Procesy fizyczne w atmosferze

Prezentacja na temat: "Procesy fizyczne w atmosferze"— Zapis prezentacji:

1 Procesy fizyczne w atmosferze

2 zachodzące w atmosferze
Zjawiska magnetyczne zachodzące w atmosferze

3 Zorze polarne

4 Zorza polarna to niezwykle piękne, a zarazem niepokojące zjawisko
Zorza polarna to niezwykle piękne, a zarazem niepokojące zjawisko. Niepokoi ono również naukowców, którzy wciąż dokładnie nie wiedzą, jak zorze powstają. Wiadomo tylko tyle, że przyczyną jest wiatr słoneczny, zatrzymywany w rozciągliwym magnetycznym ogonie ciągnącym się na setki tysięcy kilometrów w nocnym cieniu naszego globu. Co jakiś czas ogon ten staje się zbyt rozciągnięty i jak napięta gumka wraca, wystrzeliwując w kierunku Ziemi cały przechowywany ładunek protonów i elektronów.

5 Wspomniane zjawisko zwane rekonekcją (reconnection) trwa to od 10 minut do kilku godzin, w czasie których na ziemskich biegunach pojawiają się zorze. Światło jest skutkiem zderzeń rozpędzonych cząstek z atomami atmosferycznych gazów. Nikt nie wie jednak, czy są to te same cząstki, które zostały złapane przez ogon Ziemi - tym bardziej, że przecież zorza pojawia się nie tylko po nocnej stronie naszej planety. Zazwyczaj uważa się, że od ogona do biegunów podczas doładowania płynie potężny prąd elektryczny. Jednak wyniki najnowszych amerykańskich badań opublikowane w ostatnim numerze Science wskazują, że mechanizm transportu energii na bieguny jest zupełnie inny.

6 Zorze polarne zawdzięczamy najprawdopodobniej tak zwanym falom Alfvena
Zorze polarne zawdzięczamy najprawdopodobniej tak zwanym falom Alfvena. Są to fale elektromagnetyczne przemieszczające się wzdłuż linii sił ziemskiego pola magnetycznego. Podczas doładowania z ogona powstają fale poruszające się z prędkością rzędu 11 tysięcy kilometrów na godzinę. Fale mogą przekazywać swoją energię elektronom, nadając im przyspieszenie skierowane wzdłuż linii pola magnetycznego. Kiedy elektrony zderzają się z górną warstwą atmosfery, wzbudzają atomy, które są odpowiedzialne za kolory zorzy. Niepodważalnym źródłem energii, która kryje się za zorzami jest wiatr słoneczny. Składa on się głównie z protonów i elektronów. Związane z nim jest pole magnetyczne, które, podróżując, napotyka ziemskie pole magnetyczne na wysokości dziesiątek tysięcy kilometrów.

7 Pole magnetyczne Ziemi wygląda podobnie jak pole zwykłego magnesu sztabkowego. Kiedy pole magnetyczne wiatru słonecznego zaczyna ślizgać się po liniach pola ziemskiego, przechwytuje niektóre z linii pola i rozciąga je dalej w przestrzeń kosmiczną po nocnej stronie Ziemi. Rozciąganie takie energetyzuje pole, które w pewnym momencie jak gumka, urywa się i wraca ku Ziemi. Proces ponownego łączenia się linii pola ziemskiego wytwarza fale wzdłuż pola magnetycznego. Energia fali przekazywana jest elektronom, które są wysyłane wzdłuż linii pola w kierunku atmosfery. Kolor zorzy zależy od głębokości, na jaką elektrony wnikną w atmosferę i jakie atomy wzbudzą.

8 GALERIA ZÓRZ ZORZA 20 LISTOPADA 2003 

9 GALERIA ZÓRZ ZORZA 20 LISTOPADA 2003 

10 GALERIA ZÓRZ ZORZA 20 LISTOPADA 2003 

11 GALERIA ZÓRZ ZORZA 20 LISTOPADA 2003 

12 GALERIA ZÓRZ ZORZA 20 LISTOPADA 2003 

13 GALERIA ZÓRZ BYDGOSZCZ

14 GALERIA ZÓRZ BYDGOSZCZ

15 GALERIA ZÓRZ BYDGOSZCZ

16 GALERIA ZÓRZ NIEDZWIADY 

17 GALERIA ZÓRZ NIEDZWIADY 

18 Zjawiska optyczne w atmosferze

19 Optyka Najpiękniejsze zjawiska optyczne podlegają najprostszym prawom fizyki. Są efektem szczególnej natury promieniowania widzialnego oraz składu i właściwości atmosfery. Pył, cząsteczki lodu oraz krople wody rozkładają białe światło na poszczególne kolory. Przechodząc przez atmosferę ulega ono rozpraszaniu, odbijaniu i załamywaniu na cząsteczkach powietrza, przy czym każda z długości fal zachowuje się nieco inaczej.

20 Starożytni Grecy byli zafascynowani sekretami światła i widzenia
Starożytni Grecy byli zafascynowani sekretami światła i widzenia. Badali kolory i zjawiska z nimi związane, jak na przykład tęcze. Udało im się nawet sformułować prawa rozchodzenia i odbijania się światła. ARYSTOTELES PITAGORAS EPIKUR

21 Odbicie i załamanie światła

22 ODBICIE W III wieku p.n.e. Euklides jako pierwszy sformułował prawa rozchodzenia i odbicia światła. Twierdził, że światło rozchodzi się po liniach prostych i może się odbijać, niczym piłeczka od ściany, przy czym kąt padania (pomiędzy promieniem a prostą prostopadłą do odbijającej powierzchni, tak zwaną normalną) i odbicia są sobie równe. Trzysta lat później, około 50 roku n.e., Heron z Aleksandrii przedstawił teorię luster. Sądził, że nasze widzenie jest możliwe dzięki promieniom wysyłanym z oka i odbijanym przez przedmiot zachowujący się jak lustro.

23 ZAŁAMANIE W II wieku n.e. Klaudiusz Ptolemeusz zaobserwował, że promienie podlegają nie tylko odbiciu, lecz także załamaniu, to jest zakrzywianiu przez przezroczyste ciała. Zilustrował on to zjawisko, umieszczając monetę na dnie naczynia z wodą.  W badaniach nad odbiciem wykorzystywał urządzenie, które jest używane do dziś. Składa się ono z naczynia, skali do pomiaru kątów i trzech wskaźników I, R, N  Po wykonaniu serii pomiarów kąta padania I oraz kąta załamania R Ptolemeusz uzyskał następujące wyniki: powietrze woda 10° 8,0° 50° 35,0° 20° 15,5° 60° 40,5° 30° 22,5° 70° 45,5° 40° 29,0° 80° 50,0°

24 Bieg światła słonecznego w atmosferze podlega pewnym zasadom, które można sformułować następująco:
Zasada Fermata: Światło biegnąc pomiędzy dwoma punktami w przestrzeni wybiera drogę "ekstremalną" - drogę na której przebycie potrzebuje najmniej czasu (lub najwięcej czasu). Zasada Hughensa: Każdy punkt, do którego dociera czoło fali świetlnej staje się źródłem sferycznych fal wtórnych.

25 Zasady te pozwalają na wyprowadzenie dwóch podstawowych praw opisujących bieg światła w ośrodkach materialnych i na ich granicach - prawa odbicia i prawa załamania. Prawo odbicia: Promień odbity leży w płaszczyźnie padania, przy czym kąt odbicia jest równy kątowi padania. Prawo załamania (prawo Snelliusa): Promień załamany leży w płaszczyźnie padania, a kąt załamania jest związany z kątem padania zależnością: gdzie n1 i n2 to współczynniki załamania ośrodka pierwszego i drugiego. Oznaczenia odpowiadają sytuacji z poniższego rysunku.

26 Rozpraszanie światła

27 Dlaczego niebo jest niebieskie?
Izaak Newton sądził, że kolor ten jest wynikiem odbicia światła słonecznego od wydrążonych kropelek wody. Teoria ta była błędna, gdyż takie kropelki nie występują w atmosferze. W 1881 roku John Tyndall przedstawił poprawne wyjaśnienie tego zjawiska. Opierając się na badaniach lorda Rayleigha wywnioskował, że niebieska barwa nieba jest wynikiem rozproszenia światła (rozprowadzenia we wszystkich kierunkach) przez cząsteczki powietrza). Rozmiary cząsteczek, które biorą udział w rozpraszaniu Rayleigha, są mniejsze od długości fali światła widzialnego. Intensywność (na jednostkę objętości) rozpraszania Rayleigha jest odwrotnie proporcjonalna do czwartej potęgi długości fali. 

28 Rozkład światła słonecznego wokół Ziemi. 
Największe rozproszenie występuje przy kolorach o najkrótszych falach, takich jak fioletowy i niebieski. Zielony jest mniej rozpraszany, a czerwony najmniej. W wyniku zmieszania się wszystkich kolorów w odpowiednich proporcjach - (mnóstwo fioletu, mniej niebieskiego i zielonego, a najmniej czerwonego i pomarańczowego) powstaje niebieski kolor nieba.

29 Refrakcja atmosferyczna

30 Światło przechodząc pomiędzy ośrodkami o różnych współczynnikach załamania, ulega zakrzywieniu w kierunku ośrodka o większym współczynniku. Oczywistymi przykładami tego zjawiska są przypadki przechodzenia promienia świetlnego z powietrza do szkła lub wody ale zachodzi ono także w sytuacji gdy promień świetlny biegnie przez warstwy atmosfery o różnych gęstościach. Ogólnie gęstość powietrza maleje wraz ze wzrostem wysokości. Powoduje to występowanie zjawiska tzw. refrakcji atmosferycznej, czyli pozornego przesunięcia lub deformacji obiektów obserwowanych poprzez grube warstwy powietrza, np. gwiazd, tarczy słonecznej lub odległych budowli oraz wzniesień widocznych na horyzoncie.

31 Prześledźmy to zjawisko na przykładzie obserwacji odległej gwiazdy
Prześledźmy to zjawisko na przykładzie obserwacji odległej gwiazdy. Światło tej gwiazdy wpada w ziemską atmosferę pod pewnym kątem i pokonuje kolejne jej warstwy o gęstości wzrastającej wraz ze zbliżaniem się do powierzchni planety. Przez cały ten czas tor światła zakrzywiany jest w kierunku ośrodka gęstszego, w efekcie wpada ono do oka obserwatora pod nieco większym kątem niż w atmosferę co sprawia, że gwiazda wydaje się być nieco wyżej niż w rzeczywistości. Refrakcja może powodować także inny ciekawy efekt. Promienie światła biegnące blisko powierzchni ziemi są zaginane w dół, naśladując jakby krzywiznę ziemi zamiast uciec w przestrzeń. W ten sposób możliwe jest ujrzenie przedmiotów znajdujących się za linią horyzontu. Ale natura bywa zaskakująca: często gęstość powietrza nie zmniejsza się stopniowo wraz z wysokością. W zamian zimniejsze (a zatem gęstsze) oraz cieplejsze (rozrzedzone) powietrze, tworzą warstwy o różnych temperaturach na różnych wysokościach. Bieg światła w takim warstwowym układzie może być bardzo mylący, tworząc pozorne obrazy zwane mirażami, czasem silnie zniekształcone.

32 TĘCZA Tęcza - piękne zjawisko niebieskie - zawsze przyciągała uwagę człowieka. W dawnych czasach, gdy ludzie jeszcze bardzo mało wiedzieli o otaczającym ich świecie, traktowali tęczę jako "znak niebios". I tak starożytni Grecy myśleli, że tęcza to uśmiech bogini Iris.

33 Pierwsza teorię tęczy opracował w 1637 roku Kartezjusz
Pierwsza teorię tęczy opracował w 1637 roku Kartezjusz. Objaśniał on tęczę jako zjawisko związane z odbiciem i załamaniem światła w kroplach deszczu. Tworzenie barw i kolejności zostały wyjaśnione później, po odkryciu złożonej natury światła białego i jego rozpraszania się w różnych ośrodkach. Teoria dyfrakcyjna tęczy została opracowana przez Airy' ego. Kartezjusz George Biddell Airy

34 Załamanie promienia w kropli wody
Rozpatrzymy przypadek najprostszy: niech na kroplę mającą kształt kuli pada wiązka równoległych promieni słonecznych. Promień padający na powierzchnię kropli ulega załamaniu zgodnie z prawem załamania - odpowiednio powietrza i wody także odbiciu. Załamany promień wychodzi z kropli, a odbity może przejść dalej.

35 W ten sposób promień światła może w kropli wody ulec wielokrotnemu załamaniu i odbiciu. Przy każdym odbiciu pewna część promieni światła wychodzi na zewnątrz i ich intensywność wewnątrz kropli zmniejsza się. Najbardziej intensywnym z promieni wychodzących na zewnątrz jest promień wychodzący z kropli w powietrze w punkcie B.

36 Trudno go jednak zaobserwować, bowiem ginie on na tle jaskrawych bezpośrednich promieni słonecznych. Natomiast promienie załamane w punkcie C, tworzą na tle ciemnych chmur tęczę główną, a promienie ulegające załamaniu w punkcie D dają tęczę wtórną która, jest mniej intensywna niż główna. Przy rozpatrywaniu powstania tęczy trzeba uwzględnić jeszcze jedno zjawisko niejednakowe załamanie fal światła o różnej długości, to znaczy promieni świetlnych o rożnych barwach. Zjawisko to nosi nazwę dyspersji. W wyniku dyspersji kąty załamania i kąty odchylenia promieni  w kropli są różne dla różnych barw.

37 Najczęściej spotykamy jedną tęczę
Najczęściej spotykamy jedną tęczę. Czasem się zdarza, że na nieboskłonie pojawiają się jednocześnie dwa tęczowe pasma, jedno nad drugim. Spotykamy się niekiedy, co prawda dość rzadko, większą liczbę łuków tęczy - trzy, cztery a nawet pięć jednocześnie.  Tworzenie się tęczy pierwszego (a) i drugiego (b) rzędu

38 Okazuje się, że tęcza może powstawać nie tylko od bezpośrednich promieni słonecznych; czasem powstaje ona także od odbitych promieni Słońca Można to zobaczyć nad brzegami zatok, dużych rzek i jezior. Trzy lub cztery takie tęcze - zwykłe i odbite- tworzą wtedy piękny widok. Ponieważ promienie Słońca odbite od powierzchni wody biegną z dołu do góry, to tęcza tworząca się w tych promieniach może czasem wyglądać zgoła nieoczekiwanie. Często obserwuje się drugą tęczę wtórna, współśrodkową względem pierwszej tęczy - głównej, o promieniu kątowym około 52° i o odwrotnym rozkładzie barw. Przy wysokości Słońca 41° tęcza główna przestaje być widzialna, a nad horyzontem wystaje jedynie część tęczy wtórnej, zaś przy wysokości Słońca przekraczającej 52° nie widać nawet tęczy wtórnej. Dlatego w średnich i równikowych w godzinach południowych tego zjawiska przyrody nigdy się nie obserwuje. Tęcza zdarza się również w nocy, co prawda bardzo słaba. Taką tęczę można ujrzeć po nocnym deszczu, kiedy zza chmur wyjrzy Księżyc. Jeżeli tęcza pojawia się wieczorem przed zachodem Słońca, ma ona kolor czerwony. Na pięć lub dziesięć minut przed zachodem Słońca wszystkie barwy tęczy oprócz czerwonej znikają, tęcza staje się bardzo czerwona i widoczna nawet po upływie 10 min. od zachodu Słońca.

39 MIRAŻE

40 Jak już wiemy w wyniku refrakcji ciała niebieskie wydają się nieco "uniesione" nad horyzontem (znajdują się wyżej niż w rzeczywistości).  Czasem w górnych warstwach atmosfery mogą pojawić się masy powietrza o temperaturze wyższej w porównaniu z warstwami niższymi. Mogą je przywiać wiatry z ciepłych krajów, na przykład z obszarów pustynnych. Jeśli w tym czasie w niższych warstwach znajduje się chłodne, gęste powietrze antycyklonu, to zjawisko refrakcji może wzmocnić się znacznie i promienie światła biegnące od przedmiotów znajdujących się na Ziemi w górę pod pewnym kątem do linii horyzontu mogą z powrotem powrócić na Ziemię. 

41 Może się jednak i tak zdarzyć, że nad powierzchnią Ziemi w wyniku jej silnego nagrzewania, powietrze ogrzeje się do tego stopnia, że współczynnik załamania się światła w pobliżu powierzchni Ziemi stanie się mniejszy, niż na pewnej wysokości nad nią. Jeśli przy tym utrzymuje się bezwietrzna pogoda, to stan taki może trwać dość długo. Wtedy promienie padające od przedmiotów pod pewnym dosyć dużym kątem na powierzchnię Ziemi, mogą ulec zakrzywieniu na tyle, że opisawszy łuk tuż nad powierzchnią Ziemi pobiegną w górę. Opisane wyżej stany termiczne w atmosferze wyjaśniają powstawanie interesujących zjawisk - miraży atmosferycznych. Miraże można także obserwować w gorące dni wzdłuż ściany długiej na co najmniej 10 m, oświetlonej przez słońce.

42 Zjawiska te dzielimy zazwyczaj na trzy kategorie:
Do pierwszej należą najbardziej rozpowszechnione i najprostsze, jeśli chodzi o ich pochodzenie, tak zwane miraże "jeziorne" (lub dolne), budzące tak wiele nadziei i przynoszące tyle rozczarowań wędrowcom na pustyniach.  Miraże drugiej kategorii nazywamy mirażami górnymi lub dalekiego zasięgu, ostatnie to miraże skrajnie dalekiego widzenia. Fatamorgana to szczególny przypadek mirażu

43 Miraże dolne Miraże dolne obserwuje się niekiedy w gorących krajach, szczególnie na rozgrzanych silnie piaskach pustyń, a także na stepach w strefie umiarkowanej, na rozległych i równinnych łąkach, na płaskim brzegu morskim pokrytym drobnym piaskiem, na szosach asfaltowych Są to obrazy pojedynczych przedmiotów lub proste obrazy na przykład jezior, oaz w pustyni, a nawet całych miast jakby odbitych w jeziorze.

44 Ich powstanie tłumaczy się tymże podczas bezwietrznej pogody, kiedy powietrze jest niemal nieruchome, niższa warstwa powietrza w pobliżu gorącej powierzchni ziemi jest silnie nagrzana. Wskutek tego gęstość najniższej warstwy powietrza jest mniejsza niż warstw górnych. Jeśli więc przedmiot jest w znacznej odległości od obserwatora i znajdzie się w strefie gorącej warstwy powietrza, to odbite od niego światło słoneczne dochodzi do oka obserwatora wzdłuż linii zakrzywionej, której wypukłość zwrócona jest ku dołowi.

45 Miraże górne Rysunek ukazuje jak w atmosferze ziemskiej zakrzywia się kierunek światła słonecznego odbitego od oazy na pustyni. Jeśli podczas bezwietrznej pogody obserwator znajdzie się tam, gdzie do chodzi światło odbite od oazy, to na przedłużeniu promieni wpadających do jego oka zobaczy on obraz prosty tej oazy nad horyzontem na tle nieba- to właśnie będzie miraż. Sama oaza ukryta jest przed obserwatorem za wypukłością powierzchni ziemi.

46 Fatamorgana Specjalnym rodzajem mirażu jest fatamorgana, po raz pierwszy zaobserwowana nad Cieśniną Mesyńską, pomiędzy Półwyspem Apenińskim a Sycylią. Fatamorgana powoduje powstanie pionowych ścian i budowli zakończonych iglicami. Po włosku fata oznacza wróżkę. Legendarna Morgana była przyrodnią siostrą króla Artura i mieszkała w kryształowym pałacu na dnie morza. Używając magicznej mocy, potrafiła wznosić zamki z cienkich warstw powietrza.

47 Miraże skrajnie dalekiego widzenia
Miraż bitwy pod Waterloo w czerwcu 1815 roku obserwowali rankiem mieszkańcy belgijskiego miasta odległego od miejsca bitwy o 800km. Zadziwiający miraż statku, którego spotkał sztorm u wybrzeży Chile, widziała w 1898 roku załoga innego statku na Oceanie Spokojnym w odległości 1700 km. Daleki statek targany przez wzburzone fale, pędził prosto na statek obserwatorów (oczywiście, był to tylko obraz statku miotanego sztormem), po czym znikł w dali.

48 W jaki sposób światło przechodzące przez atmosferę przekazuje wyraźne obrazy przedmiotów na tak duże odległości? Dotąd brak dokładnej odpowiedzi na to pytanie. Wysuwano przypuszczenia o formowaniu się w atmosferze gigantycznych soczewek powietrznych, o tworzeniu się powtórnego mirażu, to znaczy mirażu mirażu. Możliwe, że odgrywa tu pewną rolę jonosfera odbijająca nie tylko fale radiowe ale i fale świetlne. Prawdopodobnie opisane zjawiska są tej samej natury, co inne obserwowane na morzach miraże, noszące nazwę latający holender lub fatamorgana, kiedy to marynarze widzą widmowy statek znikający po chwili i rzucający strach na zabobonnych ludzi.

49 WIEŃCE W znajdujących się przed tarczą Słońca lub Księżyca cienkich chmurach, zbudowanych z drobnych, jednorocznych kropelek wody (zazwyczaj są to chmury średnie kłębiaste) obserwuje się wieńce. Wieńce te występują również we mgle dookoła sztucznych źródeł światła. 

50 Halo Nazwą tą obejmujemy całą grupę skomplikowanych zjawisk optycznych w atmosferze, uwarunkowanych załamaniem i odbiciem światła w kryształach lodu, z których zwykle składają się górne warstwy chmur.

51 Gloria Gloria powstaje wskutek ugięcia się światła, uprzednio odbitego od kropelek chmur, tak że powraca ono od chmur w tym samym kierunku, w jakim na nie padało. Uwaga. Jeśli chmura lub mgła są dość blisko obserwatora, jego cień wydaje się bardzo duży; nazywa się to wówczas zjawiskiem Brockena, niezależnie od tego czy jest otoczony, czy też nie jest otoczony barwną glorią. Gloria podobna jest do wieńca, jednak powstaje nie dookoła Słońca lub Księżyca, lecz dookoła punktu, położonego po stronie przeciwnej względem tarczy ciała niebieskiego. Zjawisko to występuje na chmurach, położonych na wprost przed obserwatorem, albo niżej od niego, tj. w górach lub przy obserwacjach z samolotu. Na te same chmury pada cień obserwatora i wówczas wydaje się, że gloria otacza cień jego głowy. 

52 DZIURA OZONOWA I EFEKT CIEPLARNIANY

53 Ze względu na skład chemiczny atmosferę ziemską dzieli się na: homosferę (do ok. 100 km, obejmującą troposferę, stratosferę i mezosferę), charakteryzującą się stałym składem chemicznym (z wyjątkiem pary wodnej i tzw. gazów śladowych), oraz leżącą powyżej heterosferę, ze zmiennym składem chemicznym. Z uwagi na koncentrację ozonu na wysokości ok km wyróżnia się ozonosferę, a w związku z obecnością dużych ilości swobodnych elektronów i jonów - jonosferę. Atmosferę ziemską do wysokości 1-2 m nad powierzchnią Ziemi określa się jako warstwę graniczną (zwaną też warstwą tarcia lub warstwą planetarną), natomiast leżącą powyżej - jako atmosferę swobodną. Atmosfera ziemska składa się z kilku warstw, zwanych strefami, rozgraniczonych warstwami przejściowymi - pauzami (podziału tego dokonano na podstawie zróżnicowania temperatury związanego wysokością). Wyróżnia się, licząc od powierzchni Ziemi: troposferę, tropopauzę, stratosferę, stratopauzę, mezosferę, mezopauzę, termosferę, metasferę, protonosferę.

54 DZIURA OZONOWA Dziura ozonowa nad biegunem południowym (niebieski obszar, październik 1999). Łagodna pogoda spowodowała, że wielkość tej dziury ozonowej jest mniejsza niż w poprzednim roku.

55 Dziurą ozonową nazywa się zjawisko zmniejszania się stężenia ozonu w stratosferze atmosfery ziemskiej. Chlor rozkłada ozon do zwykłych, dwuatomowych cząsteczek tlenu. Część chloru, docierającego do górnych warstw atmosfery, pochodzi z gazów wulkanicznych. Wyjątkowo duże ubytki w warstwie ozonowej w latach przypisuje się wcześniejszemu wybuchowi wulkanu Pinatubo na Filipinach. Ale tak silne wybuchy wulkanów zdarzają się rzadko, warstwa ozonowa zaś maleje w stałym tempie.

56 Wulkany są poważnym źródłem związków rozkładających ozon.
Głównym źródłem chloru niszczącego warstwę ozonową są freony - związki organiczne, zawierające chlor i fluor (można się także spotkać z nazwą związki chlorowcoorganiczne). Do niedawna były one powszechnie stosowane do wyrobu farb, kosmetyków, lakierów i innych produktów w rozpylaczach (aerozolach). Sprężonymi gazami, dzięki którym tworzyła się mgiełka toaletowa były właśnie freony. Wulkany są poważnym źródłem związków rozkładających ozon. Używa się ich również w instalacjach chłodniczych, m.in. w lodówkach i zamrażarkach, a także do wyrobu pianek poliuretanowych, np. styropianu. Freony są niepalne i w normalnych warunkach nieaktywne chemicznie. Jednak wysoko w atmosferze rozkładają się pod wpływem ultrafioletu, wydzielając chlor.

57 Podczas międzynarodowej konferencji w Montrealu w 1987 roku postanowiono, że należy obniżyć produkcję freonów o 50% do 2000 roku. Wiele krajów, w tym USA, zakazało używania freonów w aerozolach. Ozon w górnych partiach atmosfery jest niezbędny dla istnienia życia, ale w bezpośrednim kontakcie z organizmami jest dla nich szkodliwy. Cząsteczki ozonu są bardzo aktywne chemicznie i uszkadzają komórki, np. roślin albo płuc. W dolnych warstwach atmosfery ozon powstaje przede wszystkim w reakcjach spalinowych (tlenków azotu i niektórych węglowodorów) pod wpływem promieniowania słonecznego. Dlatego jego większe stężenie jest największe wokół ruchliwych dróg podczas ładnej, słonecznej pogody.

58 Dziura ozonowa na Ziemi, jej szybkość.

59 EFEKT CIEPLARNIANY Jak powstaje efekt cieplarniany?
Znaczna część promieniowania słonecznego (promieniowanie krótkofalowe o długości fali od 0,1 do 4 mm) jest przepuszczana przez atmosferę ziemską i pochłaniana przez powierzchnię Ziemi, co powoduje jej ogrzanie. Wskutek ocieplenia powierzchni Ziemi następuje emisja promieniowania podczerwonego (promieniowanie długofalowe o długości fali od 4 do 80 mm).

60 Znaczna część tego promieniowania jest pochłaniana przez znajdujące się w atmosferze cząsteczki wody, dwutlenku węgla i innych gazów oraz przez drobne kropelki wody w chmurach. Energia cieplna jest teraz przekazywana przez atmosferę głównie z powrotem do powierzchni Ziemi w postaci tzw. promieniowania zwrotnego a tylko częściowo w przestrzeń kosmiczną. Promieniowanie zwrotne ogrzewa ponownie powierzchnię Ziemi, dlatego jest podstawową przyczyną występowania na naszej planecie efektu cieplarnianego. Energia oddawana przez naszą planetę jest mniejsza od energii przyjmowanej pochodzącej ze Słońca

61 Udział w efekcie cieplarnianym
Czym są gazy cieplarniane? Gazy cieplarniane są lotnymi substancjami chemicznymi występującymi w atmosferze, których budowa fizyko-chemiczna pozwala na zatrzymywanie i magazynowanie energii cieplnej oraz przekazywanie jej do powierzchni Ziemi w postaci promieniowania podczerwonego. Spośród ponad 30 dotychczas zidentyfikowanych gazów cieplarnianych w poniższej tabeli umieszczonych jest 5 najważniejszych ze względu na udział w efekcie cieplarnianym oraz zdolność do pochłaniania promieniowania podczerwonego w porównaniu do dwutlenku węgla. Nazwa gazu Udział w efekcie cieplarnianym Efektywność pochłaniania promieniowania podczerwonego w porównaniu do CO2 dwutlenek węgla(CO2) 50% 1 metan (CH4) 18% 30 freony 14% ozon (O3) 12% 2000 tlenki azotu (NOx) 6% 150

62

63 Konsekwencje ocieplenia klimatu na Ziemi
W ciągu najbliższych pięćdziesięciu lat może dojść do zalania wielu obszarów położonych na małej wysokości bezwzględnej (n. p. m.). Obliczono, że w wyniku stopienia lodowców na Grenlandii i Antarktydzie pod wodą może znaleźć się prawie cała Holandia, Dania, znaczna część Belgii i Bangladeszu. Na terenie Polski może zostać zalany obszar położony w odległości nawet do 100 km od wybrzeża Morza Bałtyckiego. Efekt cieplarniany może również doprowadzić do zmian systemu prądów morskich. Nietrudno domyśleć się, jakie będą skutki przemieszczenia się stref klimatycznych. Nowe warunki klimatyczne wywołają liczne klęski żywiołowe. Zmienione układy ciśnień atmosferycznych spowodują powstanie huraganów, cyklonów i tornad. Zwiększone parowanie wód w morzach i oceanach doprowadzi do występowania nawalnych opadów, a skutkiem tego będą liczne powodzie, a w górach lawiny. Jednocześnie na obszarach położonych w znacznych odległościach od wielkich zbiorników wodnych w wyniku szybkiego wysychania gleb utrzymywać się będą susze.

64 Gatunki roślin i zwierząt, które nie dostosują się do zmienionych warunków, po prostu znikną z powierzchni Ziemi. Wiele chorób związanych z gorącym klimatem (np. malaria) dotknie ludzi i zwierzęta, które są całkowicie na nie nieodporne. Skutki zmiany klimatu wskutek efektu cieplarnianego można także będzie zauważyć w gospodarce człowieka, a ściślej mówiąc - w rolnictwie. Skład chemiczny gleb, charakterystyczny dla danej strefy klimatycznej, nie zmieni się tak gwałtownie, jak temperatura i wilgotność powietrza. Nie będzie więc możliwa uprawa roślin na terenach o większych, niż dotychczas szerokościach geograficznych, mimo sprzyjających tam warunków klimatycznych, gdyż gleby nie będą urodzajne. Rolnictwo nie będzie w stanie wyżywić zwiększającej się wciąż liczby ludności.

65 Spis stron i publikacji:
A.W.Pieryszkin, W.P.Czemakin, FIZYKA zajęcia fakultatywne- kurs podstawowy, WSiP, Warszawa 1979

66 Prezentacje przygotowała:
Agnieszka Białek, kl.I c XV Liceum Ogólnokształcące im. Marii Skłodowskiej-Curie w Krakowie Al. A.Dygasińskiego 15, Kraków Opiekun pracy: B.Adamus, nauczyciel geografii