Atmosfera, sastav i fizička svojstva

Παρουσίαση με θέμα: "Atmosfera, sastav i fizička svojstva"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Atmosfera, sastav i fizička svojstva
Meteorologija i oceanografija – 2.n

2 Atmosfera, sastav i fizička svojstva
1. Podjela i sastav atmosfere, Troposfera 2. Toplinski procesi u atmosferi 3. Voda u atmosferi, zasićenost vodenom parom, točka rosišta 4. Vidljivost 5. Ponavljanje i provjeravanje

3 Sastav i gustoća zraka Dušik – 78% Kisik – 21% Argon – 1%
Ugljik-dioksid – 0,03% Vodik – 0,001% Ozon – 0,000003% U troposferi do 4% vodene pare gustoća zraka masa svih plinova u jedinici obujma koliko je puta litra zraka lakša od istog obujma vode na +4°C razmjerna tlaku zraka obrnuto razmjerna temperaturi zraka vlažni zrak lakši od suhoga

4 Standardna atmosfera za φ = 45°
tlak 1013,25 hPa temperatura 15°C gustoća zraka 1,225 kg/m³ ubrzanje sile teže 9,80665 m/s²

5 Zvukovne pojave u atmosferi
pokazatelji: brzina širenja zvuka i jačina zvuka na zvučni val utječu: turbulencija, temperatura, lom, ogib, odbijanje, interferencija… brzina širenja zvuka u standardnoj atmosferi pri tlu 333 m/s opada s visinom raste niz vjetar, opada prema vjetru lom zvuka (temperatura, visina, vjetar) slabljenje zvuka – veće što je lom veći i izvor udaljeniji

6 Toplinski procesi u atmosferi (str.15)
Toplina – prijelazni oblik energije koja zagrijava tijela Temperatura tijela – stupanj njegovog toplinskog stanja Toplina – džuli – J Temperatura – Kelvin/Celzius – 0 K = -273,15°C Specifična toplina – količina toplinske energije potrebna da se teperatura jednom gramu neke tvari povisi za 1°C – jedinica: J/kgK

7 Širenje topline Zračenjem – zagrijano tijelo pretvara toplinsku energiju u energiju zračenja – upijanjem te energije zagrijava se drugo tijelo Vođenjem topline – ovisi o sredini, veće što je viša temperaturna razlika Toplinska vodljivost – predana toplina izazvana vođenjem u plinova vrlo malena – u atmosferi potrebno malo energije vode 26, leda 95 puta veća od zraka turbulentnim strujanjem se vodljivost atmosfere povećava Glavni izvor topline je Sunce

8 Sunčevo zračenje na Zemlju stiže dvomilijarditi dio Sunčeve energije
korpuskularna energija (ovisi o aktivnosti Sunca) sunčev vjetar, beznačajna energija elektromagnetskog zračenja Sunčevo zračenje mijenja se tokom dana i godine i zavisi od: udaljenosti Sunca upadnog kuta sunčevih zraka trajanja osunčanja (insolacija)

9 Solarna konstanta standardna mjera sunčeva zračenja
tok (gustoća) sunčeva zračenja na gornjoj granici atmosfere u jednoj minuti na 1 cm² plohe okomite na Sunčeve zrake na srednjoj udaljenosti Sunca od zemlje 1371 J/m²min

10 Sunčev spektar područja zračenja: ultraljubičasto 7% vidljivo 46%
infracrveno7toplinsko 47%

11 Valovi spektra

12 Utjecaj atmosfere na Sunčevo zračenje
30-40% vraća se kao odbijeno ili raspršeno u atmosferi u svemir 25-30% stiže do zemaljske površine 35-40% zadržava atmosfera (25% se raspršuje 10-15% se upija – grijanje) raspršivanje malo čestica u zraku – raspršuje se ljubičasto i plavo svjetlo pa je nebo plavo puno čestica u zraku – nebo bjelje

13 Utjecaj atmosfere na Sunčevo zračenje
Kad ne bi bilo atmosfere ne bi bilo raspršenog zračenja ni svjetla u prostorima pod sjenom upijanje ovisi o vrsti i količini plinova mijenja temperaturu, kemijski sastav, električne osobine itd. izravno + raspršeno (difuzno) = globalo/ukupno zračenje

14 na satelitu su snijeg i oblaci bijeli!
Albedo omjer odbijenog Sunčeva zračenja prema upadnom zračenju u postocima snijeg 70-90% oblaci 65-85% vodene površine 2-80% temperatura zemaljske površine mijenja se tijekom dana – mijenja se njeno zračenje, ali je neprekidno! na satelitu su snijeg i oblaci bijeli!

15 Zračenje zemaljske površine
protuzračenje atmosfere atmosfera se grije upijanjem dijela zemaljskog zračenja – postaje izvorište zračenja energija zračenja atmosfere koja stigne na jedinicu zemaljske površine veće danju bilanca zračenja – razlika između zračenja zemaljske površine i protuzračenja atmosfere (pirradiometar) latentna toplina – oslobađa se pri kondenzaciji pare

16

17 Zagrijavanje Zemlje i atmosfere
toplinska energija u gornjem sloju tla (aktivni sloj) prelazi u dublje slojeve tla ili vode te u slojeve zraka i tako ih zagrijava zagrijavanje troposfere od Sunca je beznačajno i uglavnom se ostvaruje kroz zemaljsku površinu kopno toplinska energija grije tlo, a nema trošenja na promjene agregatnog stanja neravno, mrko lakše se grije danju brže zagrijava, noću brže hlaid

18 Zagrijavanje/hlađenje voda/mora
voda ima gotovo najveći specifični toplinski kapacitet glatka površina odbija sunčeve zrake toplina se prema dubini prenosi od čestice na česticu vertikalno strujanje vode stajačice – hlađenjem površinski sloj postaje gušći i spušta se prema dubini morska voda –toplina se prenosi miješanjem i strujanjem vode, dolazi do isparivanja  povećana slanost  teže čestice tonu sporo i slabo grije i hladi

19 Zagrijavanje/hlađenje zraka
preko zemaljske površine – ovisi o stanju podloge! zagrijavanjem odozdo nastaju uzlazne i silazne struje  konvektivno strujanje – konvekcija: najjača na ekvatoru, nema je gdje je snijeg i led uzrok stvaranja oblaka turbulencija – vrtložno strujanje advekcija – vodoravno prenošenje topline između površinskih dijelova Zemlje

20 Fizikalna stanja atmosfere
adijabatsko gibanje – ako se zrak pri dizanju širi, a pri spuštanju zbija bez razmjene topline s okolnim zrakom dizanje zraka – ekspanzija  hlađenje spuštanje zraka – kompresija  grijanje nema priljeva ili gubitka energije  adijabatsko ohlađivanje i zagrijavanje  adijabatski procesi adijabatsko dizanje  temperatura pada 1°/100m  adijabatski temperaturni gradijent za suhi zrak kad se para kondenzira je manje od 1° - mokroadijabatski gradijent adijabata – krivulja-kako će se s visinom mijenjati temperatura

21 Ravnotežna stanja atmosfere
Stabilna ravnoteža – vertikalni temperaturni gradijent manji od adijabatskog Labilna ravnoteža – vertikalni temperaturni gradijent veći od adijabatskog Indiferentna ravnoteža – vertikalni temperaturni gradijent jednak adijabatskom

22 Temperaturne promjene
dnevni raspon (amplituda) temperature – razlika najviše i najniže temperature u 24 sata godišnji raspon (amplituda) temperature – razlika najviše i najniže godišnje temperature temperaturni gradijent – razlika u temperaturi na jedinici dužine (vodoravno 111m, vertikalno 100m)

23 Dnevne i godišnje promjene površinske temperature tla
Sunce zrači samo do zalaska, Zemljino neprekidno zračenje najjače oko 14 sati – najviše temperature prije izlaza temperature kopna najmanje s promjenom g.širine rasponi temperatura su manji, ljeti su veći, itd. maksimum potkraj srpnja – najniže u siječnju

24 Dnevne i godišnje promjene površinske temperature mora
velika specifična toplina i miješanje mora teže se zagrijava i hladi nego kopno regulator topline – blaže promjene dnevne promjene nestaju na 25m dubine – najviša između sati max. temp. u kolovozu-rujnu, minimalna u veljači-ožujku

25 Dnevne i godišnje promjene površinske temperature zraka
uvjetovane promjenama u podlozi (kopnu, vodi) dnevni rasponi – min. oko izlaza, max. oko 14 sati najveći na ekvatoru, iznad stepa i pustinja temp. zraka i površine mora se bitno ne razlikuju godišnji rasponi ovise o području (eq 1°C, pa do 20-ak°C prema polovima)

26 Izoterme (str. 28) Izoterme – krivulje koje spajaju sva mjesta s istom temperaturom hidroizoterme toplinski ekvator – izoterma s najvišom temp. – pomiče se prema polutki koja ima ljeto pol hladnoće – mala izoterma najmanje temp. Antarktik. najhladniji ocean – Atlantski (16,9°), Najtopliji Tihi (19,1°), Indijski oko 17° najmanji pad temperature po dubini u polarnim krajevima gustoća mora največa na +4°C

27 Vodena para u atmosferi
isparivanje – prijelaz vode iz tekućeg stanja u plinovito ukapljivanje (kondenzacija) – prijelaz vode iz plinovitog u tekuće stanje sublimacija – prijelaz vodene pare u led (plinkruto) pri isparavanju se troši energija, pri kondenzaciji se oslobađa (latentna toplina) što je vlažnost zraka manja, isparavanje je veće i obrnuto

28 Apsolutna i relativna vlažnost zraka
Apsolutna vlažnost – količina vodene pare u gramima koju sadrži 1 m³ zraka max količina pare koju može primiti zrak s padom temperature se smanjuje, a s porastom se povećava Specifična vlažnost – količina vodene pare u gramima u 1 kg zraka Relativna vlažnost (U) – odnos između trenutačno postojećeg tlaka vodene pare (e) i najvećeg tlaka vodene pare (E) pri istoj temperaturi zraka u postocima Manjak zasićenosti – koliko pare nedostaje zraku da bude zasićen u hPa  D=E-e

29 Apsolutna i relativna vlažnost zraka
Rosište – temperatura zraka pri kojoj počinje kondenzacija vodene pare ako je rel.vlažnost 100% temperatura zraka odgovara rosištu rosište niže od temperature zraka važnost za brodska skladišta kad se hladi trup  kondenzacija ventilacija kada je temperatura zraka u unutrašnjosti viša od rosišta vanjskog zraka maksimum vlage ujutro i zimi, kod monsuna ljeti, u tropima

30 Vidljivost (str. 11) najveća vodoravna daljina do koje motritelj normalna vida neki predmet razabire toliko da ga može raspoznati pri normalnom danjem svjetlu ovisi o: prozirnosti/mutnoći zraka (kapljice, čvrste čestice, dim) (vodena para je prozirna i ne smeta!!!) osvijetljenosti (bolja od Sunca i prema Mjesecu) vodene kapljice u zraku – magla

31 Vidljivost povremeno iznimno dobra vidljivost i preko 100M
procjena vidljivosti s broda ne dalekozorom! na osnovi okolnih objekata Wigandova sprava raspršivanje (scattering) infracrvenog spektra

32 Izvori http://www.nobel.ba http://www.windows2universe.org/
nBal/NatRadBalance.html