løsningsforslag, kapittel 4 review questions

LØSNINGSFORSLAG, KAPITTEL 4
REVIEW QUESTIONS:
1 Hva er partialtrykk?
En bestemt gass sitt partialtrykk er den delen av det totale atmosfæretrykket som denne gassen utøver.
Totaltrykk = summen av alle gassenes partialtrykk (Daltons lov)
6 Hva beskriver tilstandslikningen og likningen for hydrostatisk likevekt?
Tilstandslikningen kalles også ”Den ideelle gasslov” og er gitt ved
p = ρ R T
p: atmosfæretrykket
ρ: luftas tetthet
R: gasskonstanten = 287 J/kgK
T: temperaturen (i Kelvin)
Tilstandslikningen viser oss at det er en sammenheng mellom trykk, tetthet og temperatur..
Ved konstant temperatur: økning i tetthet ρ gir økning i trykket p
Ved konstant tetthet ρ: økning i temperatur T gir økning i trykket p
Fp g
Likningen for hydrostatiske likevekt:
Atmosfæretrykket avtar med høyden, og siden luften har lyst til å
bevege seg fra høyt mot lavt trykk får vi satt opp en kraft (Fp, trykk-
gradientkraften) som peker oppover i atmosfæren. Uten andre krefter
ville dette skapt en konstant vind, som ville blåst alle luftmolekyler
vekk fra bakken – noe ugunstig for liv på jorden. Heldigvis har vi en
mot-kraft, nemlig gravitasjonen. Ser vi for oss en atmosfæresøyle av luft med tetthet ρ, med grunnflate
1 m2 og høyde Δz. Massen av denne vil da være (volum x tetthet) lik ρ Δz. Siden kraft = masse x
akselerasjon, og gravitasjonskonstanten beskriver akselerasjonen, kan vi sette opp balansen mellom de
to kreftene. Vanligvis trekker vi Δz over på trykk-siden, slik at formelen blir:
∆

11 Hvordan påvirker lufttemperaturen den vertikale trykkgradienten?
Den vertikale trykkgradientkraften er altså endring i trykk per kilometer oppover i atmosfæren, altså
Δp/ Δz. La oss se på to kolonner med like stor masse med luft; den ene varmere enn den andre. La oss
anta at den kalde luftmassen har et trykk på 500 hPa i 5 km høyde. Et annet sted er luften varmere, og
siden varm luft utvider seg så utgjør den samme mengden luft en høyere kolonne i atmosfæren, la oss si
at denne går opp til 6 km. Regner vi ut hvor mye trykket endrer seg fra toppen til bunnen av hver
luftkolonne (se under tegningen) ser vi at den vertikale temperaturgradienten er mindre i kolonnen med
varmere luft, altså faller trykket fortere med høyden i luften med høyest tetthet (den kalde).
∆

Trykkgradientkraft og corioliskraft Fc: kraften som på grunn av jordens rotasjon styrer vinden til høyre
på NH og til venstre på SH. Jo sterkere vinden er, jo sterkere drar corioliskraften til høyre.
Luften, som helst vil blåse rett inn mot lavtrykket, blir nå dratt til høyre slik at den i stedet
blåser parallelt med isobarene. Mot klokka rundt lavtrykket og med klokka rundt høytrykket!
H
F
c
Friksjonskraften: kraften som bremser vindens hastighet på grunn av friksjon med objekter og topografi
på bakken. Viktigst i de nederste 1,5 km av atmosfæren. Fordi vindhastigheten nå blir mindre
vil også corioliskraften bli mindre, og den vil ikke lenger klare å balansere
trykkgradientkraften. I forhold til forrige situasjon vil vinden altså nå dreie litt til venstre; inn
mot lavtrykket og ut fra høytrykket:
F c
14 Hva er geostrofisk vind og gradientvind? Hvorfor finnes de ikke nær bakken?
Geostrofisk vind forekommer når corioliskraft og trykkgradientkraft er like store, slik at vinden blåser
parallelt med isobarene. Forekommer bare høyere opp i atmosfæren hvor vi ikke har friksjon.
Gradientvind er som geostrofisk vind, bare at isobarene nå ikke er parallelle. Vi har fortsatt balanse
mellom trykkgradientkraft og corioliskraft, men balansen er i stadig endring.
F
p
F p
L
H L

17 Hvordan beveger luften seg rundt sykloner og antisykloner på NH og SH?
Luften sirkulerer innover mot et lavtrykk, og i midten av lavtrykket samles derfor all luften og presses
oppover i atmosfæren. Luften sirkulerer utover fra høytrykk, og høytrykkets sentrum blir ”sugd” fri for
luft. Luft må derfor komme ned fra høyere luftlag for å erstatte luften som forsvinner, og synkende luft
karakteriserer derfor områder med høytrykk. Siden luft som stiger har en tendens til å danne skyer,
assosierer vi ofte lavtrykk med overskyet vær.
CRITICAL THINKING
1 Bokser med spray under trykk (barberingskrem, deodorant og lignende) har påskrevet
advarsel mot å utsette boksen for oppvarming. Hvorfor er oppvarming et problem? Vedvarer
problemet om boksen blir avkjølt igjen?
Luft/gasser som oppvarmes vil utvide seg, men dette er noe utgunstig inni en boks hvor luften ikke har
noe sted å gå! Trykket i boksen vil bli veldig høyt, og boksen kan i verste fall eksplodere. Hvis boksen
avkjøles igjen vil imidlertid gassen atter ta mindre plass, og problemet er løst!
5 En pilot ønsker å fly flyet sitt i en konstant høyde over bakken. Kan piloten velge å følge et
konstant trykknivå (for eksempel 500 hPa, blå linje i figur) for å gjøre dette? Hvorfor/hvorfor
ikke?
Kald luft Varm luft
Fordelen med å fly i konstant høyde over bakken er at bakken har fjell og daler, og det ville blitt en

humpete tur om man skulle følge disse. Konstant høyde over havet hadde vært bedre.. Hva med å følge
et konstant trykknivå da? Som vi har sett varierer luftens trykk blant annet med temperatur, og trykket i
en bestemt høyde (for eksempel 6 km høyde) vil variere veldig fra sted til sted. Vil piloten fly i en helt
bestemt høyde over bakken bør han derfor ikke basere seg på å følge et bestemt trykknivå..
8 Vi har en skyskraper på 90 etasjer med høyhastighets heiser. Vil en person som tar heisen
fra 46. til 90. etasje få like mye propper i ørene som en person som tar heisen fra 1. til 45.?
Siden trykket avtar raskere med høyden jo lengre ned mot bakken vi kommer, vil trykkforskjellen
mellom 0 og 135 meter være større enn mellom 135 og 270 meter! Den som kjører hurtigheisen i den
nederste etappen vil derfor merke mest propper i ørene.