Troposphere (Magyar)

Összetételszerkesztés

térfogat szerint a száraz levegő 78,08% nitrogént, 20,95% oxigént, 0,93% argont, 0,04% szén-dioxidot és kis mennyiségű egyéb gázt tartalmaz. A levegő változó mennyiségű vízgőzt is tartalmaz. A vízgőztartalom kivételével a troposzféra összetétele lényegében egységes. A vízgőz forrása a Föld felszínén van a párolgás folyamatában. A troposzféra hőmérséklete a magassággal csökken., A telítettségi gőznyomás pedig erősen csökken, ahogy a hőmérséklet csökken. Ezért a légkörben fellelhető vízgőz mennyisége erősen csökken a magassággal, és a vízgőz aránya általában a legnagyobb a Föld felszíne közelében.

PressureEdit

a légkör nyomása a tengerszint felett maximális, a tengerszint feletti magasság csökken. Ennek oka az, hogy a légkör nagyon közel van a hidrosztatikus egyensúlyban, így a nyomás megegyezik a levegő súlyával egy adott pont felett.,ő sűrűség a hidrosztatikus egyenlet

d O d z = − ρ g n = − m O g n a K T {\displaystyle {\frac {fp}{dz}}=-\rho g_{n}=-{\frac {mPg_{n}}{RT}}}

, ahol:

• gn a standard gravitációs
• ρ a sűrűség

• z a magasság
• a P a nyomás
• R a gázállandó
• T a termodinamikai (abszolút) hőmérséklet
• m a moláris tömeg

Mivel a hőmérséklet elvileg attól is függ, magasság, szükség van egy második egyenlet határozza meg a nyomás függvényében a tengerszint feletti magasság a következő szakasz tárgyalja.,

Hőmérsékletszerkesztés

a troposzféra hőmérséklete általában csökken a magasság növekedésével., A hőmérséklet csökkenésének sebességét − d t / d z {\displaystyle-dT/dz} – environmental lapse rate (ELR) – nek nevezzük. Az ELR nem más, mint a hőmérséklet különbség a felszín és a tropopopause osztva a magasság. Az ELR feltételezi, hogy a levegő tökéletesen mozdulatlan, azaz a függőleges konvekcióból nem keveredik össze a levegő rétegei, sem a szél, amely turbulenciát okozna, ezért keveredik a levegő rétegei., Ennek a hőmérsékletkülönbségnek az az oka, hogy a talaj elnyeli a nap energiájának nagy részét, ami ezután felmelegíti a légkör alacsonyabb szintjét, amellyel érintkezik. Eközben a légkör tetején lévő hő sugárzása a légkör ezen részének hűtését eredményezi.

az ELR feltételezi, hogy a légkör még mindig, de ahogy a levegő melegszik válik felhajtóerő emelkedik., A száraz adiabatic lapse sebesség a száraz levegő tágulásának hatását jelenti, mivel a légkörben emelkedik, a nedves adiabatic lapse sebesség pedig magában foglalja a vízgőz kondenzációjának hatását a lapse sebességre.

amikor egy csomag levegő emelkedik, akkor kitágul, mert a nyomás magasabb magasságokban alacsonyabb. Ahogy a légcsomag kibővül, kifelé tolja a környező levegőt, energiát szállítva munka formájában a csomagból a légkörbe. Mivel az energiaátadás egy parcellára hő útján nagyon lassú, feltételezzük, hogy nem cseréli az energiát hő útján a környezettel., Ezt a folyamatot adiabatikus folyamatnak nevezik (hő útján nincs energiaátadás). Mivel az emelkedő levegőcsomag energiát veszít, mivel a környező légkörön működik, és a légkörből származó hő nem kerül bele, hogy pótolja a veszteséget, a levegő parcellája energiát veszít, ami a levegő parcellájának hőmérsékletének csökkenésében nyilvánul meg. A fordított, természetesen, igaz lesz egy parcellát a levegő, hogy süllyed, és éppen sűrített.,

Mivel a folyamat a tömörítés, majd bővítése egy légi csomag tekinthető visszafordítható, de nem az energia át, vagy ki a csomagot, egy ilyen folyamat tekinthető isentropic, ami azt jelenti, hogy nincs változás az entrópia, mint a levegő csomagot emelkedik, esik, d S = 0 {\displaystyle dS=0} ., Mivel a hő cserélni d Q = 0 {\displaystyle dQ=0} kapcsolódik az entrópia változás d S {\displaystyle dS} d Q = T d S {\displaystyle dQ=TdS} , az egyenlet szabályozó a hőmérséklet függvényében magassága alaposan vegyes légkör

d S d a z = 0 {\displaystyle {\frac {\dS\,}{dz}}=0}

ahol S az entrópia. A fenti egyenlet azt állítja, hogy a légkör entrópiája nem változik a magassággal. Az a sebesség, amelyen a hőmérséklet ilyen körülmények között a magassággal csökken, az adiabatic lapse sebességnek nevezik.,

száraz levegő esetén, amely megközelítőleg ideális gáz, tovább folytathatjuk. Az adiabatikus egyenlet egy ideális gáz

p ( z ) − γ γ − 1 = állandó {\displaystyle p(z){\Bigl }^{-{\frac {\gamma }{\,\gamma \,-\,1\,}}}={\szöveges{állandó}}} d T d z = − m g R γ − 1 γ = − 9.8 fok legyen C / k m {\displaystyle {\frac {\,dT\,}{dz}}=-{\frac {\;mg -\;} {R}}{\frac {\;\gamma \,-\,1\;}{\gamma }}=-9.8^{\circ }\mathrm {C/km} }

Ha a levegő tartalmaz, vízgőz, akkor a hűtés a levegő, mert a víz lecsapódik, a viselkedés már nem, hogy az ideális gáz., Ha a levegő telített gőznyomáson van, akkor azt a sebességet, amelyen a hőmérséklet a magassággal csökken, telített adiabatikus elévülési sebességnek nevezzük. Általánosabban, a tényleges sebesség, amelynél a hőmérséklet csökken a magasság az úgynevezett környezeti lapse Arány. A troposzférában az átlagos környezeti elévülési sebesség körülbelül 6, 5°C-os csökkenés 1 km-enként (1000 méter) megnövekedett magasságban.,

A környezetvédelmi lapse sebesség (a tényleges arány, amely a hőmérséklet a magasság, d T / d z {\displaystyle dT/dz} ) általában nem egyenlő a kvantummechanikát lapse arány (vagy ennek megfelelően a d S / d z ≠ 0 {\displaystyle dS/dz\neq 0} ). Ha a felső levegő melegebb, mint azt az adiabatic lapse rate jósolja ( d S / d z > 0 {\displaystyle dS/dz>0} ), akkor ha egy csomag levegő emelkedik és tágul, akkor az új magasságra a környezeténél alacsonyabb hőmérsékleten érkezik., Ebben az esetben a légcsomag sűrűbb, mint a környezete, így az eredeti magasságába süllyed, a levegő pedig stabil a felemelkedés ellen. Ha éppen ellenkezőleg, a felső levegő hűvösebb, mint azt az adiabatic lapse sebesség előre jelzi, akkor amikor a légcsomag új magasságába emelkedik, magasabb hőmérsékletű és alacsonyabb sűrűségű lesz, mint a környezete, és továbbra is felfelé gyorsul.

a troposzférát alulról melegíti a látens hő, a hosszúhullámú sugárzás és az érzékeny hő. A troposzféra túlfűtöttsége és függőleges kiterjedése a trópusokon fordul elő., A középső szélességeken a troposzférikus hőmérséklet a tengerszint feletti átlag 15°C-ról (59°F) a tropopopauzában -55°C-ra (-67°F) csökken. A pólusoknál a troposzférikus hőmérséklet csak a tengerszint feletti 0°C-ról (32°F) a tropopopauzában -45°C-ra (-49°F) csökken. Az egyenlítőn a troposzféra hőmérséklete a tengerszint feletti átlag 20°C-ról (68°F) -70°C-ról -75°C-ra (-94-103°F) csökken a tropopopauzában. A troposzféra a pólusoknál vékonyabb, az Egyenlítőnél vastagabb., A trópusi troposzféra átlagos vastagsága nagyjából 7 kilométerrel nagyobb, mint a pólusok átlagos troposzférikus vastagsága.

Tropopopauseedit

a tropopopause a troposzféra és a sztratoszféra közötti határvidék.

a hőmérséklet változásának mérése a magassággal a troposzférán keresztül, a sztratoszféra pedig azonosítja a tropopopauza helyét. A troposzférában a hőmérséklet a magassággal csökken. A sztratoszférában azonban a hőmérséklet egy ideig állandó marad, majd magassággal növekszik., A légkör ezen leghidegebb rétegét, ahol az elévülési sebesség pozitívról (a troposzférában) negatívra (a sztratoszférában) változik, tropopopauzaként definiáljuk. Így a tropopopause inverziós réteg, kevés keverés van a légkör két rétege között.