Nazwa "atmosfera" wywodzi się z greckiego języka i oznaczaatmos- parę oraz sphaira- kula.
Stanowi ona część powłoki Ziemi, na jej granicy zamieszkuje człowiek, zasiedla on również pogranicze hydrosfery oraz litosfery.
Do składników atmosfery zaliczamy azot, którego jest największa cześć, gdyż nawet 78%, tlen występujący w ilości 21% a także niektóre gazy szlachetne, którymi są hel, argon, neon, krypton, metan i in. Składniki te występują do wysokości równej 80 km .
Pewna ilość składników podlega w atmosferze znacznym wahaniom. Składnikami tymi są dwutlenek węgla, para wodna, ozon czy dwutlenek siarki.
Średnia zawartość dwutlenku węgla wynosi około 0,03 % całego składu atmosfery, jednakże ostatnio zauważyć można znaczy wzrost zawartości tego związku.
W skład powietrza oprócz wymienionych pierwiastków i związków wchodzą także liczne substancji pochodzenia antropogenicznego. Mogą je stanowić cząstki sadzy, dymu, inne związki powstałe np. w czasie spalania. Oprócz tego w powietrzu mogą być zawieszone bakterie, pyłki drzew, kwiatów czy zarodniki grzybów. Jednakże ich obecność związana jest tylko z niższymi warstwami atmosfery.
Istotnym składnikiem powietrza jest gaz powstały z trzech atomów tlenu, mianowicie ozon. Jego zawartość w powietrzu jest znikoma, niemniej jednak większe jego zagęszczenie występuje w górnych warstwach atmosfery. Rola ozonu jest bardzo istotna, gdyż posiada zdolność do pochłaniania szkodliwego promieniowania ultrafioletowego. Promieniowanie UV jest bardzo szkodliwe dla żywych organizmów, gdyż jest jedną z głównych przyczyn powstawania nowotworów skóry.
Przekrój przez atmosferę nie jest jednorodny. W jej skład wchodzą warstwy, różniące się od względem właściwości fizycznych i chemicznych. Najbardziej istotną różnicą pomiędzy kolejnymi warstwami jest różna ich temperatura. Na podstawie jej zmian wyróżniono następujące warstwy:
- egzosfera,
-mezosfera,
- stratosfera,
- troposfera.
Pod względem różnych właściwości fizycznych, atmosferę dzielimy na:
-jonosferę,
- termosferę.
W określonych warstwach atmosfery mogą zachodzić różne zjawiska. I tak w jonosferze dochodzi do powstawania zorzy polarnej ( zjawiska pogodowego obserwowanego głównie na biegunach Ziemi), w troposferze mają miejsce zjawiska, które wpływają na ukształtowanie się pogody oraz klimatu.
Warstwą, która leży najbliżej Ziemi jest troposfera. Jej wysokość szacuje się na około 8-17 km. Najcieńszą warstwę troposfery obserwujemy przy biegunach a najgrubsza występuje w okolicy równika ziemskiego.
W warstwie tej dochodzi do spadku temperaturowego zgodnie z wysokością. Jest to spadek w granicy około 0,6oC na każde 100metrów wysokości.
Troposfera skupia większość znajdującej się w powietrzu pary wodnej. Jak wcześniej wspomniano w troposferze kształtuje się pogoda. Za pogodę uznajemy aktualny stan atmosfery. Do głównych składników pogody zaliczyć możemy: temperaturę, ciśnienie atmosferyczne, wilgotność powietrza, wiatry, zachmurzenie oraz opady atmosferyczne ( deszcz, grad, śnieg ).Dzięki długoletnim obserwacjom pogody w danym miejscu świata, możemy określić i scharakteryzować klimat. Klimatem nazywamy wobec tego charakterystyczne typy pogody w ciągu wielu lat.
Powietrze wokół Ziemi ulega cyrkulacji. Takie zjawisko nazywamy cyrkulacją atmosfery. Jest ono wynikiem zmiennych ciśnień, które związane są z różnym nagrzewaniem się powierzchni wody i lądów.
Ciśnieniem atmosferycznym nazywamy siłę z jaką działa słup powietrza na daną jednostkę powierzchni.
Ciśnienie podajemy najczęściej w hektopaskalach ( hPa) albo w milimetrach słupka rtęci ( mmHg). Do przeliczeń obu jednostek stosujemy zależność że 760 mmHg równe jest 1013 hPa, przy czym jest to normalne panujące ciśnienie n. p. m. w temperaturze 0oC.
Miejsca, na mapie, które charakteryzują się tym samy ciśnieniem połączone są przez linie nazywane izobarami.
Jeśli Ziemia nagrzeje się pod wpływem promieni słonecznych to może przekazywać atmosferyczne ciepło. Nagrzane powietrze jest znacznie lżejsze i dzięki temu może unosić się do góry. Wobec tego powstaje niskie ciśnienie, nazywane także niżem barycznym. Aby ciśnienia wyrównały się powietrze z ciśnienia wysokiego, czyli z wyżu barycznego wciska się w obszary niżowe. Ciśnienie powietrza w wyżu i niżu barycznym wzrasta ku środkowi całego układu.
W wyniku różnicy ciśnień dochodzi do poziomego ruchu powietrza i powstaje wiatr.
Na Ziemi występują strefy stałych wysokich lub niskich ciśnień.
Do tych stref zaliczamy:
- strefę wyżów okołobiegunowych,
- strefę niżów występujących w umiarkowanych szerokościach geograficznych,
-strefę podzwrotnikowych wyżów,
- strefę obniżonego ciśnienia wokół równika.
Na typ klimatu wpływają liczne czynniki geograficzne. Głównym czynnikiem kształtującym klimat jest szerokość geograficzna. W zależności od szerokości różna może być ilość docierającej energii słonecznej czy czas trwania dnia oraz nocy. Rożne może tez być położenie nad horyzontem Słońca.
Wymienione czynniki wpływają na rozkład temperatur powietrza. Jeśli wzrasta szerokość geograficzna to temperatura powietrza obniża się. Rośnie jednak różnica pomiędzy temperatura średnią w miesiącu najchłodniejszym oraz najcieplejszym. Różnicę taka nazywamy amplitudą.
Na zróżnicowanie temperatury wpływa wielkość oraz rozmieszczenie oceanów oraz lądów. Ponieważ występują tam różnice ciśnienia atmosferycznego, dochodzi do powstawania wiatrów. Przykładem takich wiatrów mogą być monsuny. Ponieważ obszary wodne znacznie parują po nagrzaniu, a dodatkowo wieją znad nich wiatry to bardzo często w pasie wybrzeża w porównaniu do wnętrza lądu wyższe są opady.
Tak więc, odległość od mórz istotnie może wpływać na wielkość opadu oraz na jego rozkład w okresie rocznym. Bliskość morza ma również wpływ na różnice temperatur. Jest to podstawą do wyróżnienia klimatów morskiego i lądowego.
Klimat morski w umiarkowanej strefie cechuje się wysokimi opadami, bardzo łagodnymi zimami ale także chłodnym latem. Klimat lądowy cechuje się mroźną zimą i upalnym latem.
Na klimat panujący na wybrzeżach duży wpływ maja prądy morskie. Wyróżnimy prądy morskie ciepłe lub zimne. Szczególnie zauważalny jest ten wpływ w Europie i w Ameryce Północnej. Ciepły prąd płynie przy zachodnim wybrzeżu Europy a także Półwyspu Skandynawskiego. Prąd ten powoduje wzrost temperatury. Prądy zimne skutecznie obniżają temperaturę oraz zmniejszają ilość opadów , przykładem może być prąd morski płynący przy wybrzeżach Północnej Ameryki. W wyniku jego działania powstają pustynie np. Atakama.
Na występowanie wiatrów, opadów atmosferycznych i różnych temperatur ma wpływ także ukształtowanie terenu oraz wysokość nad poziomem morza. Temperatura może być różna w zależności od nachylenia oraz ekspozycji danego stoku. I tak na Półkuli Północnej znacznie szybciej nagrzewają się tereny z ekspozycją południową a na terenach o nachyleniu północnym jest znacznie chłodniej i dłużej zalega tam śnieg.
Im większa wysokość nad poziomem morza tym mniejsze ciśnienie atmosferyczne. Największa suma opadów atmosferycznych występuje w górach, gdyż stanowią one barierę zatrzymującą masy wilgotnego powietrza.
Opady wysokie charakteryzują tereny o zawietrznych stokach. Himalaje przyczyniły się do utworzenia się pustyń w Środkowej Azji.
Tereny o takich samych wartościach opadów atmosferycznych na mapie połączone są izohietami.
Istotne na ukształtowanie klimatu może być także szybkość nagrzewania się podłoża. Im ciemniejsze podłoże tym szybsze tempo nagrzewania się. Ciemne i nieporośnięte skały szybciej się nagrzewają i szybciej oddają do atmosfery więcej ciepła, powodując tym samym znaczny wzrost temperatury.
Na klimat istotnie może wpływać także szata roślinna, grubość i zasięg zalegającej pokrywy śnieżnej, pokrywa lodowa i in. Miejsca o takiej samej temperaturze na mapie połączone są przez linie nazywane izotermami.
Charakterystyka stref klimatycznych:
Strefa Klimatu Równikowego- w czasie górowania Słońca występują bardzo wysokie opady deszczu. Te obszary które leżą bliżej zwrotnika mają tylko jedną porę deszczową. Na skutek wysokiego parowania i szybszego procesu formowania się chmur nad lądem występują wyższe opady atmosferyczne.
Strefa Klimatu Zwrotnikowego- w tej strefie występują bardzo wysokie temperatury. W tej strefie zanotowano najwyższe temperatury przekraczające nawet 60 stopni Celsjusza. W tej strefie występują dwa rodzaje klimatu -zwrotnikowy, będący klimatem suchym oraz klimat monsunowy, który ma wysokie opady letnie.
Strefa Klimatu Podzwrotnikowego- przebieg temperatury i opadów jest wyraźnie sezonowy. Pogoda latem jest kształtowana przez powietrze zwrotnikowe. Pogodę zimą kształtują niże strefy umiarkowanej. W tej strefie występują trzy typy klimatu: Kontynentalny suchy, monsunowy i śródziemnomorski.
Strefa Klimatu Umiarkowanego- występują tu dwa główne klimaty: kontynentalny i morski. Występują tu cztery pory roku. Klimat morski charakteryzuje się chłodnym latem i łagodna zimą i znacznymi opadami. Klimat kontynentalny cechują mroźne zimy i bardzo gorące lata. Opady w okresie lata i wiosny są jednak niewielkie.
Strefa Klimatu Okołobiegunowego- w tej strefie występują najniższe temperatury ( poniżej 0 stopni Celsjusza).
Klimat Arktyki jest ze względu na wyższe położenie nad poziomem morza znacznie surowszy niż na Antarktydzie. Klimat subpolarny cechuje się chłodnym latem z temperaturą nie przekraczającym 10 stopni. Klimat polarny ma najniższe na świecie wartości temperatury, nawet 90 stopni poniżej zera. Opady w tej strefie są bardzo nieliczne.
