Будова і склад атмосфери

Атмосфера: Структура та склад та розподіл тепла (Глава 16)

Газовий шар Землі - це її атмосфера. Вивчаючи атмосферу Землі, ми можемо вивчати погоду та клімат. Погода відноситься до тимчасові умови атмосфери (Напр .: якою буде погода завтра? чи можу я запланувати побути на відкритих майданчиках у ці вихідні без дощу?). Клімат відноситься до довгострокових або середні тенденції в погоду (який клімат у Північній Каліфорнії? Ну, взимку дощово і холодно, влітку жарко і сухо). Ми поговоримо про те, якою буде погода в Сакраменто в конкретний день. Але при обговоренні клімату в цій частині Каліфорнії можна було б помітити, що літо спекотне і сухе з невеликою кількістю опадів, тоді як зима, як правило, прохолодна і волога. В іншій частині країни дощ може випадати в різну пору року.

I. Що ми можемо виміряти в атмосфері для спостереження за погодою та кліматичними змінами?
А. Температура повітря - у Фаренгейті або за Цельсієм
B. Вологість
C. Тип і кількість хмарності
D. Тип і кількість опадів
E. Тиск повітря (дюйми рт. Ст. Або бар)
F. Швидкість та напрямок вітру

II. Який склад атмосфери Землі?
А. Багато найпоширеніших газів містяться в виправлений концентрації в атмосфері. Нижче наведені основні компоненти чистоти, сухий атмосфера:

0,93%
Газ із властивостями, подібними до гелію та неону. Виникли внаслідок радіоактивного розпаду та газоутворення.
4. Вуглекислий газ:

III. Яка будова атмосфери Землі? Подібно до того, як тверду Землю можна ідентифікувати як окремі шари, земна атмосфера також має ідентифікуються шари, засновані на тенденціях зміни температури та інших характеристиках. Тиск повітря стабільно зменшується зі збільшенням висоти.
А. Тропосфера - це найнижчий шар земної атмосфери (найнижчий 10 км, 6-7 миль)
1. Вся погода відбувається в цьому шарі
2. Температура атмосфери знижується з висотою. Цей темп зменшення також називається коефіцієнтом екологічного відхилення. Ми докладніше обговоримо це явище в наступному розділі.
3. Тропоспауза - це межа між тропосферою та наступним вищим шаром - стратосферою
Б. Стратосфера - це наступний вищий шар після тропосфери.
1. Стратосфера містить корисний озон, який поглинає значну частину ультрафіолетового випромінювання Сонця.
2. Це поглинання УФ сприяє загальному підвищенню температури з висотою в стратосфері.
C. Наступними вищими шарами атмосфери є мезосфера та термосфера. Як і нижчі шари, ці шари визначаються температурними тенденціями.

IV. Електромагнітна енергія від Сонця
А. Енергію від Сонця можна класифікувати за електромагнітним спектром. Електромагнітний спектр включає різні типи супутньої енергії, включаючи рентгенівські промені, видиме світло та радіохвилі, які відрізняються один від одного довжиною хвилі енергії.

В. Електромагнітне випромінювання можна класифікувати на три групи залежно від довжини хвилі
1. Енергія короткої довжини хвилі включає види випромінювання, довжини хвиль яких менші за видиме світло, включаючи гамма-промені, рентгенівські промені та ультрафіолетове випромінювання. Він становить близько 7% енергії від Сонця, яке досягає Землі.
2. Видиме світло включає всі різні кольори світлової енергії, починаючи від найкоротшої довжини хвилі (фіолетовий) і закінчуючи найдовшою (червоною). Приблизно 48% енергії Сонця - це видиме світло.
3. Енергія довгих хвиль включає випромінювання з довжинами хвиль довше видимого світла, включаючи інфрачервоне (яке ми відчуваємо як теплову енергію), мікрохвилі, телевізор та радіохвилі. 45% сонячного випромінювання відноситься до цієї категорії.

V. Нагрівання Землі.
А. Тепло і температура
1. Тепло - це форма енергії, яка виражається на молекулярному рівні вібраціями молекул. Чим більше речовина нагрівається, тим енергійніше вібрують молекули. Чим холодніша речовина (чим менше тепла присутнє), тим менш енергійно вібрують молекули.
2. Тепло вимірюється одиницями, які називаються калоріями
a. Калорія - це кількість тепла, необхідна для підйому грама води на 1 o C
b. Харчове визначення калорії (наприклад, скільки калорій має їжа) становить 1000 разів більше енергії, ніж наше визначення калорій.
3. Температура - це середня інтенсивність коливань молекул. (ви пам’ятаєте приклад нагрівання ванни з водою та чашки з водою полум’ям свічки?)
4. Сьогодні температура вимірюється за двома стандартними шкалами, Фаренгейта і Цельсія (також за Цельсієм)

	Замороження	Кипіння	Діапазон ступенів	Хто ним користується?
Фаренгейта	32 o	212 o	180 o	Більшість американської громадськості
Цельсія	0 o	100 o	100 o	Більшість решти світу та наукове співтовариство

a. Для довідки, кімнатна температура становить

23 o C. Справді спекотним днем буде 100 o + F, або 40 o + C.
b. Цікаво, чому чорт 32 o замерзає за шкалою Фаренгейта? Чому б не 0 o як точка замерзання? Ну, виявляється, 0 o за Фаренгейтом визначали як точку замерзання води, повністю насиченої сіллю. (Ви можете знати, що коли викидаєте сіль на покриті льодом тротуарах взимку, Ви можете змусити воду танути, як правило)

Б. Теплообмін - у земних процесах нам часто потрібно знати, як тепло надходить з одного місця в інше. Існує три основних типи теплообміну, які ми можемо спостерігати в погодних/кліматичних процесах:
1. Провідність - теплова енергія передається зіткненнями від однієї молекули до іншої. Тепло виражається на молекулярному рівні інтенсивністю молекулярних коливань
2. Конвекція - теплообмін за допомогою циркуляції або руху маси всередині речовини.
3. Випромінювання - тепловіддача енергії через космос енергією хвилі. На відміну від інших двох типів тепловіддачі, випромінювання може проходити через вакуум.

C. Альбедо
1. Досягнувши Землі, енергія Сонця може розсіюватися, відбиватися або поглинатися.
2. Альбедо - відсоток відбивної здатності поверхні.
a. В середньому альбедо Землі становить 30%.
b. Деякі поверхні Землі мають більшу відбивальну здатність, наприклад сніг або лід.
c. Інші поверхні Землі мають низьку відбивну здатність, наприклад темні поверхні.
3. Деякі гази ефективно поглинають певні довжини хвиль електромагнітного спектра.
a. Озон ефективно поглинає критичну довжину хвилі УФ (ультрафіолетового) випромінювання.
b. Водяна пара та СО2 ефективно поглинають довші хвилі енергії, такі як інфрачервона. Ми переживаємо це явище як парниковий ефект.