Atmosféra Země. Atmosférický tlak (Učebnice strana 130) Atmosféra (z řečtiny: atmos - pára, sphaira - koule) je plynný obal tělesa v kosmickém prostoru. Těleso může být obklopeno atmosférou pouze za předpokladu, že má dostatečnou hmotnost na to, aby plyn vázalo gravitační silou. V případě některých plynných sloučenin musí být splněna i další podmínka - dostatečně nízká teplota. Země má relativně hustou atmosféru složenou ze 78 % dusíku, 21 % kyslíku, 1 % vzácných plynů a stopového množství jiných plynů včetně oxidu uhličitého, vodních par. Atmosféra chrání povrch Země před dopadem některých druhů slunečního záření. Její složení je nestabilní a silně ovlivněno biosférou. Jde především o velké množství volného dvouatomového kyslíku, který vyrábějí pozemské rostliny a bez nichž by se kyslík v atmosféře v geologicky krátkém čase sloučil s materiály z povrchu Země. Volný kyslík v atmosféře je známkou života.

Zemská atmosféra je vrstva plynů obklopující planetu Zemi, udržovaná na místě zemskou gravitací. Atmosféra chrání pozemský život před nebezpečnou sluneční a kosmickou radiací a svou tepelnou setrvačností snižuje teplotní rozdíly mezi dnem a nocí. Atmosféra nemá jednoznačnou vrchní hranici – místo toho plynule řídne a přechází do vesmíru. Tři čtvrtiny atmosférické hmoty leží v prvních 11 km nad povrchem země. Americká NASA stanovuje, že kdokoliv pohybující se ve větší výšce než přibližně 80 km (50 mil) je astronautem. Všeobecně uznávanou vnější hranicí atmosféry je také Karmanova hranice, která se nachází ve výšce 100 km nad hladinou světového oceánu. Od této hranice se místo termínu nadmořská výška již používá termín vzdálenost od vesmírného tělesa.

Atmosféra s dnešním složením vznikla jako výsledek dlouhého procesu, kdy byla soustavně přetvářena živými organismy. Původní složení atmosféry vzniklé po zformování planety bylo chemicky zcela rozdílné. Obsahovalo směs sopečných plynů, které se uvolnily z odplynění magmatu, které se rozprostíralo v ohromném magmatickém oceánu po většině povrchu planety. Společně s částicemi, které do atmosféry zanesly kolize s jinými tělesy bombardujícími povrch, byla tato atmosféra pro život v dnešní podobě toxická. S rozvojem života, rozšíření zelených řas v oceánech nastal proces změny složení atmosféry. Během fotosyntézy se začal jako odpadní plyn dostávat toxický a pro většinu tehdejších životních forem jedovatý kyslík. Jeho procentuální zastoupení postupně narůstalo, až dosáhlo dnešní hodnoty okolo 21 %. Pro člověka je kyslík životně důležitý. Proto čistota vzduchu a jeho správné složení patří k významným složkám péče o životní prostředí.

Horní vrstvy atmosféry působí v gravitačním poli Země tlakovou silou na spodní vrstvy atmosféry. Tím vzniká ve vzduchu tlak, který nazýváme atmosférický tlak a značíme ho pa. Na libovolnou plochu o obsahu S v atmosférickém vzduchu působí kolmo tlaková síla, kterou vypočítáme ze vztahu F = pa · S. O existenci této tlakové síly se můžeme přesvědčit následujícími pokusy: Sklenici naplníme až po okraj vodou, přikryjeme ji papírem a obrátíme ji dnem vzhůru. Papír přilne k okrajům sklenice a voda nevyteče. Na papír působí svisle vzhůru tlaková síla vzduchu F. F Papír je dokonce trochu prohnutý dovnitř sklenice. Z toho můžeme usoudit, že tlaková síla vzduchu F je větší než gravitační síla Fg působící na vodu ve sklenici. Fg

Uřízneme dno plastové láhve a místo něj připevníme tenkou blánu. Blána se působením tlakové síly vzduchu neprohne, protože vzduch tlačí na blánu stejně velkou silou současně z obou stran. Síly jsou v rovnováze, a proto se blána neprohne. Uzavřeme-li láhev a stlačíme, blána se prohne, tlaková síla z vnitřní strany láhve je větší než tlaková síla atmosférického vzduchu. Střechy domů, střechy a stěny stanů, skla oken… se neproboří ani neprohnou, protože tlaková síla atmosférického vzduchu působí z obou stran stejně velkou silou.

Do nádoby s vodou ponoříme sklenici tak, aby se naplnila vodou Do nádoby s vodou ponoříme sklenici tak, aby se naplnila vodou. Potom pomalu zvedáme sklenici dnem vzhůru tak, aby okraj sklenice zůstal ve vodě. F Fg Na hladinu vody v nádobě působí tlaková síla atmosférického vzduchu, která se kapalinou přenáší všemi směry (podle Pascalova zákona). Tato tlaková síla je větší než gravitační síla působící na vodu ve sklenici.

Do nádoby s vodou ponoříme tenkou trubičku otevřenou na obou koncích. Při ponoření se trubička naplní vodou. Trubičku po ponoření uzavřeme. Když ji z nádoby vytáhneme, vyteče voda ven. Když ji z nádoby vytáhneme, voda ven nevyteče . Tlaková síla vzduchu působí na obou koncích trubičky, její účinky se ruší, na vodu v trubičce působí gravitační síla. Tlaková síla vzduchu působí na volný konec trubičky a je větší než gravitační síla působící na vodu v trubičce.

Hydrostatický tlak v kapalině můžeme určit z hustoty kapaliny a hloubky pod hladinou, protože kapalina je téměř nestlačitelná a její hustota se s hloubkou téměř nemění. Vzduch je však stlačitelný. Působením gravitační síly Země má vzduch ve vrstvě při povrchu Země větší hustotu než atmosférický vzduch ve vrstvách výše položených. Atmosférický tlak tedy nemůžeme určit výpočtem jako hydrostatický tlak, ale s využitím hydrostatického tlaku ho můžeme měřit. Otázky a úlohy k opakování – učebnice strana 132 – 133.