Temperatura atmosferică

BY admin
|

Profilul vertical al temperaturii

Rolul soarelui în temperatura atmosferică

Efectul de seră

Resurse

Temperatura atmosferei Pământului variază în funcție de distanța față de ecuator (latitudine) și de înălțimea deasupra suprafeței (altitudine). De asemenea, se modifică în timp, variind de la un anotimp la altul și de la zi la noapte, precum și în mod neregulat din cauza sistemelor meteorologice care trec. Cu toate acestea, dacă se face o medie a variațiilor locale la nivel global, apare un model de temperaturi medii globale. Pe verticală, atmosfera este împărțită în patru straturi: troposfera, stratosfera, mezosfera și termosfera.

Profilul vertical al temperaturii

Mediind temperaturile atmosferice la toate latitudinile și pe parcursul unui an întreg, obținem profilul vertical mediu al temperaturii care este cunoscut sub numele de atmosferă standard. Profilul mediu de temperatură verticală sugerează patru straturi distincte (figura 1). În primul strat, cunoscut sub numele de troposferă, temperatura atmosferică medie scade constant de la valoarea sa la suprafață, aproximativ 290K (63°F; 17°C) și atinge un minim de aproximativ 220K (-64°F;-53°C) la o altitudine de aproximativ 6,2 mi (10 km). Acest nivel, cunoscut sub numele de tropo-paus, se află chiar deasupra altitudinii de croazieră a avioanelor comerciale cu reacție. Scăderea temperaturii în funcție de înălțime, numită rată de variație, este aproape constantă în întreaga troposferă la 6,5°C (43,7°F) la 1 km (0,6 mi). La tropopausǎ, rata de variație scade brusc. Temperatura atmosferică este aproape constantă în următorii 12 mi (20 km), apoi începe să crească odată cu creșterea altitudinii până la aproximativ 31 mi (50 km). Această regiune cu temperaturi în creștere este stratosfera. În partea superioară a stratului, numită stratopauză, temperaturile sunt aproape la fel de calde ca și valorile de la suprafață. Între aproximativ 31-50 mi (50-80 km) se află mezosfera, unde temperatura atmosferică își reia scăderea odată cu altitudinea și atinge un minim de 180K (-136°F;-93°C) în partea superioară a stratului (mezopausa), în jurul a 50 mi (80 km). Deasupra mezopausei se află termosfera care, așa cum îi spune și numele, este o zonă cu temperaturi ridicate ale gazelor. În termosfera foarte înaltă (aproximativ 311 mi (500 km) deasupra

Suprafeței Pământului), temperaturile gazelor pot ajunge la 500-2.000K (441-3, 141°F; 227-1, 727°C). Temperatura este o măsură a energiei mișcării moleculelor de gaz. Deși au o energie mare, moleculele din termosferă sunt prezente în număr foarte mic, mai puțin de o milionime din cantitatea prezentă în medie la suprafața Pământului.

Temperatura atmosferică poate fi, de asemenea, reprezentată grafic atât în funcție de latitudine, cât și de altitudine. Figurile 2 și 3 prezintă astfel de diagrame, cu latitudinea ca și coordonată x și altitudinea ca și coordonată y.

Rolul soarelui în temperatura atmosferică

Majoritatea radiației solare este emisă sub formă de lumină vizibilă, cu porțiuni mai mici la lungimi de undă mai scurte (radiație ultravioletă) și la lungimi de undă mai mari (radiație infraroșie, sau căldură). O mică parte din lumina vizibilă este absorbită de atmosferă (deși o parte este reflectată înapoi în spațiu de către nori), astfel încât cea mai mare parte a acestei energii este absorbită de suprafața Pământului. Pământul se încălzește în acest proces și radiază căldură (radiație infraroșie) înapoi în sus. Acest lucru încălzește atmosfera și, la fel cum cineva va fi mai cald atunci când stă mai aproape de un foc, straturile de aer cele mai apropiate de suprafață sunt cele mai calde.

Conform acestei explicații, temperatura ar trebui să scadă continuu cu altitudinea. Figura 1, însă, arată că temperatura creșteS cu altitudinea în stratosferă. Stratosfera conține aproape tot ozonul din atmosferă. Ozonul (O3) și oxigenul molecular (O2) absorb cea mai mare parte a radiațiilor ultraviolete cu lungime de undă scurtă ale soarelui. În acest proces, ele se descompun și se reformează continuu. Rezultatul net este că moleculele de ozon transformă radiația ultravioletă în energie termică, încălzind stratul și provocând profilul de creștere a temperaturii observat în stratosferă.

Mesosfera reia scăderea temperaturii odată cu altitudinea. Cu toate acestea, termosfera este supusă unei radiații solare ultraviolete și cu raze X de foarte mare energie, de lungime de undă scurtă. Pe măsură ce atomii sau moleculele prezente la acest nivel absorb o parte din această energie, ele sunt ionizate

(li se elimină un electron) sau disociate (moleculele sunt scindate în atomii lor componenți). Stratul de gaz este puternic încălzit de acest bombardament energetic, în special în perioadele în care soarele emite cantități ridicate de radiații de lungime de undă scurtă.

Efectul de seră

Energia solară nu este singurul factor determinant al temperaturii atmosferice. După cum s-a menționat mai sus, suprafața Pământului, după ce absoarbe radiația solară din regiunea vizibilă,

TERMENI CHEIE

Efectul de seră -Încălzirea atmosferei Pământului ca urmare a captării căldurii re-radiate de pe Pământ de către anumite gaze prezente în atmosferă.

Radiație infraroșie -Radiație similară cu lumina vizibilă, dar cu o lungime de undă puțin mai mare.

Taxa de deplasare -Taxa cu care atmosfera se răcește odată cu creșterea altitudinii, dată în unități de grade C pe kilometru.

Mesosfera -Al treilea strat al atmosferei, situat între aproximativ 50 și 80 de kilometri în înălțime și caracterizat de o rată de deplasare mică.

Stratosfera -Un strat al atmosferei superioare aflat deasupra unei altitudini de 8-17 km (5-10,6 mi) și care se extinde până la aproximativ 50 km (31 mi), în funcție de anotimp și latitudine. În cadrul stratosferei, temperatura aerului se schimbă puțin odată cu altitudinea și există puțini curenți de aer convectivi.

Thermosferă -Stratul superior al atmosferei, care începe la aproximativ 50 mi (80 km) și se întinde până la sute de mile sau kilometri în spațiu. Datorită bombardamentului cu radiații solare foarte energetice, acest strat poate poseda temperaturi foarte ridicate ale gazelor.

Troposfera – Stratul de aer aflat până la 15 mi (24 km) deasupra suprafeței Pământului, cunoscut și sub numele de atmosfera inferioară.

Radiație ultravioletă -Radiație similară cu lumina vizibilă, dar cu o lungime de undă mai scurtă și, prin urmare, cu o energie mai mare.

Radiație cu raze X -Radiație luminoasă cu lungimi de undă mai scurte decât cea mai scurtă ultravioletă; foarte energetică și dăunătoare pentru organismele vii.

Emite radiație infraroșie înapoi în spațiu. Mai multe gaze atmosferice absorb această radiație termică și o re-radiază în toate direcțiile, inclusiv înapoi spre suprafață. Aceste așa-numite gaze cu efect de seră rețin astfel radiația infraroșie în atmosferă, crescând temperatura acesteia. Printre gazele cu efect de seră importante se numără vaporii de apă (H2 O), dioxidul de carbon (CO2) și metanul (CH4). Se estimează că, în absența gazelor cu efect de seră, temperatura medie a suprafeței Pământului ar fi mai scăzută cu aproximativ 32°C (90°F). Deoarece această temperatură este cu mult sub punctul de îngheț al apei, planeta ar fi mult mai puțin ospitalieră pentru viață în absența efectului de seră.

În timp ce gazele cu efect de seră sunt esențiale pentru viața pe planetă, mai mult nu înseamnă neapărat mai bine. De la începutul revoluției industriale, la mijlocul secolului al XIX-lea, oamenii au eliberat cantități tot mai mari de dioxid de carbon în atmosferă prin arderea combustibililor fosili. Nivelul de dioxid de carbon măsurat în atmosfera îndepărtată a înregistrat o creștere continuă de la începutul înregistrărilor, în 1958. Dacă această creștere se traduce printr-o creștere corespunzătoare a temperaturii atmosferice, rezultatele ar putea include topirea calotelor de gheață polare și umflarea mărilor, ceea ce ar putea duce la acoperirea orașelor de coastă de către ocean; modificări ale climei care ar putea duce la extincții; și schimbări imprevizibile ale vântului și ale modelelor meteorologice, ceea ce ar reprezenta provocări semnificative pentru agricultură. Prevederea schimbărilor pe care le poate aduce creșterea nivelului de gaze cu efect de seră este complicată. Interacțiunea dintre atmosferă, oceane, continente și calotele glaciare nu este complet înțeleasă. Deși se știe că o parte din dioxidul de carbon emis este absorbit de oceane și se depune în cele din urmă sub formă de roci carbonatice (cum ar fi calcarul), nu se știe dacă acesta este un proces constant sau dacă poate ține pasul cu nivelurile actuale de producție de dioxid de carbon.

.