Atmosfer, gaz molekülleri, özellikle nitrojen ve oksijen ve toz, su damlaları ve diğer sıvılar dahil olmak üzere küçük katı parçacıklardan oluşur. Bu parçacıklar ve damlalar, atmosferde asılı kaldıklarını ve hareket eden hava ile yüzdüklerini ifade etmek için birlikte aerosol olarak adlandırılır. Gazların ve aerosollerin çoğu doğal süreçlerle üretilir, ancak bazıları atmosfere insanların aktiviteleriyle girer.
Gazlar – Atmosfer, yukarıda gösterilen buharda olduğu gibi daha az miktarda argon (Ar) ve su buharı (H2O) ile% 99’dan fazla nitrojen (N2) ve oksijendir (O2). Karbondioksit (CO2), metan (CH4), nitröz oksit (N2O) ve kükürt dioksit (SO2) gibi eser miktarda başka moleküller içerir .
Katı Parçacıklar – Yeterince küçükse, katı parçacıklar atmosferde asılı kalabilir. Bu tür parçacıklar arasında volkanik kül ve rüzgarla üflenen toz, tuz ve polen bulunur. Ayrıca doğal ve insan kaynaklı yangınlardan kaynaklanan is ve dumanı da içerirler. Havadaki kimyasal reaksiyonlarla bazı küçük parçacıklar üretilir.
Sıvı Damlaları – Atmosfer, çok daha az miktarda başka sıvıyla birlikte su damlaları içerir. Çoğu su damlası, bulutlarda olduğu gibi havada asılı kalacak kadar küçüktür . Küçük damlalar birleşir veya başka türlü büyürse, askıda kalamayacak kadar ağırlaşabilir ve yağmur olarak düşebilir.
Atmosferik Bileşenler Güneşlenmeyi Nasıl Etkiler?
Tüm elektromanyetik radyasyon (EMR) türleri gibi güneşlenme de içinden geçtiği malzemeden etkilenebilir. Güneş enerjisi atmosferden geçmeye çalışırken, farklı atmosferik bileşenlerle çeşitli şekillerde etkileşime girer. Meydana gelen etkileşim türleri, bileşenin boyutuna ve fiziksel yapısına (örn. Katıya karşı bir gaza), enerjinin dalga boyuna (örneğin mavi ışığa karşı kırmızı ışık) ve diğer faktörlere bağlıdır.
Yansıma ve Soğurma
Yansıma – Bazı atmosferik bileşenler, bu kar tanesi gibi gelen güneş ışığını kısmen yansıtabilir. Yansıyan enerji doğrudan uzaya geri gönderilebilir veya diğer atmosferik bileşenlerle etkileşime girebilir ve atmosferde kalabilir.
Absorpsiyon — Bu gaz molekülü gibi atmosferik bir bileşen, bunun yerine enerjiyi absorbe ederek, gelen elektromanyetik enerjiyi molekülün hareketleri olarak ifade edilen kinetik enerjiye dönüştürür.
Atmosferin Farklı Katmanları Güneş Enerjisiyle Nasıl Etkileşir?
Atmosfer güneşlenme ile etkileşime girmeyen gazlardan oluşsaydı, Dünya’dan uzaklaştıkça sıcaklığının düşmesini beklerdik . Bununla birlikte, atmosferik sıcaklıklar, güneşlenme ile atmosferik bileşenler, özellikle gazlar arasındaki etkileşimlerin doğrudan bir sonucu olarak, irtifa ile bazı şaşırtıcı değişiklikler sergiler.
1. Yüksekten uçan uçaklar, balonlar ve roketlerden yapılan gözlemler, atmosferin dikey olarak termal özellikleri ile ayırt edilen dört katmana bölündüğünü ortaya koymaktadır. Bu katmanlar, aşağıdan yukarıya doğru troposfer, stratosfer, mezosfer ve termosferdir. Troposfer ve mezosferde, beklendiği gibi sıcaklıklar yükseldikçe azalır ve normal bir sıcaklık gradyanı gösterir. Bununla birlikte, stratosfer ve termosferdeki sıcaklıklar gerçekte irtifa ile artar – bir sıcaklığın tersine çevrilmesi (ters gradyan). Neden?
2. Bazı katmanlarda sıcaklık gradyanındaki beklenmedik değişiklik, güneş ışığının atmosferin dışına, elektromanyetik (EM) spektrumun çok kısa olanlardan (X-ışınları) çok uzun olan çeşitli dalga boylarında gelmesinden kaynaklanmaktadır. olanlar (radyo dalgaları). Enerjinin çoğu görünür ışık dalga boylarındadır ve önemli miktarda bitişik ultraviyole (UV) ve kızılötesi (IR) enerji dalga boyları vardır. Bazı dalga boylarındaki enerji, belirli atmosferik moleküller ile etkileşime girerek enerji aktarır. Sıcaklık gradyanındaki farklılıkları ve dolayısıyla farklı katmanlar arasındaki farklılıkları hesaba katan farklı katmanlarda farklı etkileşimler meydana gelir. Dört atmosferik katman , duraklama adı verilen farklı kırılmalarla ayrılır.
3. Güneş’ten gelen EM radyasyonunun en kısa ve en enerjik olanı, dalga boyları gaz moleküllerinin boyutuna yaklaşan X-ışınları ve gama ışınlarıdır. EMR’nin bu gelen dalga boyları, atmosferin en üst kısımlarındaki birkaç nitrojen (N2) ve oksijen (O2) molekülü tarafından etkin bir şekilde kesilir – termosfer. Gama ve X-ışınlarının termosferin en dış kısımlarında bu gazlarla karşılaşması için ilk fırsatta en fazla sayıda yakalama (ve enerji transferi) gerçekleşir. Bu, dış termosferin ısınmasına neden olur, ancak o kadar az molekül vardır ki, 1.200 ° C’ye yaklaşan sıcaklıklarda bile anında donarak ölürsünüz. Bu enerjisel ışınların gittikçe daha küçük bir kısmı termosfere daha düşük nüfuz eder, bu nedenle daha az enerji alışverişi gerçekleşir,
4. Bir sonraki katman olan mezosfer, güneşlenmenin dalga boylarını kesecek belirli bir özelliğe sahip değildir, bu nedenle normal bir sıcaklık gradyanı gösterir (sıcaklık yukarı doğru düşer). Mezosferin tepesindeki sınır mezopozdur.
5. Stratosfer, UV dalga boylarını etkili bir şekilde absorbe eden nispeten yüksek iz gaz ozon (O3) konsantrasyonlarına sahiptir. En fazla absorpsiyon stratosferin tepesinde meydana gelen ve bu nedenle nispeten sıcak olan termosferde olduğu gibi aynı ilke hüküm sürmektedir. Aşağıya doğru gelen UV’nin daha az soğurulması, aşağı doğru sıcaklıklarda bir düşüşe neden olur – sıcaklığın tersine çevrilmesi. Stratosferin tepesi stratopozdur.
6. Troposferdeki koşullar, çeşitli hava alt katmanlarının varlığı ve bulutların etkisiyle çok karmaşık olabilir, ancak sıcaklıklar genellikle yukarı doğru düşer (normal bir sıcaklık gradyanı). Troposferin tepesi tropopozdur.
7. Güneş’in yaydığı enerjinin en büyük miktarı UV ve IR ile birlikte görünür ışığın dalga boylarındadır. (?) Güneş enerjisi ile atmosferin çeşitli bileşenleri (N2 gibi ) arasındaki etkileşimler , atmosferdeki soğurma, saçılma veya yansıma yoluyla bazı dalga boylarının kesilmesine neden olur. Bu nedenle, yüzeye ulaşan EM enerjisi spektrumu, bu grafikte deniz seviyesindeki güneşlenme miktarını gösteren eğri ile gösterildiği gibi, atmosferin tepesine girenlerden ayrıntılı olarak farklıdır. EMR’nin belirli dalga boyları, deniz seviyesinde alınan güneşlenme eğrisindeki düşüşlerle ifade edildiği gibi su (H2O), oksijen (O2) ve karbondioksit (CO2) gibi belirli bileşenler tarafından emilir.