Marcin Domagalski Fizyka medyczna Atmosfera ziemska Marcin Domagalski Fizyka medyczna

Co to jest atmosfera? Atmosfera ziemska to inaczej powłoka gazowa otaczająca Ziemię od jej powierzchni do wysokości około 2000km. Składa się z mieszaniny gazów zwanych powietrzem. Masa atmosfery ziemskiej wynosi około 5*1015 ton to jest w przybliżeniu jedną milionową ogólnej masy Ziemi.

Skład chemiczny atmosfery azot - 78,084%, tlen - 20,946%, argon - 0,934%, dwutlenek węgla - 0,0385%, śladowe ilości gazów szlachetnych (hel, neon, krypton i ksenon) oraz innych związków takich jak: metan, wodór, tlenek i podtlenek azotu, ozon i związki siarki, radon, jod, amoniak, aerozole atmosferyczne,

Zmiany składu atmosfery na przestrzeni lat Początkowo atmosfera składała się z wodoru i helu. Na skutek gwałtownych procesów jej skład się zmieniał. Pojawiły się gazy uwalniane z głębi skorupy ziemskiej: dwutlenek węgla, para wodna, amoniak i pewna ilość azotu. 3-4 miliardy lat temu pojawiły się na Ziemi pierwsze organizmy, dzięki którym na skutek zachodzącej fotosyntezy malała ilość CO2, a rosła zawartość tlenu. Działalność człowieka spowodowała odwrócenie się tendencji i ponowny stopniowy wzrost ilości dwutlenku węgla i metanu w atmosferze. W dobie rewolucji przemysłowej procesy te uległy gwałtownemu przyspieszeniu.

Warstwy atmosfery a) Troposfera - sfera przyziemna, spadki temperatur do -60°C, średnia wysokość 10 km b) Stratosfera - wahania temperatur od -60°C do 0°C, pod koniec stratosfery- warstwa ozonowa, powietrze bardzo rozrzedzone, ruchy mas powietrza c) Mezosfera - od 10 do 80 km, spadek temperatury wraz z wysokością d) Jonosfera - występuje powyżej 50-60 km nad powierzchnią Ziemi do 1000 km. Zawiera duże ilości jonów i swobodnych elektronów e) Termosfera - od 80 do 700 km, strefy jonowe (niżej dodatnie, wyżej ujemne), zjawisko zorzy polarnej, wzrost temperatury nawet do 400°C( wyżej do 1500°C), granica atmosfery meteorologicznej- 2000km f) Egzosfera - 500 - 2000 km - brak tlenu; słabe oddziaływanie grawitacyjne

Warstwy atmosfery Wyróżniamy także warstwy pośrednie: Tropopauza - jest to warstwa przejściowa pomiędzy stratosferą a troposferą. Znajduje się na wysokości między 10 -17 km. Temperatura wynosi od- 40°C do - 700°C Ozonosfera -  występuje na wysokości  10–50 km, o podwyższonej koncentracji ozonu. Maksymalna koncentracja występuje średnio na wysokości 23 km. Ozonosfera pochłania całkowicie promieniowanie nadfioletowe - bardzo szkodliwe dla organizmów żywych. Stratopauza - znajduje się pomiędzy 50 a 55 kilometrem. Temperatura wynosi w granicach od -10 do 10°C Mezopauza - znajduje się pomiędzy 80  a 90 kilometrem. Temperatura wynosi około  - 900°C

Wpływ człowieka na atmosferę Podstawowe zanieczyszczenia atmosfery to: dwutlenek siarki SO2, tlenki azotu: NO, NO2, tlenek węgla CO, węglowodory, pyły, zawierające metale ciężkie (Pb,Ni,Cd,Cu).

Efekt cieplarniany Gdy energia słoneczna dociera do atmosfery, jej część zostaje odbita w przestrzeń kosmiczną, część pochłonięta przez atmosferę, a reszta dociera do powierzchni Ziemi powodując jej ogrzewanie. Atmosfera przepuszcza promieniowanie słoneczne w kierunku Ziemi, ale Zatrzymuje promieniowanie cieplne, które odbija się od Powierzchni Ziemi. Rozwijający się przemysł powoduje jednak nadmierny wzrost koncentracji gazów szklarniowych w atmosferze, co prowadzi do nadmiernego nasilenia tego procesu. Przewidywane skutki efektu cieplarnianego: Przesunięcie stref klimatycznych Odtajanie wiecznej zmarzliny Wzrost poziomu mórz i oceanów Skrajności klimatyczne w różnych częściach świata Zwiększone zagrożenie zdrowia Zagrożenie życia roślin i zwierząt o małej tolerancji na zmiany temperatury

Dziura ozonowa Jest to zjawisko zmniejszonego stężenia ozonu (O3) w stratosferze atmosfery ziemskiej, występujące głównie w obszarach podbiegunowych. Powstawanie dziury wiązane jest zazwyczaj z emisją freonów spowodowaną działalnością człowieka.

Własności propagacyjne Ilość dochodzącego promieniowania na Ziemi w stosunku do promieniowania przychodzącego na szczycie atmosfery (transmisja) dla różnych długości fal widma elektromagnetycznego

Ekstynkcja atmosferyczna Zjawisko polegające na osłabieniu natężenia światła ciał niebieskich, powstałe w atmosferze na skutek pochłaniania i rozpraszania światła. Trzy główne składowe ekstynkcji to: Rozpraszanie Rayleigha Rozpraszanie przez pyły i aerozole Absorpcja molekularna (na cząsteczkach tlenu, ozonu i wody)

Scyntylacje atmosferyczne Szybkie zmiany położenia, jasności i barw gwiazd przy obserwacji z powierzchni Ziemi spowodowane nieregularnymi ruchami atmosfery ziemskiej.

Seeing Wielkość w astronomii, która określa stabilność atmosfery (należy zwrócić uwagę, że nie ma ona związku z przejrzystością powietrza). W zależności od tego, czy atmosfera jest spokojna, czy też turbulentna, można przez teleskop uzyskać albo stabilne, efektowne obrazy obiektów niebieskich, albo nie dostrzec praktycznie żadnych szczegółów. Seeing zależy od wielu czynników meteorologicznych, ale generalnie nisko nad horyzontem jest zawsze słabszy, lepszy bliżej zenitu, tak więc im wyżej na niebie znajduje się obiekt, tym lepsze warunki panują do jego obserwacji.

Refrakcja atmosferyczna Refrakcja atmosferyczna jest zniekształceniem promieni światła podczas przechodzenia do atmosfery. Powoduje pozorne podnoszenie się obserwowanych obiektów, zmniejszenie kąta zenitalnego. Zmiana ta jest proporcjonalna do wysokości nad horyzontem.

Dziękuję za uwagę