TEMPERATURA – dlaczego jest inaczej?

Teoretyczny rozkład i dlaczego tak nie jest.

 Cała energia cieplna jaką przyjmuje powierzchnia Ziemi powoduje stopniowe podnoszenie jej temperatury do pewnej głębokości zależnej od czasu trwania operacji Słońca oraz rodzaju podłoża. Jednocześnie następuje ciągłe wypromieniowanie i oddawanie energii cząsteczkom powietrza, ale tylko w strefie przygruntowej. Pamiętamy przecież ze szkoły, że powietrze nie jest przewodnikiem ciepła, lecz należy do izolatorów.

Prawie całe ciepło zostaje wypromieniowane z powrotem. Ogrzewa atmosferę. Część wraca odbita w górnej strefie i znowu jest oddawane

Gdyby nie działo się nic szczególnego a Ziemia stanowiłaby jednolite podłoże już dawno wytworzyłaby się następująca sytuacja: w warstwie przygruntowej ogrzane, a więc lekkie powietrze powinno z racji swojej mniejszej gęstości unieść się do góry, lecz wyższe i chłodniejsze masy powietrza ten ruch uniemożliwią. Ciepło byłoby tylko przy samej powierzchni i musielibyśmy chodzić na czworakach aby nie zmarznąć.

Pamiętamy jednocześnie, że więcej energii cielnej otrzymujemy tam i wtedy gdy Słońce jest najwyżej.

Na szczęście tak nie jest.

Przede wszystkim powierzchnia Ziemi nie jest jednorodna. Wiemy że są lądy i oceany. Już takie zróżnicowanie wystarczy do wysnucia wniosku iż z powodu niejednakowej pojemności cieplnej tych środowisk ląd będzie nagrzewał się szybciej, a woda bardzo wolno. A więc powietrze nad lądem również szybciej ogrzeje masy powietrza, które próbując się unieść pozwolą na napływ chłodniejszego powietrza znad wody, które długo jeszcze będzie miało niższą temperaturę z powodu olbrzymiej pojemności cieplnej wody, czyli dłuższego czasu ogrzewania.

Rodzaj podłoża jest ściśle powiązany ze zdolnością pochłaniania energii (ciepła) a co za tym idzie zdolnością jej emisji 

I tak zostanie zainicjowany proces ciągłego stopniowego ruchu mas powietrza nad lądem do góry aż temperatury nad tymi ośrodkami się wyrównają. Gdy ustanie operacja Słońca  /np. w nocy/  ląd szybko wypromieniuje swoją zmagazynowaną energię i po pewnym czasie woda stanie się cieplejsza. Proces zostanie odwrócony. Taki ruch powietrza do góry spowodowany wyższą temperaturą pewnego obszaru, czyli termiką nazywać będziemy konwekcją termiczną, a cieplejszy rejon w stosunku do obszaru otaczającego ogniskiem termicznym.

Mówimy tutaj o skali globalnej: ocean/kontynent, ale każdy kto kiedykolwiek spojrzał na globus musiał zauważyć iż kontynenty nie są przecież jednorodne. Są na nich góry, lasy, pustynie i tereny zurbanizowane. Nawet wokół naszej wsi zauważymy różnorodność terenu: jest zaorane pole i las i staw i podmokła łąka.

Wszystko to powoduje niesłychaną różnorodność w czasie i ilości energii jaką teren może przyjąć podczas operacji Słońca. Oznacza to iż wszędzie stąd aż po Kamczatkę występuje niesłychana ilość ognisk termicznych oraz miejsc gdzie grunt jest chłodniejszy i powietrze nad nim ma większą gęstość czyli będzie osiadać. Taka konwekcja termicznaodgrywa olbrzymią rolę w przenoszeniu ciepła otrzymywanego od Słońca.

Nawet duże aglomeracje miejskie działają jak ogniska termiczne.

Konwekcja termiczna jest zjawiskiem powodującym jednocześnie powstawanie poziomych ruchów powietrza, czyli prądów adwekcyjnych. Powodują one dalszy proces mieszania powietrza o różnych właściwościach i ciągły ruch w atmosferze. Wyróżnić tu możemy cykle dobowe oraz cykle roczne. I wszystko to z powodu niejednolitości podłoża. I całe szczęście. Gdyby kula ziemska była jednorodna i do tego Słońce cały czas byłoby na równiku byłoby bardzo nudno.

I JESZCZE COŚ, CZEGO NIE MOŻEMY POMINĄĆ.

Para wodna.  – Bardzo szczególny składnik atmosfery. Wyjątkowość tego związku występującego w atmosferze w całkiem niemałej ilości polega na tym, że potrafi zmieniać stan skupienia w przedziale temperatur występujących w otaczającej nas troposferze. Przede wszystkim występuje w postaci gazowej jako para wodna. Aby pojawić się muszą wystąpić dwa czynniki: musi być jej źródło, czyli woda oraz wystarczająca ilość energii cieplnej.

Wody na szczęście na naszym globie nie brakuje, a odpowiednią ilość energii dostarcza nam Słońce. Po przyjęciu odpowiedniej ilości energii cieplnej woda zmieni swój stan skupienia na gazowy i staje się parą wodną; składnikiem atmosfery. Jeśli temperatura powietrza spadnie poniżej pewnej wartości para wodna przejdzie z powrotem w stan ciekły oddając energie cieplną jaką pobrała w procesie parowania.

Powietrze w tym rejonie stanie się cieplejsze a zjawisko to nazywamy kondensacją. Jeśli temperatura będzie dalej spadać kropelki wody zawieszone jako widoczna przez nas chmura lub mgła  mogą zamarznąć oddając pozostałym cząsteczkom powietrza kolejną porcję zmagazynowanej energii cieplnej. Z tego powodu iż woda wciąż krąży wraz z masami powietrza poprzez zmiany stanu skupienia jest ważnym nośnikiem energii cieplnej  powodując spadek lub wzrost temperatury powietrza.

Cyrkulacja wody – przenoszenie energii cieplnej

Jeśli jest taka ważna, to musimy w jakiś sposób określać jej ilość. Występując w postaci gazowej jak każdy gaz wywiera jakieś ciśnienie, które będziemy nazywać prężnością pary wodnej. Dopóki jest w postaci gazowej to będzie to prężność aktualna – „e”. Ale powietrze nie może przyjąć nieskończenie wielkiej ilości pary wodnej. Ciepłe powietrze daje większą możliwość wchłonięcia pary wodnej, więc temperatura jest głównym czynnikiem stymulującym. Pewne, aczkolwiek dużo mniejsze znaczenie ma też ciśnienie atmosferyczne – im niższe tym większe możliwości.

W konkretnych warunkach, czyli przede wszystkim w określonej temperaturze powietrze może przyjąć tylko określoną ilość pary wodnej; jeśli pojawi się jej więcej nastąpi proces kondensacji i nadmiar przejdzie w stan ciekły jako krople. Tę maksymalną ilość w danych warunkach nazywamy prężnością maksymalną – „E”.

I na bazie tego, co powyżej wymyślono jednostkę w sposób prosty, procentowy określającą aktualny stan nasycenia powietrza parą wodną – wilgotność względną.

r = e/E x  100%

Mierzymy tą wartość higrometrem.

c.d.n.

Za zgodą: http://zeglarstwo-kursy.pl 

1 of 6