V zemské atmosféře tvoří vzduch hlavní část směsi plynu, která obklopuje naši planetu. Jak však stoupáme nahoru, množství vzduchu se začíná snižovat. Proč se to děje?
Hlavním důvodem poklesu množství vzduchu je, že atmosféra je vystavena zemské gravitaci. Gravitační síla přitahuje molekuly vzduchu na zemský povrch. V nízkých nadmořských výškách, v blízkosti země, je množství vzduchu výrazně větší, protože gravitační síla působí na všechny molekuly a drží je blíže k sobě. S rostoucí nadmořskou výškou se gravitační expozice stává slabší a molekuly se začnou rozkládat, což vysvětluje snížení množství vzduchu v atmosféře.
Kromě gravitace hraje další roli při snižování množství vzduchu také atmosférický tlak. Tlak na molekuly vzduchu se zvyšuje s přiblížením k zemskému povrchu a naopak klesá s rostoucí nadmořskou výškou. Je to proto, že v nízkých nadmořských výškách vytváří sloup vzduchu, který je nad námi, větší tlak než sloupy vzduchu, které jsou nad námi ve vyšších nadmořských výškách. Díky tomu jsou molekuly vzduchu blíže k sobě a jejich počet stoupá. Ale jak stoupá Nadmořská výška atmosférického tlaku, snižuje se, což znamená řídnutí vzduchu a snížení jeho množství.
Gravitace přitahuje molekuly dolů
Množství vzduchu v atmosféře klesá s rostoucí nadmořskou výškou v důsledku gravitace, která přitahuje molekuly k zemskému povrchu. Gravitační přitažlivost je způsobena hmotností Země, která přitahuje všechny objekty, které se nacházejí na jejím povrchu nebo blízko ní.
V nižších vrstvách atmosféry, kde je koncentrace vzduchu vyšší, jsou molekuly hustěji rozmístěny a dochází mezi nimi k větším srážkám. Jak však stoupáme nahoru, hustota vzduchu klesá, což znamená, že počet molekul v jednotce objemu klesá. K tomu dochází, protože gravitační přitažlivost klesá s rostoucí nadmořskou výškou.
Při pohybu vzhůru zažívají molekuly vzduchu stále menší vliv gravitace a mohou se od sebe vzdálit na velké vzdálenosti. V důsledku toho, jak stoupá nahoru, vzduch se stává řidším a jeho koncentrace klesá. Efekt toho je snížení atmosférického tlaku a hustoty vzduchu ve vysokých nadmořských výškách.
Obecně platí, že gravitace přitahuje molekuly vzduchu dolů, takže jejich koncentrace se zvyšuje blíže k zemskému povrchu a klesá s rostoucí nadmořskou výškou. To vysvětluje, proč mezi nízkými a vysokými vrstvami atmosféry existuje rozdíl v množství vzduchu.
Komprese atmosféry na zemském povrchu
Množství vzduchu v atmosféře klesá s rostoucí nadmořskou výškou v důsledku komprese atmosféry v blízkosti zemského povrchu. To je způsobeno působením gravitační síly, která přitahuje molekuly vzduchu blíže k zemskému povrchu.
Na zemském povrchu je atmosféra stlačená a hustá, takže množství vzduchu na jednotku objemu je větší než ve větší výšce. Molekuly vzduchu jsou blízko sebe a pravidelně se srazí.
Zvýšení výšky určuje snížení atmosférického tlaku a postupné ředění vzduchu. Při pohybu nahoru se molekuly vzduchu srazí méně často, což vede ke snížení hustoty a množství vzduchu v objemu.
Komprese atmosféry na zemském povrchu je důležitá pro různé atmosférické jevy, jako je tvorba silných větrů nebo pohyb povětrnostních systémů. Ovlivňuje také kompresi zvukových vln a šíření zvuku a tlak, který ovlivňuje živé organismy.
Snížení hustoty vzduchu s výškou
Proč množství vzduchu v atmosféře klesá s rostoucí nadmořskou výškou? Odpověď je jednoduchá: s rostoucí nadmořskou výškou klesá tlak atmosféry, takže množství vzduchu obsaženého v tomto objemu klesá.
Tlak atmosféry je vytvářen hmotou vzduchu, která je nad oblastí s určitou plochou. V přepočtu na jednotku plochy tento vzduch vyvíjí tlak na zemský povrch. Všimněte si, že hmotnost atmosféry se chová jako kapalina, objem se zvyšuje s výškou. S rostoucí nadmořskou výškou tlak klesá, protože hmotnost atmosféry nad tímto bodem klesá.
S rostoucí nadmořskou výškou se také snižuje hustota vzduchu. K tomu dochází proto, že při snížení tlaku atmosféry se prostor mezi molekulami vzduchu zvětšuje, což vede k redukci jejich kolizí. Vzhledem k významnějším vzdálenostem mezi molekulami se hustota vzduchu ve vysoké nadmořské výšce stává menší než na nižších úrovních atmosféry.
Snížení hustoty vzduchu má důležité fyzické a meteorologické důsledky. Nízká hustota vzduchu ve vysokých nadmořských výškách má také vliv na živočišný a rostlinný svět, stejně jako na provoz letadel, jako jsou letadla a drony.
Snížení tlaku vzduchu s výškou
Při vzestupu v atmosféře se množství vzduchu snižuje, což vede ke snížení jeho hustoty a tlaku. Vzduch nad námi je čím dál řidší.
Na zemském povrchu je vzduch hustý a jeho molekuly jsou na sebe silně stlačeny gravitační silou. S rostoucí nadmořskou výškou se však množství vzduchu nad námi snižuje, což znamená, že počet molekul v dané oblasti se zmenšuje.
Snížení hustoty vzduchu vede ke snížení tlaku. Tlak je způsoben srážkami molekul vzduchu, a když se sníží počet molekul, sníží se i jejich srážky. V důsledku toho dochází ke snížení tlaku vzduchu se zvýšením nadmořské výšky.
Tento jev je důležitý v letectví a meteorologii. Snížení tlaku vzduchu v atmosféře s nadmořskou výškou má vliv na pilotování a provoz letadel a také na tvorbu povětrnostních podmínek a klimatu různých regionů.
Vliv teploty na množství vzduchu v atmosféře
Teplý vzduch má nižší hustotu než studený vzduch. S rostoucí teplotou se molekuly vzduchu začnou pohybovat rychleji a dále se od sebe vzdalují. To snižuje hustotu vzduchových hmot a tím i množství vzduchu v jednotce objemu. V důsledku toho s rostoucí nadmořskou výškou klesá teplota atmosféry, což vede ke snížení množství vzduchu v atmosféře.
Dalším faktorem ovlivňujícím množství vzduchu v atmosféře je tlak. S rostoucí nadmořskou výškou klesá i tlak atmosféry. Pokles tlaku vzduchu je spojen se snížením počtu molekul vzduchu v jednotce objemu. S rostoucí nadmořskou výškou se tedy teplota i tlak atmosféry snižují, což vede ke snížení množství vzduchu v atmosféře.
Studium vlivu teploty na množství vzduchu v atmosféře umožňuje lépe porozumět probíhajícím procesům a změnám, ke kterým dochází v naší atmosféře. Tyto informace jsou důležité pro analýzu klimatických změn a předpověď počasí.