Przeczytaj
Atmosfera zbudowana jest z mieszaniny gazów i rozproszonych w nich domieszek, głównie pary wodnej, kropli i kryształków ciekłej i zamarzniętej wody oraz aerozoli. Ta gazowa powłoka utrzymywana jest przy powierzchni Ziemi dzięki sile przyciągania grawitacyjnego. Obecnie wyodrębnia się dwie główne warstwy atmosfery. Pierwszą – nazywaną homosferą – tworzą głównie cząstki obojętne elektrycznie. Sięga od powierzchni Ziemi do ok. 100 km. Przeważają w niej dwa gazy: azot i tlen. Przyczyną wyrównanego składu homosfery jest nieustanne krążenie gazów wskutek turbulencji i konwekcji. Na wysokości powyżej 100 km mechanizmy mieszania się gazów nie występują. Warstwa ta nazywana jest heterosferą. Zawiera gazy zjonizowane. Najbardziej zewnętrzna część tej warstwy posiada miąższość wielu tysięcy kilometrów i tworzy tzw. geokoronęgeokoronę.
Pionowa budowa atmosfery
Atmosfera zbudowana jest z warstw. Za jej górną granicę uznaje się warstwę znajdującą się w odległości kilkudziesięciu tysięcy kilometrów od powierzchni Ziemi. Gęstość atmosfery jest tam porównywalna z gęstością w przestrzeni międzyplanetarnej. Poszczególne warstwy atmosfery dzieli się ze względu na zróżnicowane właściwości fizyczne. Kolejno od powierzchni Ziemi wyróżniamy: troposferę, stratosferę, mezosferę, termosferę i egzosferę, oddzielone od siebie kolejno tropopauzą, stratopauzą, mezopauzą i termopauzą. Nad egzosferą znajduje się magnetosfera mająca związek z oddziaływaniem ziemskiego pola magnetycznego, to w niej występują zjonizowane cząstki nagromadzone w strefie Van Allenastrefie Van Allena.
Troposfera
Znajduje się bezpośrednio nad Ziemią i stanowi 80% masy atmosfery. Za górną granicę troposfery uznaje się wysokość ok. 17 km nad równikiem i ok. 7 km nad biegunami. Temperatura powietrza tej warstwy przy powierzchni średnio osiąga 15°C, a przy górnej granicy odpowiednio: nad biegunami od -45°C do -60°C, nad równikiem od -70°C do -80°C. Charakterystyczne dla troposfery jest zmniejszanie się temperatury wraz ze wzrostem wysokości. Temperatura spada średnio o 0,6°C na 100 m wzrostu wysokości. To w troposferze zachodzą procesy kształtujące pogodę i klimat: powstają chmury, wieją wiatry, występuje konwekcja.
Tropopauza
Warstwa między troposferą a stratosferą. Rozciąga się nad troposferą na wysokości ok. 8 km nad biegunami oraz 15‑17 km nad równikiem. Ma ok. 2 km grubości. Pionowy gradient temperatury tej warstwy nie przekracza 0,2°C/100 m. Tropopauza nie jest jednolita; w miejscach, gdzie się przerywa, powstają bardzo silne wiatry strumieniowewiatry strumieniowe. Powietrze i para, które unoszą się w troposferze, docierają do tropopauzy i w niej się zatrzymują. Nieznaczna część różnych związków chemicznych oraz pary wodnej przedostaje się do stratosfery.
Stratosfera
Rozciąga się do wysokości 50–55 km. W dolnej warstwie stratosfery występują prądy strumieniowe wykorzystywane przez samoloty. Znajduje się w niej niewielka ilość wody; stratosfera skupia ok. 20% masy atmosfery. W jej dolnej części utrzymuje się niska temperatura, ok. -60°C. Dopiero od wysokości 25 km, w ozonosferze, temperatura osiąga 0°C, co spowodowane jest pochłanianiem promieniowania ultrafioletowego przez ozon. Koncentracja ozonu na wysokości 20‑35 km, tworząca ozonosferę, stanowi parasol ochronny dla życia na Ziemi. Spadek ilości ozonu w stratosferze nazywany jest dziurą ozonową.
Stratopauza
Warstwa homogeniczna, która jest warstwą przejściową między stratosferą a mezosferą.
Mezosfera
Warstwa o grubości ok. 35 km, rozciągająca się od stratopauzy do wysokości ok. 85 km. Charakterystyczny jest w niej silny spadek temperatury wraz ze wzrostem wysokości. Na ok. 85 km temperatura spada do przedziału od -75°C do - 100°C. Na tym poziomie znajduje się górna granica mezosfery – mezopauza. Mezosfera stanowi górną granicę tej części atmosfery, której skład uważany jest za jednorodny, czyli homosfery. Temperatura na wysokości mezopauzy jest najniższą obserwowaną w atmosferze. Na wysokości ok. 60 km zaczyna się obszar silnie zjonizowany, tzw. jonosfera, która sięga najwyższych warstw termosfery. W mezosferze jonizacja nie jest trwała, występuje praktycznie tylko w ciągu dnia. W pobliżu mezopauzy, na dużych szerokościach geograficznych, gdy Słońce znajduje się od 5° do 13° poniżej horyzontu, obserwuje się nocne obłoki świecące (srebrzyste) zbudowane z drobnych cząsteczek pyłu pokrytych kryształkami lodu.
Termosfera
Obejmuje wysokość od 85 do 500 km. W termosferze temperatura wzrasta, osiągając na wysokości ok. 150 km 240°C, powyżej 200 km od ok. 500°C do 1 200°C, a na wysokości 500 km nawet 2 000°C. Podstawowym źródłem ciepła w termosferze jest pochłanianie promieniowania słonecznego ultrafioletowego i rentgenowskiego, fotojonizacjafotojonizacja, fotodysocjacjafotodysocjacja oraz energia strumienia korpuskularnegostrumienia korpuskularnego Słońca. W termosferze zmienia się także znacznie skład atmosfery. Na skutek fotojonizacji i fotodysocjacji cząsteczki wielu gazów rozpadają się na pojedyncze atomy. Nie występuje mieszanie się gazów, a cięższe cząsteczki oraz atomy osiadają. Ze wzrostem wysokości ciężkie cząsteczki azotu są więc zastępowane przez atomy tlenu, a na dużych wysokościach przeważają lekkie atomy wodoru.
Jonosfera
Podwarstwa zaczynająca się na wysokości ok. 60 km w górnej mezosferze. Odznacza się dużą koncentracją wolnych elektronów i jonów. Jonizacja w tej podwarstwie zachodzi na skutek bombardowania cząsteczek gazów przez promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie emitowane przez Słońce. Jonosfera ma znaczenie w łączności radiowej dalekiego zasięgu, ponieważ warstwa ta odbija wysyłane z Ziemi fale radiowe, głównie fale krótkie.
Egzosfera
Warstwa rozpraszania, występuje powyżej termopauzy, od 500 km. Gazy są tu silnie rozrzedzone, gęstość atmosfery jest bardzo mała i zderzenia między cząsteczkami występują niezwykle rzadko. Temperatura na wysokości 500 km może osiągać wartość od 500°C do 2 000°C, w zależności od pory dnia, aktywności Słońca i szerokości geograficznej. Tak wysoka temperatura cząsteczek znajdujących się w egzosferze, z uwagi na duże rozrzedzenie, nie jest transportowana między nimi ani przez przewodnictwo, ani przez konwekcję. Cząsteczki mają ogromną energię cieplną, jednak z powodu bardzo małej liczby zderzeń nie są w stanie jej przekazywać. W egzosferze następuje stopniowe przejście od atmosfery ziemskiej do gazu międzyplanetarnego. Obszar ten często nazywany jest obszarem rozprysków.
Magnetosfera
Obszar atmosfery znajdujący się powyżej egzosfery. Ma związek z oddziaływaniem pola magnetycznego ziemskiego ze strumieniem korpuskularnego promieniowania słonecznego (tzw. wiatr słonecznywiatr słoneczny). Na skutek tego po stronie oświetlonej Ziemi, w odległości 10–15 jej promieni, natężenie pola magnetycznego spada do zera. Granica ta nazywa się magnetopauzą, a obszar poniżej niej – magnetosferą. Po stronie zacienionej magnetosfera rozciąga się na znacznie większe odległości. Jest to tzw. ogon magnetyczny Ziemi. Cząstki, które w wyniku zderzeń znajdą się w polu magnetycznym, będą się w nim poruszały po spirali wokół linii sił pola magnetycznego. W wyniku ponownych zderzeń ich energia może zostać zmniejszona, co spowoduje ich przesunięcie do niższych części atmosfery. Te uwięzione cząstki skupiają się wokół Ziemi głównie w dwóch pasach, tzw. pasach Van Allena (odkrytych w 1958 r.) – pierwszy znajduje się w odległości ok. 2 500–5 000 km, a drugi w odległości 20 000–30 000 km od powierzchni Ziemi.
Słownik
jonizacja atomów (cząsteczek) pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego o energii fotonów co najmniej równej energii jonizacji tych atomów (cząsteczek)
Indeks dolny Źródło: Encyklopedia PWN Indeks dolny koniecŹródło: Encyklopedia PWN
reakcja chemiczna polegająca na rozpadzie cząsteczek na jony pod wpływem strumieni fotonów
otoczka wodorowa stanowiąca część egzosfery; jest obserwowalna w zakresie ultrafioletowym
intensywny, dość wąski i prawie poziomy strumień przenoszący z zachodu na wschód olbrzymie masy powietrza w atmosferze ziemskiej; niezbyt gruba – ok. 2 km – i wąska strefa bardzo silnych wiatrów występująca na poziomie 9–12 km, charakteryzuje się prędkością wiatru powyżej 30 m/s (108 km/h), maksymalnie nawet 500 km/h
Indeks dolny Źródło: pl.wikipedia.org Indeks dolny koniecŹródło: pl.wikipedia.org
inaczej pasy Van Allena, strefa pułapek magnetycznych, które zatrzymują cząstki wiatru słonecznego
strumień promieniowania jonizującego będący strumieniem cząstek
strumień naładowanych elektrycznie cząstek wypływających z korony słonecznej w przestrzeń międzyplanetarną