مشخصات هوا ، ساختار اتمسفر(جو)
1. بی رنگ 2. بی بو ٣. بی مزه 4. غیر قابل احساس ( در مواقعی که بی حرکت است )
5. جرم آن در حدود 1014 × 5.6 تن است
6. بسیار مقاوم است ( شهاب سنگ در هنگام بر خورد با جو زمین آتش می گیرد)
7. جو قابل ارتعاش است مولکول های موجود در آن براحتی حرکت می کنند .
8. روان و سیال است
جو تعیین کننده ی حیات بر روی کره ی زمین است :
1- داراری اکسیژن است (گاز حیات)
2- لایه ی اوزون موجود در جو از نفوذ تابش های فرابنفش که بسیار مضر ند جلوگیری می کند
3- تعدیل کننده ی دما است ( به علت وجود بخار آب موجود درآن )
4- جلو گیری از نفوذ سنگ های آسمانی می کند
یونوسفر به علت وجود یون ها ، امواج رادیویی را باز می گرداند .
مبدا جو :
مبدا جو به مبدا کائنات بر می گردد
فرضیه :
جهان از گار های داغ پلاسما تشکیل شده است که به تدریج اتم های هیدروژن و ... (سبک و سنگین ) . در خورشید دو اتم سبک با هم تشکیل شده و یک هلیم را تشکیل می دهند که مازاد جرم آن به انرژی تابش تبدیل می شود جوش هسته ای در حرارت بالا انجام می گیرد تشکیل تدریجی سیارات
فاصله ی بین زمین تا خورشید 8 دقیقه ی نوری است . ابعاد کهکشان راه شیری نزدیک 10 سال نوری است . فاصله ی ما با کهکشان کناری که با چشم غیر مسلح گاهی در شب های تاریک دیده می شود ، 100 میلیون سال نوری است . تا ٣ دهه گذشته گفته می شد که کهکشان ها ، منظومه اند اما بعداً مشخص شد که هر منظومه دارای چند کهکشان می باشد که حول محوری که از مرکز جرم آن می گذرد ، حرکت می کنند .
حدود 500 میلیون سال از شکل کنونی زمین می گذرد . اتمسفر فعلی دارای ترکیب زیر است :
ازت با در صد حجمی 78.084% و درصد جرمی 75.51%
اکسیژن 20.946 % و 23.15%
آرگون 0.934 % و 1.28%
دی اکسید کربن 0.033% و 0.046 %
غلظت جو تا ارتفاع 5.5 کیلومتری است و به همین دلیل در ارتفاعات بالا تر مشکلات تنفسی بوجود می آید .
ارتفاع جو بی نهایت است و در یک ارتفاع خاص به پایان نمی رسد .
در هیچ نقطه ای از کیهان خلا وجود ندارد . آنچه که ما از جهان شناخته ایم تنها 20% از کل موجودی آن است .
جو زمین ارتفاع یکنواختی ندارد و ارتفاع آن در قطبین کمترین و در استوا بیشترین است . کره ی زمین کره ی کامل نیست و زمین وار است ( ژنوئید )
کره ی زمین در حال چرخش است و نیروی جانب به مرکز ذرات را به سوی مرکز نگه می دارد که همان نیروی جاذبه ی زمین است . اختلاف نیرو در بخش های مختلف زمین است که باعث تغییر شکل زمین می شود . جو در زمین به صورت لایه لایه است هم از نظر ترکیب گاز ها و هم از نظر تغییرات دما ( می توان جو را از جهات مختلف لایه بندی کرد )
تا ارتفاع 100 کیلو متری (110) ترکیب جو به این صورت باقی می ماند بعد از آن گازها به ترتیب جرم شان به صورت لایه لایه روی هم قرار می گیرند .
به این صورت که :
از ارتفاع 100 تا 1000 کیلومتری از سطح زمین اکسیژن
1000 تا 2400 کیلومتری هلیوم
2400 تا 9000 کیلو متری هیدروژن
و از 9000 کیلومتری به بعد هم که گاز های بین سیاره ای قرار می گیرند شامل یون ، الکترون ، پروتون و ...( ذرات بنیادی)
لایه بندی جو بر اساس تغییرات دمایی در ارتفاعات مختلف :
برای اندازه گیری دما در ارتفاعات مختلف از دستگاه رادیو سوند استفاده می کنند
تروپوسفر:
لایه اولین جو – در مجاورت سطح زمین – میانگین دما جو 20درجه – با افزایش ارتفاع در آن دما کاهش می یابد( البته کاهش دما تدریجی است و با سرعت کمی صورت می گیرد)- اکثر پدیده های جوی در این لایه رخ می دهند مثلاً کومولو نیمبوس و استراتوس که مرتفع ترین ابر ها هستند در ارتفاع 7 تا 8 کیلو متری تشکیل می شوند . این لایه در بر گیرنده ی بیشترین مقدار جرم جو است .12-11کیلومتر ضخامت دارد ( به طور متوسط). در قطب حداقل و در استوا حداکثر مقدار خود است . مرز بین این لایه و لایه ی بعدی ( استراتوسفر) را تروپوپاز می نامند.
استراتوسفر :
(50-12) کیلو متری از سطح زمین – دمای هوا در این لایه به علت تغییر در غلظت اوزون متغیر است (اوزونوسفر در این لایه قرار دارد ) – در ٣ کیلو متری اول آن دمای هوا ثابت است . در قسمت های بالا تر با افزایش ارتفاع افزایش دما را خواهیم داشت . مرز جدا کننده ی استراتوسفر با مزوسفر را استراتوپاز می نامند
مزوسفر :
(80-50) کیلو متری از سطح زمین . افزایش ارتفاع در این لایه سبب کاهش دما می شود که سرعت این کاهش دما بسیار زیاد است . مرز جدا کننده ی این لایه و لایه ی بعدی مزوپاز نام دارد که سرد ترین دما را دارد
ترموسفر:
ویژگی این لایه دمای بسیار زیاد آن است.غلظت این لایه بسیار کم است و خیلی رقیق است . گاز غالب در این لایه اکسیژن است . با افزایش ارتفاع دما به شدت افزایش می یابد از 80 کیلومتری تا 190 کیلو متری ادامه دارد . البته برای ترموسفر حد و مرزی وجود ندارد اما به طور معمول تا 190 کیلومتری در نظر گرفته می شود در واقع ترموسفر آن قدر ادامه می یابد که با جو خورشید مخلوط می شود و ...
در حدود ارتفاع 60 کیلومتری ( در پایین ترموسفر ) یونوسفر وجود دارد حاوی ذرات بار دار اتمی است . ارتباط رادیویی راه دور از طریق انعکاس های یک یا چند گانه تابش های موج کوتاه از لایه های یونیزه ی مذکور امکان پذیر می گردد.
ترکیب لایه های هوا تا ارتفاع 100 کیلو متری همگن است ( غالب ازت و اکسیژن ) و بعد از آن ذرات به ترتیب جرم خود دسته بندی می گردند :
1- ازت و اکسیژن
2- اکسیژن
3- هلیوم
4- هیدروژن
( این ها گاز های غالبی هستند که در این لایه ها وجود دارند )
همان طور که گفته شد در استراتوسفر یک لایه ی غنی از اوزون داریم( اوزونوسفر)
ضخامت این لایه از 16 تا 30 کیلو متری است
اوزون در برابر اشعه های فرابنفش مثل جسم سیاه عمل می کند و با جذب آنها مانع از رسیدن شان به سطح زمین می شود .
1-در هر چرخه ی طبیعی در واکنش های بالا 2 فوتون از ماوراء بنفش حذف شده ماوراء بنفش به زمین کم می رسد . اما در چرخه ی متاثر از CFC 2 مولکول اوزون به ٣ مولکول اکسیژن تبدیل می شود بدون دریافت ماوراء بنفش
2- در چرخه ی اولی اوزون دوباره ساخته می شد اما در چرخه ی دوم اوزون دوباره تشکیل نمی شود .
M = جسم سوم برای تضمین اصل بقای اندازه حرکت خطی
CLOO ماده ای بسیار ناپایدار است
تغییرات CO2 :
این گاز یک گاز گلخانه ای است و در واقع باعث گرم شدن کره ی زمین می شود از طرفی نقش حیاتی در کره زمین دارد ( اگر نبود زمین ممکن بود یخ بزند ) کیلینگ نمودار را رسم کرده و مقدار CO2 را برای زمان حال پیش بینی کرده بود ...
کمربند های مغناطیسی زمین : کمربند ون آلن
در دو طرف کره زمین قرار دارند و اولین بار ون آلن آنها را کشف کرد ( بر اساس داده های ماهواره های هوا شناسی)
اولین کمربند : 1.5 برابر شعاع کره ی زمین
دومین کمر بند : 4-٣ برابر شعاع کره ی زمین
قانون دست راست فلمینگ : اگر جهت میدان انگشت اشاره و جهت حرکت را انگشت میانی فرض کنیم ، انگشت شصت نشان دهنده ی جهت نیرو است .
خاصیت این کمربند : ذرات پر شتاب باردار و طوفان های خورشیدی ، وارد میدان مغناطیسی می شوند و از قانون دست راست فلمینگ پیروی می کنند از جهت اصلی منحرف می شوند و در کمر بند ها گرفتار می شوند و به زمین نمی رسند . شفق قطبی به دلیل وجود همین کمربند ها است .
انرژی گرمایی جو :
گرما صورتی از انرژی است و دما معیاری برای اندازه گیری آن است . تعریف دما مشکل است : دما شاخصی است برای تعیین این که آیا جسمی با جسمی دیگر در حال تبادل گرمایی هست یا نه ؟ کاملاً نسبی است واحد های سنجش دما :
سلسیوس- کلوین – فارنهایت
سلسیوس: 0 و 100 را در نظر می گیریم و بقیه ی دما ها را با آن ها می سنجیم .
کلوین : شاخص مطلق است و نسبی نیست . صفر مطلق = عدم وجود ماده = زمانی که انرژی جنبشی جسم صفر باشد
فارنهایت : C=(F-32).100/8 ( دمای ذوب یخ در فارنهایت 32 است اما در سلسیوس صفر است )
انتقال گرما :
به سه روش صورت می گیرد : تابش – رسانش – همرفت
انرژی جو زمین از طریق خورشید تامین می شود البته به مقدار خیلی کمتری از انرژی درونی زمین . بین زمین و خورشید ماده وجود ندارد پس تنها راه انتقال تابش است .
مقدار انرژی تولید شده در خورشید خیلی زیاد است در هر ثانیه 5 میلیون تن جرم به انرژی تبدیل می شود . در تابش 1 میلیارد ساله خورشید فقط 1% از جرم خود را از دست داده است و در این مدت 17 برابر جرم زمین را تبدیل به انرژی کرده است .
مقدار انرژی تابشی در هر جسم : S=
ثابت خورشیدی :
مقدار انرژی دریافتی از واحد سطح در واحد زمان عمود بر مسیر تابش در فاصله ی میانگین زمین تا خورشید
دمای سطح خورشید : 5793 کلوین = 6000 درجه سانتی گراد
انرژی دریافتی بوسیله ی کل کره ی زمین = ثابت خورشیدی × مساحت دایره ی عظیمه کره زمین
دایره ی عظیمه بخشی از کره ی فرضی است که انرژی به آن عمود می تابد
سهم انرژی هر سانتی متر از رویه ی کره زمین در هر دقیقه 0.5 کالری است .
قانون دین :
شدت تابش در تمام طول موج ها یکسان نیست . بین دمای یک جسم و طول موجی که آن جسم با حداکثر شدت آن را از خود گسیل می کند رابطه ی زیر بر قرار است :
توزیع انرژی روی کره ی زمین یکنواخت نیست
شامل 14 صفحه word
دانلود مقاله هوا و اقلیم شناسی
آزمون در دو نوبت صبح وعصر بوده است
