Atmosféra

ÚVOD

Slovo "atmosféra" vzniklo z řeckých slov ατμως [ atmos ] - pára a σφαιρα [ sfera ] - koule a má několik významů. V astronomii je jednak označením pro plynný obal kolem jakékoliv planety nebo její družice, jednak je souborným názvem fotosféru, chromosféru a korónu hvězdy; v meteorologii je označením pouze pro plynný obal Země převážně rotující spolu s ní.

DĚLĚNÍ ATMOSFÉRY

1. podle teploty

· troposféra

Troposféra je vrstva atmosféry sahající do výšky 7 až 9 km nad póly, cca 11 km v našich zeměpisných šířkách a 16 až 18 km nad rovníkem. Teplota zde s přibývající vzdáleností od zemského povrchu klesá, a to o cca 6 °C na 1 km, až na cca –55 °C. Pokud v určité vrstvě troposféry teplota neklesá, mluvíme o tzv. izotermii, pokud v určité vrstvě troposféry teplota dokonce stoupá mluvíme o tzv. inverzi teploty. Hmotnost troposféry je rovna třem čtvrtinám hmotnosti celé atmosféry.

· tropopauza

Tropopauza je vrstva atmosféry na přechodu mezi troposférou a stratosférou.

· stratosféra

Stratosféra je vrstva atmosféry sahající do výšky cca 50 km. Teplota se zde do výšky cca 30 km nemění ( tzv. izotermie ), pak s přibývající vzdáleností od zemského povrchu roste až na cca 0 °C ( tzv. inverze teploty ), což je způsobeno silným ohřevem ozonu, vyskytujícího se zde ve zvýšené koncentraci a pohlcujícího části ultrafialového záření ( viz odstavec "Ozonosféra" ). Ve výškách kolem 25 km je často možné pozorovat tzv. perleťové oblaky, které jsou pravděpodobně složeny z ledových krystalků.

· stratopauza

Stratopauza je vrstva atmosféry na přechodu mezi stratosférou a mezosférou. Teplota je zde cca 0 °C.

· mezosféra

Mezosféra je vrstva atmosféry sahající do výšky cca 80 km. Teplota zde s přibývající vzdáleností od zemského povrchu klesá, a to o cca 3 °C na 1 km, až na cca –90 °C. V létě je v blízkosti mezopauzy někdy možné pozorovat tzv. světélkující oblaky s velmi jemnou strukturou, které jsou pravděpodobně produktem kondenzace vodní páry.

· mezopauza

Mezopauza je vrstva atmosféry na přechodu mezi mezosférou a termosférou. Teplota je zde cca –90 °C, což je nejméně v celé atmosféře.

· termosféra

Termosféra je vrstva atmosféry sahající do výšky cca 500 km. Teplota zde s přibývající vzdáleností od zemského povrchu stoupá až na cca 1400 °C. Je to také oblast výskytu polárních září ( viz odstavec "Polární záře" ).

· termopauza

Termopauza je vrstva atmosféry na přechodu mezi termosférou a exosférou. Teplota je zde cca 1400 °C.

· exosféra

Exosféra je vrstva atmosféry sahající do výšky cca 40000 km, kde přechází v meziplanetární prostor. Teplota je zde cca 1400 °C.

2. podle stupně ionizace

· neutrosféra

Neutrosféra je vrstva atmosféry sahající do výšky cca 60 km. Vyskytují se zde jen neutrální částice.

· neutropauza

Neutropauza je vrstva atmosféry na přechodu mezi neutrosférou a ionosférou.

· ionosféra

Ionosféra je vrstva atmosféry sahající do výšky cca 40000 km, kde přechází v meziplanetární prostor. Vyskytují se zde jak neutrální částice, tak ionty, které jsou příčinou polárních září ( viz článek "Polární záře" ).

3. podle složení

· homosféra = turbosféra

Homosféra neboli turbosféra je vrstva atmosféry sahající do výšky cca 100 km. Intenzivní turbulentní promíchávání způsobuje rovnoměrné zastoupení jednotlivých plynů v jejích jednotlivých částech s výjimkou vodní páry vyskytující se převážně v troposféře, ozonu vyskytujícího se převážně ve stratosféře a oxidu uhličitého ( viz články "Ozonosféra" a "Skleníkový efekt" ).

· homopauza = turbopauza

Homopauza neboli turbopauza je vrstva atmosféry na přechodu mezi homosférou neboli turbosférou a heterosférou neboli difúzosférou.

· heterosféra = difúzosféra

Heterosféra neboli difúzosféra je vrstva atmosféry sahající do výšky cca 40000 km, kde přechází v meziplanetární prostor. Difúzní rovnováha způsobuje se zvětšující se vzdáleností od zemského povrchu ubývání těžkých plynů - v její dolní části je zastoupen převážně kyslík, ve střední helium a v horní vodík.

SLOŽENÍ ATMOSFÉRY

· tzv. suchá a čistá atmosféra

Tzv. suchá a čistá atmosféra je směs plynů, která obsahuje mimo ty, jejichž objemová a hmotnostní koncentrace je v procentech uvedena v tabulce, amoniak NH3, freony ( halogenderiváty uhlovodíků obsahující v molekule alespoň jeden atom fluoru a alespoň jeden atom jiného halogenu, např. freon 12 - difluordichlormethan - CCl2F2 ), ozón O3, oxidy dusíku NxOy, oxid siřičitý SO2, oxid uhelnatý CO a uhlovodíky ( např. methan CH4 ) ( viz články "Ozonosféra", "Skleníkový efekt" ).

plyn objemová koncentrace hmotnostní koncentrace
N2 78,03 75,47
O2 20,99 23,20
Ar 0,933 1,28
CO2 0,030 0,046
H2 0,01 0,001
Ne 0,0018 0,0012
He 0,0005 0,00007
Kr 0,0001 0,0003
Xe 0,000008 0,00003
Rn 0,000000000000000005 0,00000000000000004

· vodní pára

Objemová koncentrace vodní páry se v atmosféře pohybuje od 0,2 % do 4 %, většinou však kolem 1,3 %.

· tzv. atmosférický aerosol

Tzv. atmosférický aerosol je směs všech kapalných a pevných částic v atmosféře.

OZONOSFÉRA

Ozonosféra je označení pro část atmosféry s relativně vysokým obsahem ozonu, jejíž hranice jsou v podstatě shodné s hranicemi stratosféry. Je nezbytným předpokladem pro existenci života na povrchu Země, protože zabraňuje pronikání ultrafialového slunečního záření o vlnových délkách kratších než cca 290 nm k zemskému povrchu, a tím chrání živé organismy před jeho smrtícími účinky. Obrovská emise freonů používaných v chladicí technice, ve sprejích, v hasicích přístrojích a při výrobě plastů, a oxidů dusíku z letecké dopravy má za následek její narušování - v roce 1985 byla objevena tzv. ozonová díra nad Antarktidou na jižní polokouli, v roce 1995 nad Arktidou na polokouli severní.

POLÁRNÍ ZÁŘE

Polární záře neboli aurory jsou jasné světelné úkazy v ionosféře ve výškách 90 až 1000 km viditelné jako třpytící se červené a zelené útvary pokrývající rozsáhlou část noční oblohy. Vznikají při rekombinaci iontů po dopadu korpuskulárního záření ze Slunce při magnetických bouřích a při zvýšené geomagnetické aktivitě v polárních oblastech, kde podél siločar magnetického pole Země ionty vnikají do atmosféry. Proto jsou v nižších zeměpisných šířkách pozorovány jen výjimečně. Nejčastější bývají v době maxima jedenáctiletého cyklu sluneční aktivity, kdy se na Slunci objevuje velké množství slunečních skvrn. Pokud se polární záře objeví na severní polokouli, bývá označována jako "aurora borealis" - severní polární záře, pokud se objeví na jižní polokouli, bývá označována jako "aurora australis" - - jižní polární záře.

SKLENÍKOVÝ EFEKT

Skleníkový efekt je jev způsobený tím, že vodní páry a skleníkové plyny ( všechny plyny, jejichž molekuly tvoří tři a více atomů, např. amoniak, freony, methan, oxidy dusný, oxid uhličitý, ozón ) zvýšeně propouští krátkovlnné sluneční záření k zemskému povrchu a naopak pohlcují značnou část dlouhovlnného infračerveného záření vyzařovaného zemským povrchem. To způsobuje oteplování nižších vrstev atmosféry. Obrovská produkce skleníkových plynů způsobená spalováním fosilních paliv ( oxid uhličitý ), používáním chladicí techniky, sprejů a hasicích přístrojů a výrobou plastů ( freony ), důlní činností a pěstováním rýže ( methan ), způsobuje zesílení skleníkového efektu. To má za následek zvyšování průměrné teploty na zemském povrchu - v tomto století se zvýšila o 0,6 °C a do poloviny příštího století by se měla zvýšit o dalších 1,5 až 4,5 °C, což může a asi i bude mít za následek tání pevninských ledovců a zaplavování oblastí s malou nadmořskou výškou.