Atmosfer ve Özellikleri
Giriş
Hava, insanoğlunun yaşam alanı olan dünyayı saran ve dış etkilerden koruyan bir örtü olarak düşünülen atmosferi oluşturan en önemli maddedir ve fiziksel çevrenin bir bileşenidir. Havanın anlık durumunu ve uzun dönemli tavrını bilmek insanlara çok önemli avantajlar sağlamış, yaşamlarını daha kolay ve konforlu sürdürmelerine yardımcı olmuştur.
Atmosferin Yapısı
Bilimsel anlamda atmosfer, yerküreyi çevreleyerek saran ve gazlardan oluşan bir örtüdür. Dünyanın çeşitli gazların karışımından oluşan ambalajı olarak kabul edilebilir. Yeryüzünden itibaren kalınlığının ne kadar olduğu tam olarak kestirilemese de atmosferin 1.000 km'nin üzerinde bir kalınlığa sahip olduğu tahmin edilmektedir. Atmosfer bir gaz karışımı olarak yere yakın kısmında yüksek yoğunlukludur, ancak yükselti ile beraber yoğunluğu azalır. Atmosferin hareketleri bir gazın hareketlerini andırır ve içerisinde ısı iletkenliği düşüktür.
Atmosferin Bileşimi
Atmosferin ana bileşeni azot ve oksijendir (%78.09 + %20.95=%99). Bunlardan başka, Argon (%0.93) ve Karbondioksit (%0.03) de atmosfer içerisinde ölçülebilir miktarda bulunan gazlar iken; Neon, Helyum, Kripton, Xenon, Hidrojen, Metan, İyot, Azotoksit, Ozon, Sülfürdioksit, Azotdioksit, Amonyak ve Karbon monoksit ise atmosferin yapısında iz miktarda bulunmaktadır. Belirtilen bu bileşim aslında kuru ve berrak bir havanın özelliği olsa da gerçek atmosferde %4’e varan oranlarda su buharı bulunmakta ve bunun yanında toz ve duman partikülleri de bu bileşim içinde yer almaktadır. Atmosferin içerdiği gazlar; atmosferde devamlı bulunan ve miktarı değişmeyen gazlar (azot, oksijen ve asal gazlar), devamlı bulunan ve miktarı değişen gazlar (su buharı, karbondioksit, ozon vd.) ve her zaman bulunmayan gaz ve parçacıklar (duman, toz) şeklinde bir sınıflandırılmaktadır.
Atmosferik nem
Doğada su her sıcaklıkta buharlaşabilmektedir. Bu nedenle doğal ortamda havanın içerisinde her zaman ve şartta su buharı mevcuttur. Havada bulunan su buharı miktarına nem denilmektedir. Atmosferik ortamın su içeriği genelde su buharı (nem) olarak algılansa da su atmosfer içerisinde katı (buz), sıvı ve gaz olarak her üç hâlde de bulunabilmektedir.
Atmosferin Katmanları
Atmosferin farklı özelliklerine göre oluşan katmanları ve bunların sınıflandırması şu şekilde belirtilebilir:
- Gaz içeriklerine göre katmanlar,
- Kimyasal özelliklerine göre katmanlar
- Fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre katmanlar
- Sıcaklıklarına göre katmanlar
Atmosferin Gaz İçeriklerine Göre Katmanları
Atmosferde gaz içeriklerine göre; oksijen ve azotun moleküler düzeyde yerden 115 km yüksekliğe kadar devam ettiği moleküler oksijen katmanı, güneş ışınlarının etkisiyle atomlarına ayrılan ve 965 km yüksekliğe kadar uzanan atomik oksijen katmanı, 965 – 2.400 km’leri arasında %10’u iyon halde olmak üzere helyum içeren helyum katmanı ve 10.000 km’ye kadar uzandığı tahmin edilen hidrojen katmanı yer almaktadır.
Atmosferin Kimyasal Özelliklerine Göre Katmanları
Kimyasal özelliklerine göre atmosferde homosfer ve heterosfer adı verilen iki katman vardır. Homosfer yerden 90 km yüksekliğe kadar çıkmakta ve gaz içeriği hacim olarak farklılık göstermemektedir. Heterosferde ise 90 km yükseklikten sonra etkili olan güneş ışınları atmosferin bileşimini değişime uğratır ve iyonlaşma görülür. Bu katman azot, oksijen, hidrojen ve helyum gibi gazları içermektedir.
Atmosferin Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerine Göre Katmanları
Bu sınıflandırmaya göre, atmosfer troposfer, ozonosfer, kemosfer, iyonosfer ve ekzosfer olarak katmanlara bölünmüştür.
Atmosferin Sıcaklıklarına Göre Katmanları
Bu bölümde atmosfer sıcaklık özelliğine göre ele alınarak 5 katman hâlinde incelenecektir. Bunlar; Troposfer, Stratosfer, Mezosfer, İyonosfer ve Egzosfer ve bunlar arasındaki geçiş katmanlarıdır. Ancak iyonosfer ve egzosfer termosfer adı ile birleştirilerek tek bir tabaka olarak da kabul edilebilmektedir.
Troposfer
Atmosferin yerden yukarı doğru ilk katmanıdır. Yüksekliği 11 -12 km kadardır. Atmosferde bulunan su buharının tamamına yakını, hava olaylarının büyük çoğunluğu ve uçuş faaliyetleri bu katmanda (özellikle ilk 6 km’lik kısımda) gerçekleşmektedir. Troposfer toplam atmosfer kütlesinin %75’ini oluşturur. Troposfer canlı yaşamına imkân sağlayan tek atmosfer tabakasıdır. Meteorolojik hadiselerin ve oluşumların en önemlileri burada vuku bulur. Tropopoz
Troposfer katmanının sıcaklığın belirli mesafede sabit kaldığı en üst kısmına tropopoz denilmektedir.
Stratosfer
Tropopozdan sonra yerden 50km yüksekliğe kadar uzanan tabakaya stratosfer denilmektedir. Bu katmana ozonosfer de denilmektedir. Stratosferin sıcaklığın sabitleştiği kısmı stratopoz olarak adlandırılır.
Mezosfer
Sıcaklığın yeniden yükselti ile düşmeye başladığı katmana mezosfer denilmektedir. Sıcaklık bu katmanın yüksekliği olan yerden 80 –90 km’de -90 °C’ye kadar düşer.
Termosfer
Bu tabakada yerden 80 – 90 km yükseklikten başlayarak 400 -500 km yüksekliğe kadar çıkar. Bu tabaka Ekzosfer ve İyonosferi içermektedir.
Atmosferdeki Genel Hava Hareketleri
Atmosfer içerisinde en genel anlatımla sıcaklık farklılıklarından dolayı oluşan basınç farklılıkları havanın daima hareket hâlinde olmasını ve bir akım oluşturmasını sağlar. Ekvatorda havanın her zaman sıcak olması kutup bölgelerinin ise daima soğuk olması bu iki merkez arasında bir çekişme ve hareketliliği sağlamaktadır. Bu hareketliliğin en önemli çıktısı hava akımları yani rüzgârlardır.
Atmosferdeki genel hava hareketlerini etkileyen faktörler
Atmosfer içerisinde sıcaklık yönünden birbirinin zıttı iki merkezin bulunması tüm hava hareketlerinin temel nedenini oluştursa da bu genel hareketliliğe etki eden faktörlerin de var olduğu ve bunların bu hareketler üzerinde ve yeni hareketlerin oluşmasında önemli etkileri olduğu bilinmektedir.