I Zasada termodynamiki dQ=dU+dW dQ=CpdT-vdp
21/22 czerwca PRZESILENIE LETNIE- wtedy słońce świeci w zenicie nad zwrotnikiem raka, na półkuli północnej. W tym okresie mamy doczynienia z dniem polarnym
22/23 września RÓWNONOC- słońce znajduje się w Zenicie nad równikiem. Kąt deklinacji słońca = 0, pada prostopadle na równik - wtedy to zarówno dzień jak i noc trwają po 12 godzin
21/22 grudnia PRZESILENIE ZIMOWE- słońce świeci w Zenicie nad zwrotni Koziorożca, kąt deklinacji = 22,5o szer południowej
20/21 marca DZIEŃ WIOSNY- słońce świeci w Zenicie nad równikiemAby określić stan równowagi atmosfery musimy znać aktualny (pionowy) gradient term - określa on jak szybko ochładza się atmos w danych war
Absorpcja - przebiega w różnych warstwach atmosfery. Za kolory odpowiedzialna jest selektywna absorpcja- liście są zielone bo mają zdolność pochłaniania fal , ale odbiciu ulega fala odpowiedzialna za kolor zielony,- w przypadku ciał przeźroczystych widzimy te fale które nie zostały pochłonięte bo woda ma zdolność pochłaniania promienia podczerwonego
Adiabatyczny pionowy gradient temp:-spadek temp pow z wysok przypadający na jednostk wysok
Albedo powierzchni to:-stosunek prom odbitego do padającego
Azymut wyznacza położenie słońca w stosunku do południa
Bilans energet- to co Ziemia zyskuje i to co traci musi się zbilansować ZiemiaZyski:Absorpcja fal krótkich (45), Promieniowanie zwrotne (88)Straty:Emisja fal długich (104), Przewodnictwo turbulencyjne (5), Ciepło utajone (24) Atmosf Zyski:Absorpcja fal krótkich (25), Absorpcja fal długich (100), Ciepło utajone (24), Przewodnictwo turbulencyjne (5),Straty:Emisja fal długich do podłoża (88), Emisja fal długich w przestrzeń kosmiczną (66),Przestrzeń międzyplanet Zyski:Promieniowanie odbite krótkofalowe (30), Uchodzące promieniowanie długofalowe (70),Straty:Dochodzące promieniowanie słoneczne (100)
Atmosfera - gazowa powłoka otaczająca kulę ziemską
Atmosfera < 100km, w stosunku do rozmiarów promienia kuli ziemskiej jest ona bardzo cienkim pierścieniem
Aureola= coś w rodzaju wieńca, odpowiedzialne są za to też dyfrakcja i interferencja, otacza cień postaci. Kiedy znajdujemy się na szczycie góry, nań cień pada na znajdujące się niżej chmury (słońce pada na nas), na naszych krawędziach dochodzi do dyfrakcji promieniowania, może ono ulec też interferencji.
Bryza lądowa- ląd się wychładza nocą powietrze jest cieplejsze nad wodą ( ta sama zasada co wyżej)
Bryza miejska- w miastach; powietrze chlodne z obrzeży napływa do centrum miasta
Bryza morska- w dzień ciepło unosi się w górę nad lądem, a na jego miejsce wchodzi chłodniejsze powietrze znad morza różnica tempróżnica ciśnieńruch powietrza i wiatr od morza w stronę lądu(nad lądem są chmury)
Bryza morska związana z niżem czy wyżem?Zatem bryza dzienna (bryza morska) wieje znad morza na ląd. Natomiast w nocy woda oddaje ciepło wolniej niż ląd, dlatego cisnienie nad wodą jest niższe niż na powierzchni lądu, co powoduje zmianę kierunku wiatru. Bryza nocna (bryza lądowa) przynosi na wodę suche powietrze znad lądu. Na lądzie jest wyż a na morzu niż.
Cały styczeń świeci słońce We wrocku. Ziemia absorbuje dochodzące promieniowanie słoneczne. Dlaczego nie wzrasta sukcesywnie maksymalna temp. Powietrza?Temperatura nie wzrasta tak bardzo ponieważ jest mniejszy kąt padania promieni słonecznych i wiatr wieje przez co następuje cyrkulacja powietrza
Ciało doskonale czarne” - absorbuje całkowicie promieniowanie, uznaje się za nie np. Ziemie i atmosfere, emituje też max ilość energii w odp temperaturze
Ciało szare” - ma mniejszą zdolność emisyjną i absorpcyjną
Ciepło odczuwalne- en cieplna magazyn w pow jako wynik wzrostu temp Zależy: temp pow pionowego gradientu temp, turbulencji pow
Ciepło-sposób przekazu energii, która przechodzi z jednego ciała na drugie, na skutek różnicy temperatur
Ciepło utajone-wymagane do zmiany stanu substancji, nie wpływa na zmianę temp.
Ciśnienie atmosferyczne - ciężar słupa powietrza przypadający na jednostkową powierzchnię- spadek ciśnienie - zmniejsza się ciężar, masa powietrza odpływa,- wzrost ciśnienia - masy powietrza zaczynają się zbiegać
Charakt ruch mas pow w antycyklonie w Australii:-osiadający i przeciwny do ruchu wskazówek zegara
Chmury: a) wysokie*Cirrus Ci ~ cienka, postać nitek, piórek, zwiastun frontu ciepłego. pogorszenie pog, polepszenie*Cirrocumulus Cc ~ kłębiasto-pierzasta baranki *Cirnostratus Cs ~ cienka, delikatna, warstwowo- pierzaste, biały welon przyczyna halo,*Altocumulus Ac ~ barany, warstwa średnio- kłębiasta, biała*Altostratus As szara, będzie zła pogoda*Nimbostratus Ns deszczowa, ciemny dzień*Stratocumulus Sc grube barany szara, jak nie ma konwekcji*Cumulus Cu pojed kłębiasta, piękna pogoda, jak konwekcja*Cumulonimbus Cb potężna i gęsta, ciemna, +pioruny
Chmury nad lądem tworzą się podczas bryzy morskiej bowiem:-rozwija się konwekcja
Chwilowy wzrost stężeń zaniecz pow związany jest:-inwersja osiadania
Cykl hydrogeol=Wilgotność powietrza ~ ilość pary wodnej w atmosferzeWilgotność bezwzględna ~ to stężenie pary wodnej w atmosferzeWilgotność właściwa ~ stosunek masy pary wodnej do powietrza wilgotnego (kgH2O/kgPow),Stosunek zmieszania ~ masa wody / kg powietrza suchego.
Cyklon tropikalny-związ z u niskiego ciś, w którym nie wyst fronty atmosf-odznacza się cyrkulacją cykloniczną- o kier przeciwnym do wskazówek na pół pół, na pół poł zgodnie z zegarem. W dolnych war atm oraz silnie rozwinietą aktywnością burzową
Cyrkulacja-**Mamy 3 komórki cyrkulacyjne: 1) komórka Harleya - generowana czynnikami termicznymi 2) komórka Ferrela - kom wymuszona istnieniem 2 pozost 3) komórka polarna - generowana termicznie**Przyczyną cyrkulacji w atmosferze jest różnica temperatury, co pociąga za sobą różnicę ciśnień. Aby zaistniała cyrkulacja musi istnieć pionowy gradient ciśnienia (siła), dopiero potem ma znaczenie siła Coriolisa.
Cyrkulacja bryzowa ~ gdy pojawia się konwekcja i dochodzi do zasysania chłodnego powietrza, nad lądem tworzą się chmury.
Cyrkulacja globalna jest wywołana czynnikami:-termicznymi, adwekcyjnymi Mamy 3 komórki cyrkulacyjne: 1) komórka Harleya - generowana czynnikami termicznymi (cyrk. termiczna), 2) komórka Ferrela - komórka wymuszona istnieniem dwóch pozostałych, 3) komórka polarna - generowana termicznie
Cyrkulacja termiczna - wywołana róznicą temperatur (ciepło odpływa z obszarów gorących w kierunku obszarów chłodnych).Siła która wywołuje ruch powietrza to SIŁA GRADIENTU CIŚNIENIA (powietrze porusza się po liniach prostych
Dlaczego tworzą się mgły? (rodzaje):- radiacyjne ~ z wypromieniowania,- adwekcyjne ~ gdy ciepła masa powietrza napływa nad zimne podłoże,- z odparowania (wymieszania) ~ np. zjawisko parowania lasu, rzek,- smog miejski (nadmierna ilość zarodków kondensacji)
Do powierzchni Ziemi dochodzi: a) promieniowanie bezpośrednie słońca (w słoneczny dzień),b) promieniowanie rozproszone - widmo promieniowania, dla ciała doskonale czarnego, zależy od temperatury 12 µm - widmo ziemski, 0,48 µm - słoneczne- promieniowanie bezpośrednie i rozproszone (sklepienia niebieskiego) I = IO*sinα, I - ilość promieniowania docierającego do powierzchni Ziemi, α- kąt padania ┴ do biegu promieni słonecznych
Działanie siły Coriolisa wynika z:-ruchu obrotowego Ziemi
Efekt cieplarniany: (naturalny), jest zjawiskiem korzystnym dla kształtowania warunków życia na Ziemi. Szacuje się, że podnosi on temperaturę powierzchni o 20 - 34°C. Średnia temperatura naszej planety wynosi 14 - 15°C. Gdyby efekt cieplarniany nie występował, przeciętna temperatura Ziemi wynosiłaby ok. -19°C
El Nimo - z jakiegoś powodu nie wyst passaty, woda się nagrzewa, powstaje „niż” co powoduje silne wiatry i opady deszczu.
El Nino powiązane z globalną cyrkulacją atmosfery:Nino i towarzysząca temu zjawisku zmiana cyrkulacji w atmosferze nad tropikalną częścią Pacyfiku (oscylacja południowa) tworzy ze względu na swój zasięg i powtarzalność przyczynę zmienności klimatu o globalnym znaczeniu. Jej reperkusje w postaci anomalii występujących w odległych regionach geograficznych (tzw. telekoneksje) wynikają ze znaczących zmian w wymianie ciepła i wilgoci, a nawet w składzie powietrza, np. CO2 , które wywołuje pojawienie się ciepłych lub chłodnych wód na Pacyfiku.Globalna cyrkulacja atmosfery-Rozkład stałych ośrodków barycznych przy powierzchni Ziemi powoduje krążenie powietrza w różnych szerokościach geograficznych, co nazywamy globalną cyrkulacją atmosfery. Na Ziemi wyróżniamy następujące strefy cyrkulacji powietrza atmosferycznego: międzyzwrotnikową, dwie strefy umiarkowanych szerokości geograficznych, dwie strefy okołobiegunowe
Energia skal wielkość fiz opisująca stan materii i zdolność materii do wykonywania pracy lub spowodowana przepł ciepłą. Jest wlk addytywną i zachowawczą
Energia termiczna- część en ukł, która jest związana z chaotycznym ruchem cz uł. Miarą jest temp
Fazy rozwoju Cumulonimbusa:Wzrostu (konwekcja, ciepłe, wilgotne powietrze, równowaga chwiejna w atmosferze),Dojrzała (wzrost kryształów- koniec opad.Dysypacja (prądy zastępujące biorą górę nad ustępującymi)
Fronty atmosf:Ciepły, chłodny, zokludowany, stacjonarny
Fronty atmosferyczne: a) front ciepły,zwiastun:- na 800m przed linią frontów pojawia się chmura Cirrus,- pojawia się opad atmosferyczny (nie zbyt intensywny ale trwający do 3 dni) z chmury Nimbostratus,- Cirrus przechodzący w Cirrostratus na 800-1000m przed linią frontu,- spokojne nasuwanie się powietrza ciepłego po mało nachylonym klinie,- powstaje cały system chmur (Cirrus, Cirrostratus, Altostratus),- opady ciągłe,- zmiana kierunku z SE na SW,- temperatura wzrasta i zachmurzenie zmniejsza się, ciśnienie obniża się b) front chłodny zwiastun:- chmura soczewkowata Ac,- ostra atakująca masa chłodna (duży kąt nachylenia masy frontalnej do powierzchni Ziemi),- gwałtowne fronty zastępujące prowadzące do powstawania chmury Cumulonimbus,- opady przelotne o charakterze burzowym,- zmiana kierunku wiatru z SW na NW,- temperatura zaczyna się obniżać,- ciśnienie gwałtownie spada a następnie rośnie c) front okluzji (gdy front chłodny dogoni front ciepły i wyniesie go do góry)- okluzja ciepła ~ gdy front goniący jest cieplejszy niż masa pierwotnego powietrza,- okluzja chłodna ~ gdy front goniący jest chłodniejszy niż masa pierwotnego powietrza
Gloria zj opt polegające na wystąpieniu barwnych pierścieni wokół cienia obserwant widocznego na tle chmury lub mgły. Powstaje na skut dyfrakcji i odbicia światła na kroplach wody.
Główne źródło energii na ziemi:Słońce to najbliższa nam gwiazda, stanowi jednocześnie główne źródło energii docierającej na naszą planetę. Jest to centralne ciało całego Układu Słonecznego i najjaśniejszy obiekt na naszym niebie.
Gr suchoadiabatyczny- wznoszące się pow nienasycone parą wodną, spadek 1/100m. Zmiana temp we wznoszącej się lub osiadającej porcji pow nienasyconego parą wodną
Gr wilgotnoadiabatyczny- pow nasyc, 0,6/100m
HALO ~ świetlisty pierścień wokół Słońca jest pierwszym symptomem nadchodzącego frontu chłodnego - pogorszenie się pogody. Wywołany załamaniem światła lub czasem jego rozszczepieniem na kryształach lodu, które przysłaniają tarcze Słońca.=zj opt, zachodzące w atm obserwowane wokół tarczy słonecznej lub księżycowej. Wywołane jest załamaniem na kryszt lodu i odbiciem wew kryształków znajdujących się w chmurach pierzastych piętra wys
Ilość promieni docierających do Ziemi zależy od:- kąta padania = położenie Słońca nad linią horyzontu,- jak długą drogę muszą przebyć promienie słoneczne zanim dotrą do nas (związane z kątem azymutu)
Interferencja ~ często po dyfrakcji, kiedy tworzą się fale mogą się znosić lub nakładać - powstają prążki interferencyjne (ciemno-jasne) np. pawie pióra to efekt dyfrakcji i interferencji
Inwersja temp pojawia się w warunkach:-silnego wypromieniowania
Inwersje wraz ze wzrost wys temp pow wzrasta* I radiacyjna (przy gruncie), podczas bezchmurnych nocy, kiedy następuje gwałtowny spadek temp której najniższe wartości notujemy przy powierzchni Ziemi.* Inwersja z osiadania (smog) ~ nad obszarem wysoko zalega zimne powietrze zaczyna ono osiadać i ogrzewać się, na pewnej wysokości linie prądu zaczynają się rozpływać. Tworzy się też warstwa inwersji i zanieczyszczenia nie mogą się rozprzestrzeniać w atmosferz.* Inwersja orograficzna ~ tworzy się na różnych wysokościach obszarów górskich. Zimne powietrze zaczyna spływać wzdłuż boków górskich, wypychając warstwy ciepłe. Zimne warstwy mogą zalegać na pewnych wysokościach - tworzą się strefa inwersji powstaje „morze mgieł”.* inwersja frontalna(przy fr ciepłym) Ciepłe powietrze zaczyna napywać na chłodne i tworzy się warstwa pośrednia.
Jest lekka/ ostra zima we wrocku. Jest o wynik: konwekcji, adwekcji ciepłego powietrza, przewodnictwa promieniowania?Adwekcji chłodnego powietrza, dlatego że wiatr wieje od chłodniejszego powietrza do cieplejszego co powoduje ochłodzenie cieplejszego powietrza ponadto ten typ adwekcji może prowadzić do występowania prądów zstępujących.
Kąt zenitalny- między położeniem słońca a 90 stopni
Klasyfikacja chmur:I. W zależności od wysokości zalegania:a) wysokie > 6km,b) średniego zasięgu5 km,c) niskie 2 kmII. Ze względu na skład:a) wodne (niskie),b) mieszane ( wod/lód),c) lodowe (wysokie)III. Ze względu na kształt (wygląd):a) pierzaste: Cirrus (wysokie),b) kłębiaste: Cumulus,c) warstwowe: Stratus,d) o rozciągłości pionowej: Nimbus (deszczowe)
Klasyfikacja promieniowania: a) ze wg na źródło:- promieniowanie SŁONECZNE,- promieniowanie ZIEMSKIE b) ze wg na długość fali:- UV (λ=0,4 µm)- VIS (λ=0,4÷0,78 µm) = widzialne- IR (podczerwone - głównie ziemskie), λ>0,78 µm- radiowe,- mikrofalowe,- krótkofalowe (λ<3µm) - słoneczne,- długofalowe (λ>3µm) - ziemskie
Klimatologia - analizuje przebieg pogody w dłuższym okresie czasu, zajmuje się klimatem
Kolor nieba podczas zachodu:Intensywnie rozpraszany kolor niebieski jest pochłaniany w atmosferze o pozostają tylko fale dłuższe dające pomarańczowe o czerwone zabarwienie. Podczas wschodu jest kolor żółty bo powietrze jest bardziej przeźroczyste.
Kontrola temp pow:- transfer promieniowania- transfer ciepła odczuwalnego- ruch mas powietrza- odległość od zbiorników wodnych
Konwekcja w atmosf jest stwierdzana gdy:-pojawią się chmury kłębiaste
Kryteria klasyfikacji wiatru: a) ze wg na szybkość wiatru- skala Bouforta ~ szybkość wiatru ocenia się na podstawie obserwacji zjawisk zewnętrznych,- skala Fujta ~ skala tornad, cyklonów
Kula ziemska obraca się zarówno po orbicie (eliptycznej) wokół Słońca, jak i wokół własnej osi (z zachodu na wschód), która nachylona jest do orbity pod kątem 23,5o.Skutkiem obrotu wokół własnej osi są: dzień i noc oraz ich zróżnicowana długość, natomiast skutkiem pochylenia są sezony i pory roku.- gdy patrzymy na Ziemię z bieguna południowego to obraca się ona zgodnie z ruchem wskazówek zegara, jeśli zaś z bieguna południowego to obraca się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.
La Nimo - związany z passatami. Wiatry te spychają masy wody w kierunku zach (Australia). Występuje różnica poziomów wody, przy zachodnich wybrzeżach Ameryki obniża się poziom wody - w wyniku czego bogate w subst odżywcze wody głębinowe są wynoszone ku górze
Łatwiej opalić się wysoko w górach niż w pobliskiej dolinie:-jesteśmy bliżej słońca
Masa powietrza- olbrzymie objętości powietrza która char się podobnymi właściwościami (wilgotnością i temp) w skali poziomej.
Masy powietrza-Wielka objętość pow o względnie jednorodnych właściwościach termodynam i optycz
Mechanizmy odpowiedzialne za pionowe ruchy w atmosferze:Przepływ w niżach ma charakter zbieżności poziomej masy (konwergencji), a w wyżach - rozbieżności (dywergencji). Ponieważ masy powietrza zbiegają się w centrum niżu musi więc istnieć mechanizm usuwania nadmiaru masy i odpowiednio w wyżu - mechanizm uzupełniający niedobór masy. Mechanizmami tymi są właśnie wielkoskalowe ruchy pionowe, wstępujące w niżach i zstępujące w wyżach.
Meteorologia - nauka badająca procesy fizyczne zachodzące w atmosferze.
Mgła powstaje w wyniku:-ochłodzenia izobarycznego
Miraż zj powst pozornego obrazu odległego przedm w wyniku różnych współczynn załamania św w war pow o różnej temp i gęst.
Miraż dolny-jeśli przy powierzchni Ziemi zalega masa cieplejszego powietrza, pojawia się złudzenie - kałuże
Miraż górny- ς1 > ς2, przy powierzchni Ziemi powietrze jest gęściejsze, zalega tu chłodniejsza warstwa powietrza
Na równiku nie działają siły:-Coriolisa
Nasza atmosfera działa jak szklarnia:Ogrzewanie się szklarni następuje w wyniku ograniczenia ucieczki ciepłego powietrza, czyli ograniczeniu konwekcyjnej i turbulentnej wymiany ciepła. Promienie słoneczne nagrzewają grunty w szklarni, co z kolei ociepla powietrze w środku pomieszczenia. Temperatura powietrza wzrasta, ponieważ jest ono "uwięzione" w szklarni, w przeciwieństwie do warunków zewnętrznych, gdzie ciepłe powietrze swobodnie miesza się z zimnym. Można to łatwo zademonstrować, otwierając okno w szklarni, co prowadzi do szybkiego spadku temperatury. Szklarnia działa głównie poprzez zapobieganie konwekcji; atmosferyczny efekt cieplarniany funkcjonuje z kolei poprzez ograniczenie wypromieniowania.
Niż baryczny- system niżowy, w którym występują zazwyczaj układy frontalne. Jest zajw pogodowym i obszarem niskiego ciśnienia =masy powietrza przesuwają się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, winika to z faktu równoważenia się sił. W ośrodkach niżowych SGC jest większa niż w wyżach
O stanie równowagi decyduje profil pionowy temp i wilgotn
Obszar źródłowy mas powietrza (tam gdzie powstają masy) powinien charakteryzować się:- jednakową formą powierzchni i zbliżonymi wartościami termicznymi,- występowaniem niewielkich prędkości wiatru
Odbicie- bardzo ciekawe właściwości ma woda, odbicie promieniowania słonecznego od wody zależy od kąta padania. Gdy promieniowanie pada pod bardzo dużym kątem to 98% jest pochłaniana a ok. 2% ulegają odbiciu. Gdy kąt padania jest mały to odbiciu ulega 98% a tylko niewielka część jest pochłonięta
Opada atmosf powstaje w wyniku:-procesu Bergsona-Fiendelsona-kondesancja pary wodnej
Oś ziemii odchylona o 23 stopnie i ruch obrotowy ziemii- noc i dzień, zmiany pór roku, wysokość słońca nad horyzontem
Para wodna ochładza naszą planetę:Antarktyda, pomimo, że pokryta zmrożoną wodą, pod względem opadów jest pustynią taką jak Sahara W ciepłym pow wilg może sięgać nawet kilku procent, co jest szczególnie widoczne w rejonach równikowych, gdzie wilgotne, przesycone wodą gorące pow unosi się do góry, ochładza, a para wodna się skrapla i spada w postaci obfitych opadów deszczu.
Podczas bryzy chmury tworzą się nad lądem:Rozwój chmur konwekcyjnych związanych z bryzą morską następuje podczas wstępujących ruchów powietrza, zaś ich zanikanie podczas ruchów zstępujących, zwłaszcza nad morzem.
Podstawa chmur to najniższa wysokość widzialnej części chmury. Podstawa chmur jest podawana w metrach, stopach (ponad powierzchnią ziemi), lub podawane jest ciśnienie, na którym znajduje się podstawa chmury.
Podst zjawiska optyczne:- rozprosz- niebieski kolor nieba- odbicie, załamanie, rozszcz- tęcza, miraż, halo- zakrzywienie- fatamorgana
Podział atmosfery ze wg na rozkład temp wraz z wysokością:Termosfera- gwałtownie rośnie tempMezosfera- temp gwałtownie spadaStratosfera- temp rośnie wraz z wysokością,Troposfera- spada wraz z wysokością (około 7km nad biegunami, ok. 14km nad równikiem)Tropopauza - sfery przejściowe, między 60o i 30oC pojawia się nieciągłość w tropopauzie i wyst tu turbulencje
Podział atmosfery ze wg na zmianę składu:* Homosfera < 100km, Heterosfera > 100km* Ozonosfera - podwarstwa stratosfery (20-30km)* Jonosfera - zachodzą w niej procesy jonizacji gazów (Mezosfera, termosfera i wyżej)* Magnetosfera - zajmuje bliżej niesprecyzowany obszar
Pogoda - chwilowy stan atmosfery, opisany za pomocą parametrów meteorologicznych, temp, prędkość i kierunek wiatru, zachmurzenie, nasłonecznienie i wilgotność
Pojemność cieplna stosunek dostarczonego ciepła do zmian (wzrostu temp) del Q/del V, ciepło wł Cp=delQ/del t*m
Powietrze w obszarze wysokiego ciśnienia ulega kompresji i ociepla się podczas opadania, a to przeciwdziała powstawaniu chmur (niebo zazwyczaj jest bezchmurne). Jednak warunki te nie przeszkadzają formowaniu się mgły. W obszarze niskiego ciśnienia sytuacja jest dokładnie odwrotna. obszar wysokiego ciśnienia: 1 - powietrza powoli opada; 2 - przy powierzchni ziemi wiatry wieją zgodnie z ruchem wskazówek zegara obszar niskiego ciśnienia : 1 - wiatry wieją w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, 2 - powietrze wznosi się i ochładza, często tworzą się chmury
Powstawanie chmur:Większość chmur tworzy się w wyniku adiabatycznego ochłodzenia gdy powietrze wznosi się rozpręża i ochładza. Głównymi przyczynami pojawiania się chmur w atmosferze są:-konwekcja termiczna,-wymuszone wznoszenie się powietrza przy przepływie przez bariery górskie,-zbieżność (konwergencja) linie prądów,-wymuszone wznoszenie się powietrza wzdłuż powierzchni frontalnych.
Powstawanie monsunów - Indochiny, Azja Pd-Wsch (lecz również na terenie Europy). Budowa kontynentu azjatyckiego sprawia że w środku lata zaczyna się nagrzewać oraz nagrzewa się warstwa powietrza z czego tworzy się niż, masy powietrza kręcą się odwrotnie do ruch wskazówek, powietrze ciepłe unosi się do góry, a jego ubytek jest uzupełniany zaciąganiem powietrza z okolic Pacyfiku (wilgotne masy powietrza), które po drodze napotykają łańcuchy górskie, wspinają się i zaczynają ochładzać MONSUN LETNI (wilgotny).Zimą ten kontynent ochładza się, chłodne masy powietrza zaczynają osiadać, powstaje ośrodek wyżu, powietrze zagęszcza się przy powierzchni Ziemi i spływają w stronę Pacyfiku MONSUN ZIMOWY (suchy)
Powstawanie tęczy-Promieniowanie słoneczne pada i ulega załamaniu wewnątrz kropelki wody, następuje odbicie od wewnętrznej ścianki i ten sam promień po kolejnym załamaniu dochodzi do nas (tutaj ma też rozproszenie dlatego widzimy tyle barw).Tęcza występuje tam gdzie jest opad atmosferyczny a słońce pada z przeciwległej strony. W związku z tym że zmiany pogody przechodzą z zachodu na wschód - tęcza na wschodzie oznacza że deszcz już przeszedł
Prawa rządzące ciałem doskonale czarnym: 1) Prawo Planca:- energia zależy od długości fali i od temp promieniowania. Całkowita energia zależy ściśle od temp emitowania 2) Prawo Boltzmana:- dla ciała doskonale czarnego E=GT^4, G- stała Boltzmana, G- 5,67*10-8[Wm-2K-4] 3) Prawo przesunięć Viena:„Im temp ma ciało - wtedy max promieniowania przypada mniejszej długości fali” lamb max=2897/T
Prawo Fermata - promieniowanie rozchodzi się po liniach prostych.Gdy światło ma przebyć drogę m-dzy dwoma ośrodkami o różnej gęstości, też wybiera najkrótsza drogę i ponadto wybiera jak najkrótszą drogę w gęstszym ośrodku
Prąd Kanaryjski - zimny (woda bardzo zasolona z Atlantyku dopływa do Portugali, zatapia się i wynosi do góry zimne wody głębinowe, dlatego powstaje ten zimny prąd)
Prądy morskie to prądy gęstościowe, gdyż w całości różnią się zarówno temperaturą jak i zasoleniem
Prady strumieniowe związane są:-cyrkulacją globalną
Prawo baryczne: a) górna atmosfera Jeśli wiatr wieje w plecy ( górze atmosfery) to zwasze po prawej stronie jest W a po lewej N b) dolna atmosfera:Gdy znajdujemy się w atmosferze dolnej, to gdy wiatr wieje w plecy a my skręcimy o 30O tp po prawej mamy W a po lewej N.
Proces konwekcji jest kojarzony z:-okresami zachmurzenia i ciszy
Procesy prowadzące do powstania równowagi chwiejnej:-ogrzewanie powietrza od gruntu - słońce ogrzewając grunt ogrzewa powietrze przy nim zalegające, a to powoduje, że powietrze ciepłe znajduje się w dolnej warstwie atmosfery poniżej chłodnego. -ciepła adwekcja przy gruncie - napływ ciepłego powietrza nad dany obszar powoduje podwyższenie temperatury przy powierzchni ziemi. -chłodna adwekcja w wyższych warstwach atmosfery - napływ chłodnego powietrza w górne warstwy atmosfery powoduje, że powietrze jest tam chłodniejsze od tego poniżej.
Procesy prowadzące do powstania równowagi stałej-ochłodzenie z wypromieniowania - występuje podczas spokojnych i bezchmurnych nocy, kiedy powietrze przy gruncie ochładza się szybciej niż warstwy powyżej (na skutek wypromieniowania ciepła) i w rezultacie chłodniejsze powietrze zalega przy gruncie. -chłodna adwekcja przy gruncie - napływające zimne powietrze powoduje szybszy spadek temperatury przy gruncie niż na większych wysokościach. -ciepła adwekcja w górnych warstwach atmosfery - kiedy ciepłe powietrze napływa na wyższe warstwy atmosfery i powoduje podwyższenie temp na większych wys (podczas gdy poniżej temp jest niższa).
Procesy zachodzące w atmosferze:Jonizacja: A* A+1 + e 1) Absorpcja świetlna : A + hν A* - cząstka świetlna,2) Fluorescencja : A* A + hν (w najwyższych warstwach atmosfery),3) Bezpromienista (zderzeniowa) dezaktywacyjna: A* + M A + M,4) Reakcje pierwotne: - dysocjacja izomeryczna: A* B1 +B2,- przyłączenie, podstawienie: A* + B C1 + C2, 5) Procesy wtórne: B,C F (produkt końcowy),
Przekaz energii:- promieniowanie- adwekcja- poziomy ruch mas powietrza- konwekcja- pionowy ruch mas powietrza- przewodnictwo
Przepływ cyklonalny na półkuli północnej:W strefie tej, szczególnie na półkuli północnej, rozwija się najintensywniejsza działalność cyklonalna, wywołując ogromną zmienność kierunków wiatru i w konsekwencji dużą zmienność typów pogody.
Przewaga wiatrów Zach w strefie umiar szerok geogr wynika:-cyrkulacji wymuszonej
Przy pow ziemi zalega powietrze chłodne, górą napływa chłodne. Jaka równowaga ustali się w atmosf?Równowaga stała
Przyczyną cyrkulacji w atmosferze jest różnica temperatury, co pociąga za sobą różnicę ciśnień. Aby zaistniała cyrkulacja musi istnieć pionowy gradient ciśnienia (siła), dopiero potem ma znaczenie siła Coriolisa.Przyczyny kondensacji:Izobaryczne ochłodzenie pow, adiabatyczne wznoszenie się pow
Przyczyny powstawania chmur:- izobaryczne ochłodzenie powietrza- adiabatyczne ochłodzenie powietrza
Przyczyny zmian w bilansie energetycznym:a) powody naturalne (kształt orbity)- może zmienić się kąt nachylenia osi Ziemi,- może zmienić się położenie osi Ziemi (póki co skierowana jest w stronę gwiazdy pn),b) zmiany w albedo (naturalne i antropogeniczne)- pożary,- pokrycie planety lodem,c) działalność człowieka (uprzemysłowienia związane z emisja gazów)
Przykł chmury orograficznej- tworząca się po str nawietrznej góry
Roczna ampl temp na pow Ziemi zależy od:-szerokości geograf-rodzaju pokrycia terenu-sąsiedztwa dużych obszarów wodnych
Rodzaje chmur Cumulus (3 fazy):I faza - wzrostu (musi istnieć konwekcja, a przy gruncie wilgotne powietrze),II faza - dojrzała (następuje wzrost kropli chmur lub powstanie kryształków, a prądy wznoszące nie są już w stanie utrzymać tego i następuje opad),III faza - rozproszona (prądy zastępujące biorą górę nad ustępującymi)
Rozproszenie - najintensywniej rozproszona jest długość fali, która odpowiada wielkości molekuły O2 i N2 => długość światła niebieskiego i fioletowego, stąd też widzimy niebieski kolor nieba !!!. Gdyby nie było molekuł O2 i N2 niebo byłoby czarne - jak w przestrzeni kosmicznej.- chmury są białe ponieważ w zakresie tworzących je cząsteczek H2O zachodzi równomierne rozproszenie fali- czerwony kolor słońca ~ promieniowanie słoneczne musiało pokonać długą drogę przez atmosferę - rozproszona została barwa niebieska, mogło też dojść do odbicia promieniowania czerwonego od chmur na horyzoncie,
Rozproszenie promieniowania słonecznego- przebiega ono na cząstkach, których wielkość jest porównywalna z długością fali. Jeśli pada na cząstkę w atmosferze pod określonym kątem to w wyniku oddziaływania promieniowania następuje załamanie, skutkiem tego jest fakt że promieniowanie pada pod określonym kątem a rozprasza się pod dowolnym I = IO*sinα, I - ilość promieniowania docierającego do powierzchni Ziemi, α- kąt padania ┴ do biegu promieni słonecznych
Równanie adiabaty CpdT=vdp
Rownowaga chwiejna w atmosf. ustala się w wyniku:-adwekcji chłodnego powietrza
Równowaga atmosfery-Powietrze cieplejsze jest mniej gęste od powietrza chłodniejszego, mniej gęste znaczy lżejsze - z tego faktu wynika że powietrze cieplejsze w otoczeniu powietrza chłodniejszego unosi się gdyż jest od niego lżejsze.Z drugiej strony, powietrze chłodniejsze jest bardziej gęste od powietrza cieplejszego, bardziej gęste znaczy cięższe - z tego faktu wynika że powietrze chłodniejsze w otoczeniu powietrza cieplejszego opada gdyż jest od niego cięższe.
Różnice w temperaturze wody i lądu:- odmienne ciepło właściwe- odmienna przepuszczalność promieniowania- konwekcja w wodzie- różna intensywność parowania
Rzeczywisty gradient- w nieruchomym pow, rozkład aktualny temp w zależności od wysokości- profil temp, krzywa stratyfikacji
Rzeczywisty pionowy gradient temp to:-spadek temp powietrza z wysok przypadający na jednostk z wysok
Siła Coriolisa- jeśli cząstki powietrza zaczynają się przemieszczać z różnymi prędkościami liniowymi, to obserwator widzi zakrzywiony ruch cząstekDziała zawsze prostopadle do wektora prędkości (na półkuli N w prawo). Przez nią cząsteczki poruszające się w atmosferze mają tendencję do ruchu po torach zakrzywionych, raczej zamkniętych (ruch koncentrycznya).SC jest proporcjonalna do prędkości, im większa prędkość tym SC wzrasta, SC zależy też od szerokości geograficznej, nie działa na równiku szer geogr rośnie to SC też rośnie.
Siła odśrodkowa- działa wtedy gdy masy powietrza zbliżają się do centrum
Siła tarcia- jest siłą tuż przy powierzchni Ziemi. SGC - działa zawsze od wyższego do niższego ciśnienia. ST - zwiększa się przy powierzchni Ziemi ~ wraz z wysokością, zatem jest vardziej bliska prędkości wiatru geostroficznego.Im wyżej w atmosferze, tym szybciej wieją wiatry, gdyż brak jest oddziaływania sił tarcia- skręt wiatru.Tarcie zależy od: Nagrzewania powierzchni, prędkości i skrętu wiatru, szorstkości podłoża
Siły wpływ na pręd wiatru w dolnej troposferze to:-siła Coriolisa-siła gradientu ciśnienia-siła tarcia
Siły wywołujące wiatr:Promieniowanie słoneczne jest podstawową siłą napędową procesów wywołujących wiatr, ale istnieją też inne, nie mniej ważne siły:Siła poziomego gradientu ciśnienia - jest skutkiem poziomych różnic ciśnienia i wywołuje wiatr.Siła grawitacji - wywołuje pionowe różnice ciśnienia. Jest ona stała na danej wysokości.Siła Coriolisa - ruch obrotowy Ziemi wywołuje zmiany w kierunku wiatru. Zjawisko to jest znane również jako efekt Coriolisa.Siła tarcia - ma niewielkie znaczenie w wyższych warstwach atmosfery, jednak im bliżej powierzchni Ziemi, tym jej rola rośnie.Siła odśrodkowa - obiekt poruszający się po okręgu doznaje efektu działania siły zewnętrznej.
Skąd się bierze nagły wzrost ciś we froncie chłodnym pow chłodne naciera na ciepłe, które wypycha do góry- pionowy ruch pow chartka dla niskiego ciśnienia przy pow ziemii
Skóra ludzka ma zdolność pochłaniania promieniowania podczerwonego- cieplnego.UVA- λ<0,4 µm ~ to promieniowanie jest całkowicie pochłaniane w wyższych warstwach atmosfery UVB, UVC- najkrótsze niedochodzi do powierzchni Ziemi, jest najbardziej energetyczne UVB- dociera do Ziemi, wywołuje opaleniznę, może prowadzić do powstawania zmian zwyrodnieniowych, jednak dzięki niemu wytwarzamy witaminę D. UVA- jest mniej szkodliwe jeśli chodzi o skórę, powoduje jej zaczerwienienie natomiast długa ekspozycja ciała na to promieniowanie powoduje starzenie się skóry
Sposoby przekazywania energii:~ promieniowanie- promieniuje zarówno źródło jak i odbiornik ciepła za pomocą fal elektromagnetycznych. ~ przewodnictwo - za pomocą poruszania się elektron~ konwekcja - cz wody nagrzewają się silniej na spodzi para ulega rozrzedzeniu i zaczyna uchodzić do g
Stan równowagi atmosf zależy od:-rzeczywistego pionowego gradientu temp
Stany równowagi atmosfery: *Chwiejna Yr>Ys- pow stale się unosi, często przy pow ziemi w ciepły dzień- smuga pętlowa Procesy:Ogrzewanie pow od gruntu, ciepła adwekcja przy gruncie, chłodna adwekcja w wyższych partiach.Smuga wznosząca, zanieczyszczająca*Stała- Yrz<Ya ponowne opadanie pow such i wilg, jest chłodniejszy, brak konwekcji- smuga wentylacyjna Procesy:Ochładzanie z wypromieniowania podczas spokojnych nocy, chłodna adwekcja przy gruncie, ciepła w górnych partiach
Stany równowagi atmosfery:- stałej (atmosfera stabilna)-występuje kiedy aktualny gradient termiczny jest mniejszy od wilgotno adiabatycznego (0,5 st. C / 100 m), tzn. spadek temperatury wynosi np. 0,3 st. C na 100 m wzniesienia; w takich warunkach każda paczka powietrza i tego suchego i tego wilgotnego stanie się ostatecznie chłodniejsza od otoczenia i zacznie opadać (brak warunków do konwekcji). - względnej-występuje gdy aktualny gradient termiczny jest pośredni między sucho adiabatycznym (1 st. C / 100 m) a wilgotno adiabatycznym (0,5 st. C / 100 m) - wynosi np. 0,6 st. C / 100 m. Taki stan atmosfery jest najczęściej spotykany. Wnoszenie nienasyconego powietrza w tym stanie najczęściej powoduje front atmosferyczny lub topografia terenu (góry) jeśli powietrze to jest dostatecznie wilgotne, na pewnym poziomie staje się nasycone - dochodzi do kondensacji, powstają chmury (opady). Taki proces często powoduje letnie burze i opady. - chwiejnej (atmosfera niestabilna)-występuje jeśli aktualny gradient termiczny jest większy od sucho adiabatycznego (1 st. C / 100 m), tzn. spadek temperatury wynosi np. 1,2 st. C / 100 m. Każdy blok powietrza w tym stanie atmosfery będzie się stale unosić, gdyż zawsze będzie cieplejszy od otoczenia. Taki stan atmosfery najczęściej ma miejsce w warstwie atmosfery przy powierzchni ziemi w upalny i słoneczny dzień.
Temperatura Im wyższa temp, tym większa prędkość molekuł (mniejsza gęstość).zależy od:- szerokości geograficznej- ląd-morze- w n.p.m.- prądów morskich
Temperatura rośnie a ciśnienie spada lub odwrotnie ?Wraz ze wzrostem temperatury powietrza spada ciśnienie i odwrotnie - gdy temperatura spada, ciśnienie rośnie
Tęcza zj opt, wielobarwny łuk, który tworzą prom słon oświetlające kropelki wody. Powstaje w wyn rozszczepienia św załamującego się i odbijającego się
Theta pow reprezentują pow o jednakowej gęstości
Tropikalna strefa konwergencji a bieguny?Obszar jest charakteryzowany przez ruchy pionowe ciepłego powietrza przywiewanego przez wiatry pasatowe.Biegun północny znajduje się na Oceanie Arktycznym, a południowy na Antarktydzie. Ze względu na niewielkie nachylenie osi ziemskiej do osi obiegu wokół Słońca, promienie słoneczne padają na bieguny pod niewielkim kątem, co uniemożliwia ich znaczne ogrzanie. Nawet w czasie dni polarnych, mimo wydłużonej ekspozycji na promieniowanie Słońca, temperatura nie podnosi się znacząco z uwagi na wysoki współczynnik odbicia promieni słonecznych od lodu i śniegu.
Turbulencja zanika w atmosf w warunkach:-równowagi obojętnej
Turbulecje w atmosf- wywołane są siłami tarcia a przede wszystkim: Wyróżniamy :a) turbulencje mechaniczną - wywołana szorstkością podłoża ,b) turbulencja termiczna.5 przyczyn:1) termale (ruchy wstęp i zstęp),2) prądy strumieniowe,3) góry (wzrasta udział turbulencji mechanicznej),5) turbulencja śladowa, mikrospływy
Ugięcie ~ zachodzi wtedy gdy światło przechodzi przez małe szczeliny, im szczelina mniejsza, tym większe ugięcie
W centrum niskiego ciśnienia powstają chmury bowiem:-pojawiają się ruchy wstępujące
W pobliżu centrum wysok cieśn na półk połud watry wieją:-przeciwnie do ruchu wskazówek zegara
W zależności od tego czy masy pow tworzą się nad lądem czy morzem wyróżnia się:- masy pow morskiego,- m p kontynentalnego.
War. chwiejna Yr=Y- nienasyc pow w końcu kondensuje, jak brak kondensacji to równowaga stała- smuga stożkowa
Warunki kondensacji:- spadek temp do poziomu punktu rosy- obecność jąder kondensacji w atmosferze
Warunki powstawania chmury:- temperatura punktu rosy zmniejsza się wraz z wysokością , - gradient temp: ~ 0,2OC/ 100m
Warunkowo chwiejna oznacza że dla pow. nienasyconego panują warunki równowagi stałej, a dla nasyconego chwiejne
Wiatr dolinny- masy powietrza nagrzane z dołu w kierunku szczytu
Wiatr geostroficzny jest wywołany:-siła odśrodkową i Coriolisa
Wiatr górski- chlodne pow nocą spływa ze szczytu wiatr
Wiatr górski dzienny - szczyty ogrzewają się i zasysają powietrze z dolin.
Wiatr górski nocny - powietrze się ochładza i spływa ku dolinom.
Wiatru półkule:Wskutek działania siły Coriolisa wiatry te są odchylane na półkuli północnej w prawo (wiatry północno-wschodnie), a na półkuli południowej w lewo (wiatry południowo-wschodnie).
Wiatry cyrkulacji nieokresowych:Siroko - wiatr powstały u wybrzeży Afryki, spada ciśnienie więc zasysane jest powietrze z Afryki i zaczyna przemieszczać się w kierunku morza Śródziemnego. Bora - w Chorwacji, zimny wiatr spadający, zasysanie chłodnego powietrza znad gór Dynarskich. Hamsun - Egipt, gorący pustynny wiatr z pd - wsch z obszarów pustynnych. Chino - ciepły wiatr spadający z gór Skalistych Halny/Fen - ciepły wiatr spadający.
Wieniec („Lisia Czapka”) ~ barwny wieniec, niższe chmury, wywołany dyfrakcją i interferencją
Widmo prom słonecznego to:-zależność natężenia prom od częstotliwości-zależność natężenia prom od długości fali
Wilgotność względna: (stosunek prężności pary wodnej znajdującej się aktualnie w powietrzu w danej temperaturze do prężności pary wodnej nasyconej w tej samej temperaturze) występuje tu, podobnie jak w całej Polsce, w chłodnej porze roku, zwłaszcza zimą, gdy średnia miesięczna wilgotność względna przekracza 90%. Najsuchszym okresem roku jest maj i czerwiec - wtedy średnia miesięczna wilgotność względna spada poniżej 70%.
Współczynnik albedo => promieniowanie odbite/ promieniowanie padające [%],Albedo śniegu = 95% (dlatego w górach niezbędne są okulary),Albedo asfaltu = 5% (gdy temp rośnie to asfalt się topi)
Wymiana ciepła- wym en pomiędzy ukł poprzez chaotyczny ruch cząst lub atomów
Wyróżniamy 4 rodzaje mas powietrza:- masy powietrza równikowego,- masy powietrza zwrotnikowego (między równikiem a zwrotnikiem),- masa powietrza polarnego,- masa powietrza arktycznego
Wyż baryczny - tutaj cząstka powietrza musi przesuwać się (poruszać) zgodnie z ruchem wskazówek zegara. W ośrodkach wysokiego ciśnienia SC jest większa niż w niżach.
Wyższa- adwekcja ciepła, niższa- ad chłodu
Wznoszenie i opadanie mas powietrza (ruchy pionowe)- przykład procesu adiabatycznego
Wznoszące się pow suche to zmiany temp następują szybciej niż u pow. Wilgotnego
Załamanie światła (refrakcja atmosferyczna)= promieniowanie docierające do powierzchni Ziemi w atmosferze ulega załamaniu (refrakcji) załamanie to zależy od gęstości ośrodka. Refrakcja następuje w sposób nie przewidywalny, gęstość w atmosferze wzrasta wraz ze zbliżaniem się do Ziemi.
Zasada Zach energii- w ukł izolowanym suma energii jest wlk stałą
Zas zach ener mech- podczas ruchu ciała bez siły oporu jego en Mech jest stała (kin+pot)
Ziemia absorbuje 51% powietrza słonecznego a emituje 21%?-Średnio 30% energii słonecznej docierającej do Ziemi jest od niej odbite lub rozproszone w przestrzeń. Czyli albedo Ziemi wynosi 30%. Pozostała energia jest absorbowana przez powierzchni (51%) oraz atmosfer¦ i chmury (19 %).
Zmiana temp pow osiadającego- ogrzewającego się określa adiabata sucha