espere Environmental Science Published for Everyobody Round the Earth
Printer friendly version of this page
Kezdőoldal    Kapcsolatok    Sitemap    espere international    !GIFT2010!    Mi az ESPERE?   
Felső légkör
Alap
1. Sztratoszféra megismerése
- rétegek
- összetétel
- megfigyelés
Munkalap 1
Munkalap 2
2. Ózonlyuk
Haladó
     
 

Felső légkör

Alap

A légköri rétegek

A légkör különböző szintjeit a különböző fizikai tulajdonságaik alapján határozzák meg. A hőmérséklet változik a magassággal, a nyomás és a légnyomással együtt a levegő sűrűsége is csökken. Minél magasabbra megyünk, annál kevesebb molekulát találunk egységnyi térfogatban (pl. 1 m3-ben). A nedvesség és a szélsebesség is változik …

 

 

AlapHaladó
AlapHaladó
AlapHaladó
AlapHaladó
AlapHaladó
AlapHaladó
AlapHaladó
AlapHaladó
 

1. kék ég a felhők felett
forrás: freefoto.com

 

Mindezek nem látszódnak a földről, ha felnézünk az égre. Vagy felhőket, vagy a kék eget látjuk, bármilyen réteg nélkül. A kék szín a fehér napsugárzás kék részéből származik. Ez azért van, mert a levegőben lévő molekulák különbözőképpen befolyásolják a látható fény különböző színeit (azaz a különböző hullámhosszakat). De mi van a rétegekkel? Megfigyelhetjük őket egyáltalán?
Ha repülővel megyünk, egy elképzelést kapunk arról, hogy hogyan változnak a légkör tulajdonságai a magassággal. Független a felhők alatt lévő helyi időjárástól, kék eget látunk és nincsen felhő fölöttünk, ha elérjük a 10-11 km-es magasságot. Abban az esetben, ha a tropopauzában vagyunk, vagy az alsó sztratoszférában, nincsen több felhő, mert nincsen elegendő víz.

 

Miért változik a hőmérséklet?

A légkörben kisskálájú hőmérsékletváltozásai a helyi hatásoknak köszönhetőek. Például: a föld gyorsabban melegszik fel ill. hűl le, mint a tenger. Vagy a hegyekből fújó hideg szelek megváltoztathatják a határréteg hőmérsékletét. De még általánosabban, globális átlagban két oka van a fő hőmérsékletváltozásoknak:

a) A Föld felszíne elnyeli a napsugárzást, ami felmelegíti. Minél távolabb mész a meleg földfelszíntől a hideg űr felé, a levegő egyre hidegebbé válik. A hőmérséklet csökken a magassággal.

 

profile of the atmosphere

2. A hőmérsékleti profil, a légnyomás és a sűrűség a növekvő magassággal.
Átvéve: Schirmer - Wetter und Klima - Wie funktioniert das?
A nagyításhoz kattints a képre! (120 K)

 

b) Ezt a szabályt érvényteleníti, vagy kiegészíti az, ha a levegőmolekulák elnyelik a napsugárzás bizonyos részét, és ezek melegítik fel a levegőt. Ebben az esetben a hőmérséklet növekszik, egészen addig, míg el nem éri a lokális maximumát. Ez a helyzet a sztratoszférában található ózonrétegben, ahol az ózon elnyeli az UV - sugárzást és a hőmérsékleti maximum (sztratopauza) meghatározza a sztratoszféra és a mezoszféra közötti határt. A mezoszférában a hőmérséklet ismét csökken. A hőmérséklet ismételt növekedése a termoszférában játszódik le, ahol a nitrogén és az oxigén elnyeli a rendkívül energia gazdag rövid UV - sugárzást, és részben ez ionizálja is a molekulákat. Ezért ezt a réteget ionoszférának is nevezzük.

 

3. Mint egy párnatorony:
A levegő hogyan nyomódik össze…
Elmar Uherek

 

Miért csökken a nyomás?

A különbség a víz és a levegő között az, hogy a levegő összenyomható, a víz pedig nem. Ha a tengeren a vízben vagy és 10 m víz van feletted, a nyomás akkor 1 bar, ha 20 m víz van feletted, akkor 2 bar, mert a vízmennyiség összeadódik. A levegő egy kicsit olyan, mint ha könnyű párnákat feltornyoznád egymáson. A torony alján lévő párnák lapossá válnának, köszönhetően a felette lévők súlyának. Össze lehet nyomni őket, mert sok a levegő közöttük. Végül a talajon lévő első 30 cm-es rétegben 10 párna van, míg a nyolcadikban csak egy, habár mindegyiknek párnának ugyanakkora a súlya. Ugyanez van a légkörben is. Ennek következtében a klimatológusok nagyon gyakran nemcsak a métert használják, mint mértékegységet, a magasság mérésére, hanem a nyomást is. Az összenyomhatóság függ egy kicsit a hőmérséklettől, de nagyjából a nyomás feleződik 5.5 km-enként. 1000 hPa a nyomás a talajon, 500 hPa 5,5 km magasan és így tovább.
Kattints ide a nyomásszámolás részletesebb formulájához (képlet).

A termoszféra valóban olyan forró?

A légköri profilok gyakran mutatnak 200-500 km magasságban a termoszférában 500-1000°C-t. Ez valóban olyan meleg? A probléma ebben az esetben a hőmérséklet definíciója. A molekuláknak a levegőben van bizonyos energiájuk. Ha ezt egy hőmérővel mérjük, akkor a molekulák átadják az energiájuk egy részét, amikor nekiütköznek a hőmérő felszínének. A termoszféra magasságában a molekuláknak nagyon nagy energiájuk van, ezért a hőmérsékletek helyesek, de a molekulák száma egységnyi térfogatban egy milliomod része a földfelszín közeli értéknek. Az ütközések valószínűsége (például a hőmérővel), és a teljes energia átadása nagyon kicsi. Ennek következtében a termoszféra hőmérséklete nem más, mint a molekuláris energia mértéke. De nem tudod igazán összehasonlítani a felszíni hőmérsékletméréssel.

 

weather map at 1000 hPa

4. a) talajmenti időjárási térkép
Schirmer - Wetter und Klima - Wie funktioniert das?

 

weather map 300 hPa

4. b) ugyan az a térkép 300 hPa magasságban (körülbelül 9 km magasan). Figyeld meg a szélsebesség jeleit!
forrás : Schirmer - Wetter und Klima - Wie funktioniert das?

 

4. c) Nézd meg a jobb oldali kivágatot és hasonlítsd össze a szélsebességeket a talajon (alul a sötétkék), és 9 km magasan (világoskék fölül) az adott helyeken. Mennyi a szélsebesség a három helyen km/h-ban?

Kattints a képre a nagyításhoz!
(90 K)

 

Compare the windspeeds!

5. A szélsebességeket hagyományosan csomóban (csomó = tengeri mérföld/óra), km/h-ban, helyesebben m/s-ban mérik.
1 m/s = 3,6 km/h
1 kn = 1,852 km/h
Az időjárási térképen lévő jelek elárulják nekünk a szél irányát (merről fúj a szél), és a szélsebességet csomóban.

 

Hogyan változik a szél? 

A fenti két időjárási térkép (300 hPa = körülbelül 9 km és az 1000 hPa) megmutatja, hogy a nyomási gradiensek és a szélsebességek jelentősen különböznek közel a talajhoz és a felső troposzférában. Ennek következtében, a repülőgépek üzemeltetéséhez egy speciális időjárási előrejelzési rendszer szükséges. A szélsebesség a magassággal növekszik, és a troposzféránál levő átlagos szélsebesség a felszínen komoly vihar lenne. A sztratoszférában nemcsak a hőmérsékleti menet változik, hanem a szélsebesség is jelentősen lecsökken.

 

6. Szélsebesség vertikális profilja.
Az adatok az USA nemzeti időjárási szolgálat ballonos méréseiből származnak.  Exploring Earth
A nagyításhoz kattints a képre! (15 K)

7. A szélsebesség és a hőmérséklet összehasonlítása.
A nagyításhoz kattints a képre! (60 K)

 

Kapcsolódó oldalak:

Többet olvashatsz a levegő tulajdonságainak megváltozásáról a magasság növekedésével az:
Alsó légkör - Alap -1. Fejezet - függőleges

 

Az oldalról:
szerző: Dr. Elmar Uherek - MPI Mainz
tudományos lektor: Dr. John Crowley, MPI for Chemistry, Mainz - 2004-05-04
pedagógiai lektor: Michael Seesing - Duisburgi egyetem, Dr. Ellen K. Henriksen - Oslói Egyetem, Yvonne Schleicher - Erlangeni Egyetem-Nürnbergu
tolsó javítás: 2004-05-05

 

 top

ESPERE / ACCENT

last updated 06.09.2004 15:31:05 | © ESPERE-ENC 2003 - 2013