Termosfera i egzosfera - najwyższe warstwy atmosfery

Termosfera rozciąga się do wysokości około 800 km i charakteryzuje się gwałtownym wzrostem temperatury, która może osiągać nawet 1000-1500°C. W tej warstwie występuje jonosfera, gdzie obserwujemy zjawisko zorzy polarnej.

[!Przykład] Egzosfera temperatura zmienia się drastycznie - od bardzo wysokich wartości w dolnej części do około -273°C w górnych partiach, gdzie przechodzi w przestrzeń kosmiczną na wysokości około 2000 km.

Wysokość atmosfery ziemskiej jest umowna, gdyż przejście między atmosferą a przestrzenią kosmiczną jest płynne. Przyjmuje się, że meteorologiczna granica atmosfery znajduje się na wysokości około 2000 km.

Temperatura i Ciśnienie w Atmosferze Ziemskiej

Warstwy atmosfery ziemskiej charakteryzują się zróżnicowanymi wartościami temperatury, które mają ogromny wpływ na procesy zachodzące w powietrzu. Ekstremalne wartości temperatury na Ziemi wahają się od -89,2°C (zanotowane na stacji Wostok na Antarktydzie) do 56,7°C (zmierzone w Dolinie Śmierci w USA). Te różnice temperatur są kluczowe dla zrozumienia budowy atmosfery i jej funkcjonowania.

Skład atmosfery i jej właściwości fizyczne bezpośrednio wpływają na rozkład ciśnienia atmosferycznego. Ciśnienie atmosferyczne, będące naciskiem słupa powietrza na powierzchnię Ziemi, zmniejsza się wraz z wysokością o około 11,5 hPa na każde 100 metrów. Średnie ciśnienie na poziomie morza wynosi 1013 hPa, przy czym wartości poniżej 990 hPa uznawane są za niskie, a powyżej 1022 hPa za wysokie.

Definicja: Izobary to linie na mapach pogody łączące punkty o jednakowym ciśnieniu atmosferycznym. Są one podstawowym narzędziem w analizie rozkładu ciśnienia.

Układy Baryczne i Ich Wpływ na Pogodę

W warstwach atmosfery występują dwa podstawowe układy baryczne: niże (cyklony) i wyże (antycyklony). Niż baryczny charakteryzuje się występowaniem prądów wstępujących, które prowadzą do ochłodzenia powietrza i formowania się chmur oraz opadów. W centrum niżu ciśnienie jest najniższe i stopniowo wzrasta ku jego granicom.

Wyż baryczny działa odwrotnie - występują w nim prądy zstępujące, powodujące ogrzewanie się powietrza i brak zachmurzenia. Centrum wyżu charakteryzuje się najwyższym ciśnieniem, które maleje ku jego peryferiom. Ta różnica ciśnień jest główną przyczyną powstawania wiatrów.

Przykład: W wyżu barycznym ciśnienie może przekraczać 1025 hPa w centrum, podczas gdy w niżu może spadać poniżej 990 hPa.

Cyrkulacja Powietrza w Atmosferze Ziemskiej

Warstwy atmosfery ziemskiej podlegają złożonym procesom cyrkulacji powietrza, które mają kluczowy wpływ na klimat naszej planety. W strefie równikowej, gdzie występuje intensywne nagrzewanie powierzchni, ciepłe powietrze unosi się ku górze, tworząc obszar niskiego ciśnienia. Na dużych wysokościach temperatura znacząco spada, co prowadzi do kondensacji pary wodnej i powstawania charakterystycznych dla tej strefy chmur oraz codziennych deszczy zenitalnych.

Definicja: Pasaty to stałe wiatry wiejące od zwrotników w kierunku równika. Charakteryzują się tym, że są ciepłe i suche, a ich kierunek jest modyfikowany przez siłę Coriolisa - na półkuli północnej wieją z północnego wschodu, a na południowej z południowego wschodu.

W strefach umiarkowanych zachodzi intensywne mieszanie się mas powietrza o różnych temperaturach. Ciepłe powietrze napływające znad zwrotników spotyka się z chłodnym powietrzem polarnym, tworząc niże baryczne. Te układy ciśnienia są odpowiedzialne za zmienność pogody w strefach umiarkowanych. Wiatry zachodnie, dominujące w tych szerokościach geograficznych, przyczyniają się do transportu ciepła z niższych szerokości geograficznych.

Przykład: Antypasaty to potężne strumienie powietrza występujące na wysokości około 10 kilometrów nad powierzchnią Ziemi, między komórkami cyrkulacyjnymi Hadleya a Ferrela. Przemieszczają się z zachodu na wschód z prędkością przekraczającą 100 km/h.