Fagstoff

Atmosfærens høydeinndeling basert på temperatur

Publisert: 04.08.2010
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Temperatur er et mål på indre kinetisk energi, dvs. molekylenes bevegelsesenergi i en gass. Jo mer energi, jo høyere temperatur. Fordi vår atmosfære – selv om den består av forskjellige gasser, er praktisk talt homogen opptil ca. 100 km, kan vi bruke en middeltemperatur for atmosfæren. At atmosfæren er homogen betyr at den består av de samme gassene i samme innbyrdes volumforhold.

Figuren nedenfor viser en sammenligning mellom temperaturskalaene kelvin (K) og celsius (C). Forbindelsen mellom dem har vi sett på tidligere.

TemperaturskalaerSammenligning mellom kelvin og celsiusgrader
Opphavsmann: Narom

Basert på temperaturen kan atmosfæren - som vist i figuren under, deles inn i tilnærmet konsentriske, sfæriske skall (høydeområder). Skallene er skilt fra hverandre ved mer eller mindre markante variasjoner i temperatur. Det bør påpekes at grensene mellom de forskjellige høydeområdene kan være temmelig flytende. Høydeintervallene mellom skallene kalles pauser. En kort omtale av de forskjellige lagene er gitt i det følgende.

Atmosfærens lagdeling basert på temperaturAtmosfærens lagdeling basert på temperatur
Opphavsmann: Narom

 

Troposfæren

Troposfæren, eller værsonen, strekker seg opp til ca. 15 km. I denne sonen avtar temperaturen nesten uniformt med 6,5 °C per kilometer. På grunn av vind og turbulens (konveksjon) er troposfæren i konvektiv likevekt med jorda. Via vertikale bevegelser i luften avtar temperaturen fra den varme jorda - som er blitt oppvarmet av sola. Tropopausen finnes mellom ca. 10–18 km – det avhenger litt av hvor på jorda en er. Ca. 90 % av luften finnes i troposfæren. Noen få ganger hender det at temperaturen er høyere ved, for eksempel 1000 m over havet, enn ved jordoverflaten. Dette kaller vi temperaturinversjon.

Stratosfæren

Stratosfæren - hvor omkring 9,5 % av atmosfæremassen finnes, strekker seg fra ca 15 til 50 km. I dette laget øker temperaturen markant med høyden. Dette skyldes at hovedparten av solas farlige UV-stråling absorberes av ozon. Ozonlaget har nemlig maksimal tetthet i stratosfæren. Fordi stratosfæren er meget stabil (strato er latin for stratified/lagdelt), kan både gasser og støvpartikler som kommer inn i dette høydeområdet oppholde seg her i mange år.

Mesosfæren

I mesosfæren mellom ca. 50 og 90 km avtar temperaturen markert. Den laveste temperatur i atmosfæren - under minus 130 °C, finner man i mesopausen. Mesosfæren inneholder mindre enn 0,5 % av den totale atmosfæremassen. I 80 km høyde er tettheten bare 1/100.000 av tettheten ved bakken. Det er også i dette området at meteorene brenner opp, og vi ser dette som klare stjerneskudd. I mesosfæren finnes det natriumioner fra meteorspor. At temperaturen her synker med økende høyde skyldes varmetap pga. infrarød stråling som reflekteres tilbake til verdensrommet.

Høydeområdet mellom ca. 15 og 100 km er også kalt middelatmosfæren. Selv om denne delen av atmosfæren ligger nær jorda, er den lite kjent. Det er fortsatt vanskelig å få pålitelige målinger over ca. 40 km. Fordi våre kunnskaper om middelatmosfæren er så begrenset er dette høydeområdet også blitt kalt “The Ignorance sphere”.

Termosfæren

I termosfæren – over 90 km, øker temperaturen hurtig med høyden (opptil 20 °C/km) til den når en tilnærmet konstant verdi på om lag 1500–2000 K nær 200 km. Også over 200 km er temperaturgradienten positiv, men økningen er mye mindre enn omkring 100 km. Fordi tettheten er så lav, skal det ikke mye energi til for å øke temperaturen. Oppvarmingen skyldes absorpsjon av solstråling – spesielt i røntgen (X) og UV-båndet (λ < 170 nm). Den lave lufttettheten fører til at det ikke er termodynamisk likevekt. Temperaturen for dette høydeområdet blir dermed mer komplisert.

Luftens sammensetning og egenskaper forandres radikalt over ca. 100 km. Vi får en gradvis overgang fra molekyler til atomer. I tillegg er det nye fysiske prosesser som opptrer. Selv om mengden av luft over 100 km er prosentvis meget liten, spiller dette høydeområdet en viktig rolle.