W całej niższej atmosferze naszej planety, troposferze, im wyżej się znajdujesz, tym robi się zimniej. Światło słoneczne przechodzi przez atmosferę i uderza w powierzchnię Ziemi, ogrzewając ją. Ciepło z powierzchni unosi się następnie przez atmosferę. Im wyżej idziesz, tym dalej od „grzejnika” się znajdujesz. Po ustabilizowaniu się temperatury w warstwie granicznej zwanej tropopauzą, stratosfera znajdująca się nad tropopauzą nagrzewa się od dołu do góry. Troposfera wznosi się od poziomu gruntu do około 16 km (53 000 stóp) wysokości. Stratosfera wznosi się na wysokość 50 km (164 000 stóp), tuż nad warstwą ozonową.
Zapisz temperaturę i szerokość geograficzną swojej lokalizacji. Do celów tego ćwiczenia użyj globalnej średniej temperatury 15 stopni C i pozycji na 45 stopni szerokości geograficznej, w połowie drogi między równikiem a biegunem.
Oblicz temperaturę na wybranej przez siebie wysokości w troposferze. Temperatury w troposferze spadają średnio o 6,5 stopnia C na kilometr (3,5 stopnia F na 1000 stóp) wysokości. Pięć kilometrów w górę temperatura wynosiłaby 15 – (5 x 6,5) = -17,5 stopni Celsjusza. To przybliżone równanie pozostaje dość dokładne aż do tropopauzy.
Oszacuj temperaturę na wybranej przez siebie wysokości w tropopauzie. Tropauza utrzymuje mniej więcej stałą temperaturę od dołu do góry na wyższych szerokościach geograficznych. W rzeczywistości tropopauza jest częściowo określona przez tę stabilność termiczną. Temperatury mierzą w przybliżeniu -32 stopnie C na 75 stopniach szerokości geograficznej, -38 stopni C na 60 stopniach szerokości geograficznej i -48 stopni C na 45 stopniach szerokości geograficznej. Bliżej równika tropopauza nadal się ochładza. Na 30 stopniach szerokości geograficznej temperatura spada do -60 stopni C na wysokości 15 km, zanim zacznie rosnąć. Na równiku temperatura sięga -68 stopni C na wysokości około 17 km przed wzrostem. Średnia temperatura całej tropopauzy to stabilna temperatura -57 stopni Celsjusza. Tropauza jest najzimniejsza nad równikiem, a najcieplejsza nad biegunami, ponieważ ciepłe powietrze unosi się i rozszerza, pochłania energię cieplną i chłodzi atmosferę. Im bardziej powietrze się rozszerza, tym bardziej chłodzi otoczenie – a ciepłe powietrze rozszerza się bardziej niż zimne powietrze.
Oblicz temperaturę na wybranej wysokości w stratosferze. Temperatura wzrasta średnio równomiernie przez tę warstwę atmosfery. Jak wspomniano w poprzednim kroku, twoja szerokość geograficzna jest praktyczna. Rzeczywiście, warunki pogodowe nigdy nie są tak przycięte i wysuszone. NASA dostarcza wzór, który oblicza oczekiwaną temperaturę stratosfery (T w stopniach C) biorąc pod uwagę globalną średnią temperaturę -57 stopni C na wysokości 25 km. Wzór to T = -131 + (0,003 * wysokość w metrach).
Rzeczy, których będziesz potrzebować
- Kalkulator
- Mapa
- Termometr
