Josef Zeman1 Atmosféra Interakce záření se hmotou Energie Translační Rotační Vibrační Elektronů Sluneční záření:1, W/m 2 Průměrná teplota:15 °C Vedení tepla – přenos sousedními molekulami Proudění tepla – pohyb celé hmoty atmosféry „Citlivé“ teplo – energie ve formě kinetické energie molekul Latentní teplo – teplo odpařování Záření – elektromagnetické záření, jediná cesta, jak je energie přenášena vakuem Počasí – krátkodobé změny v atmosféře Klima – dlouhodobé půrměrné počasí Vlhkost – obsah vody ve vzduchu Relativní vlhkost – procento nasycení vodní parou Rosný bod – teplota, při které začíná kondenzovat vodní pára Kondenzační jádra – povrch jader poskytuje místo pro kondenzaci vodní páry Složení, stratifikace, přenos energie

Josef Zeman2 Interakce záření s molekulami

Josef Zeman3 PlynKoncentrace (ppm)Doba zdrženícyklus Ar Žádný Ne18---Žádný Kr1.1---Žádný Xe Žádný N2N2 780, letBio&mikrobiol O2O2 209,46010 letBio&mikrobiol CH letBio&mikrobiol CO letAntropogenní&bio CO dnůAntropogenní&chemický H2H Bio&chemický N2ON2O letBio&chemický SO – dnůAntropogenní&chemický NH – dnůBio&chemický NO + NO – denAntropogenní&chemický O3O ?chemický HNO – denchemický H2OH2Orůzná10 dnůFyz.-chemický He5.210 letFyz.-chemický Složení čisté atmosféry

Josef Zeman4 LátkaČistá troposféra Znečistěná troposféra SO 2 1 – 1020 – 200 CO – 10,000 NO0.01 – – 750 NO – – 250 O3O3 20 – – 500 HNO – 0.33 – 50 NH – 25 HCHO0.420 – 50 HCOOH1 – 10 HNO – 8 CH 3 C(O)O 2 NO 2 5 – 35 nemethanové uhlovodíky Koncentrace stopových látek v čisté a znečistěné troposféře

Josef Zeman5 Struktura atmosféry

Josef Zeman6 Absorbce Slunečního záření v atmosféře

Josef Zeman7 Atmosférický cyklus kyslíku

Josef Zeman8 Chemické reakce v atmosféře V zemské kůře dochází k redukčním reakcím V atmosféře a v kontaktu s atmosférou dochází k oxidaci Biota obnovuje s pomocí slunečního záření oxidant (O 2 ) Většina reakcí se odehrává v troposféře Produkty jsou „vymyty“ srážkami Stratosféra – dusík, kyslík – ozon (absorbuje většinu UV záření) Vyšší části – vysoce nabité iony a radikály

Josef Zeman9 Energetická bilance

Josef Zeman10 Chemické reakce v atmosféře V plynné fázi Na povrchu prachových částic (malý význam, krátká doba zdržení) Ve vodných roztocích (kapky vody; acidobazické) Nejdůležitější Hydroxylový radikál Výsledek procesů: konstantně 10 milionů hydroxylových radikálů/cm 3 v povrchové vrstvě OHMolekul/cm 3 Léto - den5-10 × 10 6 Zima - den1-5 × 10 6 Noc< 2 × 10 5

Josef Zeman11 Reakce v atmosféře zahrnující hydroxylový radikál

Josef Zeman12 Důležité reakce Oxidace CO a NO Vznik síranu amonného (NH 4 ) 2 SO 4 Oxidace C, S, N Ionové sloučeniny Methan -> formaldehyd

Josef Zeman13 Částice v atmosféře Mechanicky - > 100 um Spalování, exhalace - < 10 um Reakce v atmosféře – 50 až molekul (voda + produkty oxidace) Aerosol – pevné nebo kapalné částice <100 um Kondenzační aerosol – vzniká kondenzací páry nebo chemickými reakcemi Disperzní aerosol – vzniká dělením větších částic (prachových, kapalných) Zamlžení – velký počet kapiček vody Opar – snížená viditelnost v důsledku velkého počtu částic Mlha – kapalné částice Kouř – částice vznikající při spalování Aerosol – několik molekul síranu amonného až molekul H 2 SO 4 při 30% relativní vlhkosti – 0,01 um Hlavní část chování částic v atmosféře – velikost částic

Josef Zeman14 Zdravotní vlivy Částice přenášejí do těla toxické látky (Pb, Cd, Be, PAH) Efektivita zachycování v dýchacím ustrojí Dýchání ústy Dýchání nosem

Josef Zeman15 Viditelnost a rozptyl světla v atmosféře Vznik aerosolů

Josef Zeman16 Bimodální rozdělení Chování částic závisí na meteorologických podmínkách – rychlosti větru a stabilitě atmosféry. Dobře míšená nestabilní atmosféra × stabilní nemíšená atmosféra (inverze)

Josef Zeman17 Podstata světla Interakce světla s částicemi Efektivita rozptylu

Josef Zeman18

Josef Zeman19

Josef Zeman20 Interakce světla s částicemi

Josef Zeman21 Efektivita rozptylu světla v závislosti na velikosti částic

Josef Zeman22 Efektivita rozptylu světla v atmosféře

Josef Zeman23 Rozptyl „modrých“, „zelených“ a „červených“ fotonů na malých a velkých částicích v atmosféře