meteorologia

.W bardzo wysokich warstwachatmosfery (500-1000 kilometrów) obserwuje się ślady sodu, powyżej 1000 kilometrówgłównym gazem jest hel, a powyżej 2000 kilometrów - wodór.W odróżnieniu odgłównych składników powietrza zawartość procentowa pary wodnej zmienia się zwysokością bardzo wyraznie.Połowa zagęszczenia pary wodnej przy zieminastępuje już na wysokości 1500 metrów.Na wysokości 5000 metrów zawartość pary wodnej jest już 10 razy mniejsza niż przyziemi, a na wysokości 8000 metrów już 100 razy.W warstwie powietrza dowysokości u nas 12 000 metrów (na biegunie 7000 - na równiku 18000) zawiera się99% ogólnej ilości pary wodnej.Atmosfera ziemska jest na skutek obrotu Ziemi znacznie bardziej od niej spłaszczonągeoidą.Zilustrować to najlepiej może fakt, że dolna jej warstwa - troposfera ma wrejonie biegunów tylko 7000 metrów grubości, a w rejonie równika 18000 metrów.Na naszej szerokości geograficznej około 12000 metrów - podział atmosfery na warstwybędziemy zatem dopasowywać do naszej szerokości geograficznej i podane niżejgranice zasięgu poszczególnych warstw dotyczą tej właśnie szerokości.Na podstawie właściwości fizycznych i stosownie do rozwoju rozmaitych zjawiskprzyjęto podział atmosfery na pięć zasadniczych warstw:1.Troposfera 0-12 km - tylko w niej mamy do czynienia z produktami kondensacjipary wodnej (chmury, mgły, opady), wraz ze wzrostem wysokości temperatura iciśnienie powietrza maleją - tylko w tej warstwie mamy do czynienia z pionowymiruchami powietrza.2.Stratosfera 12-50 km - ciśnienie spada dalej wraz z wysokością, nie ma zjawiskzwiązanych z występowaniem pary wodnej, a temperatura jest stała na granicy ztropopauzą i niezależnie od pory dnia i pory roku wynosi zawsze -54 oC w naszejszerokości geograficznej (ostatnie badania dowodzą, że następują tam także pewnewahania temperatury, ale nie będziemy tu wchodzili w szczegóły - to sprawa dlabadaczy zjawiska powstawania dziur ozonowych).Nad biegunami temperaturawynosi około -45 oC, zaś w rejonie równika -80 oC i dalej wzrasta, aż do osiągnięciawartości powyżej zera.Pomiędzy troposferą a stratosferą wyróżniamy warstwęgraniczną - tropopauzę, której grubość wynosi około 2000 m.W warstwie tej zanikaspadek temperatury i mogą w niej wyjątkowo również zachodzić zjawiska związane zwystępowaniem pary wodnej - czyli warstwa ta może przyjmować cechy taktroposfery jak i stratosfery.Nie jest ona warstwą jednolitą i tam, gdzie następują jejprzerwania, powstają niezwykle silne wiatry zwane prądami strumieniowymi lub zangielska jet-stream.Wiatry te mają bardzo duży wpływ na ruch wielkich maspowietrza i pełnią ważną rolę przy analizie prognoz pogodowych.Wzrost temperaturyw stratosferze powstaje dlatego, że największe ilości ozonu znajdują się na jej górnejpowierzchni, a ozon pochłania, jak już wcześniej wyjaśniałem, promieniowanie wżółto-zielonym paśmie widma - w którym jest przekazywane najwięcej energii.Tawarstwa, jak i powierzchnia Ziemi, są największymi zródłami ciepła dla atmosfery iwłaśnie tropopauza jest najchłodniejsza, jako najdalej od obu tych zródeł położonawarstwa.3.Mezosfera - 50-85 km - warstwa powyżej stratosfery w której temperatura znowuspada, aż do wartości około -80 oC.W potocznym języku meteorologów nazywa siętą warstwę również troposferą górną, bo w niej właśnie zachodzą zjawiska zwanezorzą polarną - czyli zjawiska świecenia cząsteczek pod wpływem przepływu prąduelektrycznego (jako asocjacja dla zjawisk chmurowych, no i ten spadek temperatury).W tej warstwie jest największa liczba jonów i w niej również wyróżnia się rozmaitepodwarstwy, o czym już radiowcy lepiej wiedzą, gdyż dla nich mają one ważneznaczenie propagacyjne.4.Termosfera - 85-800 km - to warstwa, w której znowu temperatura rośnie iprzekracza nawet wartości 1000 oC - jest to wynikiem absorpcji promieniowaniasłonecznego w zakresie najmniejszych długości fal.Oczywiście pojęcie tychtemperatur odzwierciedla jedynie energię prędkości ruchu cząsteczek gazu, ale ichrozproszenie jest tak ogromne, że naturalnie lecący tam pojazd kosmiczny nie możesię nagrzać w drodze przewodnictwa cieplnego i nic mu nie grozi. 5.Egzosfera - ponad 800 km - podejrzewa się, że tam dochodzi już wpływ działaniakorony słonecznej - w każdym razie prędkości cząsteczek gazu są tam ogromne iosiągają 11,2 km/s, co pozwala im na rozpraszanie się w przestrzeni kosmicznej.Tak, jak pomiędzy troposferą i stratosferą mamy warstwę rozdziału - tropopauzę, topomiędzy stratosferą i mezosferą jest warstwa rozdziału zwana stratopauzą,pomiędzy mezosferą i termosferą - mezopauza, a pomiędzy termosferą i egzosferą -termopauza.Wykład 2TROPOSFERATROPOSFERAZ poprzednich rozważań widać, że troposfera - przyziemna warstwa atmosfery - to wzasadzie ponad 80% całej atmosfery - powyżej rozrzedzenie jest tak duże, że naogromne przestrzenie przypada niewiele masy.Dla pełnej informacji podam, że masa całej atmosfery to 5,136 x 1021 gramów - toogromna masa, ale trudno to sobie dobrze wyobrazić, więc powiem inaczej - masacałej atmosfery jest około 250 razy mniejsza od masy hydrosfery - czyli gdybyśmywlali do jednego naczynia wszystkie morza i oceany, jeziora i rzeki oraz inne zbiornikiwodne i odkroili 1/250 część tego naczynia to to, co w nim zostanie, miałoby masęzbliżoną do masy całej atmosfery.Od powierzchni ziemi do wysokości 5000 metrów znajduje się połowa całej masy, dowysokości 10000 metrów 75%, a do 35000 metrów 99% - to pokazuje jak praktycznieprzebiega wzrost rozrzedzenia wraz z wysokością.Oddaje to również wyczuwalnie,jak maleje ciśnienie wraz ze wzrostem wysokości.Przy okazji ważna informacja - dowysokości 4000 metrów wolno przebywać człowiekowi bez dodatkowegowyposażenia w tlen - powyżej nie należy tego próbować - chociaż ludzki organizmpoprzez długotrwały trening jest w stanie bez szkody dla zdrowia wytrzymać iwiększe wysokości (np.Mount Everest był już zdobyty bez użycia tlenu - 8848 m, aleto wynik długotrwałych treningów przystosowawczych i nie każdy organizm się dotakiego przystosowania nadaje).Wszystko to, co ma bezpośredni wpływ na warunki latania, odbywa się w zasadziewyłącznie w troposferze i dlatego w dalszych rozważaniach będziemy się zajmowaćprawie wyłącznie tą warstwą atmosfery.Dla lepszego zrozumienia zachodzących w troposferze zjawisk musimy sobie kilkaspraw zdefiniować i przyjąć za prawdę, bez głębszego wchodzenia w istotęzagadnienia - oczywiście szczególne wątpliwości chętnie będę wyjaśniał, ale dla skomasowanego przebiegu tego krótkiego kursu trzeba niestety takie skrótywprowadzać.1.Przewodnictwo cieplne powietrza jest bardzo małe i dla prostoty rozważańbędziemy je zupełnie pomijać.Czyli zmiana temperatury powietrza może nastąpićjedynie:a.w procesie adiabatycznym (w trakcie rozprężania lub sprężania)b.poprzez nagrzewanie czy wyziębianie od podłożac.poprzez pochłanianie energii promieniowania słonecznego (znikomy proces, którydla naszych rozważań ma bardzo małe znaczenie i dla chętnych mogę o nimpodyskutować oddzielnie)2.Każda chmura widoczna w powietrzu pokazuje swoim kształtem rodzaj i prędkośćruchu pionowego powietrza - bo tylko z powodu wznoszenia się powietrza może onaw ogóle powstać (o ile w pobliżu znajdują się jądra kondensacji, na których powstająpierwsze utworzone z gazu kropelki).Np.smuga kondensacyjna, którą "ciągnie zasobą" wysoko lecący samolot to nic innego jak chmura, która nie powstała wcześniejz powodu braku w powietrzu dostatecznej liczby jąder kondensacji - para wodna nawysokości, gdzie występuje to zjawisko, utrzymuje się w stanie przechłodzonym -czyli powinna się skroplić (skondensować), ale z powodu braku dostatecznej liczbyjąder kondensacji nie może wytrącić kropelek