Atmosféra Země

Vrstvy zemské atmosféry

Zemská atmosféra je vrstva plynů obklopujících planetu Zemi, udržovaných na místě zemskou gravitací. Atmosféra chrání život na Zemi díky tomu, že absorbuje ultrafialové sluneční záření, zahřívá povrch Země zadržováním tepla (skleníkový jev) a vyrovnává teplotní rozdíly mezi dnem a nocí.

Atmosféra bývá rozdělena na několik vrstev, z nichž každá má specifické složení a teplotu. Celková hmota atmosféry je cca 5x10¹⁸ kg, tři čtvrtiny této hmoty jsou do výšky 11 km nad zemským povrchem. Čím výše, tím je atmosféra řidší - nemá jednoznačnou vrchní hranici – místo toho plynule řídne a přechází do vesmíru. Všeobecně uznávanou hranicí mezi atmosférou a kosmickým prostorem bývá tzv. Kármánova hranice ve výšce 100 km nad hladinou světového oceánu.

Suchý vzduch obsahuje přibližně 78,09 % dusíku a 20,95 % kyslíku, 0,93 % argonu, 0,039 % oxidu uhličitého a stopová množství dalších plynů.

Hlavní vrstvy atmosféry

Exosféra

Exosféra je pátou a poslední stálou vrstvou Země. Jedná se o okrajovou vrstvu pozemské atmosféry. Za horní hranici exosféry se považuje 20 000 až 35 000 kilometrů nad zemským povrchem. V této oblasti se nacházejí převážně volné atomy vodíku a helia, na které již nepůsobí takovou silou gravitace, což má za následek, že částice mohou uniknout do okolního volného prostoru a vymanit se z gravitačního sevření planety.

Země tak za sebou táhne závoj unikajících vodíkových částic, čímž se tak ochuzuje o tento prvek.

Obecně se považuje konec exosféry tam, kde poklesne výskyt částic na 1/10 průměrné hodnoty v troposféře nebo tam, kde vzduchové částice ještě rotují se Zemí.

Termosféra

Termosféra je vrstva zemské atmosféry, která se nachází nad mezosférou, dosahuje až do výšky 500 km, ale někteří autoři jí umísťují až do výšky okolo 700 km. Teplota zde díky slunečnímu záření s přibývající vzdáleností od zemského povrchu stoupá až na cca 1 400 °C.

Vzhledem k relativně nepatrné hustotě vzduchu ve vyšších výškách, zde nelze měřit teplotu vzduchu tradičními termometrickými metodami, ale určuje se na základě střední velikosti kinetické energie pohybu jednotlivých molekul. V termosféře se vyskytuje polární záře.

Mezosféra

Mezosféra (z řeckého slova mesos znamenající uprostřed) je vrstva zemské atmosféry, mezi stratosférou a termosférou. Sahá od 50 km až do výšky kolem 80/85 km.

Vrstva se nachází příliš vysoko nad oblastmi, kde létají letadla (až 27 km) a příliš nízko pro kosmické družice, tak je její průzkum poměrně složitý a komplikovaný, což má za následek, že lidstvo rozumí jen velmi málo procesům, které zde probíhají.

Teplota zde s přibývající vzdáleností od zemského povrchu klesá, asi o 3 °C na 1 km, až na cca –100 °C. Nacházejí se zde také tzv. polární mezosférická oblaka.

Stratosféra

Stratosféra je zvláště důležitou částí atmosféry, neboť obsahuje ozón, který absorbuje velké množství ultrafialového záření dopadajícího na Zemi.

Nachází se ve výškách 11 až 50 km nad hladinou moře. Stratosféra je od další vrstvy oddělena stratopauzou. Až do 30 km je v ní stálá teplota od -45 do -75 °C (podle zeměpisné šířky). V horní vrstvě stratosféry teplota s výškou stoupá až na +20 °C. Vrstva stratosféry mezi 25 až 35 km se nazývá ozonová vrstva, protože obsahuje vysokou koncentraci ozonu (O₃).

Molekuly ozónu pohlcují krátkovlnné, především ultrafialové záření, které má zhoubný vliv na tkáně živých organismů. Díky ozónové vrstvě se k povrchu Země dostává jen asi 1% ultrafialového záření, přicházejícího ze Slunce. Ozónová vrstva se při tom zahřívá. Tím si vysvětlujeme zvýšenou teplotu v horní vrstvě stratosféry. Ozón vzniká tak, že fotony slunečního záření rozbijí molekuly dikyslíku a vzniklé atomy O se slučují s molekulami O₂ na molekuly O₃.

Ve stratosféře téměř chybí vodní páry a prach pozemského původu. Lze v ní pozorovat perleťová oblaka. Vznikají v ní vzdušné proudy o rychlosti až několika set kilometrů v hodině.

Troposféra

Troposféra je část atmosféry sahající od zemského povrchu k tropopauze, jež odděluje troposféru od výše ležící stratosféry. Tato hranice je dána změnou teplotního gradientu. Na rovníku je troposféra mocná kolem 18 km, v mírných šířkách sahá k 11 km a u pólů dosahuje ještě níže k 9 km.

Změna teploty vzduchu s výškou je větší než v jiných vrstvách. Průměrný pokles teploty vzduchu s výškou je 0,65 °C na 100 m, nicméně průměrná hodnota ve spodní troposféře je nižší díky častým výskytům inverze teploty vzduchu - okolo 0,30 až 0,50 °C na 100 m. Nad tropopauzou teplota roste. Čili celková teplota je v rozmezí 17 °C až do -52 °C.

Troposféra je rozdělena do šesti cirkulačních buněk, které jsou základními prvky všeobecné cirkulace atmosféry.

Slovo troposféra pochází z řečtiny "tropos" = "otáčet" popřípadě „míchat“ a „sféra“ = "koule". Troposféra je neustále promíchána, takže vzduch má stálé zastoupení plynů. Troposféra je nejnižší část atmosféry, kde se vyskytují nejvýznamnější povětrnostní jevy, přičemž zahrnuje 90 % hmotnosti atmosféry.

Mezivrstvy

Jednotlivé vrstvy atmosféry oddělují mezivrstvy:

Troposféra • Tropopauza • Stratosféra • Stratopauza • Mezosféra • Mezopauza • Termosféra • Termopauza • Exosféra

Literatura

Informace o tomto tématu lze nalézt také v článku Atmosféra Země na české Wikipedii.

Informace o tomto tématu lze nalézt také v článku Atmosphere of Earth na anglické Wikipedii.

• J. Bednář, Pozoruhodné jevy v atmosféře: atmosférická optika, akustika a elektřina. Praha: Academia, 1989 - 240 s. 24 cm ISBN 80-200-0054-2
• J. Bednář - O. Zikmunda, Fyzika mezní vrstvy atmosféry. Praha: Academia, 1985 - 248 s.
• B. Moldan, Geochemie atmosféry. Praha: Academia, 1977 - 160 s.
• B. Moldan, Podmaněná planeta. Praha: Karolinum 2009. ISBN 978-80-246-1580-6

Zdroje

• (anglicky)Atmosphere of Earth na anglické Wikipedii
• (cs)Zemská atmosféra a související články na české Wikipedii

Související stránky

• Vzduch
• Atmosférický transport

Externí odkazy

• (cs) Ústav fyziky atmosféry AV ČR, v.v.i.
• (anglicky) Atmosferické modely NASA
• (anglicky) NASA's Fact Sheet Země
• (anglicky) Americká geofyzikální unie: Vědy o atmosféře
• (anglicky) Vrstvy atmosféry
• (anglicky) Answers to several questions of curious kids related to Air and Atmosphere