Вертикальний тепловий градієнт в атмосфері

Загалом, ми знаємо, що температура знижується з висотою. Ця варіація відома під назвою вертикальний тепловий градієнт, і це тому, що джерело тепла, яке випромінює атмосферу, надходить із землі. Таким чином, чим далі ви рухаєтесь від джерела, тим холодніше буде повітря.

Цей градієнт може бути змінений кількома процесами: раптовим падінням або підвищенням температури ґрунту або сильним вітром. Щоб краще це зрозуміти, у цій спеціальній статті ми побачимо, якою є структура атмосфери та чому температура змінюється в міру підняття.

Будова атмосфери

Атмосфера складається з 5 шарів: тропосфера, то стратосфера, то мезосфера, то термосфера і екзосфера.

• Тропосфера: вона знаходиться там, де ми знаходимося, і має висоту близько 12km. Тут формуються хмари, живуть рослини і тварини, ми знаходимо океан і пустелі тощо.
• Стратосфера: розташована між 12 і 50 км висоти, там ми побачимо надзвукові літаки.
• Мезосфера: знаходиться між 50 і 80 км висоти. Саме тут «пливуть» радіохвилі, і туди надходять космічні промені.
• Термосфера: серед 80 і 690 км висоти з’явиться північне сяйво, крім космічних кораблів на орбіті Землі.
• Екзосфера: і нарешті, від 690км висоту ми знайдемо Sputnik I.

Вертикальний тепловий градієнт

Як ми вже говорили, температура зазвичай знижується з висотою. У тропосфері він має приблизне значення шість градусів на кілометр. Це означає, що якщо, наприклад, температура на рівні моря становить 15 градусів, на висоті приблизно п’яти кілометрів вона досягне значення -15 градусів (зниження на 30 градусів).

Сонячні промені не досягають однаково всіх частин земної кулі, а також сезонів. Таким чином, в помірному поясі тепловий градієнт набагато більший, ніж у тропічному поясі, 1ºC на кожні 155 м висоти, через меншу інсоляцію, яку він отримує, і меншу товщину атмосфери. Також в цих самих районах виникають різні варіації в результаті орієнтації рельєфу та відстані від екватора, а також від полюсів.

В міжтропічній зоні температура знижується на один градус на кожні 180 м висоти приблизно, оскільки атмосфера густіша і дуже близька до екватора. До цього, додавши до власного обертального руху планети, створюється теплий клімат.

Але в деяких регіонах атмосфери трапляється навпаки, тобто температура зростає із висотою. У цьому випадку називають вертикальним тепловим градієнтом негативний. Наприклад: якщо температура збільшується на 21 градус при нахилі 1 км, то кажуть, що вертикальний тепловий градієнт дорівнює -2ºC на км. Навіть у деяких шарах тропосфери це може статися, викликаючи так звану температурну інверсію.

Інверсії температури також відбуваються у верхній частині стратосфери. Навпаки, в мезосфері температура в середньому знижується, коли вона підвищується, тобто вертикальний тепловий градієнт є додатним.

У термосфері температура зростає із висотою, і, отже, вертикальний тепловий градієнт знову стає негативним у цій області атмосфери.

Що таке теплова інверсія?

Це явище, яке відбувається, коли земля швидко охолоджується випромінюванням, яке, в свою чергу, охолоджує повітря, яке з ним контактує. А в свою чергу, холодне і важче повітря у верхньому шарі стає ще холоднішим. Таким чином, швидкість, з якою два шари повітряної суміші різко зменшується.

Зазвичай це відбувається особливо взимку, що призводить до стійких туманів та морозів. Хоча інверсія, як правило, руйнується через кілька годин, в несприятливих умовах може залишатися кілька днів до тих пір, поки повітря, що контактує з землею, не нагрівається і не налагоджує циркуляцію в тропосфері.

Дуже яскравий приклад інвестицій можна побачити в Ліма, завдяки струму Гумбольдта. Ця океанічна течія охолоджує узбережжя, а верхні шари, які тепліші, роблять небо дуже похмурим, і що в цій місцевості прохолодніший і сухіший клімат, ніж він мав би брати до уваги його широту.

І все-таки, якщо в повітряних масах немає змін, тобто якщо в атмосфері немає нестабільності або немає активних фронтів, температура буде зростати по відношенню до висоти, подекуди більше, ніж інші.

Чи знали ви, що таке вертикальний градієнт тепла і з чого він складається? Вам це було корисно?