Vo všeobecnosti vieme, že teplota klesá s nadmorskou výškou. Táto zmena je známa ako vertikálny teplotný gradient a dochádza k nej preto, že zdroj tepla vyžarujúci do atmosféry sa nachádza na úrovni zeme. Čím ďalej od zdroja, tým chladnejší bude vzduch.
Tento gradient sa môže zmeniť niekoľkými procesmi: náhlym poklesom alebo zvýšením teploty zeme alebo silným vetrom. Aby sme to lepšie pochopili, v tomto špeciáli sa pozrieme na štruktúru atmosféry a prečo sa teplota mení s naším výstupom.
Štruktúra atmosféry
Atmosféra sa skladá z 5 vrstiev: troposféry , stratosféry , mezosféry , termosféry a exosféry.
- Troposféra: je to miesto, kde sme, a má nadmorskú výšku okolo 12km. Tu sa tvoria mraky, žijú rastliny a zvieratá, nájdeme oceán a púšte atď.
- Stratosféra: nachádza sa medzi 12 a 50km nadmorskej výšky, tam uvidíme nadzvukové roviny.
- Mezosféra: nachádza sa medzi 50 a 80km nadmorskej výšky. To je miesto, kde „plávajú“ rádiové vlny a kam prichádzajú kozmické lúče.
- Termosféra: medzi 80 a 690km nadmorskej výšky sa okrem kozmických lodí na obežnej dráhe Zeme objaví aj severné svetlo.
- Exosféra: a nakoniec od 690km nadmorskej výšky nájdeme Sputnik I.
Vertikálny tepelný gradient
Ako sme už spomenuli, teplota vo všeobecnosti klesá s nadmorskou výškou. V troposfére má približnú hodnotu šesť stupňov na kilometer . To znamená, že ak je napríklad teplota na hladine mora 15 stupňov, v nadmorskej výške približne päť kilometrov dosiahne hodnotu -15 stupňov (pokles o 30 stupňov).
Slnečné lúče nedosahujú všetky časti zemegule rovnako, ani sa nemenia v závislosti od ročných období. V miernych pásmach je teda teplotný gradient oveľa väčší ako v tropických pásmach, 1 °C na každých 155 metrov nadmorskej výšky , a to v dôsledku nižšej úrovne slnečného žiarenia a redšej atmosféry. Aj v rámci týchto pásiem dochádza k odchýlkam v dôsledku orientácie terénu a vzdialenosti od rovníka a pólov.
V intertropickom pásme klesá teplota približne o jeden stupeň Celzia na každých 180 metrov nadmorskej výšky, pretože atmosféra je hustejšia a nachádza sa veľmi blízko rovníka. To v kombinácii s rotáciou Zeme vytvára teplé podnebie.
Ale v niektorých oblastiach atmosféry dochádza k opaku: teplota sa zvyšuje s nadmorskou výškou. V tomto prípade sa vertikálny teplotný gradient považuje za negatívny . Napríklad, ak sa teplota zvýši o 21 stupňov Celzia pri rozdiele nadmorskej výšky 1 km, vertikálny teplotný gradient sa považuje za -2 °C na km. Toto sa môže stať dokonca aj v niektorých vrstvách troposféry, čo vedie k tzv. teplotnej inverzii.
Teplotné inverzie sa vyskytujú aj v hornej časti stratosféry. Naopak, v mezosfére teplota v priemere klesá, keď stúpa, to znamená, že vertikálny tepelný gradient je pozitívny.
V termosfére teplota rastie s výškou, a preto sa vertikálny tepelný gradient v tejto oblasti atmosféry stáva opäť negatívnym.
Čo je to tepelná inverzia?
K tomuto javu dochádza, keď sa zem rýchlo ochladí žiarením, ktoré následne ochladí vzduch, ktorý je s ňou v kontakte. Chladnejší a hustejší vzduch nad zemou sa potom ešte viac ochladí. To spôsobí, že rýchlosť miešania dvoch vrstiev vzduchu prudko klesne.
Toto sa zvyčajne stáva, najmä v zime, čo má za následok pretrvávajúcu hmlu a mráz. Zatiaľ čo teplotná inverzia zvyčajne po niekoľkých hodinách ustane, za nepriaznivých podmienok môže trvať niekoľko dní , kým sa vzduch v kontakte so zemou neohreje a neobnoví cirkuláciu v troposfére.
Veľmi jasný príklad tejto inverzie možno vidieť v Lime v dôsledku Humboldtovho prúdu. Tento oceánsky prúd ochladzuje pobrežie a teplejšie horné vrstvy spôsobujú, že obloha je veľmi zamračená, čo má za následok chladnejšie a suchšie podnebie v oblasti, než by sa očakávalo vzhľadom na jej zemepisnú šírku.
Aj napriek tomu, ak nedochádza k žiadnym zmenám vo vzdušných hmotách, teda ak nie je v atmosfére žiadna nestabilita alebo žiadne aktívne fronty, teplota sa bude s nadmorskou výškou zvyšovať , na niektorých miestach viac ako na iných.
Vedeli ste, čo bol vertikálny tepelný gradient a z čoho pozostával? Bolo to pre vás užitočné?