Fyzická geografie Cvičení 1. Ing. Tomáš Trnka Země •Vznik Zěmě? •Fyzikální charakteristiky? •Geosféry? • Průřez_Zemí http://www.youtube.com/watch?v=HEheh1BH34Q&feature=related Fyzickogeografické sféry (geosystémy)? biosložka hydrosložka Pedosložka klimasložka lito+morfosložka klimasložka hydrosložka Pedosložka lito+morfosložka biosložka člověk člověk celostnost časoprostorovost hierarchie biocentričnost funkčnost bezrozměrnost studium krajinných procesů a režimů v prostoru a čase Geosystém (krajinný systém) Ekosystém Globální elektromagnetická bilance •Podstata radiace? • • • (Vlnění a tok částic) Energie se šíří v násobcích základního kvanta, které se nazývá FOTON λ * ν = c vlnová délka * frekvence = rychlost světla λ λ x y •Zdroje záření? •Obecně každé těleso •STEFAN - BOLTZMANNův zákon • jaké množství energie nám daná hmota všesměrově vyzáří: • • • • E= e* d * T4 (W.m-2) d = 5,67.10-8 W.m-2.K-4 e = (0,1ñ •Sluneční radiace •Teplota slunce? •centrální teplota 14 mil. K, povrchová teplota je asi 6000 K •Reakce? •každou sekundu se mění asi 600 mil tun vodíku na 595.8 milionů tun helia • •Proton-protonový cyklus • H2 He ? Zásoba? Zajímavosti •Na Zemi jako na planetu dopadá asi jedna dvoumiliardtnina celkového výkonu Slunce •Pokud by veškerá energie co slunce vyzařuje dopadla na zem byla by veškerá voda v mořích a oceánech za 1.5 s ve varu. •při přeměně 1 g Vodíku na 1g Helia se uvolní energie jako spálením 15 t benzínu •Záření přicházející ze Slunce (8 svět. minut, 20 vteřin) co do kvality nemění • •Rozdělení radiace? •IONIZUJÍCÍ –Gama záření 0.01 nm –Roentgenovo 0.1 nm •SVĚTLO –400 - 700 nm •RÁDIOVÉ A TELEVIZNÍ VLNY –mikrovlny do 1m (mobilní telefony) –VKV 1-10m (televize) –krátké vlny 10-100 m –střední 100-1000 m –dlouhé 1000-10000 m • fialová 400-430 nm modrá 450-485 nm zelená 515-520 nm žlutá 575-590 nm oranžová 590-620 nm červená 620-700 nm spectrum4!! Zajímavosti UV(B) •způsobuje mutace zasahuje tedy do genetického systému rostlin a živočichů •má fotochemické účinky - na kůži vzniká erytém zarudnutí pokožky až melanomy •poškozuje zrak •vitamín D3 - antirachitický účinek •stimulace tvorbu červených krvinek •aktivizuje žlázy s vnitřní sekrecí •vitalita mláďat •germicidní účinky •6 CO2 + 6 H2O = C6H12O6 + 6 O2 •FAR • • • • fotosyntetické (1-3% sluneční energie) • fotomorfogenetické (regulátor v procesech růstu) • tepelné (většina - transpirace a výměna energie s okolím) KV DV 3 000 nm !!wien •Bilance krátkovlnného záření? • • 100 % 35 % R P D 15 % Bk = P + D - R Q = P + D •Proč je obloha modrá? • • • • •A proč je večer obloha načervenalá? bluesky Dráha paprsku 12x delší než v poledne a červené světlo má největší vlnovou délku •Odraz záření? ALBEDO = R / Q (%) voda 5 – 90 sníh 75 – 95 sníh starší 40 – 70 půda tmavá 5 – 15 půda světlá 25 – 45 poušť 25 – 30 les 5 – 15 rostliny 15 – 25 oblaka 40 – 90 pokožka bílá 43 – 45 pokožka tmavá 16 – 22 Země 34 – 42 •Bilance dlouhovlnného záření? • • 100 % 35 % R P D Q = P + D Bk = P + D - R 15 % A Rd B = Bk + Bd G Bd = A - RD - G •Energetická bilance? • • Be = B ± P ± Qv ± LV •B = radiační bilance •P = tok tepla (výměna tepla) mezi atmosférou a zemským povrchem •Qv = tok tepla mezi zemským povrchem a jeho podložím •LV = tok tepla spojený s fázovými přeměnami vody • • •P – tok tepla mezi atmosférou a zemským povrchem •Molekulární vedení •Turbulence + konvekce • 1. povrch je teplejší než vzduch 2. povrch je chladnější než vzduch Energie směřuje do atmosféry, povrch se ochlazuje Energie směřuje k povrchu, ten se otepluje – P + P •QV - Tok tepla do půdy • • 1.Povrch je chladnější než podloží 2. Povrch je teplejší než podloží Povrch se otepluje Povrch se ochlazuje + Qv -Qv •LV – tok tepla spojený s fázovými přeměnami vody • • 2. Vzduch je teplejší než povrch 1.Vzduch je chladnější než povrch Povrch se ochlazuje vzduch se nezahřívá Vzduch se neochlazuje, povrch se zahřívá - LV +LV •Energetická bilance šipka = směr zisku energie den noc R R P Qv Qv P LV LV 1 2 •Urči typ povrchu • Vodní hladina Pole Poušť LV P Qv Světové šířkové zóny? •Světové šířkové zóny - rovníkový pás (10° s.š. – 10° j.š.) – intenzivní insolace během roku, dny a noci téměř stejně dlouhé - tropický pás (10-25° z.š.) – roční cyklus, velká roční insolace - subtropický pás (25-35° z.š.) - pás mírných šířek (35-55° z.š.) – velké rozdíly ve výšce Slunce a délce dnů a nocí mezi zimou a létem - subarktický (subantarktický) pás (55-60° z.š.) - arktický (antarktický) pás (60-75° z.š.) – velké rozdíly v délce dne a v insolaci - polární pás (nad 75° z.š.) – dominuje vždy téměř půl roku polární den a polární noc Atmosféra Troposféra Mezosféra Termosféra Stratosféra 120 100 80 60 40 20 0 Výška [km] -100 -80 -60 -40 -20 0 20 T [°C] atmosfera_capas Složení atmosféry? • • obj.% obj.% • •dusík 78 neon 0,001818 •kyslík 21 helium 0,000524 •argon 0,9 methan 0,0002 •CO2 0,035 krypton 0,000114 • vodík 0,00005 • oxid dusný 0,00005 • xenon 0,000007 • ozón 0,000007 • oxid dusičitý 0,000002 • amoniak (NH3) minimum • jod minimum Ozonová vrstva •Vznik? •Chapmanův řetězec (1930) • Molekulární kyslík Atomární kyslík UV- záření Ozón •Co způsobuje zeslabení ozonové vrstvy? • Ozone_Causes X má charakter katalyzátoru a je zastoupeno zejména Cl, Br, H, OH, NO Ubývání ozónu •Co způsobuje snížení stratosferického ozonu? Zvyšování intenzity UV-B záření 3prednes!! Teplota •Jednotky? • •(K, °C, °F, °R, °R) • •T (K) = t (°C) + 273,15 •t (°C) = T (K) - 273,15 •t (°C) = [t (°F) - 32] * 5/9 •32 oF…tuhnutí •212 oF...var •°R (Rankin ) = 1,8 * T (K) •°R (Reamur) = 0,8* [T(K) -273,15) ] • • •Tepelná vodivost (J.m-1.s-1.°C-1 ) •Voda 0,50 •led 0,21 •vzduch 0,02 • »suchý nasycený vodou •písek 0,20 1,7 •jíl 0,15 0,9 •rašelina 0,11 0.5 • fourier Fourierovy zákony •Adiabatický gradient? adiab2 Suchoadiabatický 1,0°C/100 m Nasyceně adiabatický 0,6°C/100 m Hladina kondenzace Čárkovaný šikmo nahoru 100 400 600 1000 2000 3200 3400 10°C, τ =5°C Fénový efekt 5°C, 100% HLADINA KONDENZACE 20 °C -8 °C m nad m. föhn1 Městský tepelný ostrov •Příčiny? •charakter aktivního povrchu je měněn lidskou aktivitou, zvláště ve městech (zástavba, vozovky, chodníky aj.) •venkovská krajina –vegetace –transpirace (výpar zpovrchu rostlin) –odnímání tepla, povrch chladnější (výraznější ochlazující vliv vpřípadě lesního porostu) •půdní povrch je vlhčí, při výparu jeho ochlazování •ve městě je srážková voda odváděna mimo město, povrch je sušší, zářením se otepluje povrch (teplota vyšší než vokolní venkovské krajině) •stavební materiály ve městě pohlcují a uchovávají zářivou energii, vnoci ji vyzařují (noční teploty vyšší než vokolní venkovské krajině) •pohlcování tepla je posíleno několikerým odrazem záření mezi různými vertikálními povrchy ve městě •celkově má město nižší albedo •město produkuje teplo (topení –zimní období, doprava, světelné systémy) • • •Energetická bilance město x volná krajina •Volná krajina - léto Město - léto •