Атмосферни слоеве по височина. Физически свойства на различни атмосферни слоеве. Изключителен елемент в земната атмосфера

Земната атмосфера е газообразната обвивка на нашата планета. Долната му граница е на нивото кораи хидросфера, а горната отива в района около Земята космическо пространство... Атмосферата съдържа около 78% азот, 20% кислород, до 1% аргон, въглероден диоксид, водород, хелий, неон и някои други газове.

Тази земна черупка се характеризира с ясно изразени легла. Слоевете на атмосферата се определят от вертикалното разпределение на температурата и различната плътност на газовете на различни нива. Има такива слоеве на земната атмосфера: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, екзосфера. Йоносферата се разграничава отделно.

До 80% от цялата маса на атмосферата е тропосферата - долният повърхностен слой на атмосферата. Тропосфера в полярни поясиразположени на ниво до 8-10 км над земната повърхност, в тропически пояс- максимум до 16-18 км. Между тропосферата и горния слой на стратосферата има тропопауза - преходен слой. В тропосферата температурата намалява с увеличаване на надморската височина, по подобен начин атмосферното налягане намалява с надморската височина. Средният температурен градиент в тропосферата е 0,6 ° С на 100 м. Температурата при различни нивана тази обвивка се определя от характеристиките на поглъщане на слънчевата радиация и ефективността на конвекцията. Почти цялата човешка дейност се извършва в тропосферата. Повечето високи планинине излизайте извън тропосферата, само въздушният транспорт може да премине горната граница на тази черупка до малка височина и да бъде в стратосферата. Голяма част от водната пара се съдържа в тропосферата, което определя образуването на почти всички облаци. Също така, почти всички аерозоли (прах, дим и др.) Са концентрирани в тропосферата. земната повърхност... В долния граничен слой на тропосферата се изразяват дневните колебания в температурата и влажността на въздуха, скоростта на вятъра обикновено се намалява (увеличава се с увеличаване на надморската височина). В тропосферата има променливо разделяне на въздушната маса на въздушни маси в хоризонтална посока, които се различават по редица характеристики в зависимост от пояса и терена на тяхното образуване. На атмосферни фронтове- граници между въздушните маси - образуват се циклони и антициклони, които определят времето в определена област през определен период от време.

Стратосферата е слоят на атмосферата между тропосферата и мезосферата. Границите на този слой варират от 8-16 км до 50-55 км над земната повърхност. В стратосферата газовият състав на въздуха е приблизително същият като в тропосферата. Отличителна черта е намаляване на концентрацията на водни пари и увеличаване на съдържанието на озон. Озоновият слой на атмосферата, който предпазва биосферата от агресивните ефекти на ултравиолетовата светлина, е на ниво от 20 до 30 км. В стратосферата температурата се повишава с височина и се определят температурните стойности слънчева радиация, а не чрез конвекция (движения въздушни маси), както в тропосферата. Нагряването на въздуха в стратосферата се дължи на поглъщането на ултравиолетовата радиация от озона.

Мезосферата се простира над стратосферата до ниво от 80 км. Този слой на атмосферата се характеризира с факта, че температурата намалява с увеличаване на надморската височина от 0 ° C до - 90 ° C. Това е най -студената област на атмосферата.

Над мезосферата има термосфера до ниво 500 км. От границата с мезосферата до екзосферата температурата се променя от около 200 К до 2000 К. До нивото от 500 км плътността на въздуха намалява няколкостотин хиляди пъти. Относителният състав на атмосферните компоненти на термосферата е подобен на повърхностния слой на тропосферата, но с увеличаване на надморската височина голямо количествокислородът преминава в атомно състояние. Определена част от молекулите и атомите на термосферата са в йонизирано състояние и са разпределени в няколко слоя, обединени са от концепцията за йоносферата. Характеристиките на термосферата варират в широк диапазон в зависимост от географската ширина, величина слънчева радиация, време на годината и ден.

Горната атмосфера е екзосферата. Това е най -тънкият слой на атмосферата. В екзосферата средните свободни пътища на частици са толкова огромни, че частиците могат свободно да се изнесат в междупланетното пространство. Масата на екзосферата е една десетмилионна от общата маса на атмосферата. Долната граница на екзосферата е на ниво 450-800 км, а за горна граница се счита зоната, където концентрацията на частици е същата като в космическото пространство - на няколко хиляди километра от земната повърхност. Екзосферата се състои от плазма, йонизиран газ. Също така в екзосферата са радиационните пояси на нашата планета.

Видео презентация - слоеве на земната атмосфера:

Свързани материали:

Атмосферата се простира нагоре за много стотици километри. Горната му граница, на височина около 2000-3000 км,до известна степен е условно, тъй като газовете, неговите съставки, постепенно изтъняващи, преминават в световното пространство. Химически промени с височина състав на атмосферата, налягане, плътност, температура и други физични свойства. Както бе споменато по -рано, химическият състав на въздуха до височина 100 кмне се променя съществено. Малко по -високо, атмосферата също се състои главно от азот и кислород. Но на надморска височина 100-110 км,под въздействието на ултравиолетовата радиация от слънцето кислородните молекули се разделят на атоми и се появява атомен кислород. Над 110-120 кмпочти целият кислород става атомен. Предполага се, че над 400-500 кмгазовете, които изграждат атмосферата, също са в атомно състояние.

Въздушното налягане и плътността бързо намаляват с височината. Въпреки че атмосферата се простира нагоре за стотици километри, по -голямата част от нея се намира в доста тънък слой, съседен на земната повърхност в най -ниските й части. И така, в слоя между морското равнище и височините 5-6 кмполовината от масата на атмосферата е концентрирана, в слоя 0-16 км-90%, а в слоя 0-30 км- 99%. Същото бързо намаляване на въздушната маса се случва над 30 км.Ако теглото е 1 m 3въздухът на повърхността на земята е 1033 g, след това на височина 20 кмтой е равен на 43 g и на височина 40 кмсамо 4 гр

На височина 300-400 кми по -горе, въздухът е толкова разреден, че плътността му се променя многократно през деня. Изследванията показват, че тази промяна в плътността е свързана с положението на Слънцето. Най -високата плътност на въздуха е около обяд, най -ниската през нощта. Това се обяснява отчасти с факта, че горните слоеве на атмосферата реагират на промените в електромагнитното излъчване на Слънцето.

Промяната в температурата на въздуха с височина също се случва неравномерно. По естеството на промяната на температурата с височина атмосферата е разделена на няколко сфери, между които има преходни слоеве, така наречените паузи, където температурата се променя малко с височината.

Ето имената и основните характеристики на сферите и преходните слоеве.

Ето основните данни за физическите свойства на тези сфери.

Тропосфера. Физическите свойства на тропосферата до голяма степен се определят от влиянието на земната повърхност, която е нейната долна граница. Най -високата тропосферна височина се наблюдава в екваториалните и тропическите зони. Тук тя достига 16-18 кми относително малко е изложено на ежедневно и сезонни промени... Над полярните и прилежащите райони горната граница на тропосферата лежи средно на ниво 8-10 км.В средните ширини тя варира от 6-8 до 14-16 км.

Вертикалната дебелина на тропосферата зависи значително от естеството на атмосферните процеси. Често през деня горната граница на тропосферата над дадена точка или област пада или се издига с няколко километра. Това се дължи главно на промените в температурата на въздуха.

Повече от 4/5 от масата на земната атмосфера и почти всички водни пари, съдържащи се в нея, са концентрирани в тропосферата. В допълнение, от повърхността на земята до горната граница на тропосферата температурата намалява средно с 0,6 ° на всеки 100 м или 6 ° на 1 кмповдигащ настроението . Това се дължи на факта, че въздухът в тропосферата се нагрява и охлажда главно от земната повърхност.

Според притока слънчева енергиятемпературата спада от екватора към полюсите. Така че средната температура на въздуха в близост до земната повърхност на екватора достига + 26 °, над полярните области през зимата -34 °, -36 °, а през лятото около 0 °. Така температурната разлика между екватора и полюса е 60 ° през зимата и само 26 ° през лятото. Вярно е, че такива ниски температури в Арктика през зимата се наблюдават само близо до повърхността на земята поради охлаждането на въздуха над ледените простори.

През зимата в Централна Антарктида температурата на въздуха по повърхността на ледената покривка е още по -ниска. На гара Восток през август 1960 г. е регистрирана най -ниската температура на земното кълбо, -88,3 °, а най -често в Централна Антарктида е равна на -45 °, -50 °.

От височината температурната разлика между екватора и полюса намалява. Например на височина 5 кмна екватора температурата достига -2 °, -4 °, и на същата надморска височина в Централна Арктика, -37 °, -39 ° през зимата и -19 °, -20 ° през лятото; следователно температурната разлика през зимата е 35-36 °, а през лятото 16-17 °. В южното полукълбо тези разлики са малко по -големи.

Енергията на атмосферната циркулация може да се определи чрез екваторно-полюсни температурни договори. Тъй като големината на температурните контрасти е по -голяма през зимата, атмосферните процеси са по -интензивни, отколкото през лятото. Това обяснява и факта, че преобладаващите западни ветровепрез зимата те имат по -високи скорости в тропосферата, отколкото през лятото. В този случай скоростта на вятъра, като правило, се увеличава с височината, достигайки максимум на горната граница на тропосферата. Хоризонталният транспорт е придружен от вертикални въздушни движения и турбулентно (разстройно) движение. В резултат на покачването и спадането на големи обеми въздух се образуват и разпръскват облаци, появяват се валежи и спират. Преходният слой между тропосферата и надлежащата сфера е тропопауза.Над нея се намира стратосферата.

Стратосфера се простира от височини 8-17 до 50-55 км.Открит е в началото на нашия век. По отношение на физическите свойства стратосферата рязко се различава от тропосферата по това, че температурата на въздуха тук, като правило, се повишава средно с 1 - 2 ° на километър изкачване и на горната граница, на височина 50-55 км,дори става положителен. Повишаването на температурата в тази област е причинено от наличието на озон (O 3) тук, който се образува под въздействието на ултравиолетовата радиация от Слънцето. Озоновият слой заема почти цялата стратосфера. Стратосферата е много бедна на водни пари. Няма насилствени процеси на образуване на облаци и няма валежи.

Съвсем наскоро се прие, че стратосферата е относително спокойна среда, където не се случва смесване на въздуха, както в тропосферата. Следователно се смяташе, че газовете в стратосферата са разделени на слоеве, в съответствие с техните специфични тегла... Оттук и името на стратосферата („stratus“ - наслоено). Предполага се също, че температурата в стратосферата се формира под влияние на радиационното равновесие, тоест когато погълнатата и отразената слънчева радиация са равни.

Нови данни, получени с помощта на радиозонди и метеорологични ракети, показаха, че в стратосферата, както и в горната тропосфера, има интензивна циркулация на въздуха с големи промени в температурата и вятъра. Тук, както и в тропосферата, въздухът изпитва значителни вертикални измествания, турбулентни движения със силни хоризонтални въздушни течения. Всичко това е резултат от неравномерно разпределение на температурата.

Преходният слой между стратосферата и надлежащата сфера е стратопауза.Преди обаче да пристъпим към характеризиране на по-високите слоеве на атмосферата, нека се запознаем с т. Нар. Озоносфера, чиито граници приблизително съответстват на границите на стратосферата.

Озон в атмосферата. Озонът играе важна роля в създаването на режим на температура и въздушни течения в стратосферата. Озонът (O 3) се усеща от нас след гръмотевична буря, когато вдишваме чист въздух с приятен послевкус. Тук обаче не говорим за този озон, образуван след гръмотевична буря, а за озона, съдържащ се в слоя 10-60. кмс максимум на височина 22-25 км.Озонът се генерира от ултравиолетовите лъчи на слънцето и въпреки това обща суманезначително, играе важна роляв атмосферата. Озонът има способността да абсорбира ултравиолетовата радиация от Слънцето и по този начин защитава животното и зеленчуков святот разрушителното му действие. Дори тази незначителна част от ултравиолетовите лъчи, която достига до повърхността на земята, изгаря тялото силно, когато човек е прекалено пристрастен към слънчевите бани.

Количеството на озона не е същото различни частиЗемята. Има повече озон във високите географски ширини, по -малко в средните и ниски географски ширинии този брой се променя в зависимост от смяната на сезоните на годината. Повече озон през пролетта, по -малко озон през есента. Освен това неговите непериодични колебания възникват в зависимост от хоризонталната и вертикалната циркулация на атмосферата. Много атмосферни процесиса тясно свързани със съдържанието на озон, тъй като има пряк ефект върху температурното поле.

През зимата, при полярни нощни условия, на високи географски ширини в озоновия слой, въздухът се излъчва и охлажда. В резултат на това в стратосферата на високи географски ширини (в Арктика и Антарктика) през зимата се образува студен регион, стратосферен циклонен вихър с големи хоризонтални наклони на температура и налягане, причинявайки западни ветрове над средните ширини Глобусът.

През лятото, през полярен ден, на високи географски ширини, озоновият слой поглъща слънчевата топлина и затопля въздуха. В резултат на повишаване на температурата в стратосферата на високи географски ширини се образува топлинна област и стратосферен антициклоничен вихър. Следователно над средните ширини на земното кълбо над 20 кмпрез лятото в стратосферата преобладават източни ветрове.

Мезосфера. Наблюденията, използващи метеорологични ракети и други методи, установиха, че общото покачване на температурата, наблюдавано в стратосферата, завършва на височини 50-55 км.Над този слой температурата отново намалява и на горната граница на мезосферата (около 80 км)достига -75 °, -90 °. Освен това температурата отново се повишава с височината.

Интересно е да се отбележи, че намаляването на температурата с надморска височина, характерно за мезосферата, се случва по различен начин на различни географски ширини и през цялата година. На ниските географски ширини спадът на температурата се случва по -бавно, отколкото на високите географски ширини: средният вертикален температурен градиент за мезосферата е съответно 0,23 ° - 0,31 ° на 100. мили 2,3 ° -3,1 ° за 1 км.През лятото тя е много по -голяма, отколкото през зимата. Както е показано най -новите изследванияпри високи географски ширини температурата на горната граница на мезосферата през лятото е с няколко десетки градуса по -ниска, отколкото през зимата. V горна мезосферана височина около 80 кмв слоя мезопауза намаляването на температурата с височина спира и започва да се покачва. Тук, под инверсионния слой привечер или преди изгрев слънце в ясно времесе наблюдават блестящи тънки облаци, осветени от слънцето под хоризонта. На тъмния фон на небето те блестят със сребристо-синя светлина. Следователно тези облаци се наричат ​​сребристи.

Природата на нощните облаци все още не е добре разбрана. Дълго време се смяташе, че те са съставени от вулканичен прах. Отсъствието на оптични явления, присъщи на истинските вулканични облаци, доведе до отхвърляне на тази хипотеза. Тогава беше предложено, че нощните облаци се състоят от космически прах... През последните години беше предложена хипотеза, че тези облаци са съставени от ледени кристали, подобно на обикновените облаци цир. Разположението на нощни облаци се определя от забавящия слой поради инверсия на температуратапо време на прехода от мезосферата към термосферата на височина около 80 км.Тъй като температурата в подинверсионния слой достига -80 ° и по -ниски, се създават най -благоприятните условия за кондензация на водни пари, които навлизат тук от стратосферата в резултат на вертикално движение или чрез турбулентна дифузия. Обикновено нощните облаци се наблюдават през лятото, понякога в много голям брой и в продължение на няколко месеца.

Наблюденията на нощни облаци са установили, че през лятото на тяхното ниво ветровете са силно променливи. Скоростта на вятъра варира в широки граници: от 50-100 до няколкостотин километра в час.

Температура на височина. Визуално представяне на естеството на разпределението на температурата с височина, между земната повърхност и височини 90-100 км, през зимата и лятото в северното полукълбо, е дадено на фигура 5. Повърхностите, разделящи сферите, са показани тук с удебелен шрифт пунктирани линии. В самото дъно тропосферата се откроява добре с характерно понижение на температурата с височина. Над тропопаузата, в стратосферата, напротив, температурата обикновено се повишава с надморска височина и на височина 50-55 кмдостига + 10 °, -10 °. Обръщам внимание на важен детайл... През зимата, в стратосферата на високи географски ширини, температурата над тропопаузата пада от -60 до -75 ° и само над 30 кмотново се повишава до -15 °. През лятото, започвайки от тропопаузата, температурата се повишава с надморска височина и с 50 кмдостига + 10 °. Над стратопаузата температурата отново започва да намалява с надморска височина и на ниво 80 кмне надвишава -70 °, -90 °.

Фигура 5 показва, че в слой 10-40 кмтемпературата на въздуха през зимата и лятото във високите географски ширини е рязко различна. През зимата, при полярни нощни условия, температурата тук достига -60 °, -75 °, а през лятото минимум -45 ° е близо до тропопаузата. Над тропопаузата температурата се повишава и на височина 30-35 кме само -30 °, -20 °, което се причинява от затоплянето на въздуха в озоновия слой в условията на полярен ден. От фигурата следва също, че дори през същия сезон и на същото ниво температурата не е еднаква. Тяхната разлика между различните географски ширини надвишава 20-30 °. В същото време хетерогенността е особено значима в слоя с ниски температури (18-30 км)и в слоя с максимални температури (50-60 км)в стратосферата, както и в слоя с ниски температури в горната мезосфера (75-85км).

Средните температури, показани на фигура 5, са получени от наблюдения в северните полукълба, но, съдейки по наличната информация, те могат да бъдат приписани на южно полукълбо... Някои различия се откриват главно на високи географски ширини. Над Антарктида през зимата температурата на въздуха в тропосферата и долната стратосфера е значително по -ниска, отколкото в Централна Арктика.

Ветрове на височина. Сезонното разпределение на температурата е отговорно за доста сложна система от въздушни течения в стратосферата и мезосферата.

Фигура 6 показва вертикален разрез на вятърното поле в атмосферата между земната повърхност и височина 90 кмпрез зимата и лятото над северното полукълбо. Изолиниите показват средните скорости на преобладаващия вятър (в Госпожица).От фигурата следва, че режимът на вятъра през зимата и лятото в стратосферата е рязко различен. През зимата както в тропосферата, така и в стратосферата преобладават западните ветрове с максимални скорости, равни на около

100 м / секна височина 60-65 км.През лятото западните ветрове преобладават само до височини 18-20 км.Отгоре те стават източни, с максимални скорости до 70 м / секна височина 55-60км.

През лятото над мезосферата ветровете стават западни, а през зимата - източни.

Термосфера. Термосферата се намира над мезосферата, която се характеризира с повишаване на температурата свисочина. Според получените данни, главно с помощта на ракети, е установено, че в термосферата вече на ниво 150 кмтемпературата на въздуха достига 220-240 °, а при 200 кмповече от 500 °. По-горе температурата продължава да се повишава и на ниво 500-600 кмнадвишава 1500 °. Въз основа на данни, получени по време на изстрелвания изкуствени спътнициУстановено е, че в горната термосфера температурата достига около 2000 ° и се колебае значително през деня. Възниква въпросът как да се обясни такава висока температура във високите слоеве на атмосферата. Припомнете си, че температурата на газ е мярка за средната скорост на движение на молекулите. В долната, най -плътната част на атмосферата молекулите на газовете, съставляващи въздуха, при движение често се сблъскват помежду си и незабавно прехвърлят кинетична енергия една към друга. Ето защо кинетична енергияв гъста среда средно същото. Във високи слоеве, където плътността на въздуха е много ниска, сблъсъците между молекулите, разположени на големи разстояния, са по -редки. Когато се абсорбира енергия, скоростта на молекулите в интервала между сблъсъците се променя значително; освен това молекулите на по -леките газове се движат с по -висока скорост от молекулите на тежките газове. В резултат на това температурата на газовете може да бъде различна.

В разредените газове има относително малко молекули с много малки размери (леки газове). Ако се движат с високи скорости, тогава температурата в даден обем въздух ще бъде висока. В термосферата всеки кубичен сантиметър въздух съдържа десетки и стотици хиляди молекули на различни газове, докато на повърхността на земята има около стотици милиони милиарди. Следователно прекомерно високите температури във високи слоеве на атмосферата, показващи скоростта на движение на молекулите в тази много хлабава среда, не могат да причинят дори леко загряване на тялото, разположено тук. Точно както човек не усеща високата температура под ослепителното осветление на електрическите лампи, въпреки че нишките в разредена среда моментално се нагряват до няколко хиляди градуса.

В долната термосфера и мезосфера основната част от метеорните потоци изгаря, преди да достигне повърхността на земята.

Налична информация за атмосферните слоеве над 60-80 кмвсе още са недостатъчни за окончателни заключения относно структурата, режима и процесите, които се развиват в тях. Известно е обаче, че в горната мезосфера и долната термосфера температурният режим се създава в резултат на превръщането на молекулен кислород (О 2) в атомен (О), което се случва под действието на ултравиолетова слънчева радиация. В термосферата при температурен режим голямо влияниеправи корпускуларно, рентгеново и. ултравиолетово лъчение от слънцето. Тук дори през деня има резки промени в температурата и вятъра.

Йонизация на атмосферата. Повечето интересна функцияатмосфера над 60-80 кме тя йонизация,процес на образование голямо количествоелектрически заредени частици - йони. Тъй като йонизацията на газове е характерна за долната термосфера, тя се нарича още йоносфера.

Газовете в йоносферата са предимно в атомно състояние. Под въздействието на ултравиолетовото и корпускуларното излъчване на Слънцето, които имат висока енергия, протича процесът на отделяне на електрони от неутрални атоми и молекули на въздуха. Такива атоми и молекули, които са загубили един или повече електрони, стават положително заредени и свободният електрон може да се прикрепи отново към неутрален атом или молекула и да ги надари с отрицателния си заряд. Такива положително и отрицателно заредени атоми и молекули се наричат йони,и газове - йонизирант.е. тези, които са получили електрически заряд... При по -висока концентрация на йони, газовете стават електрически проводими.

Процесът на йонизация протича най-интензивно в дебели слоеве, ограничени от височини 60-80 и 220-400 км.В тези слоеве има оптимални условия за йонизация. Тук плътността на въздуха е значително по -висока, отколкото в горните слоеве на атмосферата, а притокът на ултравиолетова и корпускуларна радиация от Слънцето е достатъчен за процеса на йонизация.

Откриването на йоносферата е едно от най -важните и блестящи постижения на науката. След всичко отличителна чертайоносферата е нейното влияние върху разпространението на радиовълни. В йонизираните слоеве радиовълните се отразяват и поради това става възможна радио комуникацията на дълги разстояния. Заредените атоми-йони отразяват къси радиовълни и те се връщат на земната повърхност, но вече на значително разстояние от мястото на радиопредаване. Очевидно късите радиовълни правят този път няколко пъти и по този начин се осигурява радио комуникация на дълги разстояния. Ако не беше йоносферата, тогава трябваше да бъдат изградени скъпи радиорелейни линии за предаване на сигнали от радиостанции на дълги разстояния.

Известно е обаче, че понякога радио комуникациите на къси дължини на вълните се нарушават. Това се случва в резултат на хромосферни изблици на Слънцето, поради което ултравиолетовото излъчване на Слънцето рязко се увеличава, което води до силни смущения на йоносферата и магнитното поле на Земята - магнитни бури. По време на магнитни бури радио комуникацията е нарушена, тъй като движението на заредени частици зависи от магнитното поле. По време на магнитни бури е по -малко вероятно йоносферата да отразява радиовълните или да ги предава в космоса. Главно с промяна в слънчевата активност, придружена от увеличаване на ултравиолетовата радиация, електронната плътност на йоносферата и поглъщането на радиовълни през деня се увеличават, което води до нарушаване на радиокомуникацията при къси дължини на вълните.

Според нови проучвания има зони в мощен йонизиран слой, където концентрацията на свободни електрони достига малко по -висока концентрация, отколкото в съседните слоеве. Известни са четири такива зони, които са разположени на височини около 60-80, 100-120, 180-200 и 300-400 кми обозначени с букви д, E, F 1 и F 2 ... С нарастващото излъчване на Слънцето заредените частици (корпускули) се отклоняват към високите ширини под въздействието на магнитното поле на Земята. Влизайки в атмосферата, корпускулите засилват йонизацията на газовете до такава степен, че те започват да светят. Ето как полярни светлини- под формата на красиви многоцветни дъги, които светят в нощното небе главно във високите географски ширини на Земята. Полярните сияния са придружени от силни магнитни бури. В такива случаи полярните сияния стават видими в средните ширини и в редки случаидори в тропическата зона. Например интензивното сияние, наблюдавано на 21-22 януари 1957 г., беше видимо в почти всички южни райони на страната ни.

Снимайки полярни сияния от две точки, разположени на разстояние няколко десетки километри, височината на полярното сияние се определя с голяма точност. Обикновено полярните сияния се намират на височина около 100 км,те често се намират на височина от няколкостотин километра, а понякога и на ниво от около 1000 км.Въпреки че природата на полярното сияние е изяснена, все още има много нерешени въпроси, свързани с това явление. Причините за разнообразието от форми на полярни сияния все още са неизвестни.

Според третия съветски спътник, между височини 200 и 1000 кмпрез деня преобладават положителните йони на разделен молекулен кислород, т.е. атомен кислород (О). Съветските учени изследват йоносферата с помощта на изкуствени спътници от серията Cosmos. Американски учени също изучават йоносферата с помощта на спътници.

Повърхността, отделяща термосферата от екзосферата, варира в зависимост от промените в слънчевата активност и други фактори. По вертикала тези колебания достигат 100-200 кми още.

Екзосфера (сфера на дисперсия) - най -горната част на атмосферата, разположена над 800 км.Той е малко проучен. Според данни от наблюденията и теоретични изчисления, температурата в екзосферата с височина се увеличава вероятно до 2000 °. За разлика от долната йоносфера, газовете в екзосферата са толкова разредени, че техните частици, движещи се с огромни скорости, почти не се срещат.

Съвсем наскоро се прие, че условната граница на атмосферата е на височина около 1000 км.Въпреки това, въз основа на забавянето на изкуствените земни спътници, беше установено, че на височина 700-800 кмв 1 см 3съдържа до 160 хиляди положителни йона на атомен кислород и азот. Това предполага, че заредените слоеве на атмосферата се простират в космоса на много по -голямо разстояние.

При високи температури на конвенционалната граница на атмосферата скоростите на газовите частици достигат приблизително 12 км / сек.При тези скорости газовете постепенно напускат тежестта в междупланетното пространство. Това се случва от дълго време. Например частици водород и хелий се отстраняват в междупланетното пространство в продължение на няколко години.

При изследването на високи слоеве на атмосферата са получени богати данни както от спътници от сериите „Космос“ и „Електрон“, така и от геофизични ракети и космически станции „Марс-1“, „Луна-4“ и др. Директно ценни са и наблюденията на астронавти. Така, според снимки, направени в космоса от В. Николаева-Терешкова, е установено, че на височина 19 кмима прахов слой от Земята. Това беше потвърдено от данните, получени от екипажа. космически кораб"Изгрев". Очевидно има тясна връзка между праховия слой и т.нар седефени облаципонякога се наблюдава на височина около 20-30км.

От атмосферата до космоса. Предишни допускания, че извън земната атмосфера, в междупланетарната

пространство, газовете са много разредени и концентрацията на частици не надвишава няколко единици на 1 см 3,не се сбъдна. Изследванията показват, че околоземното пространство е изпълнено с заредени частици. На тази основа беше изложена хипотеза за съществуването на зони около Земята със забележимо повишено съдържание на заредени частици, т.е. радиационни колани- вътрешен и външен. Новите данни помогнаха за изясняване. Оказа се, че има и заредени частици между вътрешния и външния радиационен пояс. Броят им варира в зависимост от геомагнитната и слънчевата активност. Така според новото допускане вместо радиационни пояси има радиационни зони без ясно определени граници. Границите на радиационните зони се променят в зависимост от слънчевата активност. Когато се засили, тоест когато на Слънцето се появят петна и струи газ, изхвърлени на стотици хиляди километри, потокът от космически частици се увеличава, които захранват радиационните зони на Земята.

Радиационните зони са опасни за хората, летящи с космически кораби. Следователно преди полета в космоса се определят състоянието и положението на радиационните зони, а орбитата на космическия кораб се избира така, че да преминава извън зоните с повишена радиация. Високите слоеве на атмосферата, както и космическото пространство близо до Земята, все още са слабо проучени.

При изследването на високите слоеве на атмосферата и околоземното пространство се използват богати данни, получени от спътниците и космическите станции от серията "Космос".

Високите слоеве на атмосферата са най -слабо проучени. Съвременните методи на нейното изследване обаче ни позволяват да се надяваме, че през следващите години човек ще знае много подробности за структурата на атмосферата, на дъното на която живее.

В заключение представяме схематичен вертикален разрез на атмосферата (фиг. 7). Тук се изобразяват вертикални височини в километри и въздушно налягане в милиметри, а хоризонтално - температура. Плътната крива показва промяната в температурата на въздуха с височина. Най -важните явления, наблюдавани в атмосферата, както и максимални височинидостигани чрез радиозонди и други средства за измерване на атмосферата.

Занимава се с метеорологията и дългосрочните вариации - климатологията.

Дебелината на атмосферата е 1500 км от земната повърхност. Общата маса на въздуха, тоест сместа от газове, съставляващи атмосферата, е 5,1-5,3 * 10 ^ 15 т. Молекулното тегло на чистия сух въздух е 29. Налягането при 0 ° C на морското равнище е 101 325 Pa, или 760 mm. rt. Изкуство .; критична температура - 140,7 ° С; критично налягане 3,7 МРа. Разтворимост на въздуха във вода при 0 ° С - 0.036%, при 25 ° С - 0.22%.

Определя се физическото състояние на атмосферата. Основните параметри на атмосферата: плътност на въздуха, налягане, температура и състав. С увеличаване на надморската височина плътността на въздуха намалява и намалява. Температурата също се променя с промяна на надморската височина. Vertical се характеризира с различни температурни и електрически свойства, различни условия на въздуха. В зависимост от температурата в атмосферата се разграничават следните основни слоеве: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, екзосфера (разсейваща сфера). Преходните области на атмосферата между съседни черупки се наричат ​​съответно тропопауза, стратопауза и т.н.

Тропосфера- долната, основната, най-проучена, с височина в полярните области 8-10 км, в умерени ширинидо 10-12 км, при екватора-16-18 км. Тропосферата съдържа около 80-90% от цялата маса на атмосферата и почти цялата водна пара. Изкачвайки се на всеки 100 м, температурата в тропосферата намалява средно с 0,65 ° С и достига -53 ° С в горната част. Този горен слой на тропосферата се нарича тропопауза. Турбуленцията и конвекцията са силно развити в тропосферата, преобладаващата част е концентрирана, появяват се облаци, развиват се.

Стратосфера- слоят на атмосферата, разположен на височина 11-50 км. Лека промяна в температурата в слоя 11-25 км ( долния слойстратосфера) и издигането й в 25-40 км слоя от -56,5 до 0,8 ° C (горният слой на стратосферата или инверсионната област). След като достигна стойност от 273 K (0 ° C) на височина около 40 km, температурата остава постоянна до надморска височина от 55 km. Тази област с постоянна температура се нарича стратопауза и е границата между стратосферата и мезосферата.

Слоят се намира в стратосферата озоносфера("Озонов слой", на височина 15-20 до 55-60 км), което определя горната граница на живот в. Важен компонент на стратосферата и мезосферата е озонът, който се образува в резултат на фотохимични реакции най -интензивно на височина 30 км. Общата маса на озона ще бъде на нормално наляганеслой с дебелина 1,7-4 мм, но това също е достатъчно, за да абсорбира ултравиолетовото, което е вредно за живота. Разрушаването на озона става, когато той взаимодейства със свободни радикали, азотен оксид, халогенсъдържащи съединения (включително "фреони"). Озонът - алотропия на кислород, се образува в резултат на следното химическа реакция, обикновено след дъжд, когато полученото съединение се издига до горната тропосфера; озонът има специфична миризма.

В стратосферата по-голямата част от късовълновата част на ултравиолетовата радиация (180-200 nm) се задържа и се получава трансформация на късовълнова енергия. Под въздействието на тези лъчи се променят магнитни полета, молекулите се разпадат, настъпва йонизация, ново образуване на газове и други химични съединения. Тези процеси могат да се наблюдават под формата на северно сияние, мълния и друго сияние. В стратосферата почти няма водни пари.

Мезосферазапочва на височина 50 км и се простира до 80-90 км. до надморска височина 75-85 км, намалява до -88 ° С. Горната граница на мезосферата е мезопаузата.

Термосфера(друго име - йоносферата) - слоят на атмосферата, следващ мезосферата - започва на височина 80-90 км и се простира до 800 км. Температурата на въздуха в термосферата се повишава бързо и постоянно и достига няколкостотин и дори хиляди градуса.

Екзосфера- зоната на разсейване, външната част на термосферата, разположена над 800 км. Газът в екзосферата е много разреден и от тук идва изтичането на неговите частици в междупланетното пространство (разсейване).
До надморска височина от 100 км атмосферата представлява хомогенна (еднофазна), добре смесена смес от газове. В по -високите слоеве разпределението на газовете по височината зависи от тяхното молекулни тегла, концентрацията на по -тежки газове намалява по -бързо с разстоянието от земната повърхност. Поради намаляване на плътността на газовете температурата намалява от 0 ° С в стратосферата до -110 ° С в мезосферата. Кинетичната енергия на отделни частици обаче на височина 200-250 км съответства на температура приблизително 1500 ° С. Над 200 км се наблюдават значителни колебания в температурата и плътността на газовете във времето и пространството.

На надморска височина от около 2000-3000 км екзосферата постепенно преминава в така наречения близкокосмически вакуум, който е изпълнен със силно разредени частици междупланетен газ, главно водородни атоми. Но този газ е само малка част от междупланетното вещество. Другата част се състои от прахоподобни частици с кометен и метеорен произход. В допълнение към тези изключително разредени частици, в това пространство прониква електромагнитна и корпускуларна радиация от слънчев и галактически произход.

Тропосферата представлява около 80% от масата на атмосферата, стратосферата - около 20%; масата на мезосферата е не повече от 0,3%, термосферата е по -малко от 0,05% от общата маса на атмосферата. Въз основа на електрическите свойства в атмосферата се разграничават неутросферата и йоносферата. Понастоящем се смята, че атмосферата се простира до надморска височина 2000-3000 км.

В зависимост от състава на газа в атмосферата се разграничават хомосфера и хетеросфера. Хетеросфера- това е зоната, в която гравитацията влияе върху отделянето на газовете, т.к смесването им на тази височина е незначително. Оттук и променливият състав на хетеросферата. Под него се намира добре смесена, хомогенна по състав част от атмосферата, наречена хомосфера. Границата между тези слоеве се нарича турбопауза; тя се намира на височина около 120 км.

Атмосферно налягане - налягане атмосферен въздухвърху обектите в него и земната повърхност. Нормално атмосферно наляганее показател от 760 mm Hg. Изкуство. (101 325 Ра). С увеличаването на височината налягането спада със 100 мм за всеки километър.

Състав на атмосферата

Въздушната обвивка на Земята, състояща се главно от газове и различни примеси (прах, водни капчици, ледени кристали, морска сол, продукти от горенето), чието количество е променливо. Основните газове са азот (78%), кислород (21%) и аргон (0,93%). Концентрацията на газове, съставляващи атмосферата, е практически постоянна, с изключение на въглеродния диоксид CO2 (0,03%).

Атмосферата съдържа също SO2, CH4, NH3, CO, въглеводороди, HC1, HF, Hg, I2 пари, както и NO и много други газове в малки количества. Голямо количество суспендирани твърди и течни частици (аерозоли) постоянно се намират в тропосферата.

Атмосферата е един от най -важните компоненти на нашата планета. Именно тя „приютява“ хората от суровите условия на космоса, като слънчевата радиация и космическите отломки. В същото време много факти за атмосферата са неизвестни за повечето хора.

1. Истински цвят на небето

Макар че е трудно да се повярва, небето всъщност е лилаво. Когато светлината влезе в атмосферата, въздушните и водните частици поглъщат светлината, разсейвайки я. В същото време най -вече се разсейва лилавозатова хората виждат синьото небе.

2. Изключителен елемент в земната атмосфера

Както много помнят от училище, земната атмосфера се състои от приблизително 78% азот, 21% кислород и малки примеси от аргон, въглероден диоксид и други газове. Но малко хора знаят, че нашата атмосфера е единствената този моментоткрит от учени (в допълнение към кометата 67P), която има свободен кислород. Тъй като кислородът е силно реактивен газ, той често реагира с други химикали в космоса. Неговата чиста форма на Земята прави планетата обитаема.

3. Бяла ивица в небето

Със сигурност някои понякога се питаха защо реактивният самолет в небето остава бяла ивица... Тези бели следи, известни като контрали, се образуват, когато горещи и влажни отработени газове от самолетен двигател се смесват с по -студен външен въздух. Водната пара от отработените газове замръзва и става видима.

4. Основните слоеве на атмосферата

Земната атмосфера се състои от пет основни слоя, които правят живота възможен на планетата. Първата от тях, тропосферата, се простира от морското равнище до надморска височина от около 17 км до екватора. Повечето от метеорологични явлениясе случва в него.

5. Озонов слой

Следващият слой на атмосферата, стратосферата, достига височина от около 50 км на екватора. Съдържа озонов слой, който предпазва хората от опасни ултравиолетови лъчи. Въпреки че този слой е над тропосферата, той всъщност може да бъде по -топъл поради абсорбираната енергия от слънчевите лъчи. Повечето самолети и метеорологични балони летят в стратосферата. Самолетите могат да летят по -бързо в него, защото са по -малко засегнати от гравитацията и триенето. Метеорологичните балони, от друга страна, могат да получат по -добра представа за бурите, повечето от които се случват по -ниско в тропосферата.

6. Мезосфера

Мезосферата е средният слой, простиращ се до 85 км над повърхността на планетата. Температурата в него се колебае около -120 ° С. Повечето метеори, които влизат в земната атмосфера, изгарят в мезосферата. Последните два слоя, преминаващи в космоса, са термосферата и екзосферата.

7. Изчезване на атмосферата

Земята най -вероятно е загубила атмосферата си няколко пъти. Когато планетата беше покрита с океани от магма, масивни междузвездни обекти се разбиха в нея. Тези влияния, които също са образували Луната, може да са формирали атмосферата на планетата за първи път.

8. Ако нямаше атмосферни газове ...

Без различни газове в атмосферата Земята би била твърде студена за съществуването на човека. Водните пари, въглеродният диоксид и други атмосферни газове абсорбират топлината от слънцето и я "разпределят" по повърхността на планетата, като спомагат за създаването на климат, подходящ за обитаване.

9. Образуване на озоновия слой

Прословутият (и съществен) озонов слой е създаден, когато кислородните атоми реагират с ултравиолетовата светлина на слънцето, за да образуват озон. Именно озонът поглъща по -голямата част от вредното лъчение от слънцето. Въпреки значението си, озоновият слой се е образувал сравнително наскоро, след като в океаните е възникнал достатъчно живот, за да се освободи необходимото количество кислород, за да се създаде минимална концентрация на озон в атмосферата.

10. Йоносфера

Йоносферата е наречена така, защото високоенергийните частици от космоса и от Слънцето помагат за образуването на йони, създавайки "електрически слой" около планетата. Когато сателитите не съществуват, този слой помага да се отразяват радиовълните.

11. Киселинен дъжд

Киселинен дъжд, който унищожава цели гори и опустошава водни екосистеми, се образува в атмосферата, когато частиците от серен диоксид или азотен оксид се смесват с водни пари и падат на земята като дъжд. Тези химични съединениясе срещат и в природата: серен диоксид се произвежда, когато вулканични изригвания, и азотен оксид - при удари на мълния.

12. Мощност на мълния

Светкавицата е толкова мощна, че само едно разреждане може да загрее околен въздухдо 30 000 ° C. Бързото нагряване причинява експлозивно разширяване на близкия въздух, което се чува под формата звукова вълнанаречен гръм.

Aurora Borealis и Aurora Australis (северно и южно сияние) са причинени от йонни реакции, протичащи в четвъртото ниво на атмосферата, термосферата. Когато силно заредени частици Слънчев вятърсе сблъскват с молекулите на въздуха над магнитните полюси на планетата, те светят и създават великолепни светлинни шоута.

14. Залези

Залезите често приличат на горящо небе, тъй като малки атмосферни частици разпръскват светлината, отразявайки я в нюанси на оранжево и жълто. Същият принцип стои в основата на образуването на дъги.

През 2013 г. учените откриха, че малките микроби могат да оцелеят мили над земната повърхност. На височина 8-15 км над планетата са открити микроби, които унищожават органични химични веществакоито плуват в атмосферата, „хранейки се“ с тях.

Привържениците на теорията за апокалипсиса и различни други ужасни истории ще имат интерес да научат.

Атмосфера(от гръцки atmos - пара и spharia - топка) - въздушната обвивка на Земята, въртяща се с нея. Развитието на атмосферата е тясно свързано с геоложките и геохимичните процеси, протичащи на нашата планета, както и с дейността на живите организми.

Долната граница на атмосферата съвпада с повърхността на Земята, тъй като въздухът прониква в най -малките пори в почвата и се разтваря дори във вода.

Горната граница на височина 2000-3000 км постепенно преминава в космоса.

Благодарение на атмосферата, която съдържа кислород, животът на Земята е възможен. Атмосферният кислород се използва в процеса на дишане от хора, животни и растения.

Ако нямаше атмосфера, земята щеше да е тиха като луната. В края на краищата звукът е вибрация на въздушните частици. Синият цвят на небето се дължи на факта, че слънчеви лъчипреминавайки през атмосферата, като през леща, те се разлагат на съставляващите ги цветове. В същото време лъчите на сините и сините цветове се разпръскват най -вече.

Атмосферата се забавя повечетоултравиолетова радиация от Слънцето, която има пагубен ефект върху живите организми. Той също така запазва топлината на повърхността на Земята, предотвратявайки охлаждането на нашата планета.

Структурата на атмосферата

В атмосферата могат да се разграничат няколко слоя, които се различават по плътност и плътност (фиг. 1).

Тропосфера

Тропосфера-най-ниският слой на атмосферата, чиято дебелина е 8-10 км над полюсите, 10-12 км в умерените ширини и 16-18 км над екватора.

Ориз. 1. Структурата на земната атмосфера

Въздухът в тропосферата се нагрява от земната повърхност, тоест от сушата и водата. Следователно температурата на въздуха в този слой намалява със височина средно с 0,6 ° C на всеки 100 м. На горната граница на тропосферата тя достига -55 ° C. В същото време в екваториалния регион при горната граница на тропосферата температурата на въздуха е -70 ° С, а в района на Северния полюс -65 ° С.

В тропосферата са концентрирани около 80% от масата на атмосферата, разположени са почти всички водни пари, настъпват гръмотевични бури, бури, облаци и валежи, а също така се случва вертикално (конвекция) и хоризонтално (вятър) движение на въздуха.

Можем да кажем, че времето се формира главно в тропосферата.

Стратосфера

Стратосфера- слоят на атмосферата, разположен над тропосферата на височина от 8 до 50 км. Цветът на небето в този слой изглежда лилав, което се дължи на разреждането на въздуха, поради което слънчевите лъчи почти не се разпръскват.

Стратосферата съдържа 20% от масата на атмосферата. Въздухът в този слой е разреден, практически няма водни пари и поради това почти не се образуват облаци и валежи. В стратосферата обаче се наблюдават стабилни въздушни течения, чиято скорост достига 300 км / ч.

Този слой е концентриран озон(озонов екран, озоносфера), слой, който абсорбира ултравиолетовите лъчи, като им пречи да достигнат до Земята и по този начин защитава живите организми на нашата планета. Благодарение на озона температурата на въздуха в горната граница на стратосферата е в диапазона от -50 до 4-55 ° C.

Между мезосферата и стратосферата се намира преходна зона- стратопауза.

Мезосфера

Мезосфера- слоят на атмосферата, разположен на височина 50-80 км. Плътността на въздуха тук е 200 пъти по -малка, отколкото на повърхността на Земята. Цветът на небето в мезосферата изглежда черен, а през деня се виждат звезди. Температурата на въздуха пада до -75 (-90) ° С.

На височина от 80 км започва термосфера.Температурата на въздуха в този слой рязко се повишава до височина 250 м, а след това става постоянна: на височина 150 км достига 220-240 ° С; на надморска височина 500-600 км, той надвишава 1500 ° C.

В мезосферата и термосферата под действието космически лъчигазовите молекули се разпадат на заредени (йонизирани) частици от атоми, поради което тази част от атмосферата се нарича йоносфера- слой от много разреден въздух, разположен на височина от 50 до 1000 км, състоящ се предимно от йонизирани кислородни атоми, молекули на азотен оксид и свободни електрони. Този слой се характеризира с висока електрификация, а дългите и средните радиовълни се отразяват от него, като от огледало.

В йоносферата възникват полярни сияния - сиянието на разредени газове под въздействието на електрически заредени частици, летящи от Слънцето - и се наблюдават резки колебания на магнитното поле.

Екзосфера

Екзосфера- външният слой на атмосферата, разположен над 1000 км. Този слой се нарича още разсейваща сфера, тъй като газовите частици се движат тук с висока скорост и могат да бъдат разпръснати в космоса.

Състав на атмосферата

Атмосферата е смес от газове, състояща се от азот (78,08%), кислород (20,95%), въглероден диоксид (0,03%), аргон (0,93%), малко количество хелий, неон, ксенон, криптон (0,01%) , озон и други газове, но тяхното съдържание е незначително (Таблица 1). Модерна композициявъздухът на Земята е създаден преди повече от сто милиона години, но драстично увеличената производствена активност на човека все пак доведе до нейната промяна. В момента има увеличение на съдържанието на CO 2 с около 10-12%.

Газовете в атмосферата имат различни функционални роли. Основното значение на тези газове обаче се определя преди всичко от факта, че те много силно абсорбират лъчиста енергия и по този начин имат значителен ефект върху температурен режимповърхността на Земята и атмосферата.

Маса 1. Химичен съставсух атмосферен въздух близо до земната повърхност

	Обемна концентрация. %	Молекулно тегло, единици
Кислород
Въглероден двуокис
Азотен оксид
	от 0 до 0,00001
Серен диоксид	от 0 до 0,000007 през лятото; от 0 до 0,000002 през зимата
	От 0 до 0,000002	46,0055/17,03061
Азог диоксид
Въглероден окис

Азот,най -разпространеният газ в атмосферата, той не е химически активен.

Кислородза разлика от азота, той е много активен химичен елемент. Специфичната функция на кислорода е окисляването органична материяхетеротрофни организми, скалии недостатъчно окислени газове, излъчвани в атмосферата от вулкани. Без кислород няма да има разлагане на мъртва органична материя.

Ролята на въглеродния диоксид в атмосферата е изключително голяма. Той навлиза в атмосферата в резултат на процеси на горене, дишане на живи организми, гниене и е преди всичко основният строителни материализа създаване на органична материя при фотосинтеза. Освен това, страхотна ценаима свойството на въглероден диоксид да предава късовълнова слънчева радиация и да абсорбира част от топлинната дълго вълнова радиация, което ще създаде т.нар. Парников ефект, които ще бъдат разгледани по -долу.

Влиянието върху атмосферните процеси, особено върху топлинния режим на стратосферата, също се оказва от озон.Този газ служи като естествен абсорбатор на ултравиолетова радиация от слънцето, а поглъщането на слънчевата радиация води до нагряване на въздуха. Средни месечни стойности общо съдържаниеозонът в атмосферата варира в зависимост от географската ширина на района и времето на годината в рамките на 0,23-0,52 см (това е дебелината на озоновия слой при налягане и температура на земята). Има увеличение на съдържанието на озон от екватора до полюсите и годишен курсс минимум през есента и максимум през пролетта.

Характерно свойство на атмосферата е, че съдържанието на основните газове (азот, кислород, аргон) се променя незначително с надморската височина: на височина 65 км в атмосферата съдържанието на азот е 86%, кислород е 19, аргон е 0,91, а на височина 95 км - азот 77, кислород - 21,3, аргон - 0,82%. Постоянството на състава на атмосферния въздух вертикално и хоризонтално се поддържа чрез смесването му.

Освен газове, въздухът съдържа водна параи твърди частици.Последните могат да бъдат както с естествен, така и с изкуствен (антропогенен) произход. Това са цветен прашец, малки кристали на сол, прах от пътя, аерозолни примеси. Когато слънчевите лъчи влязат в прозореца, те могат да се видят с просто око.

Особено много твърди частици има във въздуха на градовете и големите индустриални центрове, където емисиите на вредни газове и техните примеси, образувани при изгарянето на гориво, се добавят към аерозолите.

Концентрацията на аерозоли в атмосферата определя прозрачността на въздуха, която влияе на слънчевата радиация, достигаща до повърхността на Земята. Най -големите аерозоли са кондензационни ядра (от лат. кондензация- уплътняване, сгъстяване) - допринасят за превръщането на водните пари във водни капчици.

Стойността на водната пара се определя преди всичко от факта, че забавя дълго вълновото топлинно излъчване на земната повърхност; представлява основната връзка на големите и малки цикли на влага; повишава температурата на въздуха по време на кондензация на водни легла.

Количеството водни пари в атмосферата се променя с времето и пространството. По този начин концентрацията на водни пари на земната повърхност варира от 3% в тропиците до 2-10 (15)% в Антарктида.

Средното съдържание на водни пари във вертикалния стълб на атмосферата в умерените ширини е около 1,6-1,7 см (дебелината на слоя кондензирана водна пара ще има). Информацията за водни пари в различни слоеве на атмосферата е противоречива. Предполага се например, че в диапазона на надморската височина от 20 до 30 км, специфичната влажност се увеличава силно с надморската височина. Последващите измервания обаче показват по -голяма сухота на стратосферата. Очевидно специфичната влажност в стратосферата зависи малко от височината и възлиза на 2-4 mg / kg.

Променливостта на съдържанието на водни пари в тропосферата се определя от взаимодействието на процесите на изпаряване, кондензация и хоризонтален транспорт. В резултат на кондензация на водни пари се образуват облаци и валежите падат под формата на дъжд, градушка и сняг.

Процеси фазови преходиводите текат главно в тропосферата, поради което облаците в стратосферата (на височина 20-30 км) и мезосферата (в близост до мезопаузата), наречени перламутрови и сребристи, се наблюдават сравнително рядко, докато тропосферните облаци често покриват около 50% от цялата земна повърхност.

Количеството водна пара, което може да се съдържа във въздуха, зависи от температурата на въздуха.

1 m 3 въздух при температура -20 ° C може да съдържа не повече от 1 g вода; при 0 ° С - не повече от 5 g; при +10 ° С - не повече от 9 g; при +30 ° С - не повече от 30 g вода.

Изход:колкото по -висока е температурата на въздуха, толкова повече водна пара може да съдържа.

Въздухът може да бъде наситени не наситенводна пара. Така че, ако при температура +30 ° C 1 m 3 въздух съдържа 15 g водни пари, въздухът не е наситен с водни пари; ако 30 г са наситени.

Абсолютна влажностТова е количеството водна пара, съдържащо се в 1 м 3 въздух. Изразява се в грамове. Например, ако казват "абсолютната влажност е 15", това означава, че 1 m L съдържа 15 g водни пари.

Относителна влажностСъотношението (в проценти) на действителното съдържание на водни пари в 1 m 3 въздух към количеството водни пари, което може да се съдържа в 1 ml L при дадена температура. Например, ако радиото по време на излъчването на метеорологичния доклад казва, че относителната влажност е 70%, това означава, че въздухът съдържа 70% от водната пара, която може да побере при дадена температура.

Колкото по -голяма е относителната влажност на въздуха, т.е. колкото по -близо е въздухът до насищане, толкова по -вероятно е валежите.

Винаги се наблюдава висока (до 90%) относителна влажност в екваториална зона, тъй като се съхранява там през цялата година топлинавъздух и има много изпарения от повърхността на океаните. Същата висока относителна влажност и в полярните райони, но тъй като при ниски температури дори малко количество водна пара прави въздуха наситен или близък до насищане. В умерените ширини относителната влажност се променя със сезоните - през зимата е по -висока, през лятото е по -ниска.

Особено ниска относителна влажност на въздуха в пустините: 1 m 1 въздух там съдържа два до три пъти по -малко от количеството водни пари, възможно при дадена температура.

За измерване относителна влажностизползвайте влагомер (от гръцкия hygros - мокър и metreco - измервам).

При охлаждане наситен въздухне може да задържа в себе си същото количество водна пара, тя се сгъстява (кондензира), превръщайки се в капчици мъгла. Мъгла може да се наблюдава през лятото в ясна хладна нощ.

Облаци- това е същата мъгла, само че се образува не близо до земната повърхност, а на определена височина. Издигайки се, въздухът се охлажда и водната пара в него се кондензира. Получените малки капчици вода образуват облаците.

В образуването на облаци участват и твърди частициокачени в тропосферата.

Облаците могат да имат различна форма, което зависи от условията на тяхното образуване (Таблица 14).

Най -ниските и най -тежките облаци са стратови. Те се намират на височина 2 км от земната повърхност. На височина от 2 до 8 км могат да се наблюдават по -живописни купести облаци. Най -високите и най -леките са цирусови облаци. Те са разположени на височина от 8 до 18 км над земната повърхност.

Семейства	Раждане на облаци	Външен вид
А. Облаци на горния слой - над 6 км	I. Cirrus	Филиформен, влакнест, бял
	II. Cirrocumulus	Слоеве и хребети от фини люспи и къдрици, бели
	III. Cirrostratus	Прозрачен белезникав воал
Б. Средни облаци - над 2 км	IV. Висококучави	Шевове и хребети с бял и сив цвят
	V. Силно наслоен	Гладка обвивка от млечно сиво
Б. Нискостепенни облаци - до 2 км	Ви. Стратусов дъжд	Плътен безформен сив слой
	Вии. Стратокумулус	Непрозрачни сиви слоеве и хребети
	VIII. Наслоени	Непрозрачна сива обвивка
Г. Облаци на вертикално развитие - от долния до горния слой	IX. Купчина	Клубовете и куполите са ярко бели, с разкъсани ръбове на вятъра
	X. Купесто -дъждовен	Мощни купести маси, тъмно оловен на цвят

Защита на атмосферата

Основният източник са промишлени предприятия и автомобили. V големи градовепроблемът с газовото замърсяване на основните транспортни пътища е много остър. Ето защо в много големи градовесветът, включително и у нас, въведе екологичен контрол на токсичността на отработените газове от превозните средства. Според експерти димът и прахообразността на въздуха могат да намалят наполовина доставките на слънчева енергия на земната повърхност, което ще доведе до промяна в природните условия.