča) CO Toplogredni plin, biosfera (fotosinteza) Metan (narašča) CH Toplogredni plin Di-dušikov oksid N 2 O Toplogredni plin, Ozon O Ozonski sloj (koristen) Delci (aerosol) Nastanek oblakov, energetska bilanca Zemlje, vulkanski izbruhi ppmv=volumski delež na milijon delov zraka

7 Vertikalna struktura ozračja Običajne meteorološke spremenljivke za opis statične atmosfere: ρ - gostota, - tlak, p - temperatura, T Začetna točka za opis statičnega ozračja je termična enačba stanja za idealni plin: pv = mrt Splošna plinska enačba za suh zrak p = ρrt

8 Vertikalna struktura ozračja Običajne meteorološke spremenljivke za opis statične atmosfere: ρ - gostota, - tlak, p - temperatura, T Začetna točka za opis statičnega ozračja je termična enačba stanja za idealni plin: pv = mrt Splošna plinska enačba za suh zrak p = ρrt

9 Vertikalni profil temperature V ozračju obstajajo sloji, v katerih se temperatura znižuje ali narašča z višino. - Troposfera - Stratosfera - Mezosfera - Termosfera - Ionosfera

10 Troposfera - Od tal do km - T se zmanjšuje z višino, približno 6.5 o C na 1 km. - Nad troposfero se nadaljuje tropopauza, ki jo loči od stratosfere - Home za vreme, kako ga poznamo - Zgornja troposfera vsebuje vetrovne stržene (jet streams) - Višja poleti kot pozimi (povprečna višina ~ povprečni T) Višina (km) tropopauza vetrovni stržen Temperatura ( o C)

11 Tropopauza kot pokrov Primer: oblak z obliko nakovala ( anvil cloud )

12 Stratosfera - Od tropopause do ~50 km višine - Vsebuje ozonski sloj, predvsem med km višine - Temperatura narašča z višino: Ozon absorbira UV sevanje, ki ogreva stratosferske sloje zraka - Sloj inverzije = sloj, v katerem temperatura narašča z višino Višina (km) stratopauza ozonski sloj UV sevanje O 2 +O+toplota tropopauza vetrovni stržen Temperatura ( o C)

13 Mezosfera - Med stratopauso in mezopauzo - Temperatura pada z višino Višina (km) stratopauza toplo 30 ozonski sloj 20 mrzlo tropopauza 10 vetrovni stržen toplo Temperatura ( o C) mezopauza UV sevanje O 2 +O+toplota

14 Termosfera - Nad mezosfero - Temperatura ponovno narašča z višino zaradi direktne absorpcije sončnega sevanja povezane z procesoma fotoionizacije in fotodisociacije Višina (km) mrzlo Termosfera stratopauza toplo 30 ozonski sloj 20 mrzlo tropopauza 10 vetrovni stržen toplo Temperatura ( o C) mezopauza UV sevanje O 2 +O+toplota

15 Porazdelitev glede na sestavo Homosfera: N 2 in O 2 sta enakomerno zmešana Heterosfera: N 2 in O 2 nista enakomerno zmešana Višina (km) Termosfera Mezosfera Stratosfera tropopauza Troposfera Temperatura ( o C) HETEROSFERA HOMOSFERA menopauza stratopauza

16 Ionosfera - Naelektren sloj v zgornji atmosferi - Vsebuje pomembne koncentracije ionov in elektronov - Pomembno za širenje radiovalov

17 Vertikalni profil gostote Gostota = masa / volumen (kg/m 3 ) Gostota zraka se zmanjšuje z višino. Vprašanje: Zakaj je več molekul zraka pri tleh kot na večjih višinah? Masa ozračja znaša okoli 5.3 x kg.

Vertikalni profil tlaka Tlak= Sila / Površina Stolpec zraka površine 1 m 2 ki sega od tal do vrha ozračja. Teža = masa x težnostni pospešek stolpca znaša okoli 100 kn (ekvivalentno 10.3 ton pri tleh).

18 Vertikalni profil tlaka Tlak= Sila / Površina Stolpec zraka površine 1 m 2 ki sega od tal do vrha ozračja. Teža = masa x težnostni pospešek stolpca znaša okoli 100 kn (ekvivalentno 10.3 ton pri tleh). Sledi, tlak na nivoju morja je sila/površina = hpa Vprašanje: Kdo deluje na tla z večjim pritiskom: 2 toni težek slon na eni nogi s površino stopala 20x20 cm ali 55 kg težka ženska ki stoji na eni nogi v čevljih z visokimi petami kjer ima peta na čevlju površino 2x2 cm? 1 m 1 m

19 Vertikalni profil tlaka Tlak zraka se zmanjšuje z višino, podobno kot gostota. Tlak stolpca, ki sega od tal do vrha ozračja, je na nivoju morja hpa. Kolikšna pa je masa zraka v stolpcu nad 1 m 2? Kolikšna je masa zraka v zgornji polovici stolpca nad 500 hpa? 1 hpa = 1 mb

20 Standardna atmosfera po ICAO R = 287 J/kg g 0 = m/s2 R Z = 6370,95 km T Γ z = 6.5 K km Konstanten od nivoja morja do ~10.8 km višine Morski nivo: p 0 = hpa, T 0 = K, q 0 = kg/m3

Σχετικά έγγραφα

Zemlja in njeno ozračje

Zemlja in njeno ozračje Pojavi v ozračju se dogajajo na zelo različnih časovnih in prostorskih skalah Prostorska skala Pojav 1 cm Turbulenca, sunki vetra 1 m 1 km 10 km 100 km 1000 in več km Tornadi Poplave,