Okomiti toplinski gradijent u atmosferi

Općenito znamo da se temperatura smanjuje s visinom. Ova je varijacija poznata pod nazivom vertikalni toplinski gradijent, a to je zato što izvor topline koji zrači u atmosferu dolazi iz tla. Dakle, što se više udaljavate od izvora, zrak će biti hladniji.

Ovaj se gradijent može promijeniti nekoliko procesa: nagli pad ili porast temperature tla ili jaki vjetrovi. Da bismo ga bolje razumjeli, u ovom posebnom dijelu vidjet ćemo kakva je struktura atmosfere i zašto se temperatura mijenja kako idemo gore.

Struktura atmosfere

Atmosfera se sastoji od 5 slojeva: troposferaje stratosferaje mezosferaje termosfere i egzosfera.

• Troposfera: nalazi se tamo gdje jesmo i ima nadmorsku visinu od oko 12km. Tu se stvaraju oblaci, žive biljke i životinje, nalazimo ocean i pustinje itd.
• Stratosfera: smještena između 12 i 50 km nadmorske visine, tamo ćemo vidjeti nadzvučne ravnine.
• Mezosfera: smještena između 50 i 80 km nadmorske visine. Ovdje "plove" radio-valovi i tamo dolaze kozmičke zrake.
• Termosfera: među 80 i 690 km nadmorske visine pojavit će se sjeverno svjetlo, pored svemirskih letjelica u Zemljinoj orbiti.
• Egzosfera: i na kraju, od 690km nadmorske visine naći ćemo Sputnik I.

Okomiti toplinski gradijent

Kao što smo rekli, temperatura se normalno smanjuje s visinom. U troposferi ima približnu vrijednost šest stupnjeva po kilometru. To znači da će, na primjer, temperatura na razini mora 15 stupnjeva, na visini od približno pet kilometara, doseći vrijednost od -15 stupnjeva (pad od 30 stupnjeva).

Sunčeve zrake ne dosežu sve dijelove svijeta na isti način, kao ni godišnja doba. Dakle, u umjerenim zonama toplinski gradijent je mnogo veći nego u tropskom pojasu, 1ºC za svakih 155m nadmorske visine, zbog manje insolacije koju prima i manje debljine atmosfere. Također u tim istim područjima postoje različite varijacije kao posljedica orijentacije reljefa i udaljenosti od ekvatora, kao i od polova.

U intertropskom pojasu temperatura se smanjuje za jedan stupanj na svakih 180 m nadmorske visine otprilike, budući da je atmosfera gušća i vrlo je blizu ekvatora. Tome se, dodavanjem vlastitog rotacijskog kretanja planeta, stvara topla klima.

Ali u nekim se dijelovima atmosfere događa suprotno, odnosno da temperatura raste s visinom. U ovom se slučaju kaže da je vertikalni gradijent topline negativan. Na primjer: ako se temperatura poveća za 21 stupanj za nagib od 1 km, kaže se da je vertikalni toplinski gradijent jednak -2 ° C po km. Čak se i u nekim slojevima troposfere to može dogoditi, proizvodeći takozvanu temperaturnu inverziju.

Inverzije temperature javljaju se i u gornjem dijelu stratosfere. Suprotno tome, u mezosferi se temperatura u prosjeku smanjuje kada raste, odnosno vertikalni toplinski gradijent je pozitivan.

U termosferi se temperatura povećava s visinom i, prema tome, okomiti toplinski gradijent ponovno postaje negativan u ovom području atmosfere.

Što je toplinska inverzija?

To je pojava koja se javlja kada se tlo brzo hladi zračenjem, a ono hladi zrak koji je u dodiru s njim. A zauzvrat, hladniji i teži zrak u gornjem sloju postaje još hladniji. Na ovaj način, brzina kojom se dva sloja zraka miješaju naglo opada.

Obično se javlja osobito zimi, što dovodi do trajnih magle i mraza. Iako se inverzija može razbiti nakon nekoliko sati, u nepovoljnim uvjetima može ostati nekoliko dana sve dok se zrak koji je u dodiru sa zemljom ne zagrije i ne obnovi cirkulaciju u troposferi.

Vrlo jasan primjer ulaganja može se vidjeti u Lima, zbog Humboldtove struje. Ova oceanska struja hladi obalu, a gornji slojevi, koji su topliji, čine nebo vrlo oblačnim i to područje ima hladniju i sušniju klimu nego što bi trebalo imati uzimajući u obzir njegovu geografsku širinu.

Ipak, ako nema promjena u zračnim masama, odnosno ako u atmosferi nema nestabilnosti ili nema aktivnih fronta, temperatura će se povećavati u odnosu na visinu, ponegdje više od drugih.

Jeste li znali koji je okomiti toplinski gradijent i od čega se sastoji? Je li vam bilo korisno?