Atmosféra

Zemská atmosféra

Atmosféra představuje plynný obal Země a tento plyn se též označuje jako vzduch. Její vliv se projevuje zejména kvalitativními (rozptyl) a kvantitativními (pohlcování) změnami slunečního záření, přenosem vláhy, na většinu složek fyzickogeografické sféry působí jak fyzikálně, tak i chemicky.

Zemskou atmosféru (vzduch) označujeme za směs plynů, tekutých a tuhých částic. Taková atmosféra se označuje jako suchá a jejími hlavními složkami jsou dusík (78,01 %), kyslík (20,95 %) a argon (0.93 %). Ze známějších komponentů je to dále oxid uhličitý (0,03%), ale jeho množství se mění. Zemská atmosféra obsahuje prakticky vždy určité množství vody (maximálně až 4% objemového množství) a pak se označuje jako vlhký vzduch. Z pevných a tekutých částic se v atmosféře nacházejí v různém množství již zmíněná voda v kapalném či pevném skupenství, mikroorganismy, půdní částice, kosmický prach, krystaly solí,zejména mořské,produkty vulkanické činnosti,pylová zrna atd.Většina těchto částic slouží jako kondenzační jádra v procesu tvorby dešťových kapek.

Zemskou atmosféru tvoří soustředné vrstvy , které se označují jako troposféra, stratosféra, mezosféra , termosféra a exosféra , která ve výšce kolem 70 000 km přechází do volného vesmíru.Pro život na Zemi je nejdůležitější troposféra , která obsahuje prakticky všechnu vodu v atmosféře a celkově 90% hmotnosti atmosféry.Tro­posféra dosahuje do výšky 17 km nad rovníkem a 9 km nad póly.Je pro ni charakteristický pokles teploty s výškou o 0,65°C na 100 m , pokles tlaku s výškou , stejně jako hustoty a vlhkosti.Vytváří se v ní oblačné systémy , vyvíjí se zde cirkulace a tak se zde realizuje intenzivní přenos vody a tepla.

Od horní hranice troposféry po výšku asi 50 km se nachází stratosféra.Její součástí je ozonosféra.Ve výšce 20–25 km je nejvyšší koncentrace ozonu O3. Ozon brání pronikání pro živé organismy a rostlinstvo škodlivého ultrafialového záření k zemskému povrchu.Proces rozrušování ozonosféry a velký úbytek ozonu pozorujeme od konce 70.let nad Antarktidou a přilehlou částí Jižní Ameriky a od konce 90.let nad severní Evropou a Sibiří.

Teplo v atmosféře

Země je neustále , ale vzhledem ke svému tvaru a v důsledku svých pohybů nerovnoměrně , ozařována slunečním zářením.Z celkového množství slunečního záření zemský povrch odrazí nebo vyzáří 42% a zbývajících 58% je pohlcené atmosférou a zemským povrchem včetně hydrosféry.V zemské atmosféře a na povrchu Země probíhá neustálý proces přeměny slunečního záření na teplo.Režim teploty je současně ovlivněn dalšími ,zejména geografickými faktory (sklon a orientace místa, nadmořská výška,povaha půdního a rostlinného krytu atd.).Horizontální změny,resp.roz­ložení teplot na zemském povrchu (případně v atmosféře) vyjadřují izotermy , což jsou spojnice míst o stejné teplotě vzduchu.Pomocí nich lze popsat teplotní poměry jednotlivých geografických oblastí.

Voda v atmosféře , atmosférické srážky

Jedním z nejcharakte­rističtějších procesů je nepřetržitá výměna (oběh) vody mezi zemským povrchem a atmosférou.Voda se vypařuje ze zemského povrchu, v atmosféře při snížení teploty kondenzuje ve vodní kapky nebo sublimuje na krystaly ledu.Viditelným projevem uvedených procesů jsou oblaka.Časové a prostorové rozložení srážek na Zemi je značně nerovnoměrné.Přesto lze vymezit oblasti (pásy) s podnebným režimem a ročními úhrny srážek: vlhký teplý pás,suchý teplý pás,vlhký mírný pás a suchý studený pás.

Místní rozdíly v rozložení srážek bývají nejčastěji způsobeny místním charakterem georeliéfu (nadmořská výška,vznik návětrných a závětrných poloh a srážkového stínu).

Pohyby v atmosféře

Zemská atmosféra je hmotná a proto působí na zemský povrch a na všechny předměty na něm tlakem.Hodnoty tlaku vzduchu jsou na různých místech na Zemi různé.Je to důsledek nerovnoměrného rozložení tepla.

Proudění vzduchu v planetárním měřítku se řídí určitými zákonitostmi a vytváří systém všeobecné cirkulace (oběhu) atmosféry.Ten je ještě ovlivněn nerovnoměrným rozložením pevnin a oceánů,otáčením Země a vznikem síly uchylující zemské rotace (Coriolisova síla).Coriolisova síla způsobuje stáčení vzduchových hmot na severní polokouli vpravo a na jižní polokouli vlevo.

Systém všeobecné cirkulace atmosféry lze zjednodušeně popsat takto.Podél rovníku vznikají vlivem vysokých teplot výstupné proudy, které se ve výšce stáčejí k obratníkům a vytvářejí tzv.antipasáty.Nad rovníkem tak existuje trvale pás nízkého tlaku vzduchu.Vzduch nahromaděný přibližně podél 30.rovnoběžek vytváří subtropický pás vysokého tlaku vzduchu.Odtud se vzduchové hmoty přemisťují jak na jih, tak i na sever.Ty, které vanou k rovníku, se označují jako pasáty.Jedná se o stálé vzduchové proudy, které mají na severní polokouli charakter severovýchodních a jižní polokouli jihovýchodních větrů (pasátů).

Přibližně podél 60.rovnoběžek se nacházejí pásy nízkého tlaku vzduchu, do kterých proudí vzduch ze severu i z jihu.V důsledku stáčení zde mají větry jihozápadní až západní směr.Jsou to typické směry větrů v mírných zeměpisných šířkách.

V polárních oblastech je vzduch studený a těžký a proto se zde vytvořily oblasti vysokého tlaku vzduchu.Větry zde vanou východní a dosahují až mírných srážek.

Popsaný systém vzdušného proudění může být narušen nerovnoměrným zahříváním pevnin a oceánů, jak je to typické pro jižní a jihovýchodní Asii.Systém výměny vzduchových hmot mezi pevninou a oceánem, resp.mezi oceánem a pevninou se nazývá monzunová cirkulace a má výrazný sezónní charakter.Letní monzun vane z oceánu na pevninu, kam přináší vydatné srážky.Zimní monzun je suchý a vane z pevniny nad oceán.

Podobný systém vzdušného proudění se může vyvinout nad plošně menším oblastmi, např.při pobřeží moří a velkých jezer.Hovoříme o místních větrech, v uvedeném případě o brízové cirkulaci. Mořský vánek (chladný) vzniká během dne a vane od moře na pobřeží, pobřežní vánek (teplý) se vyvíjí v nočních hodinách a vane od pobřeží na moře.

Mezi známé místní větry patří teplý údolní vítr vanoucí během dne z údolí nahoru. V nočních hodinách může vanout vítr z hor směrem dolů a pak se označuje jako horský. Překonává-li vzduchová hmota horskou překážku kolmou ke směru pohybu větru, na závětrné straně může vzniknout teplý, nárazový a padavý vítr, označovaný föhn (fén).

Vzduchové hmoty a fronty

Jednotlivé objemy vzduchu (části atmosféry) se od sebe lišit svými vlastnostmi (teplotou, tlakem a vlhkostí), které odrážejí poměry místa jejich vzniku.Nazývají se vzduchové hmoty a velmi často se pohybují mezi geografickými oblastmi.Takto se podle místa vzniku rozlišují 4 základní typy vzduchových hmot: arktická (antarktická), polární (mírných srážek),tropická a rovníková. Další možné dělení podle obsahu vodních par je na oceánské (vlhké) a pevninské (suché) nebo podle teploty na teplé,studené a neutrální.

Vzduchové hmoty odlišných vlastností jsou od sebe odděleny přechodnou vrstvou (plochou), která se označuje jako atmosférická fronta (frontální plocha, frontální rozhraní).Její průsečnice se zemským povrchem se nazývá frontální čára neboli fronta. Ta může být arktická (odděluje arktickou a polární vzduchovou hmotu), polární (rozhraní mezi polární a tropickou vzduchovou hmotou) nebo tropická (odděluje tropické a rovníkové vzduchové hmoty).Jsou to tzv. hlavní stacionární (minimálně pohyblivé) fronty.Kromě toho rozlišujeme fronty pohyblivé a to teplou, studenou a okluzní.Právě tyto pohyblivé fronty způsobují výrazné změny počasí.

Na rozhraní teplých vzduchových hmot pohybujících se na sever a studených pohybujících se na jih vznikají oblasti vysokého a nízkého tlaku vzduchu.Označují se jako tlakové útvary a ty základní jsou cyklony (tlakové níže vyplněné lehčím a teplejším vzduchem) a anticyklony (tlakové výše obsahující těžší a chladnější vzduch).Jsou to vzdušné víry dosahující horizontálního rozměru až několika set až tisíc km.Výrazná cyklonální činnost je typická pro mírné podnebné pásy a způsobuje velké změny počasí.Velmi nebezpečné jsou tropické cyklony, které se vytvářejí na tropické frontě (rozhraní mezi tropickými a rovníkovými vzduchovými hmotami).Dosáhnou-li na pevninu, mohou způsobit velké škody.

Počasí a podnebí

Zemská atmosféra a její stav se dá kdykoliv charakterizovat hodnotami meteorolo-gických prvků, mezi kterými jsou nejdůležitější intenzita slunečního záření, teplota, tlak a vlhkost vzduchu, proudění vzduchu atd.Na charakteru počasí se kromě atmosféry spolupodílí další složky fyzickogeografické sféry, hydrosféra, kryosféra, litosféra a biosféra. Dohromady tvoří úplný klimatický systém.

Klima rozsáhlých geografických oblastí (kontinent, stát) se označuje jako makroklima, klima menších území (kotlina, různě orientované svahy, města) se nazývají mezoklima.V případě klimatu stejnorodých ploch (les, vodní plocha, pole) hovoříme o mikroklimatu.

Podnebí na Zemi podléhalo a podléhá změnám, které jsou způsobeny řadou faktorů (např.kolísání sluneční aktivity, chemickými změnami zemské atmosféry,horot­vornými pochody atd.).Poslední nejznámější klimatické změny se odehrály ve starších čtvrtohorách přibližně před 10 000 roky, kdy docházelo ke střídání ledových a meziledových dob.

Na vybraných pracovištích se hodnoty jednotlivých meteorologických prvků zakreslují pomocí smluvených značek do synoptických map. Při jejich analýze je základním krokem zakreslení rozložení tlakového pole pomocí izobar (čáry spojující místa o stejné hodnotě tlaku vzduchu) a polohy základních tlakových útvarů včetně jejich předpokládaného pohybu.

Spolupůsobením všech klimatogeogra­fických činitelů se utváří ráz podnebí a na Zemi můžeme vymezit hlavní podnebné pásy.

Od horkého rovníkového pásu na sever a na jih to jsou tropický, subtropický (severní a jižní), mírný pás severní a jižní polokoule, subpolární (severní a jižní) a studené polární pásy (arktický a antarktický). Uvedené podnebné poměry se vztahují k velkým geografickým oblastem s odlišnými typy krajiny a proto se zpravidla v každé z nich dá vymezit oblast, kde je podnebí oceánské, kontinentální, a horské.Klimatické poměry na těchto velkých územích se označují jako makroklima.

Vybrané klimatické rekordy na Zemi:

● Absolutní maximum teploty:

+57,8°C, 11.8.1933 (San Louis, Mexiko) a 13.9.1922 (El Azizia, Libye)

● Absolutní minimum teploty:

• 89,6°C, 21.7.1983 (meteorologická stanice Vostok, Antarktida)

● Nejvyšší průměrná roční teplota:

+34,4°C

● Nejnižší průměrná roční teplota:

• 57,8°C (Antarktida)

● Nejvyšší průměrný roční úhrn atmosférických srážek na Zemi:

11 684 mm (úbočí Mount Waialcala, ostrov Kauai, Havajské ostrovy)

● Nejvyšší roční úhrn srážek:

22 990 mm, 1861 (stanice Čerápundží, Indie)

● Nejvyšší úhrn srážek za 24 hodin:

1 870 mm, 15.-16.3.1952 (stanice Cilaos, Réunion)

● Nejnižší roční úhrn srážek na Zemi:

0 mm, 14 let bez srážek (Iquique, Chile)

● Absolutní nejvyšší rychlost větru při zemském povrchu:

416 km/h, 12.4.1934 při maximálním nárazu větru

( 338 km/h jako průměr rychlosti za 5 min. ; meteorolog. stanice Mount Washington,

New Hempshire, USA )