Katalog

Magdalena Nawłoka
Geografia, Artykuły

Budowa atmosfery. Ruchy atmosfery.

- n +

Budowa atmosfery. Ruchy atmosfery.

Atmosfera jest najbardziej zewnętrzną powłoką systemu Ziemi. Składa się z mieszaniny gazów nie reagujących ze sobą oraz unoszących się drobnych ciał stałych i ciekłych, zwanych aerozolem. Atmosferę zastępczo określa się jako "powietrze atmosferyczne" lub "otoczka gazowa"

Nazwa atmosfera pochodzi z języka greckiego i oznacza:atmós - para, opar, wywar oraz sphaira - kula.

Atmosfera ziemska w naturalnym stanie jest w zasadzie geosferą przezroczystą i niewidoczną. Nie posiada ona ostro wyodrębniających się granic. Za dolną granicę atmosfery przyjmuje się powierzchnię wód i lądów, ale powietrze znajduje się czasami setki, a nawet tysiące metrów w głębi litosfery i hydrosfery, przenikając do wód, gleb i do próżni skalnych. W wyniku naturalnego krążenia pierwiastków atmosfera jest bardzo ściśle powiązana z hydrosferą i litosferą. Górnej granicy atmosfery nie da się dokładnie określić - rzednie ona stopniowo wraz z wysokością, zlewając się ostatecznie z przestrzenią międzyplanetarną. Za meteorologiczną granicę atmosfery ziemskiej uważa się wysokość 2 tys. km, ale obecność skrajnie rozrzedzonych gazów rejestruje się jeszcze na wys. od 20 tys. km do 42 tys. / nad równikiem/.

Struktura atmosfery.
Na podstawie różnic w pionowym rozkładzie temperatury, w atmosferze wyraźnie wyodrębniają się cztery główne jej warstwy:
- troposfera
- stratosfera
- mezosfera
- termosfera
oraz trzy, znacznie cieńsze, warstwy przejściowe:
- tropopauza
- stratopauza
- menopauza

Ponadto w obrębie górnej części stratosfery wyróżnia się ozonosferę /warstwę cechującą się wyjątkowo dużą zawartością ozonu /, zaś w obrębie dolnej termosfery wyodrębnia się jonosfere - subwartwę o dużej koncentracji jonów.

Zewnętrzną, najwyższą warstwą atmosfery jest egzosfera. Charakteryzuje się ona silnym rozrzedzeniem powietrza. Występujące tutaj atomy i cząsteczki gazów - głównie wodoru i helu, poruszają się z bardzo dużymi prędkościami, dochodzącymi nawet do 11,2 km/s. Tak duża prędkość pozwala cząsteczkom uwolnić się z pola grawitacyjnego Ziemi i rozprzestrzenić się w kosmosie. Strefa z oderwanymi cząsteczkami tworzy tzw. koronę ziemską / geokoronę /, w odległości ok. 20 tys. km od powierzchni Ziemi. Przyjmuje się, że geokorona przechodzi bezpośrednio w koronę słoneczną.

W atmosferze ze względu na skład chemiczny wyróżnia się dwie warstwy. Pierwsza, zwana homosferą / obejmująca troposferę, stratosferę i mezosferę/, sięga do wys. około 80 -100 km.
Budują ją cząsteczki obojętne elektrycznie. Posiada stały skład chemiczny, z wyjątkiem pary wodnej i tzw. gazów śladowych / do których należą m. in. tlenek azotu, siarki, amoniak /.Z obecnych w niej gazów przeważają dwa: azot i tlen. Przyczyną w miarę wyrównanego składu chemicznego homosfery jest nieustanne krążenie gazów w wyniku zachodzących turbulencji i konwekcji powietrza oraz istniejącego naturalnego recyklingu pierwiastków. Powyżej homosfery znajduje się heterosfera. Cząsteczki gazowe heterosfery posiadają ładunki elektryczne.

Warstwa troposfery stanowi najniższą część atmosfery. Zalega ona nad powierzchnią Ziemi do wys. 8 - 10 km w rejonie biegunów i do wys. 16 -18 km nad równikiem. Cechuje ją spadek temperatury wraz ze wzrostem wysokości w granicy 0,65 stopnia C/ 100 m. Jest to najbardziej złożona pod względem fizycznym i chemicznym część atmosfery.
Troposfera wyodrębnia się w atmosferze wyłącznym występowaniem organizmów żywych o bardzo zróżnicowanych pionowych granicach ich zasięgu. Aeroplankton występuje w zasadzie do wysokości 4 km, czasem jednak można go spotkać nawet na wysokości 15 km. Ptaki i owady wznoszą się do 300 - 400 m. n. p. m., ale niektóre potrafią wznieść się na wysokość kilku km. Niektóre gatunki zwierząt naziemnych żyją na wysokości około 7000 m. n. p. m. Kwitnące rośliny obserwowano na wysokości 6 km. Niektóre gatunki glonów, porostów, i mszaków żyją prawdopodobnie na najwyższych szczytach wzniesień świata.

Składniki atmosfery.
1. Gazy. Stanowią specyficzną mieszaninę, w normalnych warunkach nie reagujących ze sobą chemicznie. Niektóre z nich stanowią tzw. stałe składniki atmosfery, ponieważ zachowują stały udział w całkowitej objętości powietrza. Do nich należą:
azot, który stanowi 78 % objętości całej suchej powłoki gazowej,
tlen, 20,9 %,
argon, 0,93 %,

oraz gazy szlachetne: neon, hel, krypton, ksenon, a także metan, ozon i wodór.
Inne tzw. zmienne składniki atmosfery lub domieszki cechuje duża zmienność zawartości zarówno w czasie jak i w przestrzeni. Do nich należą: dwutlenek węgla, para wodna, siarkowodór, dwutlenek siarki, dwutlenek azotu, amoniak, freony.

Główne gazowe składniki atmosfery, z wyjątkiem gazów szlachetnych, ulegają cyklicznej wymianie pomiędzy litosferą, hydrosferą i biosferą.

- Azot jest gazem mało aktywnym chemicznie. Naturalnym źródłem azotu jest działalność wulkaniczna oraz mikrobiologiczne procesy rozkładu martwej materii organicznej.
- Tlen atmosferyczny pochodzi w większości z procesu fotosyntezy.
- Dwutlenek węgla jest ważnym, choć ilościowo zmiennym składnikiem powietrza. Do atmosfery gaz ten przedostaje się głównie w procesie oddychania organizmów, rozkładu materii organicznej oraz spalania surowców energetycznych. Dostarczają go również czynne wulkany.
- Metan jest gazem pochodzenia organicznego. Powstaje w procesach anaerobowych. Do atmosfery przedostaje się ze źródeł naturalnych bądź antropogenicznych. Gaz ten wpływa na klimat.
- Para wodna jest jedynym gazem mogącym w warunkach naturalnych przechodzić w stan stały i ciekły. Para wodna wpływa na kształtowanie bilansu cieplnego powierzchni Ziemi i atmosfery.
- Ozon odgrywa bardzo ważną rolę wśród stałych gazowych składników atmosfery. Obecność ozonu w stratosferze stanowi tarczę ochronną przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym.

2. Cząsteczki stałe. Szacunkowo 1cm 3 powietrza zawiera: nad oceanami od 2-40000 tych cząsteczek, a nad lądami - do kilku milionów. Tworzą one środowisko przypominające roztwór koloidalny, określane jako aerozol atmosferyczny. Pochodzi on z dwóch źródeł:
- naturalnego -wodnego, lądowego, biogenicznego,
- antropogenicznego - emisje pyłów przemysłowych.

Aerozol atmosferyczny uczestniczy w formowaniu chmur, powstawaniu mgły, smogu, wpływa na bilans cieplny Ziemi.

Ruchy i cyrkulacja atmosfery.

Atmosfera jest w ciągłym ruchu. Cząsteczki powietrza poruszają się w różnych kierunkach i z rozmaitą prędkością, napotykają się na swojej drodze, odbijają się od siebie i wciąż zmieniają kierunek biegu. Burzliwy ruch powietrza w warstwie przygruntowej wywołany tarciem wiatru o podłoże nazywamy turbulencją.

Pionowy ruch powietrza nazywamy konwekcją. Spowodowany jest on zróżnicowaną temperaturą powietrza, zróżnicowanym ciężarem właściwym dwu stykających się ze sobą mas powietrza, lub przez wymuszenie wznoszenia powietrza przez charakterystycznie ukształtowaną powierzchnię terenu.

Pod pojęciem wiatru rozumie się ruch powietrza w dolnej troposferze o przeważającej składowej poziomej. Poziome ruchy powietrza w górnej troposferze i stratosferze określa się mianem prądów. Przyczyną ich powstania są różnice ciśnienia atmosferycznego na tym samym poziomie.

Ogólna cyrkulacja atmosfery uzależniona jest od nierównomiernego dopływu energii promieniowania słonecznego i od ruchu obrotowego układu Ziemia - atmosfera.

Wokół równika, rozgrzane powietrze unosi się, tworząc tzw. prądy wstępujące. Wytwarza się tzw. równikowy pas ciszy. Wznoszące się powietrze, rozdziela się na dwa poziome strumienie - nazywane antypasatami. Powietrze opada i zostaje przemieszczone w dwóch kierunkach - jako wiatry pasatowe i jako wiatry zachodnie.

Globalna cyrkulacja powietrza powoduje, że wokół Ziemi powstają specyficzne masy powietrza, którym towarzyszą fronty atmosferyczne. Powstają one na styku powietrza morskiego i kontynentalnego w określonej strefie klimatycznej. Fronty mogą być: proste, złożone, wtórne.

Wiatry regionalne lub lokalne. Znanych jest ponad 200 rodzajów wiatrów o różnych nazwach: np.
- cyrkulacja monsunowa
- bryzy
- wiatry górskie i dolinne
- wiatry typu fen i bora
- cyklony tropikalne i trąby powietrzne
- huragany
- trąby powietrzne - tornada.

Znaczenie atmosfery ziemskiej.
Atmosfera stanowi część złożonego systemu Ziemi, warunkującego procesy obiegu energii i materii. Wychwytuje ona wszelkie formy materii emitowanej przez inne geosfery. Chroni Ziemię przed spadającą na nią materią kosmiczną w postaci meteorytów, okruchów mgławic, planet itp. Dzięki niej na naszej planecie mogło zaistnieć życie.

Opracowanie: Magdalena NawłokaBR>

Wyświetleń: 10735


Uwaga! Wszystkie materiały opublikowane na stronach Profesor.pl są chronione prawem autorskim, publikowanie bez pisemnej zgody firmy Edgard zabronione.