Maan Tiede

Opetuksen Tavoitteet

• Luettelo suuret kerrokset ilmakehän ja niiden lämpötiloja.
• kertoo, miksi kaikki sää tapahtuu troposfäärissä.
• keskustele siitä, miten otsonikerros suojaa pintaa haitalliselta säteilyltä.,

Sanasto

• aurora
• exosphere
• ylösalaisin
• ionosfäärin
• magnetosfäärin
• voimalla
• otsonikerroksen
• aurinko laskee
• uhka
• lämpötila kaltevuus
• thermosphere
• troposfäärin

Johdanto

– tunnelma on kerroksellinen, joka vastaa kanssa miten ilmakehän lämpötilan muutokset korkeus. Ymmärtämällä tavalla lämpötilan muutokset korkeudessa, voimme oppia paljon siitä, miten ilmakehä toimii., Kun sää tapahtuu alemmassa ilmakehässä, mielenkiintoisia asioita, kuten kaunis aurora, tapahtuu korkeammalla ilmakehässä.

Lämpötila

Miksi lämmin ilma nousee (Kuva yllä)? Kaasumolekyylit pystyvät liikkumaan vapaasti ja jos ne eivät ole yhteydessä ilmakehään, ne voivat viedä enemmän tai vähemmän tilaa.

• kun kaasumolekyylit ovat viileitä, ne ovat hitaita eivätkä vie yhtä paljon tilaa., Kun molekyylejä on vähemmän, sekä ilman tiheys että Ilmanpaine ovat korkeampia.
• kun kaasumolekyylit ovat lämpimiä, ne liikkuvat voimakkaasti ja vievät enemmän tilaa. Ilman tiheys ja Ilmanpaine ovat pienemmät.

lämpimämpi, kevyempi ilma on kelluvampaa kuin sen yläpuolella oleva viileämpi ilma, joten se nousee. Sen jälkeen viileämpi ilma vajoaa alas, koska se on tiheämpää kuin sen alla oleva ilma. Tämä on konvektio, joka kuvattiin laattatektoniikan luvussa.

korkeutta eniten muuttava ominaisuus on ilman lämpötila., Toisin kuin paineen ja tiheyden muutos, joka laskee korkeuden mukana, ilman lämpötilan muutokset eivät ole säännöllisiä. Lämpötilan muutosta etäisyyden kanssa kutsutaan lämpötilagradientiksi.

– tunnelma on jaettu kerroksiin perusteella, miten lämpötila, että kerros muuttuu korkeuden, kerroksen lämpötilagradientti (Kuva alla). Kunkin kerroksen lämpötilagradientti on erilainen. Joissakin kerroksissa lämpötila nousee korkeuden mukana ja toisissa se laskee. Kunkin kerroksen lämpötilagradientti määräytyy kerroksen lämmönlähteen mukaan (kuva alla).,

Useimmat tärkeät prosessit tunnelma tapahtua kaksi alinta kerrosta: troposfäärissä ja stratosfäärissä.,

Troposfäärin

lämpötila otsonia on eniten lähellä Maan pinnalla ja pienenee korkeuden. Troposfäärin lämpötilagradientti on keskimäärin 6,5°c / 1 000 m (3,6°F / 1 000 jalkaa.) korkeudesta. Mikä on troposfäärin lämmönlähde?

maan pinta on troposfäärille merkittävä lämmönlähde, vaikka lähes kaikki tuo lämpö tulee auringosta. Maan päällä oleva kivi, maaperä ja vesi imevät auringon valon ja säteilevät sen takaisin ilmakehään kuumuutena., Lämpötila on myös korkeampi lähellä pintaa, koska kaasujen tiheys on suurempi. Korkeampi painovoima saa lämpötilan nousemaan.

huomaa, että troposfäärissä lämpimämpi ilma on viileämmän ilman alla. Mitä tästä seuraa? Tila on epävakaa. Pinnan lähellä oleva lämmin ilma nousee ja troposfäärin lavuaareissa korkeampi viileä ilma. Troposfäärin ilma sekoittuu paljon. Tämä sekoittaminen aiheuttaa lämpötilan kaltevuuden vaihtelevan ajan ja paikan mukaan., Ilman nousu ja uppoaminen troposfäärissä tarkoittaa, että koko planeetan sää tapahtuu troposfäärissä.

Joskus on lämpötilan inversio, ilman lämpötila troposfäärin lisää korkeuden ja lämmin ilma istuu yli kylmää ilmaa. Inversiot ovat hyvin stabiileja ja voivat kestää useita päiviä tai jopa viikkoja. Käännellen muodossa:

• Yli maa-yöllä tai talvella, kun maa on kylmä. Kylmä maa jäähdyttää sen yläpuolella istuvaa ilmaa, jolloin tämä Matala ilmakerros on tiheämpää kuin sen yläpuolella oleva ilma.
• lähellä rannikkoa, jossa kylmä merivesi jäähdyttää sen yläpuolella olevaa ilmaa., Kun tuo tiheämpi ilma liikkuu sisämaassa, se liukuu lämpimämmän ilman alla maan yllä.

koska lämpötilan inversiot ovat stabiileja, ne usein pyydystävät saasteita ja tuottavat epäterveellisiä ilmaolosuhteita kaupungeissa (kuva alla).

yläosassa troposfäärin on ohut kerros, jossa lämpötila ei muutu korkeus., Tämä tarkoittaa sitä, että troposfäärin viileämpi, tiheämpi ilma jää loukkuun stratosfäärin lämpimämmän, vähemmän tiheän ilman alle. Troposfääristä ja stratosfääristä tuleva ilma sekoittuu harvoin.

stratosfääri

suuren tulivuorenpurkauksen tuhka ja kaasu voivat puhjeta stratosfääriin, troposfäärin yläpuolelle. Kerran stratosfäärissä se pysyy siellä monta vuotta, koska näiden kahden kerroksen välillä on niin vähän sekoittumista. Lentäjät haluavat lentää stratosfäärin alaosissa, koska ilmassa on vähän turbulenssia.,

stratosfäärissä lämpötila nousee korkeuden myötä. Mikä on stratosfäärin lämmönlähde? Stratosfäärin suora lämmönlähde on aurinko. Stratosfäärin ilma on stabiilia, koska lämpimämpi, vähemmän tiheä ilma istuu viileämmän, tiheämmän ilman päälle. Tämän seurauksena kerroksen sisällä ei juurikaan sekoitu ilmaa.

otsonikerrosta esiintyy stratosfäärissä 15-30 kilometrin korkeudessa. Otsonikerroksen paksuus vaihtelee vuodenajan ja myös leveysasteen mukaan.,

otsonikerros on erittäin tärkeä, koska otsoni kaasu stratosfäärissä imee suurimman osan Auringon haitallisia ultravioletti (UV) säteilyä. Tämän vuoksi otsonikerros suojaa elämää Maapallolla. Korkeaenerginen UV-valo tunkeutuu soluihin ja vaurioittaa DNA: ta, mikä johtaa solukuolemaan (jonka tiedämme pahaksi auringonpolttamaksi). Maan eliöt eivät sopeudu voimakkaaseen UV-säteilyaltistukseen, joka tappaa tai vaurioittaa niitä. Ilman otsonikerrosta heijastamaan UVC-ja UVB-säteilyä, maapallon monimutkaisin elämä ei säilyisi pitkään (kuva alla).,

Voimalla

Lämpötilat mesosphere vähenee korkeuden. Koska mesosfäärissä on vähän Kaasumolekyylejä, jotka absorboivat auringon säteilyä, lämmönlähde on alla oleva stratosfääri. Mesosphere on erittäin kylmä, varsinkin sen yläosassa, noin -90°C (-130°F).

ilma mesosphere on erittäin alhainen tiheys: 99,9% massa tunnelma on alla voimalla., Tämän seurauksena ilmanpaine on hyvin alhainen (kuva alla). Henkilö matkustaa läpi mesosphere olisi kokemus vakavia palovammoja uv-valoa, koska otsonikerros, joka tarjoaa UV-suoja on stratosfäärissä alla. Happea hengitykseen ei olisi juuri lainkaan. Vielä oudompaa on, että suojaamattoman matkailijan veri kiehuisi normaalissa ruumiinlämmössä, koska paine on niin alhainen.

Thermosphere ja muualla

molekyylien tiheys on niin alhainen thermosphere, että yhden kaasumolekyylin voi mennä noin 1 km ennen kuin se törmää toiseen molekyyliin. Koska energiaa siirtyy niin vähän, ilma tuntuu hyvin kylmältä (kuva yllä).

termosfäärissä on ionosfääri., Ionosfäärin saa nimensä auringon säteilyä, joka ionizes kaasun molekyylien luoda positiivisesti varautunut ioni ja yksi tai enemmän negatiivisesti varautuneita elektroneja. Vapautuneet elektronit kulkevat ionosfäärissä sähkövirtoina. Vapaiden ionien vuoksi ionosfäärissä on monia mielenkiintoisia piirteitä.

yöllä radioaallot pomppivat ionosfääristä ja takaisin Maahan. Tämän vuoksi AM-radioaseman voi usein poimia kaukaa sen lähteestä yöllä.,

Van Allenin vyöhykkeet ovat kaksi donitsin muotoinen alueet varautuneita hiukkasia, jotka sijaitsevat yli tunnelma magnetosfäärin. Hiukkaset ovat peräisin auringon soihduista ja lentävät maahan aurinkotuulella. Jäätyään maan magneettikentän vangiksi ne seuraavat kentän magneettisia voimalinjoja. Nämä linjat ulottuvat Päiväntasaajan yläpuolelta pohjoisnavalle ja myös etelänavalle, jolloin ne palaavat päiväntasaajalle.,

Kun massiivinen aurinkomyrskyjä, koska Van Allen-vyöt tulla liikaa hiukkasia, tulos on kaikkein mahtava ominaisuus ionosfäärin — yöllä aurora (Kuva alla). Hiukkaset kiertyvät magneettikenttälinjoja pitkin kohti napoja. Varatut hiukkaset energisoivat happi-ja typpikaasumolekyylejä, jolloin ne syttyvät. Jokainen kaasu säteilee tiettyä valon väriä.

ei ole oikea ulompi raja exosphere, uloin kerros ilmapiiri, kaasun molekyylit lopuksi tullut niin niukasti, että jossain vaiheessa ei enää ole. Ilmakehän ulkopuolella on Aurinkotuuli. Aurinkotuuli koostuu nopeista hiukkasista, enimmäkseen protoneista ja elektroneista, jotka kulkevat nopeasti auringosta ulospäin.

Tämä video on hyvin perusteellinen keskustelussaan ilmakehän kerroksista., Muista, että kemiallinen koostumus jokainen kerros on lähes sama lukuun ottamatta otsoni kerros, joka on löytynyt stratosfäärissä (8a): http://www.youtube.com/watch?v=S-YAKZoy1A0 (6:44).

KQED: Valaisevat revontulet

Mitä Maan magneettikenttä näyttää, jos se oli maalattu värit? Se näyttäisi auroralta! Tämä QUEST-video tarkastelee revontulia, joka antaa vihjeitä aurinkotuulesta, maan magneettikentästä ja maan ilmakehästä. Lue lisää: http://science.kqed.org/quest/video/illuminating-the-northern-lights/.,

oppitunnin Yhteenveto

• ilmakehän ominaisuudet muuttuvat korkeuden mukana: tiheys laskee, ilmanpaine laskee, lämpötilan muutokset vaihtelevat.
• erilaiset lämpötilagradientit luovat ilmakehään erilaisia kerroksia.
• alin kerros on alailmakehässä, jossa suurin osa ilmakehän kaasut ja kaikki planeetan sää sijaitsevat. Troposfääri lämpenee maasta, joten lämpötila laskee korkeuden myötä. Koska lämmin ilma nousee ja viileä ilma vajoaa, troposfääri on epävakaa.,
• stratosfäärissä lämpötila nousee korkeuden myötä. Stratosfäärissä on otsonikerros, joka suojaa planeettaa auringon haitalliselta UV-säteilyltä.

Arvostelukysymykset

1. antavat yksityiskohtaisen selvityksen siitä, miksi lämmin ilma nousee.
2. miksi ilman lämpötila ei muutu tasaisesti korkeuden mukaan? Mainitse esimerkkejä.
3. kuvaa, miten maa toimii troposfäärin lämmönlähteenä. Mikä on energian lähde ja mitä sille energialle tapahtuu?
4. kuinka vakaa inversio on ja miksi? Miten inversio muodostuu?,
5. Phoenix, Arizona, on kaupunki Lounais-aavikolla. Kesät ovat erittäin kuumia. Talvipäivät ovat usein melko lämpimiä, mutta talviyöt voivat olla melko koleita. Joulukuussa inversiot ovat melko yleisiä. Miten inversio muodossa näissä olosuhteissa ja mitä seurauksia inversio tämän rönsyilevän, auto-riippuvainen city?
6. miksi troposfääristä ja stratosfääristä ei saa ilmaa vapaasti?
7. mikä on stratosfäärin lämmönlähde? Miten lämpö imeytyy?
8. kuvaa otsonin muodostumista ja otsonikerroksen häviämistä. Tapahtuuko toista enemmän kuin toista?,
9. miten ja missä ”tähdenlentoja” luodaan?
10. Miksi suojaamattoman matkailijan veren kiehumaan mesosphere?

Lisää Lukemista / Täydentäviä Linkkejä

• NASA, Mysteeri Aurora: http://www.youtube.com/watch?v=PaSFAbATPvk.

viittaa pohtimaan

• miten aurinkoenergia luo ilmakehän kerrokset?
• miten aurinkoenergia luo sään?
• mitä maapallolle tapahtuisi, jos otsonikerroksessa olisi vähemmän otsonia?