SNC03557

ma nieuchwytną, „rozmytą granicę, ozieią^_Jn    ^ _r.*uieianw

piero na wysokości ponad 10 tys. km gęstość atmosfery staje się nieodróżnialna strzeni międzyplanetarnej. Niekiedy przyjmuje się umowną granicę atmosfery kości ok. 1,5 tys. km. W porównaniu z promieniem Ziemi (6370 km) stanowi 3 cienką otoczkę naszej planety. Jej rola w globalnym ekosystemie, szczególnie w sieniu do warunków życia na Ziemi, jest jednak nie do przecenienia.

Ściśliwość gazów budujących atmosferę powoduje, iż pod wpływem sit grawj^ gęstość powietrza atmosferycznego gwałtownie wzrasta w pobliżu powierzchni jjJ gdzie osiąga ok. 1,29 kg/m-\ Ciśnienie atmosferyczne natomiast maleje szybko ^ z wysokością (tab. 2.1).

Tab. 2.1. Średnie ciśnienie, temperatura, gęstość i masa cząsteczkowa powietrza w atmosferze nad umiarkowanymi szerokościami geograficznymi (wg Sedunowa i in„ 1991)

Wysokość (km)	Ciśnienie (hPa)	Temperatura (K)	Gęstość (kg/m^3)	Masa cząsteczko^
0	1,01 • to’	288	1,23 • 10°	28,96 fi
5	5,4 I0^5	256	7,36 10'^1	28,96
10	2.65 10*	223	4,14 10'^1	28,96
20	5S3 10^1	217	8,89 10"^3	28,96
40	2,87 10°	250	4,00 KT^3	28,96
60	2,20- itr^1	247	3,10 10~*	28,96
80	IjOS-tor*	199	1,85 lO^-3	28,96
100	3.2-10"*	19S	5,60 10'^7	28,40
ISO	<54-10*	634*	2,08 10'*	24,10
200	8,47 10'^7	855*	2^9 10'^10	2130
300	8,77-W*	976*	1,92-itr^11	17,73
400	1,45 UT*	996*	2,80 1(T^12	15,98
300	3,02-10'*	999*	5,22 10~^13	1433
600	8^1 10'^,°	1000*	1,14 itr^13	1131

"Temperatura kinetyczna.

Aby ocenić szybkość spadku ciśnienia, rozważmy slup powietrza o jednostkowym przekroju poprzecznym. Wydzielmy w tym slupie cienką warstwę o grubości Az. Ciśnienie atmosferyczne na górnej granicy warstwy oznaczmy przez/?„ a na dolnejp_v Różnica tych ciśnień równa jest naciskowi powietrza zawartego w rozważanej warstwie

	Pi	P,

Rys. 2.1. Zmiany ciśnienia w warstwie Ar

Pi | Pi I PgAz

jeżeli zmianę ciśnienia na odcinku Az oznaczymy przez Ap, to N>=Pi~P\ = “Pgóz

stąd

= -Pg

Ap

Az

Znak minus oznacza, że wraz ze wzrostem wysokości w atmosferze maleje ciśnienie atmosferyczne. Równanie to nazywane jest równaniem statyki atmosfery. Zapisując | je w postaci

= g

i Ap

p Az

otrzymujemy warunek równowagi pomiędzy dwiema silami działającymi w atmosferze na jednostkę masy powietrza - sita grawitacji i silą pionowego gradientu ciśnienia.

r Stopień o 1 hPa.' w któryn

Stopień baryczny (gr. baros - ciężar) określa wysokość, której odpowiada zmiana ciśnienia o 1 hPa. Wyznaczenie stopnia barycznego umożliwia przekształcenie równania statyki atmosfery, w którym gęstość powietrza zastępujemy wyrażeniem

p

RT

gdzie: p- ciśnienie.

R - stata gazowa powietrza suchego (287 J • kg'¹ • deg '),

T- temperatura bezwzględna.

Przyjmując temperaturę T = 273 K (0°C) i ciśnienie 1000 hPa otrzymujemy wartość stopnia barycznego:

Az 8 m Ap 1 hPa

Jest to stopień baryczny odpowiadający przeciętnym warunkom, panującym przy powierzchni ziemi. Wzrasta on szybko wraz z wysokością i z powodu malejącego ciśnienia na poziomie 5 km stopień baryczny wynosi już około 16 m/1 hPa.

Atmosferę można podzielić, biorąc za kryterium masę cząsteczkową gazów atmosferycznych. Warstwa dolna charakteryzuje się stałym składem, któremu odpowiada średnia masa cząsteczkowa 28,96 g/mol. Sięga ona do wysokości ok. 80 km nad po wierzchnią ziemi. Nazywamy ją homosferą; składniki atmosfery są w niej dobrze w\ mieszane. Powyżej rozciąga się heterosfera, w której wraz z wysokością spada udzi: cięższych cząsteczek tlenu i azotu na korzyść lżejszych - helu i wodoru. W heterosfer rozpadają się cząsteczki wody i dwutlenku węgla, a cząsteczki tlenu ulegają rozpado na atomy tlenu. W związku z tym średnia masa cząsteczkowa szybko maleje -wysokości 500 km wynosi już tylko połowę masy, występującej w homosferze (tab. 2.1 W pionowym przekroju atmosfery występują trzy wyraźne maksima temperat pierwsze tuż przy ziemi, drugie na wysokości ok. 50 km, trzecie w najwyższych wj wach, przy górnej „granicy” atmosfery. Maksima te związane są z najintensywniej