Slayt 1

ATMOSFER
ATMOSFER
Dünya'da uzaydaki diğer gezegenlerden
farklı olarak yaşam bulunmasının sebebi etrafını
saran atmosferdir. İklim ve hava olaylaylarının
görülmesi ile yeryüzünde yaşamın bulunmasını
sağlayan faktör atmosferin varlığıdır.
Atmosfer; yerçekiminin etkisi ile yeryüzünü
çepeçevre saran gaz kütlesidir. Eski Yunancada
atmos: nefes, sphere: küre demektir. Atmosfer ise
nefes küre ya da hava küre anlamına gelir.
Atmosfer; Azot (% 78),
Oksijen (% 21) ile C02, su
buharı, argon, neon, metan,
kripton ve hidrojen gibi diğer
gazlardan (% 1) oluşur. Azot
ve oksijen yaşam için büyük
önem taşırlar ve bu gazların
atmosferde ki oranı sabittir.
Ancak CO2 ve su buharının
miktarı bulundukları yere,
zamana ve iklim şartlarına
göre değişir.
Diğer Gazlar >> l

Azot, yaşamın temel kaynaklarından biridir. Bitkilerin
ihtiyacı olan besin maddesi olarak önemlidir. Oksijen, ise
canlıların solunum yapması için ve yanma için gerekli bir
gazdır.

Karbondioksit, havada çok az miktarda (% 0 - 0,03)
bulunmasına karşın, iklim olayları üzerinde önemli etkide
bulunur. Karbondioksit atmosferin güneş ışınlarını emme
ve saklama kabiliyetini arttırır. Miktarının artması
sıcaklığın artmasına, azalması sıcaklıkların düşmesine
neden olur. Jeolojik devirler içerisinde C02 miktarın
değişmesi iklim değişimlerini etkilemiştir

Su buharı, miktarı sıcaklığa, yer ve zamana bağlı olarak
en fazla değişen gazdır. Bu miktar yerden yükseldikçe,
kıyıdan uzaklaştıkça ve Ekvator'dan kutuplara doğru
gittikçe azalır.
Atmosferin Etkileri
 İçerisinde yaşam için gerekli



olan gazlar bulunur.
Güneş'ten gelen enerjinin hızla
uzaya yansımasını engeller.
Güneş ışınlarının dağılmasını
sağlayarak, Güneş'i doğrudan
görmeyen yerlerin de aydınlık
olmasını sağlar.
İçindeki hava akımları
sayesinde gündüz olan
kesimlerin aşırı sıcak, gece
olan kesimlerin de aşırı
soğumasını engeller.




Güneşten gelen zararlı ışınları tutar.
Sesi iletir.
İklim olayları meydana gelir.
Uzaydan gelen göktaşlarının parçalanmasını sağlayarak
yere ulaşmasına engel olur. Ortalama kalınlığı 10.000
km olan atmosfer, bileşimi, sıcaklığı bakımından farklı
katmanlardan oluşur.
Atmosferin Katmanları
1-Troposfer
Atmosferin en alt katıdır. Kalınlığı Ekvator'dan
kutuplara doğru gittikçe azalır. Ortalama 12 km
kalınlığında olan Troposfer; Ekvator özerinde 16 km,
45° enleminde 12 km, kutuplarda ise 6 km'dir.
Kalınlığının değişmesinin nedeni ise Ekvator'da ısınan
havanın yükselmesi; kutuplarda ise soğuyan havanın
alçalması ile Dünya'nın ekseni etrafındaki dönüşüyle,
Ekvator'da savrulma kuvvetinin fazla olmasıdır.
Atmosferi oluşturan gazların % 75'i içerisinde canlıların yaşadığı
Troposferde bulunur. Su buharının tamamı burada bulunduğu için iklim
olayları ancak bu katta görülür. Yükseldikçe Troposferde gaz yoğunluğu
azalır. Çünkü yerçekiminin etkisi ile gazlar yere yakın yerlerde daha çok
yoğunlaşır.
Troposferde yükseldikçe sıcaklık her 200 m'de 1 oC azalır. Çünkü
Troposfer daha çok yerden ışıyan ışınlarlarla ısınır. Ayrıca sıcaklığı tutan
gazların yere yakın yoğunlaşması ve atmosferin üstten soğuması da bu
durumun oluşmasında etkilidir.
2-Stratosfer
Troposferin üst sınırından itibaren 50 km yüksekliğe
kadar çıkar. Bu katmanda su buharı olmadığı için iklim
olayları görülmez. Yatay hava hareketleri görüldüğü
için dikey yönde sıcaklık değişimi yok denecek kadar
azdır. Ekvator üzerinde sıcaklık -80*C civarında iken,
kutuplarda -50°C civarındadır.
Ekvator ile kutuplar arasındaki sıcaklık farkından
dolayı. Ekvatordan kutuplara doğru kuvvetli hava
akımları oluşur. Jet rüzgârian adı verilen bu hava
akımlarının saatteki hızları 500 km'ye kadar ulaşır.
Stratosferin üst kısmında ozon yoğunluğu artmaktadır.
Ozonosfer, yerden 19-45 km arasında yer alır. Ozon (O3)
gazının en çok yoğunlaştığı kesim olduğu için bu adı almıştır.
Güneş'ten gelen ultraviyole (morötesi) ışınlan, ozon gazı ile
reaksiyona girerek parçalar. Bu şekilde zararlı ışınların
Dünya'ya gelmesi engellenmiş olur.
3-Mezosfer
Stratosferin üst sınırından itibaren 80-90 km yüksekliğe kadar çıkar. Gaz
molekülleri seyrektir. Ayrıca atmosfere giren göktaşları bu katmanda
sürtünmenin etkisi ile yanmaktadır .
3-İyonosfer
Mezosferin üst sınırından itibaren, 300-325 km yüksekliklerine kadar çıkar.
Gaz molekülleri oldukça seyrektir. Gazlar ultraviyole ışınlarının etkisi ile
iyonlarına ayrılmıştır. Sıcaklık, 250°C civarındadır. İyon halindeki bu gazlarda
elektron alışverişi çok hızlı olduğu için radyo dalgalan bu tabakadan yansıtılır .
5- Ekzosfer
İyonosfer'in üst sınırından itibaren başlar. Bu
katmanın üst sınırında yerçekimi oldukça az
olduğundan gaz molekülleri uzaya kaçar.
Bundan dolayı dış sınırı kesin değildir. Teorik
olarak 10.000 km'ye kadar çıktığı kabul edilir.
Alt Atmosfer Tabakasında Oluşan
Değişimler

Güneşten gelen radyasyon, alt atmosfer
tabakası dediğimiz 20 km’lik kısımda birçok
değişikliğe uğramaktadır. Meydana gelen bu
değişiklikler, absorbsiyon, refleksiyon ve
difüzyon olarak adlandırılır. Bu olaylara göre
güneş radyasyonu; gelen ışınların açısına,
dalga uzunluğuna ve geldikleri zeminin
özelliklerine bağlı olarak yansıtılır, yayılır ya da
emilir.Bunların sonucunda da, yeryüzüne
ulaşan
güneş
radyasyonunda
önemli
değişiklikler meydana gelir.
GÜNEŞ ENERJİSİNİN UĞRADIĞI
DEĞİŞİKLİKLER



a) Yansıma (Refleksiyon) :
Bir yüzey üzerine düşen ışınların geriye dönmesine yansıma
denir. Yansımanın çok ya da az olması ışınların geldiği açıya,
dalga uzunluğuna ve yüzeyin özelliklerine bağlıdır. Cisimlerin yada
yüzeylerin, gelen bu güneş ışınlarını yansıtma özelliğine albedo
denir. Bir cisim, aldığı 100 birimlik ışığın örneğin %20’sini
yansıtıyorsa albedosu 20’dir. Dünyanın albedosu 37 dir. Bunun
anlamı, güneşten gelen ışığın %37’sinin yeniden uzaya yansıtılıyor
olmasıdır. Dünyanın albedosu kara ve deniz yüzeylerinde farklıdır.
Deniz yüzeylerinde daha çok güneşten gelen ışınların dalga
boyuna bağlı olarak değişim gösteren albedo değerleri karalar
üzerindeki faklı özelliklere bağlı olarak değişimler göstermektedir
Yeryüzünde farklı yüzeylerin farklı albedoları vardır. Örneğin, taze
kar örtüsünün albedosu %85-95, bir tarlanın %10-%25, iğne
yapraklı ormanın %6-%19 arasındadır. Suların albedosu ise %2%78 arasında değişir. Güneş 90o lik açı ile geldiğinde albedo %2,
2o lik açı ile geldiğinde albedo %78 dir. Albedo değerlerindeki bu
farklılık, yeryüzünün ısınmasında önemli rol oynar
Dünyadaki Karalar Üzerinde
Albedo Farklılıkları
Farklı Zeminlerin Albedo Değerleri


b) Yayılma (Difüzyon):
Atmosferin alt tabakasından geçerken güneşten
gelen ışında oluşan değişimlerden biri de
yayılmadır. Bir ışın hüzmesinin küçük
zerrelerden ve moleküllerden oluşmuş bir
ortamdan geçtiği sırada, dik bir doğrultuda
ayrılarak kırılmak ve çevreye yayılmak sureti ile
maruz kaldığı değişikliğe yayılma denir. Gelen
güneş ışınlarının bir kısmı atmosfer içindeki
gazlar nedeniyle yayılır.


c) Emilme (Absorbsiyon) :
Güneşten gelen radyasyon, dalga uzunluğuna göre
seçici olarak meydana gelir. Atmosferde absorbsiyon
yolu ile en fazla kayba uğrayan ışınlar, kısa dalgalı
ışınlardır. Isı enerjisine sahip dalgalar bakımından ise
atmosfer hemen hemen tamamen geçirgendir. Atmosfer
gazları tarafından tutulan radyasyon enerjisi, atmosferin
üst sınırına ulaşan miktarının %6’sıdır. Bulutlar
tarafından absorbe edilen miktar ise %12-20’dir.
Cisimlerin bu gelen enerjiyi tutma ya da emme özelliğine
absortivite denir.
Yüksek Atmosfer Tabakalarında Oluşan
Değişimler

Yüksek atmosfer tabakaları
iyonosfer ve ozonosferdir.Bu
tabakalardan geçerek zararlı
ışınlardan arınan güneş
radyasyonunun geri kalan
kısmı alt atmosfer
tabakasına sokulur ve bu
sırada radyasyonun
uğradığı enerji kaybı, toplam
radyasyon enerjisinin 1/3’ü
kadardır. X ve γ ışınları
iyonosfer katmanında
tutulduktan sonra güneş
radyasyonu ozonun
bulunduğu stratosfer
tabakasından geçerken de
çeşitli reaksiyonlar sonucu
değişime uğrar.

Ozon gazı, mavi, patlayıcı ve zehirli bir gazdır. Bir elektrik motorunun
çalışmaya başlamasından ve gökyüzünde oluşan yıldırım olayından sonra
duyulan keskin koku, ozon gazına aittir. Doğal olarak, stratosferde ve
yeryüzünden 25-30 km yükseltide bulunan ozon tabakası, oksijenin güneş
ışığının etkisinde kalması sonucunda oluşmaktadır. Ozon, yeryüzeyinden
başlayarak 60 km’lik bir tabakada bulunur. Bu tabakadaki ozon,
yeryüzeyinde sıkıştırılsaydı, 3mm kalınlığında ve 3 milyar ton ağırlığında bir
tabaka oluşturacak miktardadır. Atmosferdeki toplam ozonun %90’nının
bulunduğu strotosferdeki ozon, güneşin canlılar için zararlı olan ultraviyole
ışınlarını yutarak yeryüzündeki canlıları korur. Troposfer katında az
miktarda (0.02 ppm’den daha az) bulunan ozon ise tazelik ve ferahlık etkisi
yaratmakla beraber derişimi artığında troposferik ozon tüm canlılar için
zararlıdır. Ömrü çok kısa olduğundan derişimi yerel olarak geniş aralıkta
değişkendir ve bu değişimin gidişatını belirlemek zordur.
Atmosferin Genel
Enerji Bilançosu

Güneşten gelen toplam enerjiyi, atmosfer ve
yerküre üzerinde meydana gelen değişikliklere
bağlı olarak, gelir-gider haneleri olan ve bir
enerji blançosu şeklinde ifade etmek
mümkündür. Küresel olarak denk kapanan bu
blanço dünyanın farklı bölgelerinde, fiziki
koşullar nedeniyle denk olarak kapanmayabilir.
Atmosferin üst katmanlarında en fazla enerji
kaybı yansıma ile, yeryüzüne ulaşan ışınlarda
ise karşı radyasyonla atmosfere geri gönderilen
uzun dalgalı radyasyonda olmaktadır
Atmosfer ve yeryüzünün enerji blançosu
Enerji dönüşümü

Dünyanın çevresi, içinde karmaşık enerji
dönüşümünün devamlı meydana geldiği
bir yerdir. Bu dönüşümler; atmosferin,
havanın ve iklimin hareketlerini belirtir.
İnsanların hayatını devam ettirmesi için
bağlı olduğu biyolojik gelişmeleri de
belirler.
Güneş enerjisi

Güneş, hakikatte atmosferdeki büyük hava
akımlarını meydana getiren enerjinin
kaynağıdır. Atmosferin üstünde güneş
ışınlarına dik bir santimetrekarelik yüzeye
düşen enerji, yaklaşık dakikada 2 kaloriye
kadar çıkar. Buna "güneş sabiti" denir. Bir
kenarı 50 km olan bir kare yüzeye, bir
dakikada gelen enerji, küçük bir atom
bombasının patlamasıyla açığa çıkan
enerjiye eşdeğerdedir.

Atmosferik absorbasyon ve yayma: Dünya yüzeyinde
santimetrekareye gelen enerji, güneş sabitinden oldukça azdır. Bu
enerji yükseklikle, güneşin açısı (mevsim, enlem derecesi, vakit),
güneş enerjisi ile hareket eden havanın miktarıyla ve bulut
örtüsünün miktarıyla değişir. Atmosfere gelen güneş enerjisinin
ortalama %18'i atmosferde absorbe edilir ve yaklaşık % 35'i ise;
bulutlar, dünyanın yüzeyi ve atmosferin kendisi tarafından geriye,
uzaya yansıtılır. Güneş enerjisinin geriye kalan % 47'si dünya yüzeyi
tarafından absorbe edilir. Dünya ve atmosferi tarafından absorbe
edilen ışık, okyanus dalgalarını ve rüzgarları meydana getiren ayrıca
dünyadaki bütün biyolojik faaliyetleri sağlayan enerji kaynağıdır.
Güneş enerjisinin yansıtılması ve absorbe edilmesine ait değerlerin
(ortalama yüzdelerin) büyük değişimi, enlem derecelerindeki,
mevsimlerdeki, günün vakitlerindeki, yeryüzünün şeklindeki ve bulut
şartlarındaki farklılıklardan ileri gelir.

Deniz ve kara, güneş ışığını absorbe
etmede farklılık gösterir. Deniz yüzeyi,
gelen ışının hemen hemen bütününü
absorbe eder ve bu enerji, yeterli olarak,
bölgesel akımlarla karışır. Böylece
sıcaklıkta küçük genel değişiklikler olur.
Öte yandan kuru kara yüzeyi, gelen ışınla
derhal ısınır. Bu ısınma, ince bir yüzey
tabakasından öteye gitmez. Bu farklılık,
ılıman deniz iklimi ile, sert kara iklimi
arasındaki aşırı zıtlığı açıklar.

Dünyanın yüzeyi sıcaklıkla artan bir oranda yukarıya
doğru ışın yayar. Infrared (kızılötesi) denen bu ışın gözle
görülemez. Fakat yayılan enerji güneşten alınan
enerjiyle karşılaştırılabilir. Açık havada dünya yüzeyi
tarafından yayılan ışının % 60-70'i atmosferdeki su
buharı ve karbondioksit tarafından tutulur. Kalan
doğrudan uzaya kaçar. Absorbe edici gazlar tuttukları
enerjiyi hem dünyaya, hem de uzaya geri yayar.
Dolayısıyla su buharı ve karbondioksit, battaniye
vazifesini görür. Dünya yüzeyinde atmosfer olmasaydı,
yeryüzü mevcuttan yaklaşık 36°C daha sıcak olurdu.
Bulut tabakaları gelen kızılötesi ışınların hemen hepsini
tutar ve bu enerjiyi geri yayar.

Bu şekilde dünya yüzeyini tecrit ederler. Bu hadiseye
"Sera etkisi" denir.Terim aslında yanlış olarak
kullanılmaktadır. Çünkü bu olay öncelikle konvekteyi (bir
gaz veya sıvının ısınarak yükselmesi ve başka bir yerde
soğuyup ağırlaşarak aşağı inmesini) engelleyerek ısısını
muhafaza eder. Işınla ısınmanın ve soğumanın net
miktarı genellikle ışının tutulduğu ve yayıldığı oranlar
arasındaki küçük farklılıklara bağlı olduğundan, ışının
etkilerinin sebebini izah etmek veya tahmin etmek çok
zordur.
Atmosferik hareketler

Enerji dönüşümünün en önemli etkilerinden biri, rüzgar sistemlerini
ve fırtınaları meydana getirmektir. Meydana gelen bu rüzgarlar aynı
zamanda enerji (ısı) dönüşümüne yardım eder. Atmosferde
meydana gelen hareketler; sürtünme, yerçekimi, basınç ve
elektromanyetik kuvvetlere (iyonosfer ve magnetosferde) tepki
olarak meydana gelir. Elektromanyetik kuvvetlerin atmosferik
hareketler üzerindeki tesiri iyonosfer tabakasının altındaki kısımlarda
pek önemli değildir, ihmal edilebilir. Yer çekimi kuvveti dünyanın
merkezine doğru yani düşey istikamettedir. Bu sebeple atmosfer,
dünyaya doğru basınç uygular. Güneşin ve ayın, atmosfere
uyguladıkları çok küçük bir çekim kuvvetleri de vardır. Bu kuvvet,
güneşin ve ayın yüzeyinde alınan bir kıyas noktasına göre değişiklik
gösterir.