Λύσεις — Κεφάλαιο 1 · Η Ατμόσφαιρα της Γης (σελ. 19) – ΝΑΥΤΙΚΗ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ Β ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 1 · Η Ατμόσφαιρα της Γης (σελ. 19)

Απαντήσεις στις Ερωτήσεις Επανάληψης & στις Ασκήσεις-Εργασίες του βιβλίου.

Ατμόσφαιρα, καιρός ΚΑΙ κλίμα

Ερώτηση: (Ερ. 1) Μπορείτε να διατυπώσετε περιληπτικά, τι είναι η ατμόσφαιρα της Γης; (Ερ. 2) Μπορείτε να περιγράψετε τις διαφορές του καιρού από το κλίμα; Η μετεωρολογική παρατήρηση της σημερινής ημέρας δίνει τον καιρό, ή το κλίμα; (Ερ. 3) Στην περιοχή σας, η Μετεωρολογική Υπηρεσία έχει καταγράψει τις παρατηρήσεις της, για τα τελευταία πενήντα χρόνια. Η επεξεργασία του συνόλου των παρατηρήσεων θα δώσει τον τοπικό καιρό, ή το κλίμα της περιοχής;

Απάντηση:

• Ατμόσφαιρα: ένας σχετικά λεπτός φλοιός από αέρια (κυρίως άζωτο, οξυγόνο και υδρατμούς) που περιβάλλει τη Γη· θεωρείται ότι αποτελεί ένα σώμα με τον πλανήτη και ακολουθεί όλες τις κινήσεις του.
• Καιρός: το σύνολο των μετεωρολογικών φαινομένων που παρατηρούνται στην ατμόσφαιρα σε δεδομένη στιγμή. Κλίμα: οι μέσες καιρικές συνθήκες μιας περιοχής σε καθορισμένη εποχή, όπως προκύπτουν από παρατηρήσεις 30-35 χρόνων τουλάχιστον.
• Η παρατήρηση της σημερινής ημέρας δίνει τον καιρό.
• Η επεξεργασία παρατηρήσεων πενήντα ετών (περισσότερων από 30-35 χρόνια) δίνει το κλίμα της περιοχής.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ατμόσφαιρα: λεπτός φλοιός αερίων γύρω από τη Γη· καιρός = τα φαινόμενα της στιγμής, κλίμα = μέσες συνθήκες 30-35 ετών τουλάχιστον· σημερινή παρατήρηση → καιρός, παρατηρήσεις 50 ετών → κλίμα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: σαφής διάκριση καιρού-κλίματος με το χρονικό κριτήριο των 30-35 ετών.

Στρώματα, ιονόσφαιρα ΚΑΙ όζον

Ερώτηση: (Ερ. 4) Μπορείτε να περιγράψετε τα στρώματα της ατμόσφαιρας; (Ερ. 5) Δώστε μία σύντομη περιγραφή της Ιονόσφαιρας και της σχέσης της με τα υπόλοιπα στρώματα της ατμόσφαιρας. (Ερ. 6) Δώστε μία σύντομη περιγραφή του στρώματος του Όζοντος και της σχέσης του με τα υπόλοιπα στρώματα της ατμόσφαιρας.

Απάντηση:

• Τροπόσφαιρα: από την επιφάνεια έως 14 χλμ. κατά μέσο όρο (8 χλμ. στους Πόλους, 18 χλμ. στον Ισημερινό)· η θερμοκρασία ελαττώνεται κατά 0,65 °C ανά 100 μ.· περιέχει το 75% της ατμοσφαιρικής μάζας και το σύνολο των υδρατμών, και σε αυτήν συμβαίνουν όλα τα σημαντικά καιρικά φαινόμενα. Τελειώνει στην Τροπόπαυση.
• Στρατόσφαιρα: από την Τροπόπαυση έως 50 χλμ.· στην κατώτερη (έως 35 χλμ.) η θερμοκρασία είναι σταθερή, στην ανώτερη (35-50 χλμ.) αυξάνεται έως 15 °C. Τελειώνει στη Στρατόπαυση.
• Μεσόσφαιρα: 50-90 χλμ., θερμοκρασία -90 °C, τελειώνει στη Μεσόπαυση. Θερμόσφαιρα: 90-500 χλμ., η θερμοκρασία αυξάνεται έως 1500 °C, τελειώνει στη Θερμόπαυση. Εξώσφαιρα: η περιοχή πάνω από τα 500 χλμ.
• Ιονόσφαιρα: δεν είναι ξεχωριστό στρώμα· ξεκινά περίπου από το μέσο της μεσόσφαιρας (60-90 χλμ.) και ξεπερνά τα 1000 χλμ. Δεν διαφέρει σε πυκνότητα, θερμοκρασία και υγρασία από τα στρώματα που καλύπτει, έχει όμως σχετικά μεγάλη ηλεκτρική αγωγιμότητα και επηρεάζει τη διάδοση των ραδιοκυμάτων και τις επικοινωνίες.
• Στρώμα του Όζοντος (Οζονόσφαιρα): εκτείνεται από 15 έως 35 χλμ., δηλαδή βρίσκεται κυρίως στην κατώτερη στρατόσφαιρα. Το όζον (τριατομικό οξυγόνο) παράγεται από την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας στο οξυγόνο· απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία, προστατεύει τους ζωντανούς οργανισμούς και θερμαίνει τα στρώματα που το περιέχουν.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τροπόσφαιρα (0-14 χλμ., 75% μάζας), Στρατόσφαιρα (έως 50 χλμ.), Μεσόσφαιρα (50-90 χλμ.), Θερμόσφαιρα (90-500 χλμ.), Εξώσφαιρα (>500 χλμ.)· Ιονόσφαιρα 60 έως >1000 χλμ., όχι ξεχωριστό στρώμα, αγώγιμη, επηρεάζει τα ραδιοκύματα· Οζονόσφαιρα 15-35 χλμ., απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: σωστή σειρά και όρια των στρωμάτων (και η Εξώσφαιρα) και ότι η Ιονόσφαιρα δεν είναι ξεχωριστό στρώμα.

Κατανομή μάζας ΚΑΙ αέρια

Ερώτηση: (Ερ. 7) Από ύψος 25 χλμ. πάνω από την επιφάνεια της Γης, μέχρι τα όρια της ατμόσφαιρας, πόσο επί τοις εκατό της ατμοσφαιρικής μάζας περιέχεται; Με βάση την απάντησή σας δικαιολογήστε αν είναι σημαντική για τη μετεωρολογία, ή όχι, αυτή η ατμοσφαιρική περιοχή. Ποιο μέρος, επί τοις εκατό, της ατμοσφαιρικής μάζας ΔΕΝ περιέχεται στην τροπόσφαιρα; (Ερ. 8) Ποια είναι τα δύο αέρια στην ατμόσφαιρα της Γης που εμφανίζονται στη μεγαλύτερη αναλογία; Ποια είναι τα κατά βάρος ποσοστά καθενός από αυτά;

Απάντηση:

• Το 95% της ατμοσφαιρικής μάζας βρίσκεται σε στρώμα πάχους 20-25 χλμ., άρα πάνω από τα 25 χλμ. περιέχεται μόνο περίπου το \( 100\% - 95\% = 5\% \).
• Η περιοχή αυτή δεν είναι σημαντική για τη μετεωρολογία: περιέχει ελάχιστη μάζα, καθόλου υδρατμούς, και τα καιρικά φαινόμενα εκδηλώνονται στην τροπόσφαιρα.
• Η τροπόσφαιρα περιέχει το 75% της μάζας, άρα δεν περιέχεται σε αυτήν το \( 100\% - 75\% = 25\% \).
• Τα δύο κυριότερα αέρια είναι το άζωτο (75% κατά βάρος) και το οξυγόνο (23% κατά βάρος)· κατ' όγκο 78% και 21% αντίστοιχα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πάνω από τα 25 χλμ. περίπου 5% της μάζας (ασήμαντη περιοχή για τη μετεωρολογία)· εκτός τροπόσφαιρας 25%· άζωτο 75% και οξυγόνο 23% κατά βάρος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: σωστά ποσοστά του βιβλίου (95% έως 25 χλμ., 75% στην τροπόσφαιρα) και διάκριση κατά βάρος / κατ' όγκο.

Αλληλεπίδραση ατμόσφαιρας–θάλασσας

Ερώτηση: (Ερ. 9) Μπορείτε να δώσετε παραδείγματα από την αλληλεπίδραση ατμόσφαιρας-θάλασσας;

Απάντηση:

• Η αλληλεπίδραση είναι σημαντική επειδή επηρεάζει έντονα τις μετεωρολογικές διαδικασίες και επειδή η επίδρασή της στη θάλασσα ενδιαφέρει άμεσα τους ναυτικούς.
• Παράδειγμα 1: ο εμπλουτισμός της ατμόσφαιρας με υδρατμούς από την εξάτμιση στην επιφάνεια των θαλασσών.
• Παράδειγμα 2 (αντίστροφα): η δημιουργία των θαλάσσιων κυμάτων κάτω από την επίδραση του ανέμου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Εξάτμιση από τη θάλασσα → υδρατμοί στην ατμόσφαιρα· άνεμος → θαλάσσια κύματα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: τα δύο βασικά παραδείγματα του βιβλίου, ένα προς κάθε κατεύθυνση.

Μεταβολή θερμοκρασίας με το ύψος

Ερώτηση: Η θερμοκρασία του αέρα στο έδαφος είναι 30 βαθμοί Κελσίου. Πόση θερμοκρασία έχουμε σε ύψος 3.000 μέτρων; (Θυμηθείτε ότι στην Τροπόσφαιρα η θερμοκρασία του αέρα ελαττώνεται όσο αυξάνεται το ύψος, κατά 0,65 βαθμούς Κελσίου κάθε 100 μέτρα, κατά μέσο όρο).

Απάντηση:

• Πτώση θερμοκρασίας: \( \dfrac{3000}{100} \times 0{,}65 = 30 \times 0{,}65 = 19{,}5\,°C \).
• Θερμοκρασία στα 3.000 m: \( 30 - 19{,}5 = 10{,}5\,°C \).

Σύνοψη: 10,5 °C.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: σωστός πολλαπλασιασμός της θερμοβαθμίδας επί (ύψος/100) και αφαίρεση από τη θερμοκρασία εδάφους.

Κάλυψη ιονόσφαιρας ΚΑΙ οζονόσφαιρας

Ερώτηση: Ποια ατμοσφαιρικά στρώματα καλύπτει, ολικά ή μερικά, η Ιονόσφαιρα; (Παραστήστε με σχήμα) · Ποια ατμοσφαιρικά στρώματα καλύπτει, ολικά ή μερικά, η οζονόσφαιρα; (Παραστήστε με σχήμα)

Απάντηση:

• Ιονόσφαιρα (60 έως πάνω από 1000 χλμ.): καλύπτει μερικά τη μεσόσφαιρα (το τμήμα 60-90 χλμ.), ολικά τη θερμόσφαιρα (90-500 χλμ.) και μερικά την εξώσφαιρα (πάνω από 500 χλμ.).
• Οζονόσφαιρα (15-35 χλμ.): καλύπτει μερικά τη στρατόσφαιρα (την κατώτερη στρατόσφαιρα, έως 35 χλμ.). Κοντά στον Ισημερινό, όπου η τροπόσφαιρα φθάνει τα 18 χλμ., το κατώτερο τμήμα της (15-18 χλμ.) βρίσκεται μέσα στην ανώτερη τροπόσφαιρα.
• Σχήμα: κατακόρυφος άξονας ύψους με τα όρια 14, 50, 90, 500 χλμ.· δίπλα, μία λωρίδα για την Ιονόσφαιρα από 60 χλμ. προς τα πάνω και μία λωρίδα για την Οζονόσφαιρα από 15 έως 35 χλμ.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ιονόσφαιρα: μέρος μεσόσφαιρας, όλη η θερμόσφαιρα, μέρος εξώσφαιρας· Οζονόσφαιρα: μέρος (κατώτερη) στρατόσφαιρας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: σωστή αντιστοίχιση των υψών του βιβλίου με τα στρώματα.