Vertikalna podela atmosfere 1 3 Vertikalna podela atmosfere

Vertikalna podela atmosfere 1 -3

Vertikalna podela atmosfere Prema promeni temperature i karakterističnim procesima koji se u njima odigravaju atmosfera je podeljena na sledeće slojeve: n troposferu 8 – 18 km (tropopauzu debljine 1 – 3 km) n stratosferu do 50 km (stratopauzu u sloju od 50 do 55 km) n mezosferu 80 – 85 km (mezopauzu) n termosferu.

Vertikalna podela atmosfere Troposfera • Dostiže visinu od 8 km na polovima, 9 -11 km u umerenim širinama i 16 -18 km na Ekvatoru • Temperatura opada sa visinom u troposferi 4 – 8 0 C/km • Najveći broj atmosferskih procesa se odvija u troposferi. Karakterišu je vertikalna, horizontalna, kosa i vrtložna vazdušna strujanja. • U tropopauzi se temperatura ne menja ili sporo raste sa visinom. Karakteristična je pojava inverzije

Vertikalna podela atmosfere Stratosfera • Dostiže visinu do 50 km • Karakterišu je horizontalna (advektivna) vazdušna strujanja, vrlo malo mešanje, zanemarljive količine vodene pare i dugo zadržavanje čestica u atmosferi • Temperatura se ne menja u prvih 30 km a zatim raste sa visinom usled apsorpcije UV zračenja • Ozon se formira u sloju od 20 – 60 km ali je koncentracija najveća na 22 – 25 km.

Vertikalna podela atmosfere Mezosfera • Sloj atmosfere od 50 km do 85 km • • Temperatura opada sa visinom usled smanjenog zagrevanja od sunca i povećanog izračivanja od strane CO 2 • Vrh mezosfere je najhladniji deo atmosfere. Temperatura pada na -100 o. C. • Završava se mezopauzom

Vertikalna podela atmosfere Termosfera • Sloj atmosfere od 85 km do 250 (500) km zavisno od aktivnosti Sunca • • Temperatura raste sa visinom usled intenzivne apsopcije sunčevog zračenja (kiseonik) • Vazduh je izuzetno razređen (put mešanja je oko 1 km) • Temperatura dostiže u proseku 80 o. C na 120 km visine. • Temperaturu treba ovde doslovno shvatiti kao srednju kinetičku energiju molekula

Vertikalna podela atmosfere Egzosfera • Donja granica se nalazi na visini od 250 km, odnosno 500 km, zavisno od aktivnosti Sunca • • Čine je samo najlakši gasovi i joni pojedinih elemenata • Čestice lako napuštaju ovaj sloj • Najbliža je vakuumu

Sastav atmosfere 1 -3

Sastav atmosfere Atmosferski vazduh je fizička smeša stalnih gasova, hemijskih jedinjenja i različitih čvrstih, tečnih i gasovitih pridodataka. Stalni sastojci atmosfere su n Azot n Kiseonik n Ozon n Argon n Ugljen-dioksid Medju stalnim sastojcima atmosfere najpromenljiviji sadržaj u prostoru i vremenu ima vodena para. Od neutralnih gasova u atmosferi su najzustepljeniji ( Ne, Ar, Xc)

Gas Volume Nitrogen (N 2) 780, 840 ppmv (78. 084%) Oxygen (O 2) 209, 460 ppmv (20. 946%) Argon (Ar)) 9, 340 ppmv (0. 9340%) Carbon dioxide (CO 2) 390 ppmv (0. 039%) Neon (Ne) 18. 18 ppmv (0. 001818%) Helium (He) 5. 24 ppmv (0. 000524%) Methane (CH 4) 1. 79 ppmv (0. 000179%) Krypton (Kr) 1. 14 ppmv (0. 000114%) Hydrogen (H 2) 0. 55 ppmv (0. 000055%) Nitrous oxide (N 2 O) 0. 3 ppmv (0. 00003%) Carbon monoxide (CO) 0. 1 ppmv (0. 00001%) Xenon (Xe)) 0. 09 ppmv (9 × 10− 6%) (0. 000009%) Ozone (O 3) 0. 0 to 0. 07 ppmv (0 to 7 × 10− 6%) Nitrogen dioxide (NO 2) 0. 02 ppmv (2 × 10− 6%) (0. 000002%) Iodine (I) 0. 01 ppmv (1 × 10− 6%) (0. 000001%) Ammonia (NH 3) trace Not included in above dry atmosphere: Water vapor (H 2 O) ~0. 40% over full atmosphere, typically 1%4% at surface • U zapreminskom udelu u atmosferi najviše učestvuju azot (78 %) i kiseonik (21 %). • Aerosoli su čestice u čvrstom i tečnom stanju koje lebde u vazduhu. To su rastvori čvrstih ili tečnih koloidnih čestica u gasovitom rastvaraču.

Sastav atmosfere n Troposferski ozon je jedna od komponenti zagađenja vazduha i štetan za živi svet n Stratosferski ozon se fromira u fotohemijskim reakcijama u atmosferi u sloju od 20 – 60 km čak i u zagađenom vazduhu. Ovaj ozonski sloj štiti Zemlju od štetnog dejstva UV zračenja

Gustina vazduha 1 -3

Gustina vazduha je brojno jednaka masi vazduha u 1 m 3 vazduha. Zavisi od temperature, pritiska i zapremine vazduha p. V= RT Za m = 1 kg p= r. RT Gustina vazduha opada sa visinom ρ=ρ0 exp(-z/H)

Gustina vazduha Standardna atmosfera: pritisak na nivou mora p 0 = 101325 Pa temperatura na nivou mora T 0 = 288. 15 K ubrzanje sile zemljine teže g = 9. 80665 m/s 2 gradijent temperature L = 6. 5 K/ k m univerzalna gasna konstanta R = 8. 31447 J/(mol·K) Molarna masa suvog vazduha M = 0. 0289644 kg/mol

Izvori toplote za Zemljinu površinu i atmosferu 3 -5

Izvori toplote za Zemljinu površinu i atmosferu Toplotni izvori iz unutrašnjosti Zemlje Poluprečnik Zemlje je 6 500 km Temperatura Zemlje raste sa dubinom Geotermički stupanj iznosi 1 o. C/35 m (verovatno do oko 400 m)

Izvori toplote za Zemljinu površinu i atmosferu Sunce kao izvor toplote Sunce je zvezda. Gasovita lopta užarenih gasova uglavnom vodonika (75 %) i helijuma (25 %) Temperatura Sunca se menja od 5 100 000 o. C u unutrašnjosti do 5800 o. C na površini. Energija na Suncu nastaje procesom termonuklearne fuzije u jezgru Sunca. Tom prilikom se 4 atoma H (deuterijum i tricijum) spajaju u atom He uz oslobadjanje energije. Fotosfera je vidlljivi deo Sunca u kome se generiše najveći deo elektromagnetnog zračenja koje stiže do Zemlje. Sastoji se od hladnijih (sunčeve pege temp. oko 4500 o. C) i toplijih delova (fakule)

Izvori toplote za Zemljinu površinu i atmosferu Sunce kao izvor toplote Srednje rastojanje Zemlje od Sunca iznosi 1. 5 108 km Zračenje je prenošenje energije u vidu talasa pravolinijskim putem od izvora Karakteristike: v(c), l, n KT, DT Sunčevo zračenje do Zemlje stiže u vidu elektromagnetnih talasa koji se prostiru brzinom c. Sunčevo zračenje je kratkotalasno zračenje Intenzitet zračenja. J/(m 2 s)=W/m 2 Solarna konstanta 1368 W/m 2 E=hn (h= 6, 62 10 -34 J s) Primer 1 n= 3 106 s-1 E=? n=c/l

Izvori toplote za Zemljinu površinu i atmosferu Spektar zračenja pokazuje raspodelu intenziteta zračenja po talasnim dužinama Spektar Sunčevog zračenja je podeljen na • ultraljubičasti (0, 20 – 0, 40 µm) • vidljivi (0, 40 – 0, 75 µm) • infracrveni (0, 75 – 2, 4 µm) Maksimum zračenja u vidljivom delu spektra 500 (480) nm žuto – zelena boja Fotosintetski aktivno zračenje: 380 – 710 nm

Izvori toplote za Zemljinu površinu i atmosferu Propustljivost vazduha za sunčevo zračenje Selektivna apsorpcija Zraci odredjenih talasnih dužina bivaju apsorbovani prolasku kroz atmosferu Ako je atmosfera podeljena na N slojeva koeficijenta transmisije q, i ako je intenzitet sunčevog zračenja na gornjoj granici atmosfere S 0 onda je intenzitet zračenja na tlu Bugerov zakon Ozon je sastojak atmosfere koji dobro apsorbuje i KT i DT zračenje.

Izvori toplote za Zemljinu površinu i atmosferu Propustljivost vazduha za sunčevo zračenje Refleksija zračenja je odbijanje zračenja od (ravne) površine pod istim uglom (u odnosu na normalu) pod kojim su dospeli na tu površinu

Izvori toplote za Zemljinu površinu i atmosferu Propustljivost vazduha za sunčevo zračenje Difuzna refleksija Javlja se kada zraci padaju na neravnu površinu. Snop paralelnih zraka posle odbijanja od površine nije više paralelan (jer u svakoj tački neravne površine normala ima drugačiji položaj pa je i drugačiji pravac zraka koji se odbijaju pod određenim uglom u odnosu na nju)

Izvori toplote za Zemljinu površinu i atmosferu Nakon prolaska kroz atmosferu. . . Uticaj “visine” Sunca na jačinu zagrevanja J 2 = J 1 sinα Lambertov zakon (J 2 – intenzitet zračenja koje pada pod uglom α; J 1 – intenzitet zračenja kada zračenje pada normalno na površinu) Intenzitet zračenja tokom dana je najveći u podne kada je Sunce najviše iznad horizonta

Izvori toplote za Zemljinu površinu i atmosferu Vrste KT zračenja na površini Zemlje Direktno zračenje Difuzno zračenje Globalno zračenje. Kada je nebo u potpunosti prekriveno oblacima globalno zračenje se svodi na difuzno. Kada je nebo potpuno vedro globalno zračenje čine i direktno i difuzno zračenje Raspodela globalnog zračenja na Zemlji (1983 -1990). Januar 3 -5 Jul