nyezők (melyek befolyásolják a leérkező sugárzás mennyiségét) tele, vertikális szerkezete BARTHOLY JUDIT

Átírás

1 Csillagászati szati tényezt nyezők (melyek befolyásolják a leérkező sugárzás mennyiségét) A légkl gkör összetétele, tele, vertikális szerkezete BARTHOLY JUDIT

2 A Naprendszer többi tagja Adatok a Napról és s a bolygókr król Átmérő Átl. naptávols volság Átl. felszíni hőm. h Főbb F légkl gköri komponens

3 A Naprendszer többi tagja

4 A Földre F érkező napsugárz rzás intenzitása nem állandó,, 11 éves periodicitást mutat. Napálland llandó: A Föld F közepes k naptávols volságában a Napra merőleges 1 m²-esm felületen leten 1 másodperc m alatt áthaladó energia mennyisége. Értéke: 1370 W/m²

5

6 Csillagászati hatások (melyek módosítják a Földfelszínre érkező sugárzás mennyiségét) Excentricitás Tengelyelhajlás Szögsebess gsebesség g változv ltozás Perihelion eltolódás Évszakok váltakozv ltakozása

7 Csillagászati hatások excentricitás Orbitális pálya p excentricitása változv ltozó Periodusidő év Min. Max.: 0,01 0,07 Hatás: minél l nagyobb az excentricitás s az évszakok közt k annál nagyobb a különbsk nbség a b e Lineáris exc.: = e / a = 0,0167

8 Csillagászati hatások tengelyelhajlás Periódusidő 41000év A változás értéke: /év

9 Csillagászati hatások tengely körüli forgás változása Tengely körüli k forgás változása: Periódusid dusidő: 21000év

10 Csillagászati hatások tengely körüli forgás változása Perihelium eltolódás Periódusid dusidő: év v, 1 nap/ 70 év Északi félteken f nyári félév: f márc. m 21. szept. 22. Déli félteken f nyári félév: f szept. 22. márc. 21. Az északi félteken f 5 nappal hosszabb a nyári félév, f mint a déli d félteken. - Ekvinokcium: napéjegyenl jegyenlőség - Perihélium lium: napközelpont - Afélium lium: naptávolpont

11 Csillagászati hatások évszakok változása

12 Az éghajlat változásának okai: Csillagászati szati hipotézisek zisek: Milankovics Bacs Bacsák: : a Föld F pályaelemeinek periodikus változv ltozásai okozzák k az éghajlat-ingadozásokat Fizikai hipotézisek Geológiai hipotézisek

13 Negyedidőszak utolsó évének idősorai hasonlóságot mutatnak: 1. Csillagászati szati hatások szuperponáltja 2. Tengeri fosszíli liák izotópelemz pelemzése (O ) 3. Kínai K löszpadok l rétegelemzése 4. Antarktiszi jégfuratminták elemzése(o )

14 Légkör összetétele, vertikális szerkezete A légkl gkör: a Földet F körülvevk lvevő gázok, szilárd és s cseppfolyós s részecskr szecskék k együttese. Felső határa: addig terjed, amíg g a Földdel F EGYÜTT mozognak a légrészecskék. k.

15 Légkör r 6400 km Légkör tömegének 99 % -a Az alsó 30 km-es rétegben található

16 A légkör összetétele

17 A légkör összetétele Relatív mennyiség alapján Időbeli és térbeli változatosság alapján

18 A légkör összetétele relatív mennyiség alapján Gázok keveréke + Fő összetevők (N 2, O 2, Ar) Nyomgázok (H 2 O, O 3, CO 2, stb.) szilárd és s cseppfolyós anyagok (aeroszolok) Nyomanyagok

19 Fő összetevők Gáz Vegyjel Térfogat % Jelentőség Nitrogén N 2 78,08 Bioszféra Oxigén O 2 20,94 Lélegzés Argon Ar 0,93 nincs

20 A légkör összetétele Relatív mennyiség alapján Időbeli és térbeli változatosság alapján

21 Vízgőz z (H 2 O): Nyomgázok A légkl gkör r alsó rétegében találhat lható Időben és s térben t változv ltozó eloszlású 0-44 m% Üvegházhatás - 33 C-kal lenne kevesebb a felszíni átlag hőmérsh rséklet Felhőképz pződés s (+ aeroszolok) Ózon (O 3 ) Elsősorban sorban a világűrb rből érkező UV sugárz rzást szűri meg Szén-dioxid (CO 2 ) Légkör r alsó rétegében találhat lható Szerves anyagok oxidáci ciójával jut a légkl gkörbe Üvegházhatás koncentráci ciója kb. 60-szor kisebb mint a vízgv zgőzé,, de 7 C-kal 7 járul j a felszíni átlag hőmérséklethez

22 A légkör összetétele időbeli és térbeli változékonyság alapján Tartózkod zkodási idő: amely idő alatt az anyag teljesen kikerülne a levegőből, l, ha nem lenne további emisszió. Állandó összetevők: : >10 6 év, Változó: : pár p év, Erősen változv ltozó: : pár p r nap, pl.: antropogén eredetű szennyező anyagok (SO 2, NO, NO 2, CO), toxikus nehéz z fémekf

23 A légkör vertikális szerkezete

24 A légkör vertikális szerkezete nyomás és sűrűség Emlékeztet keztető Sűrűség g (ρ)( = tömeg/térfogat [g/m 3 ] Nyomás s (p)( ) =er= erő/terület [Pa] Légköri nyomás adott magasságban gban a levegő oszlop által 1 m 2 felületre letre kifejtett erő Légkör r sűrűsége s és nyomása exponenciálisan csökken a magassággal ggal Magasság (km) Alacsony Légnyomás (csökken) értékek Levegő molekulák (száma csökken) Levegő sűrűsége (csökken) Magas

25 A légkör vertikális szerkezete nyomás és sűrűség Légkör r teljes tömege: t Magasság (mérföld) Légnyomás (mb) Magasság (km) 5 x t A légkl gkör r tömegt megének 99% -a a a légkl gkör r alsó 30 km-es rétegr tegében találhat lható Miért nem repülnek a repülők k 40 km-en vagy annál magasabban?

26 A légkör vertikális szerkezete felosztása tulajdonságok alapján Összetétel tel alapján Hőmérséklet eloszlás s alapján Ionizálts ltság g alapján

27 A légkör vertikális szerkezete összetétel alapján Homoszféra Felszínt ntől l kb. 85 km magasságig gig Relatív összetétel tel állandó Vertikális légmozgl gmozgások, turbulens diffúzi zió biztosítja tja az átkeveredést Heteroszféra ra Összetétel tel a magasság g függvf ggvénye A levegő nagyon ritka => átkeveredési folyamatokhoz képest az egyes molekulák ütközés s nélkn lkül úthossza (szabad úthossz) nagyon hosszú Rétegződés s molekula súly s alapján n törtt rténik minél nehezebbek, annál l alacsonyabban vannak

28 A légkör vertikális szerkezete hőmérséklet eloszlás alapján Hőmérséklet def.: Az atomok, molekulák átl. mozgási energiája. Szilárd testekben: rezgés, folyadékokban és s gázokban: g rezgés s + haladás. E = 3/2 N A k T = 3/2 R T N A = 6, [1/mol] (Avogadro-sz szám) k = 1, (24) [J/K] (Boltzmann-álland llandó) R = 8,314 [J/(mol*K mol*k)] ] (által( ltalános gázállandg llandó) Hőmérsékleti skálák: A hőmérséklet mérésére szolgáló különböző hőfok-beosztású skálák. abszolút hőm.-i skála: Kelvin-sk skála: T K = 273,15 + t [ C] Farenheit skála: T F = (32 + t [ C]) x 9 / 5

29 A légkör vertikális szerkezete hőmérséklet eloszlás alapján

30 A légkör vertikális szerkezete hőmérséklet eloszlás alapján Troposzféra ra Emelkedve a nyomás s is csökken => levegő kitágul => sűrűség g is csökken Földfelszíntől l kap energiát t => hőmérsh rséklet csökken a magasság g növekedn vekedésévelvel Horizontális és s vertikális mozgások => Időjárás s legnagyobb része r ebben a rétegben r zajlik

31 A légkör vertikális szerkezete hőmérséklet eloszlás alapján Hőmérséklet rétegzr tegződése a troposzférában nem egyenletes Vertikális hőmérsh rsékleti gradiens: -dt/dz Ha < 0: inverzió (a T a magassággal ggal nő) n Ha = 0: izotermikus rétegr Átlagos 6,5 C/km

32 Átlagos γ 6,5 C/km Időjárást stól és évszaktól függően LOKÁLISAN LISAN az alsó kb m rétegben r változhat ±1-10 C/km is lehet Inverzió

33 A légkör vertikális szerkezete troposzféra szerkezete Lamináris rétegr teg: : felszínt borító néhány ny mm vastag légtömeg Felszíni rétegr teg: : vertikális anyagáram éjjel: m nappal: m Határr rréteg: : m magasságig gig horizontális és s vertikális légmozgl gmozgás 1-2 óra alatt reagál l a felszíni változv ltozásokra felszíni hatások jelentősek (domborzat) szennyezőanyag terjedés Szabad légkl gkör: : határr rrétegtől l tropopauzáig vertikális légmozgl gmozgás s elhanyagolható a horizontálishoz képest (kivéve ve zivatar felhők k esetén)

34 A légkör vertikális szerkezete hőmérséklet eloszlás alapján Tropopauza Egyenlítő környékén n km, sarkoknál l km magasan Hőmérséklet változv ltozása kb. 2 km vastagságban gban < 2 C2 csak szakadás hatására van anyagcsere troposzféra ra és s a felette levő légréteg közöttk

35 A légkör vertikális szerkezete hőmérséklet eloszlás alapján Sztratoszféra Miért növekszik n a hőmérséklet a magassággal? ggal?

36 A légkör vertikális szerkezete hőmérséklet eloszlás alapján Sztratoszféra Miért növekszik a hőmérséklet a magassággal? ggal? Válasz: a sztratoszférában találhat lható O 3 elnyeli a Napból érkező UV sugárz rzást => energia többlet => hőmérsh rséklet emelkedés Sztratopauza (kb. 50 km) ~ Tropopauza

37 A légkör vertikális szerkezete hőmérséklet eloszlás alapján Mezoszféra Hőmérséklet csökken a magassággal ggal A légkl gkör r hőmérsh rséklete a mezoszféra tetején n a legalacsonyabb Molekulasúly ly lassan csökkeni kezd Mezopauza kb. egybeesik a homoszféra és heteroszféra ra határával (kb. 85 km)

38 A légkör vertikális szerkezete hőmérséklet eloszlás alapján

39 A légkör vertikális szerkezete hőmérséklet eloszlás alapján Termoszféra ra: Kb km Hőmérséklet a magassággal ggal emelkedik molekulák k rövid r hullámú sugárz rzást nyelnek el Anyagok szerinti szétv tválás Exoszféra ra: Kb km molekulák és s atomok nagy sebességgel ballisztikus pályán n haladnak H 2 elérheti az elszakadási si sebességet

40 A légkör vertikális szerkezete ionizáltság alapján Heteroszférában: Kozmikus-,, napsugárz rzás s nagy energiájú ionizálja a légköri részecskr szecskéketket A molekulák k szabad úthossza nagy Töltött tt (pozitív v vagy negatív) részecskr szecskék k jelennek meg Ionoszféra ra: : Alsó határa: ahol a max. behatolóképességű sug. már m r elegendő e - -ion párt p kelt ahhoz, hogy a rádir dióhullámok terjedését észrevehetően en befolyásolj solják Ionoszféra szerepe: távkt vközlés rádió hullámok terjedése

41 A légkör vertikális szerkezete ionizáltság alapján Ionoszféra rétegeir D rétegr km, csak nappal, alacsony hullámhossz mhosszú rádió hullámok elnyelése E rétegr km F rétegr km, napközben F1 és s F2 rétegre osztható,, rádir dió hullámok visszaverése se a felszín n felé Magasság (km) Ionoszférikus elektron sűrűség (log 10 cm -3 ) Légköri hőmérséklet (K)

42 A légkör vertikális szerkezete ionizáltság alapján Magnetoszféra: Teteje a magneto-pauza a légkl gkör r felső határa, mely a napszél és s a földi f mágn. m tér t r kölcsk lcsön-hatásaként alakul ki. A gáz g z mozgását t már m r nem a gravitáci ció,, hanem a földi f mágneses tér t és s a plazma kapcsolata hat. meg.

43 Auróra ra jelenség: A légkör vertikális szerkezete - Napkitörések nagy mennyiségű plazma kerül l a pólusoknál l az ionoszférába - Ionizált és s gerjesztett állapotú O, O 2, N 2 ionizáltság alapján