A légkör

A levegõ körbevesz bennünket

Annak ellenére, hogy nem látunk semmit, a levegõ is anyagból áll. Ahogy az ejtõernyõsök mutatják, éppen úgy tudsz fejest ugrani a levegõbe, mint a vízbe. A légellenállás sokkal kisebb, de létezik. A levegõ, ami körülvesz bennünket, megszámlálhatatlan molekulából és atomból áll, amik a térben mozognak. Ezek a molekulák és atomok kölcsönhatásba lépnek a Napból érkezõ sugárzással és egymással, kémiai reakciókat indítva el. A nagyobb molekulák egymáshoz is kapcsolódhatnak, és kisebb részecskéket hozhatnak létre. Víz molekulák kicsapódhatnak ezekre a részecskékre, és felhõrészecskéket alakítanak ki. Ha több és több felhõrészecske képzõdik, és ezek növekszenek, végül is felhõt képeznek, ami láthatóvá válik az égen.

Összetétel

Ha a vizet nem számítjuk, a levegõ a következõkbõl áll:

78.08 % nitrogén (N₂)
20.95% oxigén (O₂)
0.93% argon

Ez a három gáz alkotja a száraz levegõ 99.96 %-t. Mi van a széndioxiddal, metánnal, ózonnal, szénhidrogénekkel és más levegõben lévõ gázokkal, amikrõl már valószínûleg hallottál? A széndioxidból található a legtöbb ezek közül a nyomgázok közül, a levegõ mintegy 0.037 %-a. Minden más gáz kisebb mennyiségben található. Minden egymillió molekula közül többnyire kevesebb, mint egy molekula a többi gáz. Mindamellett, nagyon fontosak az éghajlatunkban.

A légkör kiterjedése

Az ég felé nézve, könnyen túlbecsülhetjük a légkör vastagságát, ez valójában egy nagyon vékony réteg a Föld fölött. Ha repülõgéppel utazunk 11-12 km magasságban (ez a troposzféra és a sztratoszféra határán található), körülbelül a levegõben lévõ molekulák 75 %-a található alattunk. Ez azt jelenti, hogy az a légköri réteg, ami a Föld átmérõjének (12800 km) kevesebb, mint egy ezredrésze, a teljes légkör tömegének ¾-részét tartalmazza. Összehasonlítva, ez megfelel kevesebb, mint egy centiméter hórétegnek egy négyemeletes épületen. Ebben a rétegben felhõk képzõdnek, és minden idõjárási esemény itt zajlik.

A hõmérsékleti profil és a légköri rétegek

Nem láthatjuk a légköri rétegeket a szemünkkel, de a hõmérsékleti trendben számos változást tudunk mérni, ahogy egyre magasabbra emelkedünk a Föld felszínétõl. Ezek a hõmérsékleti trendben lévõ változások határozzák meg a légköri rétegeket:

A troposzféra, a legalacsonyabb légköri réteg, ahol a hõmérséklet csökken a magassággal.A sztratoszférában, a felsõ légkörben, a hõmérséklet növekszik a magassággal.A sztratoszféra fölött található a mezoszféra, itt a hõmérséklet csökken a magassággal.A termoszféra a legmagasabb légköri réteg, és itt a hõmérséklet a magassággal emelkedik.

A rétegek között vannak bizonyos pontok, ahol a hõmérsékleti trend megváltozik. Ezek a töréspontok a ’-pauzák’. Így a troposzféra és a sztratoszféra között található a tropopauza. A sztratoszféra fölött található a sztratopauza. A mezopauza a mezoszféra és a termoszféra között található, és a légkörnek ez a leghidegebb pontja. A hõmérséklet itt -100 ^oC is lehet!

Ellentétben a hõmérséklettel, a légnyomás és a sûrûség folyamatosan csökken a magassággal, ahogy a légréteg egyre vékonyabb lesz. Egy bizonyos légtérfogatban legyen 1000 oxigén molekula a földfelszínen, de 50 km magasságban, ugyanakkora térfogat már csak egy molekulát fog tartalmazni.

A fény és a levegõ kölcsönhatása

A napenergiát elnyeli a földfelszín, azaz a szárazföld s az óceánok, ezen utóbbiak többet. Hõvé alakítják, és végül is magasabbra menve a tengerszinttõl csökken a hõmérséklet. Ez az a folyamat, ami szabályozza a hõmérsékleti trendet a troposzférában. 

Mi okozza, hogy ennek a hõmérsékleti trendnek megváltozik az iránya a sztratoszférában? A levegõ melegebbé válik, ha a levegõmolekulák közvetlenül a Napból képesek energiát elnyelni. A sztratoszférában, az ózonrétegben lévõ ózon molekulák azok, amik elnyelik az energiát. Ezen molekulák tulajdonságai nagyon fontosak az éghajlatunkban. A molekulák által elnyel energia mennyisége függ magától a molekulától és a sugárzás hullámhosszától (energiájától).

A jobboldalon lévõ animáció három példát mutat:

• A mikrohullámoknak kicsi az energiája. A molekulákat forgásra késztetik, de nem tudják felbontani a kémiai kötéseket.
• Az infravörös sugárzás (IR) egy kicsit erõsebb. A molekulákat megrezegteti. Az atomok kilendülnek és a kötések hossza megváltozik. Ez akkor történik, amikor az üvegházgázok felfogják a földfelszín által kibocsátott hõsugárzást.
• Az ultraibolya sugárzásnak (UV) még több energiája van, és képes felbontani a kémiai kötéseket. Ez történik akkor, amikor az ózonrétegben lévõ ózon elnyeli a Napból érkezõ energiát.
  

A sztratoszférikus ózon által a Napból érkezõ energia abszorpciója a napenergiát ebben a rétegben tartja, s ez az oka annak, hogy a hõmérséklet a sztratoszférában növekszik a magassággal. Ez hasonló ahhoz a folyamathoz, ami a termoszférában fordul elõ, de ott az oxigén és a nitrogén az, ami elnyeli a Napból származó még nagyobb energiájú sugárzást. Az sugárzásnak akkora energiája van, hogy nemcsak felbontja a kémiai kötéseket, hanem töltött atomokat és molekulákat hoz létre, amiket ionoknak hívnak. Ezért ezt a réteget ionoszférának is nevezik.

Utolsó módosítás:

szerzõ: Dr. Elmar Uherek - MPI for chemistry, Mainz
utolsó módosítás: 2004-07-13