ATMOSFÉRA

Atmosféra je plynný obal planety, prostředí mezi pevným zemským tělesem a okolním kosmickým prostorem.  Nejnižší vrstva atmosféry je troposféra. Obsahuje 80 % celkové hmotnosti atmosféry a téměř všechnu atmosférickou vodu.

Vodorovným, svislým, podélným i vířivým prouděním vzduchu se vzdušné masy promíchávají a dochází tak také k výměně tepla a vodních par. Společně s dalšími jevy se tak v této vrstvě vytváří počasí. V troposféře klesá teplota vzduchu s výškou. Tento pokles činí v průměru 0,65 ° C na 100 m výšky. Další vrstva, stratosféra, obsahuje 19 % hmotnosti atmosféry.

Stavba atmosféry.

Právě v ní je zvýšený obsah ozonu O3, který pohlcuje životu nebezpečné ultrafialové záření přicházející hlavně ze Slunce. Přítomnost ozonu tak umožňuje existenci života na zemském povrchu.
V nejvyšší vrstvě, v exosféře, je již tak nepatrný tlak, že molekuly vzduchu zde mohou unikat do kosmického prostoru. Teplota zde stoupá nad 1000 ° C. Tento údaj však nelze chápat tak jako při povrchu Země, uvedená teplota má fyzikální význam ve smyslu pohybů molekul.
Oblast mezosféry a termosféry se nazývá ionosféra, protože obsahuje velké množství volných iontů. V hrubém přirovnání nám to může připomínat kondenzátor přibližně kulového tvaru.

Vnitřní kulová vrstva, vlastně zemský povrch, je nosičem záporného elektrického náboje a vnější kulová vrstva, ionosféra, je nosičem náboje kladného. Ionosféra pak přechází do magnetosféry, kterou bombardují elektricky nabité částice přicházející ze Slunce. Proto má magnetosféra tvar slzy, která je protažena ve směru od Slunce.

V okolí Země jsou, s výjimkou polárních oblastí, vrstvy s výrazně vyšším obsahem elektricky nabitých částic. Nejznámější z nich se nazývají Van Allenovy pásy a jsou velmi důležité, neboť odchylují elektricky nabité částice přicházející k Zemi z vesmíru. Proto se elektricky nabité částice přibližují k zemskému povrchu pouze v polárních oblastech.Při výbuších na Slunci dochází k vyslání velkého množství těchto částic, z nichž část pronikne v polárních oblastech až do atmosféry a způsobuje zde velice efektní optické jevy nazývané polární záře. Protože to je vlastně proud elektricky nabitých částic, dochází při tom ke krátkodobým změnám magnetického pole Země, k již zmíněným magnetickým bouřím.

Magnetosféra.

Vzduch je snadno stlačitelný, a proto jsou obrovské rozdíly mezi jeho hustotou při mořské hladině a v různých výškách. Tak např. ve výšce 80 km je tlak vzduchu roven jen 1/100 000 tlaku vzduchu při mořské hladině.

Van Allenovy pásy.

Různé fyzikální a chemické děje, které v atmosféře nepřetržitě probíhají a mění její stav, utvářejí počasí.
Na počasí má kromě teploty vzduchu a jeho znečištění podstatný vliv i atmosférická vlhkost. Voda se dostává do vzduchu převážně z povrchu moře ve formě vodní páry. Současně s ohřátým vzduchem stoupá do kilometrových výšek, původně teplý vzduch se ochlazuje a předává své teplo okolní atmosféře. Důležité je, že s klesající teplotou se snižuje množství vodní páry potřebné pro plnou nasycenost vzduchu. Např. při teplotě 20 ° C je tato hodnota 17,3 g vodní páry na 1 m3 vzduchu, při teplotě 0 °C již pouze 4,9 g. Pokud jsou ve vzduchu přítomna tzv. kondenzační jádra, tvořená prachem nebo kouřem, přebytečná vodní pára se na nich vysráží, dochází ke změně z plynného do kapalného skupenství, ke vzniku kapiček, ke kondenzaci.

Koloběh vody.

Stručně řečeno, začne pršet. Pokud nejsou kondenzační jádra ve vzduchu přítomna, kondenzace nenastane a relativní vlhkost je pak vyšší než 100 %. Teplota, kdy nastává kondenzace, se nazývá rosný bod. Pokud je hodnota rosného bodu nižší než 0 ° C a je přitom splněna podmínka přítomnosti kondenzačních jader, může dojít ke změně do skupenství tuhého. Takto vznikají ledové krystalky - kroupy.

Intenzívní forma srážkové činnosti je bouřka. Bouřkou se rozumí souhrn různých elektrických a dalších jevů mezi oblaky druhu Cumulonimbus nebo mezi tímto druhem oblaků a zemským povrchem. Cumulonimbus, česky dešťová kupa, je bouřkový oblak, který má základnu ve výšce pod 2 km a jehož vrchol dosahuje nad naším územím obvykle do výšky 7 až 9 km, v tropických oblastech až do výšky 20 km. Za začátek bouřky považujeme první zahřmění bez ohledu na to, zda šlo o elektrický výboj mezi oblaky a zemí.

V každém blesku je ukryta obrovská energie.

Pro bouřku jsou typické prudké nárazy větru, velké sestupné a výstupné proudění a silná srážková činnost, ať již ve formě deště, krup, nebo sněhu. Maximální zjištěná rychlost výstupného proudění uvnitř cumulonimbu byla 85 m/s (306 km/h) a maximální naměřený náraz větru uvnitř výstupného proudu 36,5 m/s (131,4 km/h). Energetické jevy, které jsou elektrické povahy a jsou zvlášť významné během bouřek, jsou způsobeny elektrostatickým napětím v troposféře nebo mezi troposférou a zemí. Vybitím tohoto napětí vznikají blesky.

Tyto jevy zajímaly člověka odedávna mimo jiné i z toho důvodu, že blesky způsobují nejen velké hmotné škody, ale jsou i smrtelně nebezpečné. Vždyť podle statistik zahyne na světě každoročně v důsledku úderu blesku mnoho lidí.

Blesk je světelný jev doprovázející elektrický výboj mezi centry kladných a záporných elektrických nábojů jednoho nebo více oblaků nebo mezi oblakem a zemí. Většinou se záblesk skládá z pěti až deseti jisker procházejících za sebou v tak malých časových intervalech (setin sekundy), že nám opticky splývají v jeden jev. Tyto elektrické jiskry zahřívají na své dráze vzduch, ten se rozpíná a smršťuje a tak vzniká tlaková vlna, způsobující hrom čili zahřmění.
Světlo se šíří přibližně milionkrát rychleji než zvuk, a proto je mezi pozorováním blesku a zahřměním časový rozdíl. Rychlost zvuku je při běžné teplotě asi 340 m/s. Tohoto poznatku můžeme využít ke zjištění vzdálenosti bouřky od našeho stanoviště. Od okamžiku zpozorování blesku odečítáme sekundy do okamžiku zahřmění. Jedna sekunda nám udává vzdálenost přibližně 1/3 km.

Spodní část Cumulonimbu, bouřka, blesky, zásah blesku v krajině.

Elektrický charakter blesku prokázal v r. 1752 americký politik a přírodovědec Benjamin Franklin. Na základě svých poznatků pak zkonstruoval první bleskosvod. O dva roky později, zcela nezávisle na Franklinovi, postavil první bleskosvod v Čechách farmář Prokop Diviš. Diviš se svým bleskosvodem vlastně snažil o odsávání elektřiny z bouřkových oblaků a tím o zamezení vlastních elektrických výbojů. Místní vesničané však naopak dospěli k názoru, že Divišova "mašina" bouřky spíše přitahuje a rozbili ji.
Kromě uvedených elektrických výbojů jsou občas pozorovány i další energetické jevy, z nichž rozhodně nejpopulárnější je tzv. kulový blesk. Jedná se o dosti vzácně pozorované svítící kulovité útvary různých velikostí a s různými projevy, jako jsou např. reakce na elektricky vodivé materiály, či jejich různý průběh zániku, který někdy proběhne bez následků a jindy končí výbuchem. Jde o jev, jenž doposud nebyl uspokojivě fyzikálně vysvětlen. Někteří vědci jej dokonce zařazují do oblasti science - fiction.