Atmosfera – jak najprościej

0
495

 

Atmosfera to taka jakby aureola gazowa otaczającą kulę ziemską o bardzo różnorodnym składzie. Naukowcy wyróżniają w niej parę warstw różniących się składem i zarazem znaczeniem dla życia na ziemi.

Większość zjawisk mających istotny wpływ na pogodę zachodzi w strefie o największym zasięgu pionowych ruchów powietrza spowodowanych konwekcją, czyli niejednakowym nagrzaniem mas powietrza. Warstwę tą nazywamy troposferą. Należałoby jeszcze wspomnieć o warstwie  ponad troposferą, w której występuje wyższa koncentracja między innymi ozonu, gdyż gaz ten absorbuje częściowo promienie słoneczne i przez to ma bezpośredni wpływ na stopień ogrzania powierzchni Ziemi.

Brak ozonu mógłby okazać się zabójczy dla życia na Ziemi z powodu nadmiernego jej ogrzania. Reszta nas nie interesuje gdyż rozrzedzając się stopniowo w sposób niezauważalny przechodzi w przestrzeń kosmiczną nie mając niemal żadnego wpływu na procesy pogodotwórcze.

No to jeszcze tylko pytanie: jakie to wszystko grube?

Otóż najgrubsze tam, gdzie ciepłe powietrze zwiększa swoją objętość i mając niewielką gęstość jako lżejsze wędruje najwyżej, czyli w strefie międzyzwrotnikowej.  Wiemy przecież, że tam właśnie w Afryce czy też w Ameryce Środkowej jest cały czas najcieplej i wszyscy są opaleni.

W okolicach okołobiegunowych Słońce jest najniżej i powietrze jest najchłodniejsze, czyli ma największą gęstość. Z tego powodu zmniejsza się jego objętość i osiada tworząc warstwę najmniejszej grubości. W ten sposób sprzedaliśmy już wiadomość, że ciepłe powietrze wędruje do góry bo jest lekkie, a chłodne jako cięższe osiada i teraz rodzi się pytanie następne:

skąd to ciepło i dlaczego nie jest wszędzie jednakowo?

Ciepło słusznie kojarzy nam się ze Słońcem tylko nie dzieje się to tak bezpośrednio jak nam się wydaje. To, co my widzimy jako światło słoneczne jest tylko niewielką częścią całego zakresu promieniowania. Promieniowanie o falach krótszych od widzialnych to fale nadfioletowe, dłuższe natomiast nazywamy falami podczerwonymi.  Z całego zakresu promieniowania przez atmosferę przedostaje się i dociera do powierzchni Ziemi około połowa.

obraz nr 1

http://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Sun_climate_polish3.svg

Prawie połowa promieniowania ulega pochłanianiu i rozproszeniu w atmosferze oraz odbiciu przez powierzchnię Ziemi

Pochłanianie (absorpcja) odbywa się w atmosferze i biorą w niej udział cząsteczki różnych gazów a także przeróżne  zawiesiny takie jak kryształki lodu, pyły naturalne oraz pochodzenia przemysłowego a także  para wodna.

Cząsteczki gazów oraz pyły powodują również rozpraszanie promieniowania. W największym stopniu ulegają temu zjawisku fale krótkie, czyli nadfioletowe. Właśnie rozpraszaniu zawdzięczamy błękitny kolor nieba.

Część pochłonięta do nas nie dotrze; dociera natomiast promieniowanie bezpośrednie oraz pewna część rozproszonego. Jego ilość oraz proporcje zależeć teraz będą od sytuacji. Bezpośrednie będzie tym większe im wyżej jest Słońce nad horyzontem. Oznacza to, że najwięcej energii  otrzyma pas Ziemi w strefie międzyzwrotnikowej gdzie Słońce bywa najwyżej, a najmniej okolice okołobiegunowe.

obraz nr 2

http://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:MonthlyMeanT.gif

Średnio w styczniu (Słońce na półkuli południowej) jest u nas bardzo niebiesko. W czerwcu gdy mamy Słońce najwyżej i najdłuższy dzień otrzymujemy najwięcej energii.

Oznacza to również, że na każdej szerokości geograficznej więcej energii słonecznej otrzymamy w południe, a najmniej rano i wieczorem.  W sytuacji dużej ilości różnych pyłów oraz  ze wzrostem zachmurzenia wzmaga się zjawisko pochłaniania i mniej energii dotrze do powierzchni Ziemi. Jeśli zachmurzenie jest całkowite możemy mieć do czynienia głównie z promieniowaniem rozproszonym.

A więc dotarło do nas tyle promieniowania ile w danej sytuacji mogło i co dalej?

Jakaś część promieniowania została pochłonięta przez atmosferę i zamieniła się w energię cieplną, tzn cząstki absorbujące ogrzały się lecz zasadnicza część dotarła do powierzchni Ziemi w formie bezpośredniej lub rozproszonej. I tutaj znowu mamy kolejny podział energii – pewna porcja ulega odbiciu i ponownemu rozproszeniu a pozostała zostaje pochłonięta przez powierzchnię i przekształcona w energie cieplną.

I nas najbardziej interesuje właśnie ta wchłonięta przez podłoże część ponieważ ona ogrzewa powierzchnię Ziemi. Im większa jest więc absorpcja promieniowania tym cieplejszy będziemy mieli grunt pod nogami. Tutaj dopiero jest początek naszych dywagacji o atmosferze, bo:

to powierzchnia Ziemi jest głównym źródłem ciepła dostarczanego atmosferze,

a nie bezpośrednie promieniowanie Słońca odbierane przez cząsteczki gazów niejako „po drodze”.  Powinniśmy orientować się więc w jakich warunkach będzie ten grunt cieplejszy. Zależy to przede wszystkim od jego rodzaju: powierzchnie gładkie i jasne więcej odbijają niż pochłaniają a grunt ciemny, matowy ma większą właściwość absorbowania znacznej ilości energii cieplnej. Ilość pochłaniana zmienia się również wraz ze zmianą kąta padania promieni słonecznych; im ten kąt mniejszy tym więcej promieni zostanie odbitych i grunt pozostanie chłodny.

Pozostaje nam jeszcze zapoznać się z bardzo ważną cechą podłoża – tzw „ciepłem właściwym”. A o tym następnym razem.

 

kpt. Adam Kantoryński
wiedza dla żeglarzy

http://zeglarstwo-kursy.pl/atmosfera-jak-najprosciej/ 

Komentarze