Josef Zeman1 Atmosféra Interakce záření se hmotou Energie Translační Rotační Vibrační Elektronů Sluneční záření:1,34 10 3 W/m 2 Průměrná teplota:15 °C.

Prezentace na téma: "Josef Zeman1 Atmosféra Interakce záření se hmotou Energie Translační Rotační Vibrační Elektronů Sluneční záření:1,34 10 3 W/m 2 Průměrná teplota:15 °C."— Transkript prezentace:

1 Josef Zeman1 Atmosféra Interakce záření se hmotou Energie Translační Rotační Vibrační Elektronů Sluneční záření:1,34 10 3 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

2 Josef Zeman2 Interakce záření s molekulami

3 Josef Zeman3 PlynKoncentrace (ppm)Doba zdrženícyklus Ar9340---Žádný Ne18---Žádný Kr1.1---Žádný Xe0.09---Žádný N2N2 780,84010 6 letBio&mikrobiol O2O2 209,46010 letBio&mikrobiol CH 4 1.657 letBio&mikrobiol CO 2 33215 letAntropogenní&bio CO0.05-0.265 dnůAntropogenní&chemický H2H2 0.5810Bio&chemický N2ON2O0.3310 letBio&chemický SO 2 10 -5 – 10 -4 40 dnůAntropogenní&chemický NH 3 10 -4 – 10 -3 20 dnůBio&chemický NO + NO 2 10 -6 – 10 -2 1 denAntropogenní&chemický O3O3 10 -2 ?chemický HNO 3 10 -5 – 10 -3 1 denchemický H2OH2Orůzná10 dnůFyz.-chemický He5.210 letFyz.-chemický Složení čisté atmosféry

4 Josef Zeman4 LátkaČistá troposféra Znečistěná troposféra SO 2 1 – 1020 – 200 CO1201000 – 10,000 NO0.01 – 0.0550 – 750 NO 2 0.1 – 0.550 – 250 O3O3 20 – 80100 – 500 HNO 3 0.02 – 0.33 – 50 NH 3 110 – 25 HCHO0.420 – 50 HCOOH1 – 10 HNO 2 0.0011 – 8 CH 3 C(O)O 2 NO 2 5 – 35 nemethanové uhlovodíky 500 - 1200 Koncentrace stopových látek v čisté a znečistěné troposféře

5 Josef Zeman5 Struktura atmosféry

6 Josef Zeman6 Absorbce Slunečního záření v atmosféře

7 Josef Zeman7 Atmosférický cyklus kyslíku

8 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

9 Josef Zeman9 Energetická bilance

10 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

11 Josef Zeman11 Reakce v atmosféře zahrnující hydroxylový radikál

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

13 Josef Zeman13 Částice v atmosféře Mechanicky - > 100 um Spalování, exhalace - < 10 um Reakce v atmosféře – 50 až 10 000 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 10 000 molekul H 2 SO 4 při 30% relativní vlhkosti – 0,01 um Hlavní část chování částic v atmosféře – velikost částic

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

15 Josef Zeman15 Viditelnost a rozptyl světla v atmosféře Vznik aerosolů

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

17 Josef Zeman17 Podstata světla Interakce světla s částicemi Efektivita rozptylu

18 Josef Zeman18

19 Josef Zeman19

20 Josef Zeman20 Interakce světla s částicemi

21 Josef Zeman21 Efektivita rozptylu světla v závislosti na velikosti částic

22 Josef Zeman22 Efektivita rozptylu světla v atmosféře

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