Troposphere (Português)

CompositionEdit

em volume, o ar seco contém 78,08% de azoto, 20,95% de oxigénio, 0,93% de árgon, 0,04% de dióxido de carbono e pequenas quantidades de outros gases. O ar também contém uma quantidade variável de vapor de água. Com exceção do conteúdo de vapor de água, a composição da troposfera é essencialmente uniforme. A fonte de vapor de água está na superfície da terra através do processo de evaporação. A temperatura da troposfera diminui com a altitude., E, a pressão de vapor de saturação diminui fortemente à medida que a temperatura cai. Assim, a quantidade de vapor de água que pode existir na atmosfera diminui fortemente com a altitude e a proporção de vapor de água é normalmente maior perto da superfície da Terra.

PressureEdit

a pressão da atmosfera é máxima ao nível do mar e diminui com a altitude. Isso ocorre porque a atmosfera está muito perto de equilíbrio hidrostático, de modo que a pressão é igual ao peso do ar acima de um determinado ponto.,ele densidade com a equação hidrostática

d P d z = − ρ g n = − m P g n R T {\displaystyle {\frac {dP}{dz}}=-\rho g_{n}=-{\frac {mPg_{n}}{RT}}}

, onde:

• gn é o padrão de gravidade
• ρ é a densidade

• z é a altitude
• P é a pressão
• R é a constante de gás
• T é o termodinâmicos (absoluto) temperatura
• m é a massa molar

Desde que a temperatura, em princípio, também depende de altitude, um precisa de uma segunda equação para determinar a pressão em função da altitude, como discutido na próxima seção.,

TemperatureEdit

a temperatura da troposfera geralmente diminui à medida que a altitude aumenta., A taxa a que a temperatura diminui, – d T / d z {\displaystyle-dT / dz}, é chamada de taxa de lapso ambiental (ELR). O ELR não é nada mais do que a diferença de temperatura entre a superfície e a tropopausa dividida pela altura. O ELR assume que o ar é perfeitamente imóvel, ou seja, que não há mistura das camadas de ar a partir de convecção vertical, nem ventos que criariam turbulência e, portanto, mistura das camadas de ar., A razão para esta diferença de temperatura é que o solo absorve a maior parte da energia do sol, que então aquece os níveis mais baixos da atmosfera com que está em contato. Enquanto isso, a radiação de calor no topo da atmosfera resulta no resfriamento dessa parte da atmosfera.

o ELR assume que a atmosfera é ainda, mas à medida que o ar é aquecido torna-se flutuante e sobe., The dry adiabatic lapse rate accounts for the effect of the expansion of dry air as it rises in the atmosphere and wet adiabatic lapse rates include the effect of the condensation of water vapor on the lapse rate.quando uma parcela de ar sobe, ela se expande porque a pressão é menor em altitudes mais altas. À medida que o pacote aéreo se expande, ele empurra o ar circundante para fora, transferindo energia sob a forma de trabalho desse pacote para a atmosfera. Como a transferência de energia para uma parcela de ar por meio de calor é muito lenta, presume-se que não troca energia por meio de calor com o meio ambiente., Tal processo é chamado de processo adiabático (sem transferência de energia por meio de calor). Desde a ascensão de parcela de ar e perda de energia como ele funciona no ambiente circundante e nenhuma energia é transferida como calor da atmosfera para compensar a perda, a parcela de ar e perda de energia, que se manifesta como uma redução na temperatura do ar parcela. O reverso, naturalmente, será verdadeiro para um pedaço de ar que está afundando e está sendo comprimido.,

uma vez que o processo de compressão e expansão de uma parcela de ar pode ser considerado reversível e nenhuma energia é transferida para dentro ou para fora da parcela, tal processo é considerado isentropic, o que significa que não há nenhuma mudança na entropia como a parcela de ar sobe e desce, d S = 0 {\displaystyle dS=0} ., Desde que o calor trocado d Q = 0 {\displaystyle dQ=0} está relacionada à entropia mudar d S {\displaystyle dS} d, Q = T d S {\displaystyle dQ=TdS} , a equação que rege a temperatura como uma função da altura de um bem misturado atmosfera é

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

onde S é a entropia. A equação acima afirma que a entropia da atmosfera não muda com a altura. A taxa a que a temperatura diminui com a altura em tais condições é chamada de taxa de lapso adiabático.,para ar seco, que é aproximadamente um gás ideal, podemos prosseguir. A equação da adiabática de um gás ideal é

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

Se o ar contém vapor de água e, em seguida, o resfriamento do ar pode causar a água para condensar, e o comportamento não é mais que um gás ideal., Se o ar está na pressão de vapor saturado, então a taxa a que a temperatura cai com a altura é chamada a taxa de lapso adiabático saturado. Mais geralmente, a taxa real em que a temperatura cai com a altitude é chamada de taxa de lapso ambiental. Na troposfera, a taxa média de lapso ambiental é uma queda de cerca de 6,5°C para cada 1 km (1.000 metros) em altura aumentada.,

a taxa de lapso ambiental (a taxa real em que a temperatura cai com a altura, d T / d z {\displaystyle dT/dz} ) não é normalmente igual à taxa de lapso adiabático (ou, correspondentemente, d S / d z ≠ 0 {\displaystyle dS/dz\neq 0} ). Se superior, o ar é mais quente do que o previsto pelo lapso adiabático taxa ( d S / d z > 0 {\displaystyle dS/dz>0} ) e, em seguida, quando uma parcela de ar sobe e se expande, ele vai chegar à nova altura a uma temperatura mais baixa do que seus arredores., Neste caso, o pacote de ar é mais denso do que seu entorno, então ele afunda de volta à sua altura original, e o ar é estável contra ser levantado. Se, pelo contrário, o ar superior for mais frio do que o previsto pela taxa de lapso adiabático, então, quando a parcela de ar subir para a sua nova altura, terá uma temperatura mais elevada e uma densidade mais baixa do que a sua envolvente e continuará a acelerar para cima.a troposfera é aquecida a partir de baixo por calor latente, radiação de onda longa e calor sensível. O excesso de aquecimento e a expansão vertical da troposfera ocorre nos trópicos., Nas latitudes médias, as temperaturas troposféricas diminuem de uma média de 15 ° C (59°F) ao nível do mar para cerca de -55°C (-67°F) na tropopausa. Nos Polos, a temperatura troposférica apenas diminui de uma média de 0°C (32°F) no nível do mar para cerca de -45°C (-49°F) na tropopausa. No Equador, As temperaturas troposféricas diminuem de uma média de 20°C (68°F) no nível do mar para cerca de -70°C a -75°C (-94 a -103°F) na tropopausa. A troposfera é mais fina nos pólos e mais espessa no Equador., A espessura média da troposfera tropical é aproximadamente 7 km maior do que a espessura troposférica média nos polos.TropopauseEdit tropopausa artigo principal: tropopausa tropopausa tropopausa é a região limite entre a troposfera e a estratosfera.medindo a mudança de temperatura com a altura através da troposfera e da estratosfera identifica a localização da tropopausa. Na troposfera, a temperatura diminui com a altitude. Na estratosfera, no entanto, a temperatura permanece constante por um tempo e, em seguida, aumenta com a altitude., Esta camada mais fria da atmosfera, onde a taxa de lapso muda de positivo (na troposfera) para negativo (na estratosfera), é definida como tropopausa. Assim, a tropopausa é uma camada de inversão, e há pouca mistura entre as duas camadas da atmosfera.