Vertikalna podela atmosfere

Vertikalna Vertikalna podela podela atmosfereatmosfere

1-3

Vertikalna podela atmosfereVertikalna podela atmosfere

Prema promeni temperature Prema promeni temperature i karakteristii karakterističčnimnim procesima procesima koji se u njima odigravaju koji se u njima odigravaju atmosfera je podeljena na atmosfera je podeljena na sledeće slojeve:sledeće slojeve:

troposferutroposferu 8 – 18 km 8 – 18 km ((tropopauzu tropopauzu debljine debljine 1 – 3 km1 – 3 km)) stratosferustratosferu do 50 km do 50 km (stratopauzu u sloju od 50 do 55 (stratopauzu u sloju od 50 do 55 km)km) mezosferumezosferu 80 – 85 km 80 – 85 km (mezopauzu) (mezopauzu) termosferutermosferu ..


• Dostiže visinu od 8 km na Dostiže visinu od 8 km na polovima, 9-11 km u umerenim polovima, 9-11 km u umerenim širinama i 16-18 km na Ekvatoruširinama i 16-18 km na Ekvatoru • Temperatura opada sa visinom Temperatura opada sa visinom u troposferi u troposferi 4 – 8 0C/km4 – 8 0C/km

• Najveći broj atmosferskih Najveći broj atmosferskih procesa se odvija u procesa se odvija u troposferitroposferi. . Karakterišu je vertikalna, Karakterišu je vertikalna, horizontalna, kosa i vrtložna horizontalna, kosa i vrtložna vazdušna strujanja.vazdušna strujanja.

• U U tropopauzitropopauzi se temperatur se temperaturaa ne menjane menja ili sporo raste sa ili sporo raste sa visinom. Karakteristivisinom. Karakteristična je pojava čna je pojava inverzijeinverzije

TroposferaTroposfera


• Dostiže visinu do 50 kmDostiže visinu do 50 km

• Karakterišu je horizontalna Karakterišu je horizontalna (advektivna) vazdušna strujanja, (advektivna) vazdušna strujanja, vrlo malo mešanje, zanemarljive vrlo malo mešanje, zanemarljive količine vodene pare i dugo količine vodene pare i dugo zadržavanje čestica u atmosferizadržavanje čestica u atmosferi

• Temperatura se ne menja u Temperatura se ne menja u prvih 30 km a zatim raste sa prvih 30 km a zatim raste sa visinom usled apsorpcije UV visinom usled apsorpcije UV zračenja zračenja

StratosferaStratosfera

• Ozon se formira uOzon se formira u sloju od 20 – sloju od 20 – 60 km 60 km alali je i je koncentracijakoncentracija najveća na 22 – 25 km.najveća na 22 – 25 km.


• Sloj atmosfere od 50 km do 85 Sloj atmosfere od 50 km do 85 kmkm• • Temperatura opada sa visinom Temperatura opada sa visinom usled smanjenog zagrevanja od usled smanjenog zagrevanja od sunca i povećanog izračivanja od sunca i povećanog izračivanja od strane CO2strane CO2

• Vrh mezosfere je najhladniji deo Vrh mezosfere je najhladniji deo atmosfere. Temperatura pada na atmosfere. Temperatura pada na -100 oC.-100 oC.

• Završava se mezopauzomZavršava se mezopauzom

MezosferaMezosfera


• Sloj atmosfere od 85 km do 250 Sloj atmosfere od 85 km do 250 (500) km zavisno od aktivnosti (500) km zavisno od aktivnosti SuncaSunca• • Temperatura raste sa visinom Temperatura raste sa visinom usled intenzivne apsopcije usled intenzivne apsopcije sunčevog zračenja (kiseonik)sunčevog zračenja (kiseonik)

• Vazduh je izuzetno razređen Vazduh je izuzetno razređen (put mešanja je oko 1 km)(put mešanja je oko 1 km)

• Temperatura dostiže u proseku Temperatura dostiže u proseku 80 oC na 120 km visine.80 oC na 120 km visine.

• Temperaturu treba ovde Temperaturu treba ovde doslovno shvatiti kao srednju doslovno shvatiti kao srednju kinetičku energiju molekulakinetičku energiju molekula

TermosferaTermosfera


• Donja granica se nalazi na visini Donja granica se nalazi na visini od 250 km, odnosno 500 km, od 250 km, odnosno 500 km, zavisno od aktivnosti Suncazavisno od aktivnosti Sunca• • Čine je samo najlakši gasovi i Čine je samo najlakši gasovi i joni pojedinih elemenatajoni pojedinih elemenata

• Čestice lako napuštaju ovaj slojČestice lako napuštaju ovaj sloj

• Najbliža je vakuumuNajbliža je vakuumu

EgzosferaEgzosfera

Sastav Sastav atmosfereatmosfere

1-3

Sastav atmosfereSastav atmosfere

Atmosferski vazduh je fizička smešaAtmosferski vazduh je fizička smeša stalnih stalnih gasova, hemijskih jedinjenja i različitih čvrstih, gasova, hemijskih jedinjenja i različitih čvrstih, tečnih i gasovitih pridodataka. tečnih i gasovitih pridodataka.

StalniStalni sastojci atmosfere su sastojci atmosfere su AzotAzot KiseonikKiseonik OzonOzon Argon Argon Ugljen-dioksidUgljen-dioksid

Medju stalnim sastojcima atmosfere Medju stalnim sastojcima atmosfere najpromenljiviji sadržaj u prostoru i vremenu najpromenljiviji sadržaj u prostoru i vremenu ima vodena para.ima vodena para.

Od Od neutralnih gasovaneutralnih gasova u atmosferi su u atmosferi su najzustepljeniji ( Ne, Ar, Xc)najzustepljeniji ( Ne, Ar, Xc)

GasGas VolumeVolume

Nitrogen (N22)) 780,840 ppmv (78.084%)780,840 ppmv (78.084%)

Oxygen (O22)) 209,460 ppmv (20.946%)209,460 ppmv (20.946%)

Argon (Ar) (Ar) 9,340 ppmv (0.9340%)9,340 ppmv (0.9340%)

Carbon dioxide (CO22))

390 ppmv (0.039%)390 ppmv (0.039%)

Neon (Ne) 18.18 ppmv (0.001818%)18.18 ppmv (0.001818%)

Helium (He) 5.24 ppmv (0.000524%)5.24 ppmv (0.000524%)

Methane (CH44)) 1.79 ppmv (0.000179%)1.79 ppmv (0.000179%)

Krypton (Kr) 1.14 ppmv (0.000114%)1.14 ppmv (0.000114%)

Hydrogen (H22)) 0.55 ppmv (0.000055%)0.55 ppmv (0.000055%)

Nitrous oxide (N22O)O) 0.3 ppmv (0.00003%)0.3 ppmv (0.00003%)

Carbon monoxide (CO)

0.1 ppmv (0.00001%)0.1 ppmv (0.00001%)

Xenon (Xe) (Xe) 0.09 ppmv (9 × 100.09 ppmv (9 × 10−6−6%) (0.000009%)%) (0.000009%)

Ozone (O33)) 0.0 to 0.07 ppmv (0 to 7 × 100.0 to 0.07 ppmv (0 to 7 × 10−6−6%)%)

Nitrogen dioxide (NO22))

0.02 ppmv (2 × 100.02 ppmv (2 × 10−6−6%) (0.000002%)%) (0.000002%)

Iodine (I) 0.01 ppmv (1 × 100.01 ppmv (1 × 10−6−6%) (0.000001%)%) (0.000001%)

Ammonia (NH33))

tracetrace

Not included in above dry atmosphere:Not included in above dry atmosphere:

Water vapor (H22O)O)

~0.40% over full atmosphere, ~0.40% over full atmosphere, typically 1%-4% at surfacetypically 1%-4% at surface

• U zapreminskom udelu u atmosferi U zapreminskom udelu u atmosferi najviše učestvuju najviše učestvuju azotazot (78 %) i (78 %) i kiseonikkiseonik (21 %).(21 %).

• Aerosoli su čestice u čvrstom i tečnom Aerosoli su čestice u čvrstom i tečnom stanju koje lebde u vazduhu. To su rastvori stanju koje lebde u vazduhu. To su rastvori čvrstih ili tečnih koloidnih čestica u čvrstih ili tečnih koloidnih čestica u gasovitom rastvaraču.gasovitom rastvaraču.

Sastav atmosfereSastav atmosfere

Troposferski ozon je jedna od Troposferski ozon je jedna od komponenti zagađenja vazduha i štetan za komponenti zagađenja vazduha i štetan za živi svetživi svet

Stratosferski ozon se fromira u Stratosferski ozon se fromira u fotohemijskim reakcijama u atmosferi u fotohemijskim reakcijama u atmosferi u sloju od 20 – 60 km čak i u zagađenom sloju od 20 – 60 km čak i u zagađenom vazduhu. Ovaj ozonski sloj štiti Zemlju od vazduhu. Ovaj ozonski sloj štiti Zemlju od štetnog dejstva UV zračenjaštetnog dejstva UV zračenja

Gustina vazduhaGustina vazduha

1-3

GustinaGustina vazduhavazduha

Gustina vazduha je brojno jednaka masi vazduha u 1 mGustina vazduha je brojno jednaka masi vazduha u 1 m3 3

vazduha.vazduha.

Zavisi od temperature, pritiska i zapremine vazduhaZavisi od temperature, pritiska i zapremine vazduha

pV= RTpV= RT

Za m = 1 kg p= Za m = 1 kg p= RTRT

Gustina vazduha opada sa visinomGustina vazduha opada sa visinom ρρ==ρρ00 exp(-z/H) exp(-z/H)

GustinaGustina vazduhavazduha

Standardna atmosfera:Standardna atmosfera:

pritisak na nivou morapritisak na nivou mora pp00 = 101325 Pa = 101325 Pa

temperatura na nivou moratemperatura na nivou moraTT00 = 288.15 K = 288.15 K

ubrzanje sile zemljine težeubrzanje sile zemljine teže gg = 9.80665 m/s = 9.80665 m/s22

gradijent temperaturegradijent temperature LL = 6 = 6..5 K/5 K/kkm m

univerzalna gasna konstantauniverzalna gasna konstanta RR = 8.31447 J/(mol·K) = 8.31447 J/(mol·K) Molarna masa suvog vazduhaMolarna masa suvog vazduhaMM = 0.0289644 kg/mol = 0.0289644 kg/mol

Izvori toplote za Izvori toplote za Zemljinu površinu i Zemljinu površinu i atmosferuatmosferu

3-5

Izvori toplote za Zemljinu površinu i atmosferuIzvori toplote za Zemljinu površinu i atmosferu

Toplotni izvori iz unutrašnjosti ZemljeToplotni izvori iz unutrašnjosti Zemlje

Poluprečnik Zemlje je 6 500 kmPoluprečnik Zemlje je 6 500 km

Temperatura Zemlje raste sa dubinomTemperatura Zemlje raste sa dubinom

Geotermički stupanj iznosi 1 Geotermički stupanj iznosi 1 ooC/35 m (verovatno do oko 400 m)C/35 m (verovatno do oko 400 m)


Sunce kao izvor toploteSunce kao izvor toplote

Sunce je zvezda. Gasovita lopta užarenih gasova uglavnom Sunce je zvezda. Gasovita lopta užarenih gasova uglavnom vodonika (75 %) i helijuma (25 %)vodonika (75 %) i helijuma (25 %)

Temperatura Sunca se menja od 5Temperatura Sunca se menja od 5 100100 000 000 ooC u unutraC u unutraššnjosti do njosti do 5800 5800 ooC na povrC na površšini. ini.

Energija na Suncu nastaje procesom termonuklearne fuzije u jezgru Energija na Suncu nastaje procesom termonuklearne fuzije u jezgru Sunca. Tom prilikom se 4 atoma H (deuterijum i tricijum) spajaju u Sunca. Tom prilikom se 4 atoma H (deuterijum i tricijum) spajaju u atom He uz oslobadjanje energije.atom He uz oslobadjanje energije.

Fotosfera je vidlljivi deo Sunca u kome se generiše najveći deo Fotosfera je vidlljivi deo Sunca u kome se generiše najveći deo elektromagnetnog zračenja koje stiže do Zemlje. Sastoji se od elektromagnetnog zračenja koje stiže do Zemlje. Sastoji se od hladnijih (sunčeve pege temp. oko 4500 oC) i toplijih delova (fakule)hladnijih (sunčeve pege temp. oko 4500 oC) i toplijih delova (fakule)


Sunce kao izvor toploteSunce kao izvor toplote

Srednje rastojanje Zemlje od Sunca iznosi 1.5Srednje rastojanje Zemlje od Sunca iznosi 1.5108 k108 kmm

Zračenje je prenošenje energije u vidu talasa pravolinijskim putem Zračenje je prenošenje energije u vidu talasa pravolinijskim putem od izvoraod izvora

Karakteristike: v(c), Karakteristike: v(c), KT, DTKT, DT

Sunčevo zračenje do Zemlje stiže u vidu elektromagnetnih talasa Sunčevo zračenje do Zemlje stiže u vidu elektromagnetnih talasa koji se prostiru brzinom c. Sunčevo zračenje je kratkotalasno koji se prostiru brzinom c. Sunčevo zračenje je kratkotalasno zračenjezračenje

Intenzitet zračenja. Intenzitet zračenja. J/(mJ/(m22s)=W/ms)=W/m22

Solarna konstanta 1368 W/mSolarna konstanta 1368 W/m22

E=hE=hhhJ sJ s=c/=c/

Primer 1 Primer 1

= 3 10= 3 1066 s s-1-1

E=?E=?


Spektar zračenja pokazuje raspodelu intenziteta zračenja po Spektar zračenja pokazuje raspodelu intenziteta zračenja po talasnim dužinamatalasnim dužinama

Spektar Sunčevog zračenja je Spektar Sunčevog zračenja je podeljen na podeljen na

• ultraljubičasti (0,20 – 0,40 ultraljubičasti (0,20 – 0,40 µµm)m)• vidljivi (0,40 – 0,75 vidljivi (0,40 – 0,75 µµm)m)• infracrveni (0,75 – 2,4 infracrveni (0,75 – 2,4 µµm)m)

Maksimum zračenja u vidljivom delu spektraMaksimum zračenja u vidljivom delu spektra500 (480) nm žuto – zelena boja500 (480) nm žuto – zelena boja

Fotosintetski aktivno zračenje: 380 – 710 nm Fotosintetski aktivno zračenje: 380 – 710 nm


Propustljivost vazduha za sunčevo Propustljivost vazduha za sunčevo zračenjezračenje

Selektivna apsorpcijaSelektivna apsorpcija

Zraci odredjenih talasnih dužina bivaju Zraci odredjenih talasnih dužina bivaju apsorbovani pri prolasku kroz atmosferuapsorbovani pri prolasku kroz atmosferu

Ako je atmosfera podeljena na N slojeva Ako je atmosfera podeljena na N slojeva koeficijenta transmisije q, i ako je intenzitet koeficijenta transmisije q, i ako je intenzitet sunčevog zračenja na gornjoj granici sunčevog zračenja na gornjoj granici atmosfere Satmosfere S00 onda je intenzitet zračenja na onda je intenzitet zračenja na tlutlu

Bugerov zakonBugerov zakonOzon je sastojak atmosfere koji dobro Ozon je sastojak atmosfere koji dobro apsorbuje i KT i DT zračenje.apsorbuje i KT i DT zračenje.

N0qSS


Propustljivost vazduha za sunčevo zračenjePropustljivost vazduha za sunčevo zračenje

Refleksija Refleksija zračenja je odbijanje zračenja od (ravne) površine pod zračenja je odbijanje zračenja od (ravne) površine pod istim uglom (u odnosu na normalu) pod kojim su dospeli na tu istim uglom (u odnosu na normalu) pod kojim su dospeli na tu površinupovršinu


Propustljivost vazduha za sunčevo Propustljivost vazduha za sunčevo zračenjezračenje

Difuzna refleksijaDifuzna refleksija

Javlja se kada zraci padaju na neravnu Javlja se kada zraci padaju na neravnu površinu. Snop paralelnih zraka posle površinu. Snop paralelnih zraka posle odbijanja od površine nije više paralelan odbijanja od površine nije više paralelan

(jer u svakoj tački neravne površine normala (jer u svakoj tački neravne površine normala ima drugačiji položaj pa je i drugačiji pravac ima drugačiji položaj pa je i drugačiji pravac zraka koji se odbijaju pod određenim uglom zraka koji se odbijaju pod određenim uglom u odnosu na nju)u odnosu na nju)


Nakon prolaska kroz atmosferu ...Nakon prolaska kroz atmosferu ...

Uticaj “visine” Sunca na jačinu zagrevanjaUticaj “visine” Sunca na jačinu zagrevanja

JJ2 2 = J= J11 sin sinαα Lambertov zakon Lambertov zakon

(J2 – intenzitet zračenja koje pada pod uglom α; J1 – intenzitet zračenja kada zračenje pada normalno na površinu)

Intenzitet zračenja tokom dana je najveći u podne kada je Sunce najviše Intenzitet zračenja tokom dana je najveći u podne kada je Sunce najviše iznad horizontaiznad horizonta


Vrste KT zračenja na površini ZemljeVrste KT zračenja na površini Zemlje

Direktno zračenjeDirektno zračenjeDifuzno zračenjeDifuzno zračenje

Globalno zračenje. Kada je nebo u potpunosti prekriveno oblacima Globalno zračenje. Kada je nebo u potpunosti prekriveno oblacima globalno zračenje se svodi na difuzno. Kada je nebo potpuno vedro globalno zračenje se svodi na difuzno. Kada je nebo potpuno vedro globalno zračenje čine i direktno i difuzno zračenjeglobalno zračenje čine i direktno i difuzno zračenje

3-5

Raspodela globalnog zračenja na Zemlji (1983-1990). Raspodela globalnog zračenja na Zemlji (1983-1990).

Januar Januar Jul Jul

Documents

Vertikalna podela atmosfere