Atmosfera

Iš PG Wiki.
Peršokti į: navigaciją, paiešką

Turinys

ATMOSFERA

www.youtube.com/watch?v=DHrapzHPCSA


Atmosfera – tai Žemės rutulį juosiantis oro sluoksnis. Ji siekia daigiau kaip 2000 km, tačiau apie 94% oro masės yra susitelkę iki 20 km aukščio. Pagal savybes ir sudėtį atmosfera skirstoma į homosferą iki 94 km ir heterosferą virš 94 km. Homosfera sudaryta iš deguonies (21%), azoto (78%), kitų dujų (helio, vandenilio ir kt.) (1%). Heterosfera sudaryta iš dujų, kurios skaidosi į atomus.

Atmosfera pagal vertikalųjį temperatūros pasiskirstymą skirstoma:

Atmosfera.png

Troposfera – pats žemiausias ir tankiausias iš pagrindinių atmosferos sluoksnių. Jis tęsiasi iki 7-10 km virš ašigalių ir iki 16-18 km virš pusiaujo. Šiame sluoksnyje susitelkę ¾ visos oro masės. Tiesioginiai saulės spinduliai mažai veikia šią sferą ir ji įšyla nuo žemės paviršiaus. Šiluma pasiskirsto dėl spinduliavmo šilumos apykaitos, vertikalaus turbulentiškumo, vandens garų kondensacijos, sublimacijos, garavimo, ledo kristalų tirpimo ir kt. Kylant aukštyn oro temperatūra vidutiniškai krinta 6,5ºC/1km. Troposferoje yra daug vandens garų, kurie sudaro debesis, kritulius, daug sulkių, priemaišų. Sąlyginai troposfera dar skirstoma į žemutinę (iki 2,5 km), vidurinę (2,5-6 km) ir viršutinę (nuo 6 km iki tropopauzės). Tropsferoje veikia įvairios oro masės, vadinamos atmosferos frontais. Žemutinį sluoksnį (iki 100 m) labiausiai veikia žemės paviršiaus temperatūra. Mechaninis oro maišymasis būdingas nuo 100 iki 1500 m aukštyje. Sluoksnis, esantis virš 1500 m, vadinamas laisvąja atmosfera.

Tropopauzėje būdingi temperatūros, vėjo ir matomumo pasikeitimai, turintys įtakos skrydžiams. Čia taip pat dažnai būna atmosferos sraujymės.

Stratosferoje šilumos šaltinis yra ozono sluoksnis, kuris daugiausiai susikaupęs 20-25 km aukštyje. Jis sugeria didžiąją saulės radiacijos dalį. Startosfera yra pastovesnė, vertikaliai oro masės nesimaišo. Oras čia sausas, debesų nėra. Tik 25-30 km aukštyje atsiranda perlamutriniai švytintys debesys, sudaryti iš praretėjusių vandens lašelių. Stratosferoje gali skraidyti viršgarsiniai lėktuvai.

Mezosferoje iš pradžių temperatūra staigiai kyla iki 55 km, o po to ji staigiai krinta.

Termosferoje būdingas temperatūros kitimas pagal aukštį. 200 km aukštyje temperatūra siekia 200-250ºC. Šis sluoksnis dar vadinamas jonosfera, nes jame susikaupę daug dulkių, dalelių, turinčių elektros krūvį.

Egzosfera – išorinis atmosferos sluoksnis, nuosekliai pereinantis į tarpplanetinę erdvę. Egzosferoje dujos žymiai praretėjusios.


BENDROJI ATMOSFEROS CIRKULIACIJA

Žemės atmosfera yra nuolatiniame judėjime, o jėgos, sukeliančios atmosferos judėjimą, atsiranda dėl nevienodo žemės paviršiaus įšilimo. Šių jėgų veikimas yra nukreiptas palaikyti atmosferos pusiausvyrą. Tačiau realioje atmosferoje tokios pusiausvyros nėra, kadangi oro judėjimas niekada nenutrūksta, o tai sukelia orų permainas. Orų pasikeitimo analizė sinoptinių žemėlapių pagalba leido išaiškinti priklausomybę kiekviename Žemės geografiniame taške ir fizinių atmosferos procesų. Iš sinoptinių žemėlapių galima sužinoti ne tik orus, kurie buvo stebimi tam tikrą valandą, bet ir numatyti dėsningumus, orų pasikeitimus kelių valandų ar net parų bėgyje. Šį sudėtingą darbą atlieka meteorologai. Iš visų oro tėkmių galima išskirti pagrindines, dėsningesnes savo masteliais ir pastovesnes. Tokios oro tėkmės, apimančios didelius geografinius rajonus ir tam tikru atžvilgiu pastovios, vadinamos bendrąja atmosferos cirkuliacija.

Bendroji atmosferos cirkuliacija yra daugelio faktorių rezultatas, iš kurių esminiai yra šie:

1) saulės energijos pritakos nevienodumai įvairiose platumose ir įvairiu metų laiku;

2) Žemės sukimasis apie savo ašį ir dėl to kylančios inercinės jėgos poveikis;

3) Žemės paviršiaus nevienodumai;

Vieni iš pagrindinių bendrosios atmosferos cirkuliacijos elementų:

1) Zoninės cirkuliacijos tėkmės, turinčius bendrą judėjimo kryptį virš platuminių ratų. Troposferoje ir stratosferoje vyraujantys žiemą poliariniuose rajonuose ir ištisus metus vidurio platumose vakarų vėjai. Šiaurės rytų vėjai – pasatai vyrauja prie žemės paviršiaus ir apatinėje troposferoje tropinėje platumose...

2) Masonai vyrauja virš tropinių sričių, kyla dėl nevienodo žemyno ir vandenyno įšilimo. Vasarą pučia iš vandenyno į žemyną, žiemą – atvirkščiai.

3) Ciklonų ir anticiklonų trajektorijos ir jų tėkmės. Yra didžiuliai sūkuriai su uždara cirkuliacija. Būdinga vidutinėms platumoms. Tropinėse srityse virš vandenyno vėlyvą vasarą ir rudenį susidaro tropiniai ciklonai (taifūnai, uraganai).


LIETUVOS KLIMATAS

Lietuvos kaip tam tikro geografinio rajono klimatas formuojasi veikiant globaliniams faktoriams. Pačius bendriausius Lietuvos klimato bruožus lemia teritorijos geografinė padėtis. Lietuva išsidėsčiusi vidutinės klimato juostos šiaurinėje dalyje. Teritorijos nuotolis nuo pusiaujo yra 6000 km, o nuo Šiaurės ašigalio – 3900 km. Tai labai nulemia bendrosios saulės radiacijos prietaką: vidutiniškai per metus gauna 85 kcal/cm2.

Antras globalinis faktorius – tai vyraujanti vakarinė oro masių pernaša vidutinėse platumose. Ji apima visą troposferą ir dalį stratosferos. Ši pernaša atsiranda dėl temperatūros ir slėgio skirtumų horizontalaus barinio gradiento dedamoji yra nukreipta į subtropines platumas veikiant Koriolio jėgai. Reikšmingiausia iš vietinių sąlygų yra žemynų ir vandenynų pasiskirstymas. Į vakarus nuo Lietuvos – Baltijos jūra ir Atlanto vandenynas. Į rytus – kelis tūkstančius kilometrų tęsiasi Eurazijos žemynas, todėl Lietuvos teritorijos klimatas nėra tipiškai jūrinis. Iš vakarų į rytus didėja klimato kontinentalumas: auga temperatūros kitimo metinė ir paros amplitudė, mažėja kritulių, oras tampa sausesnis. Palyginti negilios Baltijos jūros įtaka pasireiškia siaurame 30-100 km ruože. Sumažėjus metinei temperatūros amplitudei, žiemą padidėja rūkų skaičius, apatinis debesuotumas, 5-10 dienų vėliau susidaro sniego danga. Taip yra todėl, kad Baltijos jūros pakrantėje vyksta dinaminiai oro srautų pasikeitimai. Sausumos šiurkštumas 102-104 didesnis negu vandens paviršius. Pasiekus sausumą vėjo greitis sumažėja 1,4-1,7 karto. Todėl ties kranto linija susidaro konvenciniai ritiniai, dėl ko atsiranda žieminės perkūnijos, liūtiniai krituliai. Šiltuoju metų laiku esant anticiklonui formuojasi brizinė cirkuliacija. Pagal Keperio klasifikaciją Lietuvos klimatas apibūdinamas kaip vidutiniškai šaltas su snieginga žiema. Nemažiau kaip 4 mėnesius vidutinė oro temperatūra yra aukštesnė už 10C. Mažiausia temperatūra – (-3)C aukščiausia – 22C.

Lietuva priklauso taigos zonos mišriems miškams, dėl šalčio čia neauga bukas.

Alesavo genetinėje klasifikacijoje Lietuvos klimatas priskiriamas vidutinių platumų Atlantinės – kontinentinė miškų srities pietvakarinei posričiai.

Svarbiausi radiaciniai procesai, nulemiantys Lietuvos klimatą yra šie: paklotinio paviršiaus įšilimas dėl Žemę pasiekusios trumpabangės saulės radiacijos. Šio proceso intensyvumas priklauso nuo geografinės platumos. Per metus Lietuvos teritorija gauna ne vienodą saulės energijos kiekį, o tai susiję su Žemės judėjimu apie Saulę ir Žemės ašies polinkiu, Lietuvos padėtimi pusiaujo atžvilgiu, kas savo ruožtu nulemia dienos ir nakties kaitą. Dienos trukmė ir saulės aukštis virš horizonto vadinami saulės radiacijos pritakos astronominiais faktoriais. Kadangi šiaurinė ir pietinė Lietuvos sienos nutolusios tik 2o, tai dienos trukmės skirtumas šiaurinėje ir pietinėje Lietuvos dalyse neviršija 36 min. Ignalinos rajone Vasiūnų kaime ir Nidos kopose diena ir naktis prasideda ne vienu momentu: 20min anksčiau saulė pateka Vasiūnuose. Ryto ir vakaro prieblandos trukmė taip pat kinta. Prieblanda vadinamas laikas, kol saulės disko viršutinis kraštas iki patekėjimo arba po jo nusileidimo nukeliauja 6-7o už horizonto. Prieblanda tęsiasi birželio mėnesį 108 min., gruodžio mėnesį 85 min.


ATMOSFEROS CIRKULIACIJOS YPATUMAI

Lietuvos klimatas priklauso ne tik nuo geografinės padėties, bet ir nuo atmosferos cirkuliacijos: nuo ciklonų ir anticiklonų dažnumo, oro masių vertikalaus judėjimo. Šie procesai užtikrina nenutrūkstamą šilumos ir drėgmės apykaitą tarp įvairių teritorijų, taip pat tarp Žemės paviršiaus ir atmosferos.

Atmosferos cirkuliacijoje Lietuvoje formuojasi trys svarbiausi centrai:

1) šiaurės Atlanto (Islandijos) ciklonas;

2) Azorų anticiklonas;

3) Azijos anticiklono vakarinis gūbrys.

Šių centrų padėtis Lietuvos atžvilgiu ir jų aktyvumas kinta. Žiemą, kai padidėja Islandijos ciklono aktyvumas, o šalto Azijos anticiklono gūbrys užima visą Europą, tai Lietuva atsiduria tarp jų. Izobaros kerta iš pietvakarių į šiaurės rytus. Pavasarį, sumažėjus temperatūros kontrastui tarp vandenyno ir žemyno, virš Europos formuojasi mažo gradiento barinis laukas su silpnais vėjais. O vasarą patenka į gūbrio įtaką. Izobaros įgauna vakarų ir šiaurės vakarų orientaciją. Rudenį prasideda Islandijos depresijos regeneracija ir slėgis joje krinta. Azorų anticiklono slėgis sumažėja ir centras pasislenka 2-3o į pietus. Izobaros sutankėja ir įgauna platuminį vakarų ar rytų pobūdį.

Lietuvos atmosferos priežeminio slėgio teritoriniai skirtumai nėra dideli ir neviršija 1,5 mbar. Vidutinis slėgis 1014-1015 hPa. Tačiau šis dydis per metus kinta. Didžiausias slėgis būna sausio mėnesį 1016-1017 hPa, o mažiausias – liepos mėnesį apie 1012 hPa. Vidutinė kitimo amplitudė yra apie 5 hPa, nors absoliutus slėgio svyravimo diapazonas svyruoja 100 hPa. Pastebimi dar du antriniai maksimumai gegužės ir spalio mėnesiais. Tokią slėgio eigą Lietuvoje lemia ciklonų ir anticiklonų veikla bei globalinio slėgio lauko kitimas.

ATMOSFEROS SLĖGIS

Atmosferos slėgis – tai toks slėgis, kuriuo kiekviename atmosferos taške oras suspaudžiamas aukščiau esančių atmosferos sluoksnių ir pats slegia aplinką. Atmosferos slėgis apatiniuose sluoksniuose keičiasi greičiau negu viršutiniuose. Aukštis, per kurį atmosferos slėgis pasikeičia vienu vienetu, vadinamas barometriniu žingsniu (mm Hg – nPa – mbar).

Horizontalusis barinis gradientas – tai slėgio kitimas horizontalioje plokštumoje izobaroms statmena kryptimi. Jis matuojamas mbar (hPa)/100km. Horizontalaus barinio gradiento dydį rodo izobarų tankumas: kuo jos tankesnės, tuo didesnis horizontalusis barinis gradientas.. taigi jis atvirkščiai proporcingas atstumui tarp izobarų. Vidutinė horizontalaus barinio gradiento vertė lygi 1-3mbar/100km.

Oro tankis didėja didėjant slėgiui ir mažėjant oro temperatūrai. Tačiau didžiausi oro tankio pasikeitimai vyksta kintant slėgiui. Patys žemiausi oro sluoksniai, kuriuos slegia visas atmosferos storis, turi didžiausią tankį. Dėl oro tankio mažėjimo kylant aukštyn tampa aišku, kad slėgio kitimas vyksta greičiau žemuose oro sluoksniuose negu viršutiniuose. Lygiai tą patį galima pasakyti, kad šaltoje oro masėje slėgis kylant aukštyn mažėja greičiau negu šiltoje oro masėje. Todėl esant vienodam slėgiui prie žemės paviršiaus tam tikras slėgis tam tikrame aukštyje šiltoje oro masėje bus aukščiau negu šaltoje oro masėje.

Atmosferos slegis.png

Punktyrinės linijos vertikaliame pjūvyje yra vienodo slėgio paviršiai. Jie vadinami izobariniais paviršiais. Ciklonuose izobariniai paviršiai išlinksta žemyn, anticiklone iškyla aukštyn. Taip pat izobariniai paviršiai išlinksta žemyn ten, kur yra šaltos oro masės, ir išlinksta aukštyn šiltose oro masėse. Sudaromi tokie aukštutiniai žemėlapiai Slėgių/aukščių lentelė:

100 hPa – 53 000 ft ~ 16 154 m

200 hPa – 38 000 ft ~ 11 582 m

300 hPa – 30 000 ft ~ 9 144 m

500 hPa – 18 000 ft ~ 5 486 m

700 hPa – 10 000 ft ~ 3 048 m

800 hPa – 6 500 ft ~ 1981 m

900 hPa – 3 000 ft ~ 914 m

1013 hPa – MSL (Mean Sea Level)- Jūros lygyje

Aukštimačiai duoda informaciją apie slėgį, nustatant faktinį MSL aukštį. Barometrinių aukštimačių metodinės klaidos: Barometrinių aukštimačių matavimo rezultatai priklauso nuo meteorologinių sąlygų. Orlaiviui skrendant per atmosferinius sluoksnius, ciklonus ir anticiklonus bei kitas barinių darinių sistemas, o ypač skrendant dideliuose aukščiuose esant vienodiems prietaiso parodymams tikrasis aukštis bus skirtingas. Norint gauti geometrinį skrydžio aukštį, į prietaiso parodymus būtina įvesti metodinę pataisą: realių atmosferos sąlygų nukrypimo nuo standartinių. Ši pataisa nustatoma pagal atmosferos slėgio nuliniame aukštyje nukrypimą.


STANDARTINĖ ATMOSFERA

Fizinės atmosferos charakteristikos kinta priklausomai nuo atmosferos procesų: ciklonų, anticiklonų, metų, paros laiko. Praktinėje veikloje pasirodė būtina ir patogu fizinių atmosferos charakteristikų vidutines reikšmes naudoti kaip pastovias.

Standartinė atmosfera – tai nepriklausomai nuo paros ir metų laiko atmosferos būvio charakteristika, kur oras yra traktuojamas kaip idealios dujos ir pagrindiniai jų parametrai turi vidutines reikšmes. Standartinė atmosfera naudojama skaičiavimams, orlaivių, jų variklių projektavimui, įvairių mokslinių klausimų sprendimui.

Jūros Lygyje (MSL) p=1013,25 hPa t=15C tankis=1,225kg/m3 g=9,81 m/s2

Nuo MSL iki 11 km Vertikalus temperatūros gradientas 0,65C/100m

Nuo 11 km iki 20 km Temperatūros konstanta –56,8C

Nuo 20 km iki 32 km Vertikalus temperatūros gradientas 0,3C/1000ft ~ 304,8m

Realios atmosferos charakteristikos skiriasi nuo standartinės atmosferos reikšmių, dėl skirtingos geografinės padėties. Aviacijoje dažniausiai naudojami standartiniai aukščiai: pagal slėgį (barometrinis aukštis), pagal oro tankį (standartinėje atmosferoje, kurios oro tankis lygus faktiniam oro tankiui skrydžio lygyje).


ORO TEMPERATŪRA

Oro temperatūra yra įšilimo laipsnis arba šiluminio oro būvio charakteristika. Matuojama laipsniais C, F, K. Užšalimo temperatūra 0C, užvirimo - 100C. Kelvino skalėje: užšalimo 273,16K, užvirimo 373,16K. Farenheito skalėje: užšalimo 32F. Temperatūra matuojama 1/10 laipsnio tikslumu meteorologinėse aikštelėse.

Laikinieji temperatūros pasikeitimai: paros, metų, neperiodiniai. Keičiasi nuo įvairių faktorių. Paros eiga: temperatūra stebima vasarą (liepos mėn.) 3 val. nakties, žiemą (sausio mėn.) 7 val. Maksimali temperatūra būna 14–15 val. vietos laiku. Temperatūros svyravimo amplitudė priklauso nuo metų laiko, geografinės ilgumos ir platumos, aukščio virš jūros lygio, debesuotumo, reljefo, turbulentinio laipsnio. Vasaros viduryje maksimali temperatūra būna virš kontinentų, o virš vandenynų – vasaros pabaigoje. Minimali oro temperatūra būna žiemos pabaigoje arba viduryje. Žemiausia temperatūros svyravimo amplitudė stebima ekvatoriaus zonoje. Žymūs pakitimai stebimi kontinentų viduje ir vandenynų salose.

Žemiausia užfiksuota temperatūra: -88,3C Antarktidoje. Aukščiausia užfiksuota temperatūra: +58C Libijoje.

Neperiodiniai temperatūros svyravimai stebimi nepriklausomai nuo paros laiko (praslinkus ciklonams, anticiklonams). Jie susiję su atmosferos – oro pasikeitimais. Vieno ar kito meteorologinio elemento kiekybinei kitimo erdvėje charakteristikai nustatyti naudojama sąvoka gradientas. Tai – meteorologinio dydžio kitimas per vieną atstumo vienetą. Vertikalus temperatūros gradientas žymimas GAMA.

Vertikalus temperaturos gradientas.png

Inversija - sluoksnis, kuriame kylant aukštyn oro temperatūra kyla (t.y. GAMA>0).

Izotermija - sluoksnis, kuriame kylant aukštyn oro temperatūra nekinta (t.y. GAMA=0).

Inversiją apibūdina aukštis (atstumas nuo Žemės paviršiaus iki inversijos sluoksnio pradžios) ir storis (atstumas nuo inversijos sluoksnio apačios iki viršaus). Priklausomai nuo inversijos tipo šie rodikliai kali kisti nuo kelių metrų iki 2 – 3 kilometrų. Inversijos sluoksniai trukdo keistis vertikalioms oro masėms.

Pagal aukštį yra skiriamos dvi inversijų grupės:

1) pažemio oro sluoksnio;

2) laisvosios atmosferos (>1500m)

Pažemio oro sluoksnio inversija skirstoma:

1)radiacinė (susidaro, kai žemė išspinduliuoja šilumą);

2)orografinė (būdinga kalvotam reljefui, kur šaltas oras suteka į reljefo pažemėjimus);

3)sniego tirpsmo arba pavasario;

4)advekcinė (kai šilta oro masė atslenka virš vėsesnio Žemės paviršiaus).

Visais šiais atvejais prie žemės oras atvėsta, o aukščiau išlieka šiltesnis.

Laisvosios atmosferos inversija skirstoma:

1)anticikloninė arba slūgimo (anticiklono oras leidžiasi žemyn ir patenka į šiltesnę oro masę, yra suspaudžiamas)

2)frontinė (dažniausiai šiltojo atmosferos fronto atveju)


ADIABATINIAI PROCESAI

Adiabatinis procesas – tai oro temperatūros ir slėgio kitimas be šilumos mainų su aplinka. Pavyzdžiui, tam tikras oro kiekis pradėjęs kilti aukštyn patenka į mažesnio slėgio aplinką ir plečiasi. Jam plečiantis naudojama vidinė energija, todėl kylančio oro temperatūra krinta. O besileidžianti oro masė patenka į didesnio slėgio aplinką, yra suspaudžiama ir įšyla. Didelio oro kiekio vertikalus maišymasis ploname sluoksnyje yra beveik adiabatinis procesas. Tačiau tikrų adiabatinių procesų realioje atmosferoje nėra, ypač pažemio sluoksnyje, nes vyksta šilumos apykaita tarp oro ir paklotinio paviršiaus.

Adiabatiniai procesai, vykstantys sausame ar vandens garais neįsotintame ore, vadinami sausaadiabatiniais. Oro temperatūros pokytis sausame ar vandens garais neįsotintame ore jam pakilus 100 m vadinamas sausaadiabatiniu temperatūros gradientu. Sausas ar vandens garais neįsotintas oras pakilęs 100 m atvėsta 1C, todėl sausaadiabatinis temperatūros gradientas lygus 1C/100m. Pvz., prie Žemės paviršiaus oro temperatūra lygi 20C. Pakilus 500 m aukštyn ji nukris iki 15C, o vėl nusileidus 500 m žemyn, ji pakils iki 20C.

Atmosferoje esantys vandens garai gali įsisotinti orui atvėsus iki temperatūros, kai susidaro vandens lašeliai. Tas aukštis, kuriame vandens garai kondensuojasi, vadinamas kondensacijos lygiu.

Vandens garais įsotintame ore temperatūra krinta kitaip negu sausame ore. Įsotintame ore vandens garai kondensuojasi ir išsiskiria slaptoji garavimo šiluma, kuri sulėtina kylančio oro masės vėsimą. Vandens garais įsotinto oro kylant aukštyn vėsimą apibūdina drėgnaadiabatis temperatūros gradientas, kuris priklauso nuo oro temperatūros ir slėgio. Pvz., kai atmosferos slėgis 1000 hPa, o temperatūra lygi 20C, tai GAMA=0,44C/100m. kai temperatūra lygi 0C, GAMA=0,65C/100m. jei slėgis yra toks pats, o oro temperatūra skirtinga, tai šaltas ir drėgnas oras kildamas aukštyn vėsta greičiau negu šiltas ir drėgnas. Vidutinė drėgnaadiabatinio temperatūros gradiento vertė yra 0,65C/100m. besileisdamas drėgnas oras įšyla ir vandens lašeliai išgaruoja. Dalis šilumos sunaudojama garavimui, todėl besileisdamas drėgnas oras įšyla lėčiau negu sausas (kas 100 m mažiau negu 1C). Oras yra drėgnas tol, kol yra nors vienas kondensacijos produktas. Po to jis pasidaro sausas ir leisdamasis dar žemiau kas 100 m įšils 1C.

Laisvojoje atmosferoje, kai oro temperatūra gana žema, vandens garų būna mažai ir jiems kondensuojantis išsiskiria mažai slaptosios garavimo šilumos. Todėl drėgnaadiabatinis ir sausaadiabatinis temperatūros gradientai yra beveik lygūs.

Pagal kylančios oro masės ir aplinkos oro temperatūros gradientus išskiriamos trys atmosferos pusiausvyros kategorijos:

1) nepastovi;

2) pastovi;

3) neutrali.

Nepastovi: kai kylant aukštyn aplinkos temperatūra krinta greičiau negu kylančios oro masės temperatūra. Dėl to yra palankios sąlygos konvekcijai, Cb debesų susidarymui, perkūnijoms, liūtiniams krituliams. Tai būdinga vidutinėms platumoms.

Pastovi: kai kylančios oro masės temperatūra krinta greičiau negu aplinkos temperatūra. Pakilęs oras pasidaro šaltesnis ir sunkesnis už aplinkos orą ir leidžiasi žemyn. Todėl konvekcija yra stabdoma ir Cb debesys nesivysto. Būdinga aukšto slėgio centruose (ašigalio srityse).

Neutrali: kylančios ar besileidžiančios oro masės ir aplinkos temperatūros gradientai yra lygūs. Todėl išnykus judėjimą sukėlusioms priežastims oras nustoja judėjęs.


ORO DRĖGNUMAS

Su oro drėgnumu susiję debesys, rūkai, krituliai ir kt. Garuojančio vandens kiekis tuo didesnis, kuo didesnė paviršiaus temperatūra, kuo sausesnis oras ir kuo stipresnis vėjas. Oro srautai perneša vandens garus į didelius nuotolius nuo garavimo šaltinių, o taip pat sąlygoja vandens garų pernašą į aukštesnius sluoksnius. Vandens garų kiekis, kurį gali priimti tam tikras oro tūris priklauso nuo oro temperatūros. Tas kiekis yra tuo didesnis, kuo aukštesnė oro temperatūra. Pasiekus tokį ribinį vandens garų kiekį oras tampa pilnai prisotintu. Pvz., esant -25C oro temperatūrai reikia tik 1 g vandens garų vienam kubiniam metrui oro, kad jis būtų prisotintas. O esant 25C temperatūrai – ~24 g.

Skirtumas tarp faktinės oro temperatūros ir rasos taško vadinamas rasos taško deficitu. Kuo didesnis rasos taško deficitas, tuo sausesnis yra oras ir tuo mažesnis santykinis oro drėgnumas. O kai oro temperatūra lygi rasos taškui, tai santykinis oro drėgnumas yra 100%. Oro drėgnumą apibūdina keletas rodiklių:

1) vieni iš jų parodo absoliutinį vandens kiekį ore;

2) kiti parodo, kiek oras prisotintas drėgmės.

Vienas iš rodiklių yra ore esančių vandens garų tamprumas. Vandens garams kaip ir daugumai dujų būdingas slėgis, kuris proporcingas vandens garų tankiui ir absoliutinei temperatūrai. Jis matuojamas mbar, mm Hg. Prisotinimo tamprumas, matuojamas mbar ar hPa, lygus vandens garų tamprumui, kai oras yra prisotintas vandens garų. Jis proporcingas oro temperatūrai. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo daugiau vandens garų gali būti tame pačiame oro tūryje. Kai oro temperatūra žema, vandens garų ore būna labai mažai, nes jie kondensuojasi ir virsta vandens lašeliais.

Santykinis drėgnumas: r = e/E 100% gali kisti nuo 0 iki 100% (kai e=E).

Specifinis oro drėgnumas – tai vandens garų kiekis gramais viename kg drėgno oro. Jis nekinta prie bet kokių procesų: atšalimo, atšilimo, plečiantis ir sumažėjant tūriui, jeigu nevyksta kondensacija ar papildomas garavimas.

Absoliutinis oro drėgnumas – tai vandens garų kiekis, esantis viename kubiniame metre oro. Jis proporcingas oro temperatūrai. Kuo aukštesnė oro temperatūra, tuo daugiau vandens garų telpa oro tūryje.

Oro drėgnumas matuojamas hidrometru arba gali būti išskaičiuojamas psichrometrinių termometrų pagalba: vienas paprastas su sausu rezervuaru, kitas suvilgytas vandeniu.

Oro tankis yra oro masės santykis su oro tūriu. Tiesiogiai oro tankis nėra matuojamas. Jis yra išskaičiuojamas. Oro tankis yra tuo didesnis, kuo didesnis atmosferos slėgis ir kuo žemesnė oro temperatūra. Visumoje oro tankis kylant aukštyn mažėja, nes aukštėjant atmosferos slėgis mažėja greičiau negu krinta oro temperatūra.


VANDENS GARŲ KONDENSACIJA IR SUBLIMACIJA

Atmosferoje nuolat vyksta ne tik vandens garavimas, bet ir jo dujinio būvio perėjimas į skystą ir kietą būsenas. Dujų būvio perėjimas į skystą būvį vadinamas kondensacija, o į kietą būtį – sublimacija.

Vandens busenos.png

Šie procesai yra sudėtingi. Vandens garams kondensuojantis susidaro smulkiausi vandens lašeliai, po to susidaro didesni susiliejus smulkiems lašeliams arba ištirpus ledo kristalams. Vandens garų kondensacijai būtinas oro prisotinimas, kuris paprastai būna nukritus temperatūrai. Kondensacija prasideda nuo vandens molekulių kompleksų, kurie po to didėja iki smulkiausių debesų lašelių, susidarymo. Vandens lašeliai susidaro ant kondensacijos branduolių. Kai vandens lašeliai susidaro ne ant branduolio, jie būna nepastovūs ir išsisklaido. O kondensacijos branduoliai padidina susidariusio vandens lašelio pastovumą. Todėl pradinėje lašelių susidarymo stadijoje didelę reikšmę turi kondensacijos branduoliai. Atmosferoje visada yra kondensacijos branduolių. Tai – labai mažos skystos arba kietos dalelytė, pakibusios ore. Smulkiausios dalelytės radiusas nuo 10 − 7 iki 10 − 5, stambesnės - ~10-4 cm. Virš jūrų ir pakrantės rajonų dominuojantys kondensacijos branduoliai yra smulkiausios jūros druskos dalelytės. Jos pakyla į orą su jūros vandens purslais esant dideliam bangavimui ir pernešamos oro srautais į didelius atstumus. Kontinentiniuose rajonuose, kurie nutolę nuo jūrų ir vandenynų, kondensacijos branduoliai yra skystos ir kietos dalelytės, kurios susidaro degant kurui, skylant azoto rūgščiai. Tokių branduolių gausu industriniuose rajonuose.

Kondensacijos branduolių gali būti ir kalnų rajonuose. Pagal savo prigimtį kondensacijos branduoliai skirstomi:

1) jūros kilmės 20%

2) degimo produktų 40%

3) dirvožemio dalelytės 20%

4) kitos 20%

Bendra kondensacijos branduolių koncentracija jūrų ir vandenynų rajonuose sudaro tūkstančius ir kelias dešimtis tūkstančių viename kubiniame centimetre, o pramoniniuose rajonuose ir daugiau. Stambių kondensacijos branduolių, turinčių didelės reikšmės debesų susidarymui, koncentracija yra dešimtys – šimtai viename kubiniame centimetre. Kylant aukštyn branduolių koncentracija greitai mažėja.

Atmosferoje taip pat vyksta ledo kristalų susidarymas pereinant iš dujų būvio. Šis procesas yra daug sudėtingesnis negu vandens garų kondensacija. Ant kondensacijos branduolių susidaro lašeliai, kurie prie neigiamų temperatūrų tampa peršaldytais, o esant tolesniam temperatūros kritimui, jie virsta ledo kristalais. Sublimacijos branduolių gamtoje nėra. Dėl sublimacijos atmosferoje susidaro debesys, rūkai, turintys įtakos orų charakteristikoms ir aviacijos darbui.

Kondensacijos pėdsakai praskridus orlaiviui

Skrendant dideliuose aukščiuose dažnai susidaro debesies pavidalo pėdsakas, kuris pagal savo struktūrą panašus į Cu debesį. Tai yra vadinamasis kondensacijos pėdsakas. Šis pavadinimas susijęs su fizikinėmis tų pėdsakų susidarymo sąlygomis. Pėdsakai susidaro kondensuojantis vandens garams, kurie išsiskiria sudegus aviaciniam kurui ir greitai užšąlantiems vandens lašeliams, sudegus 1 kg kuro reakcijoje dalyvauja 11 kg oro, susidaro 12 kg dujų, kuriose yra 1,4 kg vandens garų. Šie vandens garai padidina atmosferos aplinkos oro drėgnumą ir esant tam tikroms atmosferos sąlygoms, o būtent kai aplinkos oro drėgnumas yra artimas 100%, susidaro kondensacijos pėdsakas.

Asmeniniai įrankiai
Vardų sritys
Variantai
Veiksmai
Naršymas
Įrankiai