Atmosfera

Człowiek żyje na powierzchni Ziemi, na pograniczu atmosfery, litosfery i hydrosfery . Powietrze, którym oddychamy, jest częścią atmosfery – gazowej powłoki Ziemi. Nazwa atmosfera pochodzi z języka greckiego (atmos – para, sphaira – kula).

Stałymi składnikami powietrza atmosferycznego są: azot 78%, tlen 21%, oraz argon, neon, hel, metan, krypton i wodór. Udział tych składników nie zmienia się do wysokości 80 km.
Zmienne składniki powietrza atmosferycznego to: para wodna, dwutlenek węgla, dwutlenek azotu, dwutlenek siarki, ozon. Średnia wartość dwutlenku węgla wynosi około 0,03%. W ostatnich latach zaznacza się wzrost wartości tego gazu w atmosferze.

Poza gazami powietrze atmosferyczne zawiera domieszki: cząstki dymu, sadzy, kryształki soli morskiej, pyłki roślinne, bakterie. Bardzo ważnym składnikiem powietrza jest ozon (mimo że występuje w znikomych ilościach). Ma on zdolność pochłaniania ultrafioletowego promieniowania słonecznego, które jest szkodliwe dla organizmów żywych.

Atmosfera w przekroju pionowym nie jest jednorodna. Zbudowana jest z warstw, które różnią się właściwościami fizycznymi (głównie temperaturą). Biorąc za podstawę zmiany temperatury, wyróżnia się 4 warstwy: troposferę, stratosferę, mezosferę, egzosferę. Ze względu na określone właściwości fizyczne atmosfery wyróżniamy w niej termosferę i jonosferę. W troposferze zachodzą zjawiska kształtujące pogodę i klimat na Ziemi, w jonosferze występuje zjawisko zorzy polarnej.

Troposfera jest warstwą najbliższą Ziemi. Sięga do 8 km nad biegunami i do około 17 km nad równikiem. Charakterystyczną jej cechą jest spadek temperatury wraz z wysokością – średnio 0,6oC na 100 m. W troposferze zawarta jest prawie cała para wodna.

Stan atmosfery w danej chwili i w określonym miejscu nazywamy pogodą. Składnikami pogody są: temperatura powietrza, ciśnienie atmosferyczne, opady atmosferyczne, wilgotność, zachmurzenie i wiatry. Na podstawie długich obserwacji pogody na danym obszarze można określić jego klimat, czyli układ charakterystycznych typów pogody w dłuższym okresie czasu (wielu lat).

Krążenie powietrza na Ziemi to cyrkulacja atmosfery. Spowodowane jest ono różnicą ciśnień wywołana różnym nagrzaniem powierzchni Ziemi (wody i lądów). Ciśnienie atmosferyczne jest to siła, z jaka słup powietrza działa swoim ciężarem na jednostkę powierzchni. Jednostką ciśnienia atmosferycznego jest hektopascal (hPa) lub milimetr wysokości słupa rtęci (mm Hg). 760 mm Hg = 1013 hPa – jest to normalne ciśnienie na poziomie morza przy temperaturze 0oC.

Na mapach klimatycznych ciśnienie przedstawia się za pomocą izobar, czyli linii łączących miejsca o jednakowym ciśnieniu.

Nagrzana promieniami słonecznymi Ziemia przekazuje ciepło atmosferyczne. Powietrze atmosferyczne nagrzewa się, staje się lżejsze i unosi się do góry. W dolnych warstwach troposfery powstaje obszar niskiego ciśnienia (niż baryczny). Ku temu obszarowi przemieszcza się powietrze z obszaru wysokiego ciśnienia (wyżu barycznego), dążąc do jego wyrównania. Należy dodać, że ciśnienie powietrza rośnie (w wyżu barycznym) i maleje (w niżu barycznym) ku środkowi układu. Poziomy ruch powietrza wywołany różnicą ciśnień nazywamy wiatrem.

Na kuli ziemskiej wyróżnia się strefy stałych – niskich lub wysokich ciśnień:
- strefy obniżonego ciśnienia okołorównikowego,
- strefy wyżów podzwrotnikowych,
- strefy niżów umiarkowanych szerokości geograficznych,
- strefy wyżów okołobiegunowych.

Na klimat wpływa szereg czynników geograficznych, m. In.:
Szerokość geograficzna, która jest głównym czynnikiem klimatycznym. Zależy od niej ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi, długość trwania dni i nocy oraz wysokość Słońca nad horyzontem. Są to główne czynniki wpływające na rozkład temperatury powietrza. Wraz ze wzrostem szerokości geograficznej spada temperatura powietrza, ale rośnie różnica między średnią temperaturą miesiąca najchłodniejszego i najcieplejszego, czyli amplituda.

Wielkość i rozmieszczenie lądów i oceanów wpływa na zróżnicowanie temperatur, a co za tym idzie powstawanie różnic w ciśnieniu atmosferycznym. To z kolei staje się przyczyna powstawania wiatrów, np. monsumów. Parowanie z obszarów wodnych i wiejące wiatry znad oceanów powodują, ż e w pasie wybrzeży opady są wyższe niż w głębi lądu.

Odległość od morza wpływa na wielkość opadów, ich rozkład w ciągu roku oraz zróżnicowanie temperatur, co pozwala na wyróżnienie klimatu lądowego i morskiego. W strefie umiarkowanej klimat morski charakteryzuje się wyższymi opadami, łagodnymi zimami a chłodnymi latami. W klimacie lądowym zima jest mroźna, lato upalne – występują duże roczne amplitudy temperatury powietrza.

Prądy morskie (ciepłe lub zimne) wywierają ogromny wpływ na klimat wybrzeży, wzdłuż których płyną. Najwyraźniej widoczny jest wpływ prądów na wybrzeża Ameryki Północnej i Europy. Wzdłuż zachodnich wybrzeży Europy i Półwyspu Skandynawskiego płynie ciepły prąd, który powoduje podwyższenie temperatury powietrza i wzrost opadów. Płynący wzdłuż wybrzeży Ameryki Północnej zimny prąd obniża temperaturę powietrza i zmniejsza wielkość opadów. Wynikiem działania zimnych prądów morskich są, występujące w pasie wybrzeży, pustynie, np. pustynia Atacama (Ameryka Południowa) i pustynia Namib (Afryka).

Ukształtowanie terenu i wysokość nad poziomem morza wpływa na temperatur powietrza, opady atmosferyczne i wiatry. Na zróżnicowanie temperatury ma wpływ nachylenie i ekspozycja stoków: na półkuli północnej szybciej nagrzewają się tereny o ekspozycji południowej, na stokach północnych jest chłodniej i dlatego dłużej zalega tam pokrywa śnieżna. Wraz ze wzrostem wysokości zmniejsza się ciśnienie atmosferyczne. Suma opadów atmosferycznych większa jest w górach. Są one barierą, która zatrzymuje wilgotne masy powietrza. Wyższe opady występują na stokach dowietrznych, niższe na stokach zawietrznych. Np. bariera Himalaje przyczynia się do powstania pustyń w Azji Środkowej. Opady atmosferyczne przedstawia się na mapach w postaci izohiet, łączących miejsca o tej samej sumie opadów.
Rodzaj podłoża. Główną rolę odgrywa barwa podłoża. Im jest ona ciemniejsza, tym podłoże szybciej się nagrzewa (np. nieporośnięte ciemne skały) i więcej oddaje ciepła do atmosfery, powodując wzrost temperatury. Na klimat wpływa również szata roślinna, zasięg i grubość pokrywy śnieżnej, występowanie pokrywy lodowej. Na mapach przebieg temperatur przedstawia się za pomocą izoterm – linii łączących miejsc a o tej samej temperaturze.

Strefy klimatyczne:
Charakterystyka - Typ - Charakterystyka typu

Strefa Klimatów Równikowych - Wysokie opady nasilają się w czasie zenitalnego górowania Słońca - Na obszarach położonych bliżej zwrotników występuje jedna pora deszczowa. Większe opady występują nad lądami z powodu wysokiego parowania i łatwiejszego tworzenia się chmur. Wilgotny. Są to klimaty gorące i wilgotne, o małych rocznych różnicach.

Strefa Klimatów Zwrotnikowych - Klimaty tej strefy cechują wysokie temperatury. W jej obrębie zanotowano rekordowe temperatury powietrza, powyżej 60oC.Suchy Dwa główne typy klimatu tej strefy to klimat zwrotnikowy, suchy obejmujący obszary pustyń i półpustyń oraz klimat monsumowy, charakteryzujący się wysokimi opadami w okresie lata.

Strefa Klimatów Podzwrotnikowych - W tej strefie ma miejsce wyraźny sezonowy przebieg temperatury powietrza i opadów. W lecie pogoda kształtuje się pod wpływem powietrza zwrotnikowego, a zimą pod wpływem niżów strefy umiarkowanej. Kontynentalny suchy - Można tu wyróżnić klimat śródziemnomorski, monsumowy, kontynentalny suchy.

Strefa Klimatów Umiarkowanych - W tą strefę charakteryzują dwa głównie w niej występujące klimaty: morski i kontynentalny. W strefie tej występują cztery klimatyczne pory roku. Morski Klimat morski charakteryzuje się łagodnymi zimami i chłodnymi latami oraz dużymi opadami. Natomiast w klimacie kontynental-nym zimy są mroźne, a lata gorące. Niewielkie opady występują głównie wiosną i latem.

Strefa Klimatów Okołobiegunowych - Średnie roczne temperatury w tej strefie są poniżej 0oC. Na Antarktydzie klimat jest bardziej mroźny niż w Arktyce. Wiąże się to z dużą wysokością nad poziomem morza (średnia wysokość to 2030m) oraz występowaniem huraganowych wiatrów, wiejących z wnętrza kontynentu w stronę oceanów. Subpolarny, polarny Wyróżnia się tu dwa typy klimatów: subpolarny i polarny. W klimacie sybpolarnym temperatura w okresie lata nie przekracza 10oC. W klimacie polarnym zanotowano najniższe na świecie temperatury dochodzące do –900C. Opadów w strefach polarnych jest mało.