Ochrona powietrza

Pionowa budowa atmosfery. Skład i struktura (stratyfikacja termiczna i inne podziały). Promieniowanie słoneczne w atmosferze

(budowa jądra słońca).

Ewelina Kudła

Grupa : II

Semestr : V

Na samym początku należy wyjaśnić pojęcie , które będzie wielokrotnie używane a mianowicie chodzi o atmosferę.
Atmosfera [ jest jedną ze specyficznych cech naszej planety , wyróżniających ją spośród innych planet Układu Słonecznego. Żadna planeta nie ma atmosfery podobnej do atmosfery ziemskiej.] /1/ Atmosfera jest to gazowa powłoka otaczająca planetę o masie wystarczającej do utrzymywania wokół siebie warstwy gazów, w wyniku działania grawitacji .[Atmosfera Ziemi rzednie stopniowo wraz z wysokością , zlewając się z przestrzenią międzyplanetarną.] /2/ Spełnia rolę parasola ochronnego , chroni Ziemię przed promieniowaniem korpuskularnym Słońca a także łagodzi skutki silnego promieniowania elektromagnetycznego. W atmosferze ulegają spaleniu i wyparowaniu wpadające do niej okruchy materii międzyplanetarnej. Stanowi ona przeszkodę w obserwacji przestrzeni kosmicznej . Atmosfera jest warstwą bardzo cienką , w warstwie od 0 - 5km nad powierzchnią Ziemi jest skoncentrowane około 50% masy powietrza tworzącego cała atmosferę , w warstwie sięgającej do 35km około 99% masy powietrza , a w warstwie do 100km- 99,9997%.

[Atmosfera w ciągu miliardów lat uległa głębokim przemianom. Jej obecny stan pozwala na wyodrębnienie dwóch zasadniczo różnych warstw - homosferę i heterosferę.] /3/
Homosferę budują głównie cząsteczki obojętne elektrycznie i sięga ona od powierzchni Ziemi do ok.. 100km.Charakteryzuje się stałym składem chemicznym ( oprócz pary wodnej i tzw. gazów śladowych). W tej warstwie przeważają dwa gazy , azot i tlen. W miarę wyrównany skład atmosfery jest wynikiem nieustannie krążących gazów w skutek turbulencji i konwekcji.
Na wysokości powyżej 100 km znajduje się heterosfera , która charakteryzuje się zmieniającym składem. [Zawiera gazy zjonizowane, złożone z cząsteczek obdarzonych ładunkiem elektrycznym. Najbardziej zewnętrzną część tej warstwy tworzy tzw. geokoronę.] /4/

Pionowa budowa atmosfery

W kierunku pionowym atmosfera Ziemi charakteryzuje się zmianą właściwości fizycznych i chemicznych. Posłużyło to za podstawę do podziału atmosfery na dosyć wyraźne, choć nie posiadające dokładnych granic, koncentryczne warstwy. Opracowano kilka takich podziałów posługując się różnymi kryteriami. Najbardziej rozpowszechniony jest podział oparty na pionowym rozkładzie temperatury, według którego wyróżniono sześć głównych warstw.

Pionowy podział atmosfery z zaznaczeniem temperatur

Troposfera. Leży ona bezpośrednio nad powierzchnią Ziemi. Wysokość tej warstwy rośnie wraz ze wzrostem intensywności konwekcji i pionowego mieszania powietrza. Dlatego nad równikiem, gdzie intensywność tych procesów jest największa, troposfera sięga do wysokości 17-18 km, w umiarkowanych szerokościach do wysokości 11-12 km, a nad obszarami biegunowymi tylko do 8-9 km. Temperatura w troposferze maleje wraz ze wzrostem wysokości, średnio ok. 5oC na każdy km. W najwyższej części troposfery temperatura wynosi średnio ok. -60oC. Spadek temperatury nie zawsze jest równomierny - występują warstwy inwersyjne i izotermiczne. Rozkład temperatury w troposferze kształtuje się w głównej mierze pod wpływem promieniowania i konwekcyjnego przenoszenia ciepła z powierzchni Ziemi nagrzanej przez Słońce. W warstwie tej znajduje się większa część powietrza atmosferycznego i prawie cała para wodna. Dzięki poziomym i pionowym ruchom powietrze w troposferze jest nieustannie mieszane, co wywołuje różne procesy i zjawiska atmosferyczne oraz sprawia, że warstwa ta ma decydujące znaczenie w kształtowaniu pogody. Obszar rozciągający się od powierzchni Ziemi do wysokości ok. 1,0 - 1,5 km nazywa się warstwą tarciową, gdyż występujące tam zjawiska termiczne, dynamiczne i inne są najsilniej związane z rodzajem powierzchni Ziemi. Warstwę tarciową charakteryzuje duży pionowy gradient temperatury, szczególnie w jej najniższej (przyziemnej) części.

Nad troposferą rozciąga się tropopauza - warstwa przejściowa o grubości 1 - 2 km, w której najczęściej temperatura nie zmienia się z wysokością (izotermia). Wysokość tropopauzy, podobnie jak troposfery, zmienia się wraz z szerokością geograficzną. Oddziela troposferę od stratosfery.
Stratosfera. Warstwa ta rozciąga się od poziomu tropopauzy do wysokości 50 km. Charakteryzuje się bardzo suchym i rozrzedzonym powietrzem oraz małymi gradientami ciśnienia. Dolną warstwę, gdzie temperatura wynosi ok. -60oC, charakteryzuje izotermia. W górnej tzw. ciepłej części stratosfery temperatura szybko wzrasta ze wzrostem wysokości, często nawet do 15oC i więcej. Ten wzrost temperatury związany jest z pochłanianiem przez ozon, którego jest tam najwięcej, promieniowania Słońca w ultrafioletowej i podczerwonej części widma .Można wydzielić odrębna warstwę zwaną ozonosferą. Stratosfera dzięki występującym w niej prądom powietrznym może wpływać na przemieszczanie się układów barycznych, kształtujących pogodę w troposferze.

[ w stratosferze znajduje się znikoma ilość pary wodnej i mogą występować tutaj

stosunkowo rzadko , niektóre rodzaje chmur najwyższego piętra , zbudowane z kryształków lodu i przechłodzonych kropelek wody.] /5/
Nad stratosferą , na wysokości 50 -55km leży kolejna warstwa przejściowa - stratopauza , oddziela stratosferę od mezosfery.
Mezosfera. W sferze tej ponownie następuje spadek temperatury wraz z wysokością. Jest ona warstwą o miąższości ok. 35 km, rozciągającą się na wysokości ok. 50 do 85 km. Na górnej granicy mezosfery temperatura wynosi ok. -80oC. Mezosfera swoim zasięgiem obejmuje jonosferę. Tworzą się tutaj obłoki mezosferyczne, zbudowane z kryształków lodu. Silnie rozwinięta turbulencja.
Nad nią rozciąga się mezopauza oddzielającą mezosferę od termosfery.

Termosfera. W termosferze temperatura rośnie wraz z wysokością, osiągając na górnej granicy, położonej na wysokości ok. 800 km, wartość bliską 1000oC. Tak wysoka temperatura jest rezultatem pochłaniania promieniowania słonecznego o bardzo małych długościach fal. [Termosfera, ogólnie biorąc, stanowi warstwę zjonizowanego gazu, w której wyodrębnia się jeszcze kilka warstw o mniejszej miąższości mających specyficzne cechy fizyczne. W tej właśnie sferze występują zorze.]/5/ Należy tu nadmienić, że wysokie temperatury charakterystyczne dla termosfery (dotyczy to również jeszcze wyższych warstw atmosfery) nie stanowią przeszkody dla przemieszczających się przez tę warstwę obiektów kosmicznych, nie powodują ich destrukcji, gdyż jest tu bardzo niskie ciśnienie atmosferyczne. Na wysokości np. 500 km wynosi ono 10-8 hPa i jest zbyt niskie, aby mogła nastąpić wymiana ciepła na skalę powodującą zniszczenie znajdującego się w tej sferze obiektu. W stosunku do warunków panujących przy powierzchni Ziemi, wspomniane obiekty znajdują się w bardzo wysokiej próżni. Podane temperatury należy traktować głównie jako miary średniej energii kinetycznej cząsteczek znajdujących się w termosferze. Od górnej termosfery atmosferę cechuje stopniowe przechodzenie do sfery gazu międzyplanetarnego.

Termopauza - przejściowa warstwa atmosfery ziemskiej, oddzielająca termosferę od egzosfery. Znajduje się na wysokości 500- 1000 km.

Egzosfera- najbardziej zewnętrzna sfera ziemska, na wysokości ponad 1500 km nad powierzchnią Ziemi i stopniowo przechodzi w przestrzeń międzyplanetarną. Silne rozrzedzenie powietrza. Cząstki gazów poruszają się z ogromnymi prędkościami. Jej górna granica jest trudna do określenia, uczeni określają ją na 1500 km temperatura powyżej 800ºC. Ciśnienie jest najmniejsze, jego wartość jest mniejsza od 0,000 001 hPa.

Skład i struktura

Kula ziemska otoczona jest warstwą atmosfery. Warstwa ta w miarę oddalania się od powierzchni Ziemi stopniowo rzednie i w końcu zanika bez wyraźnej granicy. Według danych satelitarnych na wys. kilku tys. kilometrów znajduje się jeszcze powietrze. Powietrze atmosferyczne jest mieszaniną gazów. W przyziemnej warstwie atmosfery główne składniki suchego i czystego powietrza występują w następujących ilościach procentowych w stosunku do ogólnej objętości powietrza:
azot (N2)........................................78,08%
tlen (O2).........................................20,9%
argon (Ar)......................................0,93%
dwutlenek węgla (CO2)..................0,03%
                                        razem: 99,99%

Do drugorzędnych składników powietrza, zajmujących zaledwie 0,01% ogólnej objętości powietrza, należą: neon, wodór, hel, krypton, ksenon, ozon, jod i inne. W przyziemnej warstwie atmosfery podane wyżej składniki suchego, czystego powietrza, a przede wszystkim azot, tlen i gazy szlachetne występują praktycznie rzecz biorąc, w stosunku stałym. Jest to spowodowane w głównej mierze ciągłym mieszaniem się powietrza atmosferycznego. Większym zmianom ulega jedynie zawartość dwutlenku węgla. Wykazuje ona dosyć wyraźny przebieg dobowy i roczny. Podczas dnia, szczególnie w ciepłej porze roku, stężenie CO2 przy powierzchni gleby maleje, a w nocy wzrasta. Minimum dzienne wywołane jest fotosyntezą i turbulencyjnym mieszaniem się powietrza rozrzedzającym CO2 w atmosferze. Maksimum nocne należy natomiast przypisać ustaniu fotosyntezy, trwającemu nadal oddychaniu, dopływowi tego gazu z gleby, a ponadto występującej często stagnacji przygruntowej warstwy powietrza. Zimą, wskutek spadku natężenia fotosyntezy, stężenie CO2 silnie wzrasta. Po rozpoczęciu wegetacji, kiedy na fotosyntezę zużywane jest więcej CO2 niż dopływa go z gleby, ilość tego gazu w atmosferze znacznie spada. Powietrze atmosferyczne zawiera ponadto bardzo ważny składnik, jakim jest para wodna, którą, podobnie jak CO2, zlicza się do zmiennych składników atmosfery. Poza wymienionymi składnikami w powietrzu atmosferycznym znajdują się produkty kondensacji pary wodnej oraz inne substancje przedostające się do atmosfery ze źródeł naturalnych lub na skutek działalności ludzkiej. Są to substancje stałe, gazowe i ciekłe, takie jak: pył pochodzenia organicznego i mineralnego, sól morska, zarodniki grzybów, bakterii, tlenki siarki, węgla, azotu fosforu, krople wody, kwas siarkowy itd. Wiele z nich, zwłaszcza pochodnych ze źródeł sztucznych, silnie zanieczyszcza powietrze, szczególnie w obrębie dużych miast i obszarów przemysłowych. Największe znaczenie dla życia na Ziemi mają: tlen, azot, dwutlenek węgla i para wodna.

Tlen

Gaz ten [poniżej 60km występuje w atmosferze przeważnie w postaci dwuatomowej O2.W górnej warstwie atmosfery ulega dysocjacji i występuje przeważnie w postaci atomowej O. Tlen atmosferyczny uczestniczy w procesach utleniania i redukcji , zachodzących z udziałem substancji organicznych. Obecność tlenu w atmosferze jest nieodzownym warunkiem życia na Ziemi.] /6/Głównym źródłem tlenu w atmosferze jest przyroda ożywiona. Zapasy tlenu atmosferycznego są ciągle odnawiane poprzez fotosyntezę. Tlen powietrza glebowego przyśpiesza ponadto wietrzenie skał i minerałów, uczestniczy w mineralizacji związków organicznych i współdziała przy uruchamianiu składników pokarmowych pobieranych przez korzenie roślin.

Azot

Jest to gaz chemicznie obojętny. [ W górnej atmosferze jest poddawany oddziaływaniom promieniowania kosmicznego , które wytwarza nietrwały izotop zwany radiowęglem. W dolnej atmosferze izotop ten wchodzi w związki z tlenem , tworząc dwutlenek węgla , asymilowany następnie przez rośliny .] / 7/ Azot zmniejsza właściwość utleniającą tlenu ,poprzez jego rozcieńczanie. Wchodzi w skład wielu związków organicznych. Warunkuje syntezę substancji białkowych i powstawanie protoplazmy żywych komórek. Bakterie brodawkowe roślin motylkowych wiążą azot atmosferyczny i dzięki temu dostarczają im pokarmu. Po obumarciu roślin motylkowych wraz z ich korzeniami dostają się do roztworu glebowego związki azotowe. W glebie azot jest bezpośrednio wiązany przez niektóre bakterie wolno żyjące, glonu i grzyby. Azot atmosferyczny wykorzystywany jest również produkcji nawozów azotowych.

Dwutlenek węgla

Ten pierwiastek ma swój własny niezależny obieg i duże znaczenie w procesie absorpcji i transferu promieniowania w atmosferze .Gaz ten gromadzi się w pobliżu powierzchni Ziemi gdyż jest cięższy od innych składników powietrza. Mimo niewielkiej objętości, jaką zajmuje w powietrzu dwutlenek węgla jest bardzo ważnym składnikiem atmosfery , przede wszystkim z tego względu ,że uczestniczy w procesie fotosyntezy. U większości roślin intensywność fotosyntezy rośnie wraz ze wzrostem stężenia CO2 do kilku dziesiątych procenta. Rośliny wodne wykorzystują CO2 rozpuszczony w wodzie. W procesie fotosyntezy wykorzystywane jest aż 1/5 ogólnej ilości CO2 zawartego w powietrzu i wodzie. Gaz ten dostaje się do atmosfery w wyniku spalania - szczególnie węgla i ropy naftowej, procesów wulkanicznych, oddychania, a przede wszystkim z gleby, gdzie powstaje w wyniku rozkładu związków organicznych. Pomimo stałego dopływu CO2 do atmosfery jego ilość w powietrzu atmosferycznym ulega stosunkowo niewielkim zmianom dzięki temu, że oceany, częściowo lasy i coraz intensywniej uprawiane rośliny zielone wchłaniają duże ilości tego gazu.

Ozon

Jest to trójatomowa forma tlenu (O3), gaz silnie utleniający o charakterystycznym zapachu. W dolnej atmosferze występuje w niewielkich ilościach. Najczęściej O3 znajduje się na wysokości 25-30 km (ozonosfera). Zebrany razem utworzyłby w warunkach normalnego ciśnienia warstwę o grubości zaledwie ok. 2-3 mm. Jest drugorzędnym składnikiem atmosfery, ale ma zasadnicze znaczenie biologiczne. Pochłaniając promieniowanie nadfioletowe w paśmie 150-290 nm powoduje, że dopływa ono do powierzchni Ziemi tylko w ilościach niezbędnych do życia. Jest to bardzo ważne, gdyż większa ilość promieniowania nadfioletowego ze względu na jego dużą aktywność biologiczną działa zabójczo na komórki żywe. Ozonosfera spełnia więc rolę filtru ochronnego przed nadmiarem tego promieniowania i dzięki niej istnieje życie na Ziemi. Jest też absorbentem długofalowego promieniowania Ziemi. Jako energiczny utleniacz, ozon przyspiesza rozkład materii organicznej. W małym stężeniu gaz ten działa korzystnie na organizmy żywe, gdyż pobudza ich procesy fizjologiczne.

Para wodna

Jest to bardzo ważny zmienny składnik atmosfery. [Średni czas przebywania wody w atmosferze jest stosunkowo krótki , szacuje się go na około 10dni.Największa ilość wody znajduje się w warstwie atmosfery przylegającej bezpośrednio do powierzchni parującej. W miarę oddalania się od tej powierzchni , ilość pary wodnej zmniejsza się .] /8/ Jest jedynym gazem mogącym w warunkach panujących w atmosferze przechodzić w stan stały i ciekły. Dzięki dużym ilościom ciepła wydzielanym podczas przemian fazowych, a przede wszystkim w wyniku kondensacji, para wodna wpływa w istotny sposób na termikę atmosfery. Zapobiega nadmiernemu ochładzaniu się powierzchni Ziemi . Na najbardziej wilgotnych obszarach Ziemi (strefa równikowa - oceany) zawartość pary wodnej w dolnych warstwach atmosfery nie przewyższa 4% w stosunku objętościowym, a w klimacie surowym (strefa polarna) może spadać nawet do 0,01%. W szerokościach umiarkowanych w dolnych warstwach atmosfery znajduje się latem ok. 1,3% pary wodnej, a zimą ok. 0,4%.Para wodna ma zdolność pochłaniania promieniowania długofalowego w obszarze pasma promieniowania od ok. 3 do 7 μm i powyżej 14 μm.

Promieniowanie słoneczne w atmosferze

Słońce jest to gwiazda centralna Układu Słonecznego , wokół której krąży Ziemia , inne planety oraz mniejsze ciała niebieskie. Słońce to najjaśniejszy obiekt na niebie i główne źródło energii docierającej do Ziemi , jest kulą zjonizowanego gazu. Masa słońca jest równa 333 tys. razy większa niż masa Ziemi. Jego promień wynosi 696 000 km ,jest więc niemal 100 razy dłuższy niż promień Ziemi. Tak jak większość gwiazd składa się z helu i wodoru. Inne pierwiastki występują tylko śladowo. Słońce zbudowane jest z jądra , otoczki i atmosfery. Jądro słońca jest to kula , której promień zajmuje 0,25 promienia całego słońca , o gęstości do 150 000 kg/m³ (150 razy większej od gęstości wody na Ziemi) i temperaturze bliskiej 16 mln stopni. Oszacowano, że zawartość wodoru w jądrze wynosi obecnie około 40%. W jądrze powstaje 95% całej energii wytwarzanej przez Słońce. Pozostałe 5% powstaje w warstwach znajdujących się bezpośrednio nad jądrem, gdyż szybkość reakcji jądrowych gwałtownie maleje wraz ze zmniejszającą się temperaturą, a ta spada z rosnącą odległością od środka. W tym miejscu zachodzą reakcje łączenia się wodoru (w ten sposób powstaje hel). Aby te reakcje mogły zajść, muszą zbliżyć się do siebie dwa protony - oba naładowane oczywiście dodatnio, więc zawsze będą się odpychały (zgodnie z prawem Kulomba). Dlatego też, aby mogło dojść do takiego zbliżenia, muszą posiadać odpowiednio wysoką prędkość. A to jest możliwe kiedy panuje wysoka temperatura i gęstość. Te warunki są spełnione tylko w jądrze Słońca (panuje tam ogromny upał ), dlatego też reakcje łączenia się wodoru w hel zachodzą tylko tam.
Ponad jądrem znajduje się warstwa zwana otoczką, której temperatura jest zbyt niska, by wydajnie zachodziły w niej reakcje termojądrowe. Energia wyprodukowana w jądrze jest transportowana przez kolejne warstwy otoczki ku powierzchni. Otoczka składa się z dwóch głównych warstw: obszaru promienistego i strefy konwektywnej. Nazwy tych dwóch rejonów są wskazówką mówiącą w jaki sposób energia wytworzona w jądrze Słońca jest przenoszona na zewnątrz gwiazdy. W obszarze promienistym energia jest transportowana poprzez promieniowanie. Jest to możliwe, ponieważ panuje tam wysoka temperatura (gaz jest zjonizowany), dzięki czemu właśnie promieniowanie jest najwydajniejszym sposobem na przenoszenie energii. Jednak w strefie konwektywnej temperatura maleje, w związku z czym wodór i hel nie są już zjonizowane. Dlatego też promieniowanie powoduje jonizację atomów gazu. Powoduje to ogrzanie materii i w efekcie zwiększenie jej objętości. Taka materia jest lżejsza od otoczenia, więc unosi się ku górze.

Częścią Słońca, którą możemy bezpośrednio obserwować z Ziemi, jest atmosfera. Atmosfera powstaje z otoczki Słońca. W atmosferze wyróżniamy trzy główne warstwy: fotosferę, chromosferę oraz koronę. W fotosferze nadal zachodzi zjawisko konwekcji. Jednak wraz z wysokością temperatura materii maleje, więc im dalej od centrum Słońca, tym bardziej wydajne jest promieniowanie. Pomiędzy chromosferą a koroną istnieje tzw. warstwa przejściowa. Ma ona grubość około 1000 kilometrów. Materia znajdująca się w niej jest ogrzewana do temperatury około miliona stopni. Przyczyną są fale hydromagnetyczne , które nie są rozpraszane w chromosferze, lecz unoszą się wyżej. Dopiero w warstwie przejściowej także one ulegają rozproszeniu i znacznie podnoszą temperaturę gazu.
Korona jest ostatnią, zewnętrzną warstwą atmosfery słonecznej. Temperatura i ciśnienie są na tyle wysokie, że materia jest zjonizowana. Temperatura w koronie maleje bardzo wolno, co powoduje powstawanie wiatru słonecznego. Wiatr ten tworzą naładowane cząstki które osiągnęły na tyle wysokie prędkości aby odlecieć ze Słońca. Prędkości te są związane z ich wysokimi temperaturami. Wiatr słoneczny jest przyczyną powstawania na Ziemi tak widowiskowych zjawisk jak zorze polarne.
[Podstawową formą przenoszenia energii w atmosferze , a także jedyną drogą wymiany energii między atmosferą i przestrzenią pozaziemską , jest promieniowanie .Ma ono naturę elektromagnetyczną i jest powszechnie występującą w przyrodzie drogą obiegu ciepła i światła. Wszystkie ciała o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego (0K) emitują promieniowanie, które w próżni rozchodzi się z prędkością światła(ok.300 000km /s) /9/.Promieniowanie jest to zjawisko polegające na przechodzeniu energii od jednego ciała ( zwanego emitorem) do innego (zwanego absorbentem). Substancja wypełniająca przestrzeń pomiędzy tymi ciałami nie bierze udziału w tym zjawisku. Dzięki temu jest możliwe m.in. przenoszenie energii emitowanej przez Słońce i pochłanianie jej przez Ziemię. Poza promieniowaniem elektromagnetycznym Ziemia otrzymuje jeszcze pewną ilość energii przenoszonej drogą promieniowania korpuskularnego w postaci wiatru słonecznego. Promieniowanie to składa się z cząstek elementarnych wyrzucanych w przestrzeń z powierzchni Słońca. Wielkość energii dostarczanej tą drogą jest znikoma w porównaniu ze strumieniem energii promieniowania elektromagnetycznego.

W drodze przez atmosferę ziemską promieniowanie słoneczne ulega częściowemu rozproszeniu i pochłonięciu przez gazy atmosferyczne i aerozole. Zmienia się też skład widmowy promieniowania: promieniowanie o różnej długości fali jest bowiem w atmosferze niejednakowo pochłaniane i rozpraszane.
W atmosferze zachodzą złożone procesy rozpraszania, pochłaniania i odbijania, a także występuje skomplikowany układ wymiany energii między składnikami atmosfery a powierzchnią Ziemi i przestrzenią kosmiczną.
Osłabienie promieniowania słonecznego przez uwzględnienia długości drogi w atmosferze określa się przez wprowadzenie pojęcia optycznej masy atmosfery. Wartość masy optycznej atmosfery na poziomie morza równa się 1, gdy Słońce jest w zenicie, wzrastając do 2, gdy wysokość Słońca nad horyzontem równa się 30° . Masa optyczna atmosfery jest niezbędna do oceny przezroczystości atmosfery.
Zmiany wielkości promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni Ziemi przy niebie bezchmurnym mogą być spowodowane zarówno przyczynami naturalnymi (np. erupcjami wulkanów), jak i działalnością człowieka (np. wskutek spalania surowców energetycznych, zapylenia itp.)
Promieniowanie słoneczne jest charakteryzowane różnymi wielkościami. Najistotniejsze z nich to:
- promieniowanie słoneczne całkowite - G (całkowite natężenia promieniowania )[W*m-2], które jest sumą promieniowania bezpośredniego i rozproszonego. W pewnych przypadkach uwzględnia się również promieniowanie odbite od otoczenia. Całkowite promieniowanie słoneczne najczęściej określa się jako natężenie promieniowania słonecznego na płaską, poziomą powierzchnię, dochodzące z całej półkuli niebieskiej (2p ).
-napromieniowanie H [J*m-2] lub [kW*h*m-2] składające się z sumy napromieniowania bezpośredniego (nazywanego często nasłonecznieniem), rozproszonego i odbitego, przedstawiające energię padającą na jednostkę powierzchni w ciągu określonego czasu (roku, miesiąca, dnia, godziny); używa się również innych określeń, np., Średnie sumy promieniowania.

-usłonecznienie [h] przedstawiane średnimi (w określonym czasie) liczbami godzin z bezpośrednio widoczną operacją słoneczną; stosuje się również inne określenia, np. sumy roczne usłonecznienia.
Natężenie promieniowania słonecznego lub napromieniowanie może być odnoszone do powierzchni poziomej lub nachylonej do poziomu .
Długość fal promieniowania wyrażamy w jednostkach długości takich jak: mikrometr , milimetr i centymetr.
Liczbę cykli ( fal) przepływających przez przekrój strumienia promieniowania w jednostce czasu nazywamy częstotliwością. Jednostką jest herc ( 1 Hz = 1 cykl / s). Częstotliwość promieniowania jest tym mniejsza im dłuższe są fale.

Słowniczek:

Atmosfera - gazowa powłoka otaczająca planetę o masie wystarczającej do utrzymywania wokół siebie warstwy gazów, w wyniku działania grawitacji. To określenie stosuje się do planet typu Ziemi. W przypadku gazowych olbrzymów, takich jak Jowisz oraz gwiazd (por. atmosfera słoneczna) terminem atmosfery określa się tylko zewnętrzne (przezroczyste) warstwy gazowej powłoki, z których promieniowanie dociera bezpośrednio do obserwatora.

Troposfera - jest najniższą i najcieńszą warstwą atmosfery, stanowi ok. 80% jej całkowitej masy. Górna jej granica zmienia się w zależności od pory roku i od szerokości geograficznej. Nad biegunami sięga ona do 7 km w zimie i do 9 km w lecie. W umiarkowanych szerokościach geograficznych od 10 km w zimie do 13 km w lecie. Nad równikiem zasięg troposfery waha się od 15 do 18 km przez cały rok. Zróżnicowana grubość troposfery wynika z różnic nagrzewania się obszarów leżących na różnych szerokościach geograficznych oraz różnej wartości siły odśrodkowej działającej na cząsteczki powietrza.

Tropopauza - warstwa przejściowa o grubości 1 - 2 km, w której najczęściej temperatura nie zmienia się z wysokością (izotermia). Wysokość tropopauzy, podobnie jak troposfery, zmienia się wraz z szerokością geograficzną. Oddziela troposferę od stratosfery.

Stratosfera - warstwa ta rozciąga się od poziomu tropopauzy do wysokości 50 km. Charakteryzuje się bardzo suchym i rozrzedzonym powietrzem oraz małymi gradientami ciśnienia. Dolną warstwę, gdzie temperatura wynosi ok. -60oC, charakteryzuje izotermia. W górnej tzw. ciepłej części stratosfery temperatura szybko wzrasta ze wzrostem wysokości, często nawet do 15oC i więcej. Ten wzrost temperatury związany jest z pochłanianiem przez ozon, którego jest tam najwięcej, promieniowania Słońca w ultrafioletowej i podczerwonej części widma .Można w niej wydzielić odrębna warstwę zwaną ozonosferą .Stratosfera dzięki występującym w niej prądom powietrznym może wpływać na przemieszczanie się układów barycznych, kształtujących pogodę w troposferze.

Ozonosfera (warstwa ozonowa, powłoka ozonowa) - warstwa zwiększonej koncentracji ozonu w stratosferze. Znajduje się na wysokości ok. 20-50 km nad Ziemią. Główna warstwa ozonu znajduje się 25-30 km nad poziomem morza. Jest warstwą ochronną bardzo ważną dla życia na Ziemi. Chroni przed promieniowaniem ultrafioletowym, które jest szkodliwe dla organizmów żywych. Dzięki niej jest możliwe życie na lądzie. Ozonosfera przyczynia się do wzrostu temperatury w warstwie stratosfery, ponieważ ozon pochłania promieniowanie nadfioletowe. Mimo iż nazwa sugeruje jego duży udział, cały ozon z ozonosfery w warunkach normalnych utworzyłby na poziomie morza warstwę o grubości ok. 3 mm.

Stratopauza - oddziela stratosferę od mezosfery.

Mezosfera - w sferze tej ponownie następuje spadek temperatury wraz z wysokością. Jest ona warstwą o miąższości ok. 35 km, rozciągającą się na wysokości ok. 50 do 85 km. Na górnej granicy mezosfery temperatura wynosi ok. -80oC. Mezosfera swoim zasięgiem obejmuje jonosferę. Tworzą się tutaj obłoki mezosferyczne, zbudowane z kryształków lodu. Silnie rozwinięta turbulencja.

Mezopauza - oddziela mezosferę od termosfery.

Termosfera — warstwa atmosfery ziemskiej zaczynająca się na wysokości ok. 85 km nad powierzchnią Ziemi i sięgająca do ok. 500-600 km. Termosfera położona jest nad mezosferą i pod egzosferą. W termosferze temperatura wzrasta wraz z wysokością do 1500-2000 K w górnej granicy wskutek pochłaniania nadfioletowej części widma promieniowania słonecznego. Głównym składnikiem termosfery jest tlen atomowy. W tej warstwie występują zorze polarne. W dolnej części termosfery — jonosferze — cząsteczki gazów ulegają jonizacji, co wiąże się ze zjawiskiem odbijania oraz pochłania fal radiowych w tej warstwie.

Termopauza - przejściowa warstwa atmosfery ziemskiej, oddzielająca termosferę od egzosfery. Znajduje się na wysokości 500- 1000 km.

Egzosfera- najbardziej zewnętrzna sfera ziemska, na wysokości ponad 1500 km. nad powierzchnią Ziemi i stopniowo przechodzi w przestrzeń międzyplanetarną. Silne rozrzedzenie powietrza. Cząstki gazów poruszają się z ogromnymi prędkościami. Jej górna granica jest trudna do określenia, uczeni określają ją na 1500 km. temperatura powyżej 800ºC. Ciśnienie jest najmniejsze, jego wartość jest mniejsza od 0,000 001 hPa.

Promieniowanie słoneczne - strumień fal elektromagnetycznych i cząstek elementarnych (promieniowanie korpuskularne) docierający ze Słońca do Ziemi. Około 30% promieniowania słonecznego dochodzącego do naszej planety jest odbijane przez atmosferę, 20% jest przez nią pochłaniane, a tylko 50% energii dociera do powierzchni Ziemi.

Promieniowanie elektromagnetyczne (fala elektromagnetyczna) - rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego. Zaburzenie to ma charakter fali poprzecznej, w której składowa elektryczna i magnetyczna są prostopadłe do siebie, a obie są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się promieniowania. Oba pola indukują się wzajemnie - zmieniające się pole elektryczne wytwarza zmienne pole magnetyczne, a zmieniające się pole magnetyczne wytwarza zmienne pole elektryczne. Źródłem zmiennego pola elektromagnetycznego jest przyspieszający ładunek elektryczny. Najczęściej źródłem tego promieniowania jest ładunek wykonujący drgania.

Promieniowanie korpuskularne - promieniowanie jonizujące będące strumieniem cząstek. Z uwagi na dualizm korpuskularno-falowy termin ten ma głównie znaczenie historyczne; użyty we współczesnych kontekstach obejmuje jedynie te cząstki, które nie są kwantami promieniowania elektromagnetycznego. Cząstkami promieniowania korpuskularnego są cząstki elementarne lub cząstki złożone o różnej budowie, ładunku i masie, a przy tym mające odpowiednio dużą prędkość - zbliżoną do prędkości światła.

Promieniowanie słoneczne całkowite - G (całkowite natężenia promieniowania )[W*m-2], które jest sumą promieniowania bezpośredniego i rozproszonego. W pewnych przypadkach uwzględnia się również promieniowanie odbite od otoczenia. Całkowite promieniowanie słoneczne najczęściej określa się jako natężenie promieniowania słonecznego na płaską, poziomą powierzchnię, dochodzące z całej półkuli niebieskiej (2p ).

Napromieniowanie H [J*m-2] lub [kW*h*m-2] składające się z sumy napromieniowania bezpośredniego (nazywanego często nasłonecznieniem), rozproszonego i odbitego, przedstawiające energię padającą na jednostkę powierzchni w ciągu określonego czasu (roku, miesiąca, dnia, godziny); używa się również innych określeń, np., Średnie sumy promieniowania.

Usłonecznienie [h]- czas podany w godzinach, podczas którego na określone miejsce na powierzchni Ziemi padają bezpośrednio promienie słoneczne .

Przypisy:

/1/ ”Meteorologia dla geografów” .Alojzy Woś, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2000.

/2/ ”Meteorologia dla geografów” .Alojzy Woś, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2000.

/3/ ”Meteorologia dla geografów” .Alojzy Woś, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2000.

/4/ ”Meteorologia dla geografów” .Alojzy Woś, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2000.

/5/ ”Meteorologia dla geografów” .Alojzy Woś, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2000.

/6/ ”Atmosfera, klimat , ekoklimat”. Krzysztof Kożuchowski , Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 1998.

/7/ ”Atmosfera, klimat , ekoklimat”. Krzysztof Kożuchowski , Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 1998.

/8/ ”Meteorologia dla geografów” .Alojzy Woś, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2000.

/9/ ”Atmosfera, klimat , ekoklimat”. Krzysztof Kożuchowski , Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 1998.

Literatura:

1.”Meteorologia dla geografów” .Alojzy Woś, Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2000.

2.”Atmosfera,klimat , ekoklimat”. Krzysztof Kożuchowski , Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 1998.

3.”Chemia atmosfery”. Lucyna Falkowska , Krzysztof Korzeniewski , Wydawnictwo uniwersytetu gdańskiego , Gdańsk 1995.

www.encyklopedia.pwn.pl

---