Earth Science

Målene for timen

• Liste opp de største lagene av atmosfæren og deres temperaturer.
• Drøft hvorfor all slags vær foregår i troposfæren.
• Diskutere hvordan ozonlaget beskytter overflaten mot skadelig stråling.,

Vokabular

• aurora
• «exosphere»
• inversjon
• ionosfæren
• magnetosfære
• mesosphere
• ozonlaget
• solar vind
• stratosfæren
• temperaturgradient
• thermosphere
• troposfæren

Innledning

atmosfæren er lagdelt, tilsvarende hvordan atmosfæren er temperaturen endrer seg med høyden over havet. Ved å forstå den måten temperaturen endrer seg med høyden over havet, kan vi lære mye om hvordan atmosfæren fungerer., Selv om været tar plass i den nedre atmosfæren, interessante ting, slik som den vakre aurora, skjer høyere oppe i atmosfæren.

Luft Temperatur

Hvorfor varm luft stiger (Figuren ovenfor)? Gass molekyler er i stand til å bevege seg fritt og hvis de er uncontained, som de er i atmosfæren, kan de ta opp mer eller mindre plass.

• Når gass molekyler er kule, de er trege og ikke tar opp så mye plass., Med samme antall molekyler i mindre plass, både luft tetthet og lufttrykket er høyere.
• Når gass molekyler er varme, de beveger seg kraftig, og tar opp mer plass. Luft tetthet og lufttrykket er lavere.

Varmere, lettere luft er mer spenstig enn det kjøligere luft over det, så det stiger. Kjøligere luft deretter synker ned, fordi det er tyngre enn luft under den. Dette er konveksjon, som ble beskrevet i platetektonikk kapittel.

eiendommen som endres mest påfallende med høyden over havet er temperaturen i luften., I motsetning til endring i trykk og tetthet, som synker med høyden over havet, endringer i lufttemperatur er ikke vanlig. En endring i temperatur med avstanden kalles en temperaturgradient.

atmosfæren er delt inn i lag, basert på hvordan temperaturen i at lag endringer med høyden, laget er temperaturgradient (Figur nedenfor). Temperaturen fall på hvert lag er forskjellige. I noen av lagene, øker temperaturen med høyden, og i andre er det reduseres. Den temperaturgradient i hvert lag er bestemt av den varme kilden layer (Figur nedenfor).,

de Fleste av de viktige prosesser i atmosfæren finner sted i de laveste to lag: troposfæren og stratosfæren.,

Troposfæren

temperaturen i troposfæren er høyest nær overflaten av Jorden, og avtar med høyden. Gjennomsnittlig temperatur gradient av troposfæren er 6,5°C per 1000 m (3.6°F per 1 000 ft.) høyde. Hva er kilden til varme for troposfæren?

Jordens overflate er en viktig kilde til varme i troposfæren, selv om nesten alle at varmen kommer fra Solen. Stein, jord og vann på Jorda absorberer Solens lys og utstråle den tilbake i atmosfæren som varme., Temperaturen er også høyere nær overflaten på grunn av større tetthet av gasser. Den høyere tyngdekraften fører til at temperaturen til å stige.

legg Merke til at i troposfæren varmere luften er under kjøligere luft. Hva tror du konsekvensen av dette er? Denne tilstanden er ustabil. Den varme luften nær overflaten stiger og kald luft høyere oppe i troposfæren synker. Slik at luften i troposfæren har mye blanding. Denne blanding fører til at temperatur gradient å variere med tid og sted., De stigende og synkende luft i troposfæren betyr at alle jordens vær foregår i troposfæren.

noen Ganger er det en temperatur-inversjon, luft temperatur i troposfæren øker med høyden og varm luft sitter over den kalde luften. Inversjoner er veldig stabil og kan vare i flere dager eller uker. Inversjoner form:

• Over land om natten eller om vinteren når bakken er kald. Den kalde bakken kjøler ned luften som ligger over det, noe som gjør dette lave lag med luft tyngre enn luften over det.
• Nær kysten hvor kaldt sjøvann kjøler luften over det., Når det tettere luft beveger seg innover i landet, det glir under varmere luft over landet.

Siden temperaturen inversjoner er stabile, de ofte felle miljøgifter og produsere usunn luft forhold i byene (Figur nedenfor).

På toppen av troposfæren er et tynt lag der temperaturen ikke endrer seg med høyden., Dette betyr at det kjøligere, tettere luft av troposfæren er fanget under varmere, mindre tett luft av stratosfæren. Luft fra troposfæren og stratosfæren sjelden blanding.

Stratosfæren

Aske og gass fra et stort vulkanutbrudd kan sprekke i stratosfæren, lag over troposfæren. En gang i stratosfæren, det blir hengende der i mange år, fordi det er så lite blanding mellom de to lagene. Piloter som skal fly i de nedre delene av stratosfæren fordi det er lite luft turbulens.,

I stratosfæren, temperaturen øker med høyden. Hva er den varme kilde for stratosfæren? Den direkte varme kilde for stratosfæren er Solen. Luft i stratosfæren er stabil fordi varmere, mindre tett luft sitter over kjøligere, tettere luft. Som et resultat, det er litt blanding av luft i lag.

ozonlaget er funnet i stratosfæren mellom 15 til 30 km (9 til 19 km) høyde over havet. Tykkelsen av ozonlaget varierer etter sesongen, og også av latitude.,

ozonlaget er ekstremt viktig fordi ozongass i stratosfæren absorberer de fleste av Solens skadelige ultrafiolette (UV) stråling. På grunn av dette, ozonlaget beskytter alt liv på Jorden. Høy-energi UV-lys som trenger inn i cellene og skader DNA, som fører til celledød (som vi kjenner som en dårlig solbrenthet). Organismer på Jorden er ikke tilpasset tunge UV-stråling, som dreper eller skader dem. Uten ozonlaget å reflektere UVC-og UVB-stråling, mest komplekse liv på Jorden ville ikke overleve lenge (Figur nedenfor).,

Mesosphere

Temperaturer i mesosphere avta med høyden. Fordi det er få gass molekyler i mesosphere til å absorbere Solens stråling, varme kilden er i stratosfæren nedenfor. Den mesosphere er ekstremt kaldt, spesielt på toppen, om -90°C (-130°F).

luften i mesosphere har svært lav tetthet: 99,9% av massen til atmosfæren er under mesosphere., Som et resultat, lufttrykk er svært lav (Figur nedenfor). En person som reiser gjennom mesosphere ville oppleve alvorlige brannskader fra ultrafiolett lys siden ozonlaget, som gir UV beskyttelse er i stratosfæren nedenfor. Det ville være nesten uten oksygen for å puste. Fremmed ennå, en ubeskyttet traveler ‘ s blod ville koke ved normal kroppstemperatur fordi trykket er så lavt.

Thermosphere og Utover

tettheten av molekyler som er så lave i thermosphere at en gass-molekylet kan gå ca 1 km før det kolliderer med et annet molekyl. Siden så lite energi som blir overført, luften føles veldig kaldt (Figuren ovenfor).

Innenfor thermosphere er ionosfæren., Ionosfæren har fått navnet sitt fra solstråling som ionizes gass molekyler til å skape et positivt ladet ion og én eller flere av negativt ladede elektroner. De frigjorte elektronene reise i ionosfæren som elektrisk strøm. På grunn av den frie ioner, ionosfæren har mange interessante egenskaper.

om natten, radiobølger sprette av ionosfæren og tilbake til Jorden. Dette er grunnen til at du ofte kan plukke opp en AM-radio station langt fra kilden i kveld.,

Van Allen-stråling belter er to doughnut-formet soner i sterkt ladede partikler som er lokalisert utenfor atmosfæren i magnetosfæren. Partiklene kommer i solar flares og fly til Jorden i solvinden. En gang fanget opp av jordas magnetfelt, og de følger langs banen er magnetiske linjer av makt. Disse linjene strekker seg fra over ekvator til Nordpolen, og også til Sydpolen deretter gå tilbake til ekvator.,

Når massive solar storm føre Van Allen-beltene til å bli overlesset med partikler, resultatet er den mest spektakulære funksjon av ionosfæren — natterstid aurora (Figur nedenfor). Partiklene spiral langs magnetiske feltlinjer mot polene. Den ladde partikler gir energi til oksygen og nitrogen gass molekyler, noe som fører dem til å lyse opp. Hver gass avgir et bestemt fargen på lyset.

Det er ingen reell ytre grense for «exosphere», det ytterste laget av atmosfæren; gass molekyler til slutt bli så knappe at det på enkelte punkt er det ikke mer. Utenfor atmosfæren er solvinden. Solvinden er laget av high-speed partikler, for det meste protoner og elektroner, som reiser seg raskt utover fra Solen.

Denne videoen er veldig grundig i sin diskusjon av lag av atmosfæren., Husk at den kjemiske sammensetningen av hvert lag er nesten den samme med unntak for ozonlaget som er funnet i stratosfæren (8a): http://www.youtube.com/watch?v=S-YAKZoy1A0 (6:44).

KQED: Opplysende Nordlyset

Hva ville jordas magnetfelt se ut som om det ble malt i farger? Det ville se ut som aurora! Denne SØKEN video ser på aurora, som gir hint om den solvinden, Jordens magnetfelt og Jordens atmosfære. Les mer på: http://science.kqed.org/quest/video/illuminating-the-northern-lights/.,

leksjonssammendrag q q

• Funksjoner av atmosfæren endres med høyde over havet: tetthet avtar, lufttrykket avtar, temperatur endringer variere.
• Forskjellige temperaturgradienter opprette forskjellige lag i atmosfæren.
• Det nederste laget er troposfæren hvor de fleste av atmosfæriske gasser og alle jordens været er plassert. Troposfæren er oppvarmet fra bakken, slik at temperaturen synker med høyden. Fordi varm luft stiger og kald luft synker, troposfæren er ustabil.,
• I stratosfæren, temperaturen øker med høyden. Stratosfæren inneholder ozonlaget, som beskytter planeten mot Solens skadelige UV-stråler.

se gjennom Spørsmål

– >

1. Gi en detaljert forklaring av hvorfor varm luft stiger.
2. Hvorfor ikke temperaturen endre jevnt med høyden? Gi eksempler.
3. Beskrive hvordan bakken fungerer som varmekilde for troposfæren. Hva er kilden til energi-og hva skjer med at energi?
4. Hvor stabile er en inversjon og hvorfor? Hvordan gjør en vending form?,
5. Phoenix, Arizona, er en by i det Sørvestlige ørkenen. Somrene er svært varme. Vinteren dagene er ofte ganske varmt, men vinternetter kan være ganske kjølig. I desember, inversjoner er ganske vanlig. Hvordan gjør en vending skjemaet under disse forholdene, og hva er konsekvensene av en inversjon til denne viltvoksende, bil-avhengige byen?
6. Hvorfor kan ikke luft fra troposfæren og stratosfæren mix fritt?
7. Hva er den varme kilde for stratosfæren? Hvordan er det varme absorberes?
8. Beskrive ozon etablering og tap i ozonlaget. Gjør et oppstå mer enn den andre?,
9. Hvordan og hvor er «stjerneskudd» skapt?
10. Hvorfor skulle en ubeskyttet traveler ‘ s blod koke i mesosphere?

Videre Lesing / Supplerende Lenker

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

Poeng å Vurdere

• Hvordan gjør solenergi skape atmosfære er lag?
• Hvordan gjør solenergi opprette været?
• Hva som ville skje med livet på Jorden hvis det var mindre ozon i ozonlaget?