Atmosfera ziemska Atmosfera ziemska

(1)

Atmosfera ziemska Atmosfera ziemska

Marcin Domagalski Marcin Domagalski

(2)

Co to jest atmosfera?

Atmosfera ziemska to inaczej powłoka gazowa Atmosfera ziemska to inaczej powłoka gazowa

otaczająca Ziemię od jej powierzchni do wysokości otaczająca Ziemię od jej powierzchni do wysokości

około 2000km. Składa się z mieszaniny gazów około 2000km. Składa się z mieszaniny gazów

zwanych powietrzem. Masa atmosfery ziemskiej zwanych powietrzem. Masa atmosfery ziemskiej

wynosi około 5*10

¹⁵¹⁵

ton to jest w przybliżeniu jedną ton to jest w przybliżeniu jedną milionową ogólnej masy Ziemi.

milionową ogólnej masy Ziemi.

(3)

Skład chemiczny atmosfery Skład chemiczny atmosfery

►

azot - 78,084%, azot - 78,084%,

►

tlen - 20,946%, tlen - 20,946%,

►

argon - 0,934%, argon - 0,934%,

►

dwutlenek węgla - 0,0385%, dwutlenek węgla - 0,0385%,

►

śladowe ilości gazów śladowe ilości gazów

szlachetnych (hel, neon, krypton szlachetnych (hel, neon, krypton

i ksenon) oraz innych związków i ksenon) oraz innych związków

takich jak: metan, wodór, tlenek takich jak: metan, wodór, tlenek i podtlenek azotu, ozon i związki i podtlenek azotu, ozon i związki

siarki, radon, jod, amoniak, siarki, radon, jod, amoniak,

►

aerozole atmosferyczne, aerozole atmosferyczne,

(4)

Zmiany składu atmosfery na Zmiany składu atmosfery na

przestrzeni lat przestrzeni lat

► Początkowo atmosfera składała się z wodoru i helu. Na Początkowo atmosfera składała się z wodoru i helu. Na skutek gwałtownych procesów jej skład się zmieniał.

skutek gwałtownych procesów jej skład się zmieniał.

Pojawiły się gazy uwalniane z głębi skorupy ziemskiej:

dwutlenek węgla, para wodna, amoniak i pewna ilość dwutlenek węgla, para wodna, amoniak i pewna ilość

azotu.

► 3-4 miliardy lat temu pojawiły się na Ziemi pierwsze 3-4 miliardy lat temu pojawiły się na Ziemi pierwsze organizmy, dzięki którym na skutek zachodzącej

organizmy, dzięki którym na skutek zachodzącej

fotosyntezy malała ilość CO2, a rosła zawartość tlenu.

► Działalność człowieka spowodowała odwrócenie się Działalność człowieka spowodowała odwrócenie się

tendencji i ponowny stopniowy wzrost ilości dwutlenku tendencji i ponowny stopniowy wzrost ilości dwutlenku

węgla i metanu w atmosferze. W dobie rewolucji węgla i metanu w atmosferze. W dobie rewolucji

przemysłowej procesy te uległy gwałtownemu przemysłowej procesy te uległy gwałtownemu

przyspieszeniu.

(5)

Warstwy atmosfery Warstwy atmosfery

a) a) TroposferaTroposfera - sfera przyziemna, spadki temperatur do - sfera przyziemna, spadki temperatur do -60°C, średnia wysokość 10 km

-60°C, średnia wysokość 10 km

b) Stratosferab) Stratosfera - wahania temperatur od -60°C do 0°C, - wahania temperatur od -60°C do 0°C, pod koniec stratosfery- warstwa ozonowa, powietrze pod koniec stratosfery- warstwa ozonowa, powietrze

bardzo rozrzedzone, ruchy mas powietrza bardzo rozrzedzone, ruchy mas powietrza

c) c) MezosferaMezosfera - od 10 do 80 km, spadek temperatury - od 10 do 80 km, spadek temperatury wraz z wysokością

wraz z wysokością

d) Jonosferad) Jonosfera - występuje powyżej 50-60 km nad - występuje powyżej 50-60 km nad

powierzchnią Ziemi do 1000 km. Zawiera duże ilości powierzchnią Ziemi do 1000 km. Zawiera duże ilości

jonów i swobodnych elektronów jonów i swobodnych elektronów

e) e) Termosfera Termosfera - od 80 do 700 km, strefy jonowe (niżej - od 80 do 700 km, strefy jonowe (niżej dodatnie, wyżej ujemne), zjawisko zorzy polarnej, dodatnie, wyżej ujemne), zjawisko zorzy polarnej,

wzrost temperatury nawet do 400°C( wyżej do wzrost temperatury nawet do 400°C( wyżej do 1500°C), granica atmosfery meteorologicznej- 1500°C), granica atmosfery meteorologicznej-

2000km 2000km

f) Egzosferaf) Egzosfera - 500 - 2000 km - brak tlenu; słabe - 500 - 2000 km - brak tlenu; słabe oddziaływanie grawitacyjne

oddziaływanie grawitacyjne

(6)

Warstwy atmosfery Warstwy atmosfery

Wyróżniamy także warstwy pośrednie:

a)a) Tropopauza Tropopauza - jest to warstwa przejściowa pomiędzy - jest to warstwa przejściowa pomiędzy stratosferą a troposferą. Znajduje się na wysokości stratosferą a troposferą. Znajduje się na wysokości między 10 -17 km. Temperatura wynosi od- 40

między 10 -17 km. Temperatura wynosi od- 40°C do - °C do - 700700°C°C

b)b) OzonosferaOzonosfera - występuje na wysokości 10–50 km, - występuje na wysokości 10–50 km, o podwyższonej koncentracji ozonu. Maksymalna o podwyższonej koncentracji ozonu. Maksymalna koncentracja występuje średnio na wysokości 23 km.

koncentracja występuje średnio na wysokości 23 km.

Ozonosfera pochłania całkowicie promieniowanie Ozonosfera pochłania całkowicie promieniowanie nadfioletowe - bardzo szkodliwe dla organizmów nadfioletowe - bardzo szkodliwe dla organizmów żywych.

żywych.

c)c) Stratopauza - znajduje się pomiędzy 50 a 55 Stratopauza - znajduje się pomiędzy 50 a 55

kilometrem. Temperatura wynosi w granicach od -10 kilometrem. Temperatura wynosi w granicach od -10 do 10

do 10°°C C

d)d) MezopauzaMezopauza - znajduje się pomiędzy 80 a 90 - znajduje się pomiędzy 80 a 90 kilometrem. Temperatura wynosi około - 900 kilometrem. Temperatura wynosi około - 900°°CC

(7)

Wpływ człowieka na atmosferę Wpływ człowieka na atmosferę

Podstawowe Podstawowe

zanieczyszczenia zanieczyszczenia

atmosfery to:

►

dwutlenek siarki SO dwutlenek siarki SO

₂₂

, ,

►

tlenki azotu: NO, NO tlenki azotu: NO, NO

2₂

, ,

►

tlenek węgla CO, tlenek węgla CO,

►

węglowodory, węglowodory,

►

pyły, zawierające metale pyły, zawierające metale ciężkie (Pb,Ni,Cd,Cu).

ciężkie (Pb,Ni,Cd,Cu).

(8)

Efekt cieplarniany Efekt cieplarniany

Gdy energia słoneczna dociera do atmosfery, jej część Gdy energia słoneczna dociera do atmosfery, jej część zostaje odbita w przestrzeń kosmiczną, część pochłonięta zostaje odbita w przestrzeń kosmiczną, część pochłonięta przez atmosferę, a reszta dociera do powierzchni Ziemi przez atmosferę, a reszta dociera do powierzchni Ziemi powodując jej ogrzewanie. Atmosfera przepuszcza powodując jej ogrzewanie. Atmosfera przepuszcza promieniowanie słoneczne w kierunku Ziemi, ale promieniowanie słoneczne w kierunku Ziemi, ale

Zatrzymuje promieniowanie cieplne, które odbija się od Zatrzymuje promieniowanie cieplne, które odbija się od Powierzchni Ziemi. Rozwijający się przemysł powoduje Powierzchni Ziemi. Rozwijający się przemysł powoduje jednak nadmierny wzrost koncentracji gazów

jednak nadmierny wzrost koncentracji gazów

szklarniowych w atmosferze, co prowadzi do nadmiernego szklarniowych w atmosferze, co prowadzi do nadmiernego nasilenia tego procesu.

nasilenia tego procesu.

Przewidywane skutki efektu cieplarnianego:

► Przesunięcie stref klimatycznych Przesunięcie stref klimatycznych

► Odtajanie wiecznej zmarzliny Odtajanie wiecznej zmarzliny

► Wzrost poziomu mórz i oceanówWzrost poziomu mórz i oceanów

► Skrajności klimatyczne w różnych częściach Skrajności klimatyczne w różnych częściach świata

świata

► Zwiększone zagrożenie zdrowiaZwiększone zagrożenie zdrowia

► Zagrożenie życia roślin i zwierząt o małej Zagrożenie życia roślin i zwierząt o małej tolerancji na zmiany temperatury

tolerancji na zmiany temperatury

(9)

Dziura ozonowa Dziura ozonowa

Jest to zjawisko zmniejszonego Jest to zjawisko zmniejszonego

stężenia ozonu (O

stężenia ozonu (O₃₃) w) w stratosferze atmosfery stratosferze atmosfery ziemskiej, występujące ziemskiej, występujące

głównie w obszarach głównie w obszarach

podbiegunowych. Powstawanie podbiegunowych. Powstawanie dziury wiązane jest zazwyczaj z dziury wiązane jest zazwyczaj z

emisją freonów spowodowaną emisją freonów spowodowaną

działalnością człowieka.

(10)

Własności propagacyjne Własności propagacyjne

Ilość dochodzącego promieniowania na Ilość dochodzącego promieniowania na

Ziemi w stosunku do promieniowania Ziemi w stosunku do promieniowania przychodzącego na szczycie atmosfery przychodzącego na szczycie atmosfery (transmisja) dla różnych długości fal widma (transmisja) dla różnych długości fal widma

(11)

Ekstynkcja atmosferyczna Ekstynkcja atmosferyczna

Zjawisko polegające na Zjawisko polegające na

osłabieniu natężenia światła osłabieniu natężenia światła ciał niebieskich, powstałe w ciał niebieskich, powstałe w atmosferze na skutek

atmosferze na skutek

pochłaniania i rozpraszania pochłaniania i rozpraszania światła. Trzy główne

światła. Trzy główne

składowe ekstynkcji to:

► Rozpraszanie RayleighaRozpraszanie Rayleigha

► Rozpraszanie przez pyły i Rozpraszanie przez pyły i aerozole

aerozole

► Absorpcja molekularna Absorpcja molekularna (na cząsteczkach tlenu, (na cząsteczkach tlenu,

ozonu i wody) ozonu i wody)

(12)

Scyntylacje atmosferyczne Scyntylacje atmosferyczne

Szybkie zmiany położenia, jasności i barw Szybkie zmiany położenia, jasności i barw

gwiazd przy obserwacji z powierzchni gwiazd przy obserwacji z powierzchni

Ziemi spowodowane nieregularnymi Ziemi spowodowane nieregularnymi

ruchami atmosfery ziemskiej.

(13)

Seeing Seeing

Wielkość w astronomii, która określa stabilność atmosfery (należy Wielkość w astronomii, która określa stabilność atmosfery (należy zwrócić uwagę, że nie ma ona związku z przejrzystością powietrza).

zwrócić uwagę, że nie ma ona związku z przejrzystością powietrza).

W zależności od tego, czy atmosfera jest spokojna, czy też turbulentna, W zależności od tego, czy atmosfera jest spokojna, czy też turbulentna, można przez teleskop uzyskać albo stabilne, efektowne obrazy

można przez teleskop uzyskać albo stabilne, efektowne obrazy obiektów niebieskich, albo nie dostrzec praktycznie żadnych obiektów niebieskich, albo nie dostrzec praktycznie żadnych

szczegółów. Seeing zależy od wielu czynników meteorologicznych, ale szczegółów. Seeing zależy od wielu czynników meteorologicznych, ale generalnie nisko nad horyzontem jest zawsze słabszy, lepszy bliżej generalnie nisko nad horyzontem jest zawsze słabszy, lepszy bliżej zenitu, tak więc im wyżej na niebie znajduje się obiekt, tym lepsze zenitu, tak więc im wyżej na niebie znajduje się obiekt, tym lepsze warunki panują do jego obserwacji.

warunki panują do jego obserwacji.

(14)

Refrakcja atmosferyczna Refrakcja atmosferyczna

jest zniekształceniem jest zniekształceniem

promieni światła podczas promieni światła podczas

przechodzenia do przechodzenia do

atmosfery. Powoduje atmosfery. Powoduje

pozorne podnoszenie się pozorne podnoszenie się

obserwowanych obserwowanych

obiektów, zmniejszenie obiektów, zmniejszenie

kąta zenitalnego. Zmiana kąta zenitalnego. Zmiana ta jest proporcjonalna do ta jest proporcjonalna do

wysokości nad wysokości nad

horyzontem.

(15)

Atmosfera ziemska Atmosfera ziemska