Atmosféra

Podrobnější informace o plynném či jinými slovy vzdušném obalu planety Země. Co je to atmosféra a na jaké vrstvy se dělí. Základní informace o těchto vrstvách a krátká zmínka o reálné atmosféře. Atmosféra Země je už blíže počasí tak, jak ho známe, než vesmír či jiné planety.

Témata stránky: Charakteristika atmosféry, složení atmosféry, dělení atmosféry a reálná atmosféra (ISA).

Výukový prostředek k tomuto tématu:

METEOROLOGIE 2


ATMOSFÉRA ZEMĚ

Plynným obalem planety Země, jinými slovy obalem vzdušným, je atmosféra. Jedná se o poměrně slabou vrstvu, kterou je obklopena celá planeta. Byť sahá prakticky až do nekonečna, tak se za vrchol atmosféry považuje výška 100km nad povrchem Země. Atmosféra nás na povrchu určitými způsoby chrání a to absorpcí a rozptylováním záření co přichází z kosmu a také z povrchu Země. V atmosféře se odehrávají další procesy jako jsou například fázové změny, rozdělování energie a další. Malé změny v atmosféře mohou vyvolat velké následky v různých oblastech. Procesy, které v atmosféře změny působí, jsou velmi složité a navzájem propojené. Je velmi obtížné odhadnout tedy vývoj atmosféry a do tohoto můžeme řadit také počasí. Hustota a tlak vzduchu v atmosféře klesají s přibývající výškou. Teplota vzduchu s výškou vykazují různorodé změny, což vyplyne z popisu jednotlivých atmosférických vrstev. Výše zmíněné veličiny se mění i v horizontálním měřítku působí tak v čase různé změny. Horní hranici atmosféry nelze jednoznačně definovat, je jí prostor, kde již nelze atmosféru rozeznat od kosmického prostoru a do tohoto tedy atmosféra tímto volně přechází. Hustota atmosféry by měla být nulová až v nekonečné vzdálenosti od Země. V oblastech, kde molekuly plynů rotují společně se Zemí, jde ještě o atmosférický prostor. Tento stav byl potvrzen ve výškách několik desítek tisíc kilometrů nad zemským povrchem.

Složení atmosféry

Atmosféra se skládá z různých plynů, přičemž dva základní plyny v ní dominují. Jedná se o dusík se zastoupením 78% a o kyslík se zastoupením 21%. Poté se v atmosféře nachází malé množství dalších plynů jako je argon, neon, helium či oxid uhličitý a další. Voda se v atmosféře nachází také a její zastoupení je proměnlivé, pohybuje se mezi 0 až 4%. Tato je ovšem důležitým prvkem atmosféry, neboť se díky ní odehrává počasí. Může se jako jediný prvek nacházet ve všech třech svých skupenstvích najednou – v kapalném, plynném a pevném (například voda jako tekutina a led plavající v ní jako pevné skupenství vody).

Dělení atmosféry

Podle výšky (chodu teploty ve výšce) dělíme atmosféru na několik vrstev, ve kterých se odehrávají různé jevy a základní prvky, zejména teplota vzduchu, v nich mají specifický trend. Atmosféru však můžeme členit i z pohledu chemického, elektrického a podobně. Z pohledu chemického se atmosféra dělí na homosféru a heterosféru, z hlediska elektrického na neutrosféru a ionosféru. Z hlediska meteorologie se budeme více zabývat členěním dle vertikálního chodu teploty vzduchu a to poté i na dalších stránkách, kde bude pojednáno podrobně zejména o vrstvě, v níž se odehrává počasí.

Atmosféru dělíme dle výšky a průběhu teploty na:

  • Troposféra (povrch Země až cca 11km – proměnlivé)
  • Tropopauza jako mezivrstva
  • Stratosféra (do cca 50km)
  • Stratopauze jako mezivrstva
  • Mezosféra (do cca 90km)
  • Termosféra (nad 90km)
  • Exosféra (100 – 1000km a výše)

Troposféra je z hlediska meteorologie důležitou vrstvou, neboť 99% projevů počasí se odehrává právě v ní. Začíná u povrchu Země a její horní hranice je proměnlivá v čase i na různých místech planety i při výskytu různých teplot vzduchu. Za průměrnou horní hranici je uváděna výška 11km na povrchem, ale v našich podmínkách sahá v zimě jen do 8km, ale v létě až do 14km, kolem rovníku pak až do 17km. Teplota v této vrstvě zpravidla a za běžné situace klesá. O troposféře a jejích pod vrstvách důležitých pro projevy počasí pojednává podrobně samostatná stránka.

Stratosféra je vrstvou, která začíná za tenkou mezivrstvou zvanou tropopauza, která je silná asi 1-2km beze změny teploty. Ve stratosféře se teplota zpočátku nemění, ale později roste ze zhruba -57°C (ale nad některými oblastmi i z nižších teplot) až k 0°C, která je dosažena na horní hranici této vrstvy.

Mezosféra začíná za přechodovou vrstvou zvanou stratopauza. V mezosféře teplota opět klesá a na její horní hranici dosahuje -90°C (v létě i -130°C). V letním období se v této vrstvě objevují noční svítící oblaky (NLC). I když není přesný důvod jejich vzniku zcela znám, zřejmě nevznikají vlivem procesů počasí.

V termosféře teplota opět roste a to výrazně, není ji možno měřit teploměry, neboť hustota vzduchu se zde rovná téměř nule. Exosféra se poté nachází až do nekonečna, tedy do pomyslného konce atmosféry Země (použít můžeme orientační výšku cca 100km nad povrchem, ale tato vrstva sahá i do tisíců kilometrů nad povrchem).

Reálná atmosféra (ISA)

Též nazývaná jako standardní mezinárodní atmosféra (ISA) je idealizovaný model atmosféry, jinými slovy vzor pro vyváženou atmosféru v klidové podobě. Jde o neměnnou atmosféru co se týče místa i času. Skutečná atmosféra taková být nemůže, má tedy permanentní odchylky. Hodnoty této reálné atmosféry se používají ke kalibraci přístrojů, ,letových vlastností či normování podmínek v letectví. Tato reálná atmosféra je souhrnem podmínek různých meteorologických prvků jako je například teplota, tlak, hustota a jejich rozdíly v jednotlivých oblastech.

V reálné, čili standardní atmosféře je již výše uvedené složení či zastoupení chemických prvků (dusík 78% objemu, kyslík 21% objemu a ostatní plyny 1%), dále tlak vzduchu na hladině moře činí 1013.25hPa, hustota vzduchu ve shodné oblasti je 1.225kg/m3 a teplota vzduchu 15.0°C.

Reference

Použitá a doporučená literatura:

DVOŘÁK, P. Letecká meteorologie 2017. Cheb: Svět Křídel, 2017.

DVOŘÁK, P. Pozorování a předpovědi počasí. Cheb: Svět Křídel, 2014.

ŘEZÁČOVÁ, D. SETVÁK, M. NOVÁK, M. KAŠPAR, M. Fyzika oblaků a srážek. Praha: Academia, 2007

Reklamy