Vzdušný štít Země: Z čeho se skládá atmosféra naší planety
Atmosféra poskytuje životu na Zemi bezpečné útočiště v nehostinném vesmíru. Vděčíme jí za modrou oblohu nebo „padající hvězdy“, dýchatelný vzduch i proměnlivé počasí, za ochranu před pronikavým zářením či nevítanými návštěvami z kosmu
1. Kde se rodí počasí
- vrstva: troposféra
Název nejnižší vrstvy atmosféry vyjadřuje, k čemu v ní dochází: Řecký výraz „tropos“ se odvozuje od slovesa s významem „otáčet“ či „míchat“. V dané části plynného obalu Země se totiž vzdušné masy neustále mísí a vzduch má díky tomu stabilní zastoupení plynů. Právě v troposféře se „odehrává“ počasí – horní vrstva bouřkových mraků může dosahovat až k její hranici, kde tlak odpovídá pouze 10 % hodnoty při hladině moře.
Teplota s nadmořskou výškou klesá v průměru o 0,65 °C na 100 metrů. A právě změna teplotního gradientu určuje hranici troposféry: Na rovníku sahá do 18 km, v mírných pásmech do 11 km a u pólů asi jen do 9 km. V troposféře se uskutečňuje většina leteckého provozu a od další vrstvy atmosféry ji dělí tropopauza, nad níž teplota opět roste.
2. Účinný slunečník
- vrstva: stratosféra
S výškou teplota ve stratosféře roste, i když zpočátku jen nepatrně. Nárůst jejích hodnot v horní vrstvě této části atmosféry má zřejmě na svědomí ozonová vrstva. Pro pozemský život nezbytná součást vzdušného štítu leží ve výšce 25–35 km a vyznačuje se vysokou koncentrací ozonu. Jeho molekuly pohlcují krátkovlnné, především ultrafialové záření, z nějž tak k povrchu planety proniká zhruba jen 1 %. Právě absorpce záření vede k růstu teploty.
Ve výšce od 15 do 25 km mohou vznikat tzv. perleťová oblaka, a sice když se v jinak suché stratosféře vyskytují krystalky vody, kyseliny dusičné a sírové. Danou část atmosféry zkoumají družice či meteorologické balony. Panuje tam výrazné západní a východní proudění vzduchu: V zimním období přitom převažuje proudění směrem na západ a v létě naopak, čehož mohou opět využít letadla. Tenkou přechodovou vrstvu tvoří tzv. stratopauza.
3. Kosmický štít
- vrstva: mezosféra
Vzhledem ke složitým podmínkám průzkumu představuje mezosféra nejméně probádanou oblast zemské atmosféry: Pro letadla leží příliš vysoko, pro kosmické družice zas nízko. Teplota se s rostoucí vzdáleností od povrchu planety snižuje asi o 3 °C na 1 km, přičemž může klesnout až k −100 °C.
Mezosféra tvoří ochranný štít před většinou drobných těles přilétajících z vesmíru. V důsledku kolize s miliardami částeček plynu v ní převážná část meteoroidů shoří, přičemž za sebou zanechávají typickou světelnou stopu – meteor. V dané oblasti atmosféry se přitom odehrává ještě jeden úchvatný jev: noční svítící oblaka. Příčina úkazu tkví ve zmrzlé vodní páře osvětlené Sluncem, i když na daném místě planety už nastala noc. Přechod k vyšší části atmosféry tvoří tzv. mezopauza.
4. Hranice vesmíru
- vrstva: termosféra
V důsledku slunečního záření stoupá teplota se vzdáleností od zemského povrchu asi až na 1 400 °C. Vzhledem k velmi nízké hustotě vzduchu ji už ovšem nelze měřit tradičními metodami, nýbrž pouze odvozením od rychlosti pohybu jednotlivých molekul. Součástí termosféry jsou vrstvy ionosféry, kde se část látky ionizuje a tvoří řídké plazma. Vznikají tam polární záře a obíhají družice, včetně ISS.
Ve výšce 100 km nad povrchem Země leží tzv. Kármánova hranice, tedy mezinárodně uznávaná hranice kosmického prostoru: Přibližně v uvedené výšce dosahuje hustota vzduchu už tak nízkých hodnot, že pokud bychom tam chtěli využít vztlak například k letu dopravního letadla, muselo by se pohybovat rychlostí přesahující příslušnou orbitální rychlost.
5. Přechodová linie
- vrstva: exosféra
Vnější část atmosféry s téměř konstantní teplotou asi 2 200 °C představuje přechodovou vrstvu do meziplanetárního prostoru. Z kosmu je exosféra pozorována jako geokoróna, viditelná do vzdálenosti nejméně 10 000 km nad zemským povrchem. Za její horní hranici se ovšem považuje oblast ve výšce 20 000–35 000 km. Vyskytují se tam převážně volné atomy vodíku a helia, na něž už tak silně nepůsobí gravitace, takže mohou částice uniknout do volného prostoru.
Ve výšce od 150 do 2 000 km se nachází nízká oběžná dráha, na níž se pohybuje polovina všech funkčních satelitů. Ve 2 000 km začíná tzv. střední oběžná dráha, ve 35 800 km leží dráha geostacionární a za ní pak vysoká orbita, která se už příliš nevyužívá pro družice, ale spíš jako odkladiště vysloužilých satelitů.
