Pro gradu -tutkielma Fysiikan opettajan ... - Helsinki.fi

josta se pienenee suunnilleen eksponentiaalisesti ylöspäin mentäessä. Noin puolet ilmakehänmassasta jää 5,5 km alapuolelle ja 99% 30 km alapuolelle. Ilmakerroksissa, joissa lämpötilaon vakio tai nousee ylöspäin mentäessä, pystysuunnassa tapahtuva sekoittuminen on vähäistä.Ilmanpaine p a tietyssä paikassa on suurella tarkkuudella sama kuin paikan yläpuolella olevanilmapylvään paino pinta-alayksikköä kohden. Näin ollen kuivan ilman paineen muutostakorkeuden funktiona voidaan karkeasti hahmotella seuraavan tarkastelun avulla. Noustaessamatkan dz verran ylöspäin ilmanpaineen muutos ondp a = -ρ a gdz (3),missä ρ a on ilman tiheys ja g on putoamiskiihtyvyys (Guyot, 1998). Ilman tiheys voidaanilmoittaa ilman massan ja tilavuuden suhteena, joista jälkimmäinen voidaan puolestaankirjoittaa ideaalikaasun yhtälön (1) avulla, jolloin saadaan differentiaaliyhtälödp a= −Mg dz (4),p a RTmissä kuivan ilman moolimassa M = 0,029 kg /mol. (Guyot, 1998) Differentiaaliyhtälönratkaisuna saadaan ilmanpaine korkeuden funktiona (jossa lämpötila oletettu vakioksi)−MgRTp a= p 0ez (5),jossa paine merenpinnan tasolla p 0 = 101325 Pa (MAOL). Kuvan (1) perusteella esimerkiksivälillä 0...12 km voitaisiin olettaa lämpötilan lineaarinen riippuvuus korkeudesta: T = uz+T 0 ,missä u 0,005 K/m ja T 0 275 K. Tällöin differentiaaliyhtälön (4) ratkaisuksi saadaanp a=a 0uzT 0 − MgRu (6),missäa 0= p 0T 0− MgRu−12 Pa≈2,050⋅10K .Vesi, vesihöyry ja pilvet. Veden höyrystyminen ja tiivistyminen sitovat ja vapauttavat suurenmäärän energiaa ja näin ollen ne ovat tärkeitä lämpötilan sääntelyyn vaikuttavia tekijöitä.Veden höyrystymiseen kuluu suuri osa maahan saapuvasta auringon säteilyenergiasta. (Guyot,1998) Veden tiivistyessä syntyvät pilvet vaikuttavat myös maapallon säteilytaseeseen.Maapallolla sataa keskimäärin noin metrin vuodessa ja pinnalta haihtuu vesihöyryäkeskimäärin yhtä paljon. Haihtunut vesihöyry pysyy ilmakehässä keskimäärin vain yhdeksänpäivää ennen satamista.111