Тропосфера

Неговата горна граница е на надморска височина од 8-10 km во поларните предели, 10-12 km во умерените региони и 16-18 km во тропски географски широчини; пониски во зима отколку во лето. Долниот, главен слој на атмосферата содржи повеќе од 80% од вкупната маса на атмосферскиот воздух и околу 90% од вкупната водена пареа присутна во атмосферата. Турбуленцијата и конвекцијата се многу развиени во тропосферата, се појавуваат облаци и се развиваат циклони и антициклони. Температурата се намалува со зголемување на надморската височина со просечен вертикален наклон од 0,65°/100 m

Тропопауза

Преодниот слој од тропосферата во стратосферата, слој од атмосферата во кој престанува намалувањето на температурата со висината.

Стратосфера

Слој од атмосферата кој се наоѓа на надморска височина од 11 до 50 km. Се карактеризира со мала промена на температурата во слојот од 11-25 km (долниот слој на стратосферата) и зголемување на температурата во слојот од 25-40 km од -56,5 до 0,8 ° C (горниот слој на стратосферата или регионот на инверзија) . Откако достигна вредност од околу 273 K (речиси 0 °C) на надморска височина од околу 40 km, температурата останува константна до надморска височина од околу 55 km. Овој регион со постојана температура се нарекува стратопауза и е граница помеѓу стратосферата и мезосферата.

Стратопауза

Граничниот слој на атмосферата помеѓу стратосферата и мезосферата. Во вертикалната дистрибуција на температурата има максимум (околу 0 °C).

Мезосфера

Мезосферата започнува на надморска височина од 50 km и се протега на 80-90 km. Температурата се намалува со висината со просечен вертикален наклон од (0,25-0,3)°/100 m. Главниот енергетски процес е пренос на топлина со зрачење. Сложените фотохемиски процеси кои вклучуваат слободни радикали, вибрациски возбудени молекули итн. предизвикуваат атмосферска луминисценција.

Мезопауза

Преоден слој помеѓу мезосферата и термосферата. Има минимум во вертикалната распределба на температурата (околу -90 °C).

Карман линија

Висината над морското ниво, која е конвенционално прифатена како граница помеѓу атмосферата на Земјата и вселената. Линијата Карман се наоѓа на надморска височина од 100 km надморска височина.

Границата на атмосферата на Земјата

Термосфера

Горната граница е околу 800 км. Температурата се искачува на надморска височина од 200-300 km, каде што достигнува вредности од редот од 1500 K, по што останува речиси константна на големи надморски височини. Под влијание на ултравиолетови и рендгенски зраци сончево зрачењеи космичкото зрачење, се јавува јонизација на воздухот („аурори“) - главните региони на јоносферата лежат во термосферата. На надморска височина над 300 km преовладува атомскиот кислород. Горната граница на термосферата во голема мера е одредена од моменталната активност на Сонцето. За време на периоди на мала активност, се јавува забележливо намалување на големината на овој слој.

Термопауза

Регионот на атмосферата во непосредна близина на термосферата. Во овој регион, апсорпцијата на сончевото зрачење е занемарлива и температурата всушност не се менува со надморската височина.

Егзосфера (сфера на расејување)

Атмосферски слоеви до надморска височина од 120 км

Егзосферата е дисперзивна зона, надворешниот дел на термосферата, лоцирана над 700 km. Гасот во егзосферата е многу редок, а оттука неговите честички истекуваат во меѓупланетарниот простор (дисипација).

До надморска височина од 100 km, атмосферата е хомогена, добро измешана мешавина на гасови. Во повисоките слоеви, распределбата на гасовите по висина зависи од нивната молекуларна тежина; концентрацијата на потешките гасови се намалува побрзо со оддалеченоста од површината на Земјата. Поради намалувањето на густината на гасот, температурата паѓа од 0 °C во стратосферата на -110 °C во мезосферата. Сепак кинетичка енергијапоединечни честички на надморска височина од 200-250 km одговараат на температура од ~150 °C. Над 200 km се забележуваат значителни флуктуации на температурата и густината на гасот во времето и просторот.

На надморска височина од околу 2000-3500 km, егзосферата постепено се претвора во таканаречениот близу вселенски вакуум, кој е исполнет со многу ретки честички на меѓупланетарен гас, главно водородни атоми. Но, овој гас претставува само дел од меѓупланетарната материја. Другиот дел се состои од честички прашина од кометарно и метеорско потекло. Покрај екстремно ретки честички прашина, во овој простор продира и електромагнетно и корпускуларно зрачење од сончево и галактичко потекло.

Тропосферата сочинува околу 80% од масата на атмосферата, стратосферата - околу 20%; масата на мезосферата не е поголема од 0,3%, термосферата е помала од 0,05% од вкупната маса на атмосферата. Врз основа на електричните својства во атмосферата, се разликуваат неутроносферата и јоносферата. Во моментов се верува дека атмосферата се протега на надморска височина од 2000-3000 km.

Во зависност од составот на гасот во атмосферата, се разликуваат хомосферата и хетеросферата. Хетеросферата е област каде гравитацијата влијае на одвојувањето на гасовите, бидејќи нивното мешање на таква висина е занемарливо. Ова подразбира променлив состав на хетеросферата. Под него се наоѓа добро измешан, хомоген дел од атмосферата наречен хомосфера. Границата меѓу овие слоеви се нарекува турбопауза, таа лежи на надморска височина од околу 120 km.

Атмосферата се протега нагоре на многу стотици километри. Неговата горна граница, на надморска височина од околу 2000-3000 км,до одреден степен, тој е условен, бидејќи гасовите што го сочинуваат, постепено станувајќи се ретки, преминуваат во космичкиот простор. Хемискиот состав се менува со надморска височина атмосферски состав, притисок, густина, температура и други негови физички својства. Како што споменавме порано, хемискиот состав на воздухот до висина од 100 кмне се менува значително. Малку повисоко, атмосферата исто така се состои главно од азот и кислород. Но, на надморска височина 100-110 км,Под влијание на ултравиолетовото зрачење од сонцето, молекулите на кислородот се делат на атоми и се појавува атомски кислород. Над 110-120 кмречиси целиот кислород станува атомски. Демек над 400-500 кмГасовите што ја сочинуваат атмосферата се исто така во атомска состојба.

Воздушниот притисок и густината брзо се намалуваат со надморска височина. Иако атмосферата се протега нагоре на стотици километри, најголемиот дел од неа се наоѓа во прилично тенок слој во непосредна близина на површината на земјата во нејзините најниски делови. Значи, во слојот помеѓу нивото на морето и височините 5-6 кмполовина од масата на атмосферата е концентрирана во слојот 0-16 км-90%, а во слојот 0-30 км- 99%. Истото брзо намалување на воздушната маса се јавува над 30 км.Ако тежината 1 m 3воздухот на површината на земјата е 1033 g, а потоа на висина од 20 кмтоа е еднакво на 43 g, а на висина од 40 кмсамо 4 години

На надморска височина од 300-400 кма погоре, воздухот е толку редок што во текот на денот неговата густина се менува многу пати. Истражувањата покажаа дека оваа промена на густината е поврзана со положбата на Сонцето. Најголема густина на воздухот е околу пладне, најмала ноќе. Ова делумно се објаснува со фактот дека горните слоеви на атмосферата реагираат на промените во електромагнетното зрачење на Сонцето.

Температурата на воздухот исто така варира нееднакво со надморската височина. Според природата на температурните промени со надморска височина, атмосферата е поделена на неколку сфери, меѓу кои има преодни слоеви, таканаречени паузи, каде што температурата малку се менува со надморската височина.

Еве ги имињата и главните карактеристики на сферите и преодните слоеви.

Да ги претставиме основните податоци за физичките својства на овие сфери.

Тропосфера. Физичките својства на тропосферата во голема мера се одредени од влијанието површината на земјата, што е нејзината долна граница. Најголемата надморска височина на тропосферата е забележана во екваторијалните и тропските зони. Тука стигнува до 16-18 кми е подложен на релативно мали дневни и сезонски промени. Над поларните и соседните региони, горната граница на тропосферата лежи во просек на ниво од 8-10 км.Во средните географски широчини се движи од 6-8 до 14-16 км.

Вертикалната дебелина на тропосферата значително зависи од природата на атмосферските процеси. Често во текот на денот горната граница на тропосферата над дадена точка или област паѓа или се издигнува за неколку километри. Ова главно се должи на промените во температурата на воздухот.

Повеќе од 4/5 од масата е концентрирана во тропосферата земјината атмосфераи речиси целата водена пареа што ја содржи. Покрај тоа, од површината на земјата до горната граница на тропосферата, температурата се намалува во просек за 0,6 ° на секои 100 m, или 6 ° на 1 кмподигање . Ова се објаснува со фактот дека воздухот во тропосферата се загрева и лади првенствено од површината на земјата.

Според приливот сончева енергијатемпературата се намалува од екваторот до половите. Значи, просечна температуравоздухот во близина на површината на земјата на екваторот достигнува +26°, над поларните предели во зима -34°, -36°, а во лето околу 0°. Така, температурната разлика помеѓу екваторот и полот во зима е 60°, а во лето само 26°. Точно, таквите ниски температури на Арктикот во зима се забележани само во близина на површината на земјата поради ладењето на воздухот над ледените пространства.

Во зима во Централен Антарктик температурата на воздухот на површината на ледената покривка е уште пониска. На станицата Восток во август 1960 година е забележана најниската температура на земјината топка -88,3°, а најчесто на Централен Антарктик е -45°, -50°.

Со висината, температурната разлика помеѓу екваторот и полот се намалува. На пример, на надморска височина од 5 кмна екваторот температурата достигнува -2°, -4°, а на иста надморска височина во Централниот Арктик -37°, -39° во зима и -19°, -20° во лето; затоа температурната разлика во зима е 35-36°, а во лето 16-17°. Во јужната хемисфера овие разлики се нешто поголеми.

Енергијата на атмосферската циркулација може да се определи со температурни договори на екваторот-пол. Бидејќи големината на температурните контрасти е поголема во зима, атмосферските процеси се случуваат поинтензивно отколку во лето. Ова го објаснува и фактот дека преовладува западни ветровиво зима имаат поголеми брзини во тропосферата отколку во лето. Во овој случај, брзината на ветерот, како по правило, се зголемува со висината, достигнувајќи максимум на горната граница на тропосферата. Хоризонталниот трансфер е придружен со вертикални движења на воздухот и турбулентно (нарушено) движење. Поради порастот и падот на големите количини воздух, се формираат облаци и се распаѓаат, врнежите се јавуваат и престануваат. Преодниот слој помеѓу тропосферата и прекриената сфера е тропопаузата.Над него се наоѓа стратосферата.

Стратосфера се протега од височини 8-17 до 50-55 км.Откриена е на почетокот на нашиот век. Во однос на физичките својства, стратосферата остро се разликува од тропосферата по тоа што температурата на воздухот овде, по правило, се зголемува во просек за 1 - 2 ° на километар надморска височина и на горната граница, на надморска височина од 50-55 км,дури и станува позитивен. Зголемувањето на температурата во оваа област е предизвикано од присуството на озон (О 3), кој се формира под влијание на ултравиолетовото зрачење од Сонцето. Озонската обвивка ја зафаќа речиси целата стратосфера. Стратосферата е многу сиромашна со водена пареа. Нема насилни процеси на формирање на облаци и нема врнежи.

Во поново време, се претпоставуваше дека стратосферата е релативно мирна средина каде што не се јавува мешање на воздухот, како во тропосферата. Затоа, се веруваше дека гасовите во стратосферата се поделени на слоеви во согласност со нивната специфична тежина. Оттука и името стратосфера („стратус“ - слоевит). Исто така, се веруваше дека температурата во стратосферата се формира под влијание на радијативната рамнотежа, т.е. кога апсорбираното и рефлектираното сончево зрачење е еднакво.

Новите податоци добиени од радиосондите и временските ракети покажаа дека стратосферата, како и горната тропосфера, доживува интензивна циркулација на воздухот со големи промени во температурата и ветерот. Овде, како и во тропосферата, воздухот доживува значителни вертикални движења и турбулентни движења со силни хоризонтални воздушни струи. Сето ова е резултат на нерамномерна распределба на температурата.

Преодниот слој помеѓу стратосферата и прекриената сфера е стратопауза.Меѓутоа, пред да преминеме на карактеристиките на повисоките слоеви на атмосферата, да се запознаеме со таканаречената озоносфера, чиишто граници приближно одговараат на границите на стратосферата.

Озон во атмосферата. Озонот игра голема улога во создавањето температурни режими и воздушни струи во стратосферата. Озонот (О 3) го чувствуваме по бура со грмотевици при вдишување чист воздухсо пријатен вкус. Сепак, овде нема да зборуваме за овој озон формиран по бура со грмотевици, туку за озонот содржан во слојот 10-60 кмсо максимум на надморска височина 22-25 км.Озонот се формира под влијание на ултравиолетовите зраци од Сонцето и, иако вкупнотоа е безначајно, игра важна улогаво атмосферата. Озонот има способност да апсорбира ултравиолетово зрачење од Сонцето и со тоа ги штити животните и растителен светод неговите деструктивни ефекти. Дури и тој незначителен дел од ултравиолетовите зраци што допираат до површината на земјата силно го изгорува телото кога човек е премногу заинтересиран за сончање.

Количината на озон варира разни деловиЗемјата. Има повеќе озон на високите географски широчини, помалку во средните и ниски географски широчиниа оваа сума се менува во зависност од променливите сезони во годината. Повеќе има озон во пролет, помалку во есен. Покрај тоа, се случуваат непериодични флуктуации во зависност од хоризонталната и вертикалната циркулација на атмосферата. Многумина атмосферски процесисе тесно поврзани со содржината на озон, бидејќи има директно влијание врз температурното поле.

Во зима, при поларни ноќни услови, на големи географски широчини, во озонската обвивка се јавува зрачење и ладење на воздухот. Како резултат на тоа, во стратосферата на високи географски широчини (на Арктикот и Антарктикот), во зима се формира студен регион, стратосферски циклонски вител со големи хоризонтални градиенти на температурата и притисокот, предизвикувајќи западни ветрови над средните ширини. глобус.

Во лето, во услови на поларни денови, на големи географски широчини, озонската обвивка ја апсорбира сончевата топлина и го загрева воздухот. Како резултат на зголемување на температурата во стратосферата на високи географски широчини, се формираат топлински регион и стратосферски антициклонски вител. Затоа, над средните географски широчини на земјината топка над 20 кмВо лето, во стратосферата преовладуваат источни ветрови.

Мезосфера. Набљудувањата со помош на метеоролошки ракети и други методи утврдиле дека општото зголемување на температурата забележано во стратосферата завршува на височини од 50-55 км.Над овој слој, температурата повторно се намалува и на горната граница на мезосферата (околу 80 км)достигнува -75°, -90°. Потоа температурата повторно се зголемува со висината.

Интересно е да се забележи дека намалувањето на температурата со висина карактеристична за мезосферата се јавува различно на различни географски широчини и во текот на годината. Во ниски географски широчини, падот на температурата се случува побавно отколку во високите: просечниот вертикален температурен градиент за мезосферата е соодветно 0,23° - 0,31° на 100 мили 2,3°-3,1° на 1 км.Во лето е многу поголем отколку во зима. Како што е прикажано најновото истражувањево високи географски широчини, температурата на горната граница на мезосферата во лето е неколку десетици степени пониска отколку во зима. Во горната мезосфера на надморска височина од околу 80 кмВо мезопаузалниот слој престанува намалувањето на температурата со висината и започнува неговото зголемување. Овде, под слојот на инверзија во самрак или пред изгрејсонце во ведро времесе забележуваат сјајни тенки облаци, осветлени од сонцето под хоризонтот. Наспроти темната позадина на небото тие светат со сребрено-сина светлина. Затоа овие облаци се нарекуваат ноктилуцентни.

Природата на ноќните облаци сè уште не е доволно проучена. Долго време се веруваше дека тие се состојат од вулканска прашина. Сепак, отсуството на оптички феномени карактеристични за вистинските вулкански облаци доведе до напуштање на оваа хипотеза. Тогаш беше предложено дека ноќните облаци се составени од космичка прашина. ВО последните годинипредложена е хипотеза дека овие облаци се состојат од ледени кристали, како обичните цирусни облаци. Нивото на ноктилуцентни облаци се одредува со блокирачкиот слој поради температурна инверзијапри преминот од мезосферата во термосферата на надморска височина од околу 80 км.Бидејќи температурата во под-инверзивниот слој достигнува -80° и подолу, тука се создаваат најповолни услови за кондензација на водената пареа, која овде влегува од стратосферата како резултат на вертикално движење или со турбулентна дифузија. Ноќните облаци обично се забележуваат во летен период, понекогаш во многу големи количини и неколку месеци.

Набљудувањата на ноќните облаци утврдија дека во лето ветровите на нивното ниво се многу променливи. Брзините на ветрот варираат во голема мера: од 50-100 до неколку стотици километри на час.

Температура на надморска височина. Визуелен приказ на природата на распределбата на температурата со висина, помеѓу земјината површина и надморските височини од 90-100 km, во зима и лето на северната хемисфера, е даден на Слика 5. Површините што ги одвојуваат сферите овде се прикажани со дебели испрекинати линии. На самото дно, тропосферата е јасно видлива со карактеристично намалување на температурата со висина. Над тропопаузата, во стратосферата, напротив, температурата генерално се зголемува со висина и на надморска височина од 50-55 кмдостигнува + 10°, -10°. Да обрнеме внимание на важен детал. Во зима, во стратосферата на високи географски широчини, температурата над тропопаузата паѓа од -60 на -75 ° и само над 30 кмповторно се зголемува на -15°. Во лето, почнувајќи од тропопаузата, температурата се зголемува со надморска височина за 50 кмдостигнува + 10 °. Над стратопаузата, температурата повторно се намалува со висина, и тоа на ниво од 80 кмне надминува -70°, -90°.

Од слика 5 следува дека во слојот 10-40 кмТемпературата на воздухот во зима и лето на високи географски широчини е остро различна. Во зима, под поларни ноќни услови, температурата овде достигнува -60°, -75°, а во лето минимум -45° е во близина на тропопаузата. Над тропопаузата температурата се зголемува на надморска височина од 30-35 кме само -30°, -20°, што е предизвикано од загревањето на воздухот во озонската обвивка во услови на поларни денови. Од сликата, исто така, произлегува дека дури и во иста сезона и на исто ниво, температурата не е иста. Нивната разлика помеѓу различни географски широчини надминува 20-30 °. Во овој случај, хетерогеноста е особено значајна во слојот на ниски температури (18-30 км)и во слојот на максимални температури (50-60 км)во стратосферата, како и во слојот на ниски температури во горната мезосфера (75-85км).

Просечните температурни вредности прикажани на Слика 5 се добиени од набљудувачките податоци на северната хемисфера, меѓутоа, судејќи според достапните информации, тие исто така може да се припишат на Јужна хемисфера. Некои разлики постојат главно на големи географски широчини. Над Антарктикот во зима, температурата на воздухот во тропосферата и долната стратосфера е значително пониска отколку над Централниот Арктик.

Ветрови на височини. Сезонската распределба на температурата се определува со доста комплексен системвоздушни струи во стратосферата и мезосферата.

Слика 6 покажува вертикален пресек на полето на ветерот во атмосферата помеѓу површината на земјата и висина од 90 кмзима и лето над северната хемисфера. Изолиниите ги прикажуваат просечните брзини на преовладувачкиот ветер (во m/sec).Од сликата произлегува дека режимот на ветер во стратосферата во зима и лето е остро различен. Во зима, западните ветрови преовладуваат и во тропосферата и во стратосферата. максимални брзини, еднакво на околу

100 м/секна надморска височина од 60-65 км.Во лето преовладуваат западни ветрови само до височини од 18-20 км.Повисоко тие стануваат источни, со максимални брзини до 70 м/секна надморска височина од 55-60км.

Во лето, над мезосферата, ветровите стануваат западни, а во зима - источни.

Термосфера. Над мезосферата се наоѓа термосферата, која се карактеризира со зголемување на температурата Совисина. Според добиените податоци, главно со помош на ракети, е утврдено дека во термосферата веќе на ниво од 150 кмтемпературата на воздухот достигнува 220-240°, а на 200 кмповеќе од 500°. Над температурата продолжува да расте и на ниво од 500-600 кмнадминува 1500 °. Врз основа на податоците добиени од лансирањето вештачки сателитиЗемјата, беше откриено дека во горната термосфера температурата достигнува околу 2000 ° и значително флуктуира во текот на денот. Се поставува прашањето како да се објаснат толку високите температури во високите слоеви на атмосферата. Потсетете се дека температурата на гасот е мерка просечна брзинамолекуларни движења. Во долниот, најгуст дел од атмосферата, молекулите на гасовите што го сочинуваат воздухот често се судираат меѓу себе кога се движат и веднаш ја пренесуваат кинетичката енергија еден на друг. Затоа, кинетичката енергија во густа средина е во просек иста. Во високите слоеви, каде што густината на воздухот е многу мала, поретко се случуваат судири меѓу молекулите лоцирани на големи растојанија. Кога енергијата се апсорбира, брзината на молекулите значително се менува помеѓу судирите; покрај тоа, молекулите на полесни гасови се движат со поголема брзина од молекулите на тешките гасови. Како резултат на тоа, температурата на гасовите може да биде различна.

Во ретки гасови има релативно малку молекули со многу мали димензии (лесни гасови). Ако се движат со големи брзини, тогаш температурата во даден волумен на воздух ќе биде висока. Во термосферата, секој кубен сантиметар воздух содржи десетици и стотици илјади молекули на различни гасови, додека на површината на земјата има околу стотици милиони милијарди од нив. Затоа е претерано високи вредноститемпературите во високите слоеви на атмосферата, кои ја покажуваат брзината на движење на молекулите во оваа многу лабава средина, не можат да предизвикаат ниту мало загревање на телото што се наоѓа овде. Исто како што човек не чувствува висока температура под блескавата светлина на електричните светилки, иако филаментите во ретка средина веднаш се загреваат до неколку илјади степени.

Во долната термосфера и мезосферата, главниот дел од дождот од метеори гори пред да стигнат до површината на земјата.

Достапни информации за атмосферските слоеви над 60-80 кмсè уште не се доволни за конечни заклучоци за структурата, режимот и процесите што се развиваат во нив. Сепак, познато е дека во горната мезосфера и долната термосфера температурниот режим се создава како резултат на трансформацијата на молекуларниот кислород (О 2) во атомски кислород (О), што се јавува под влијание на ултравиолетовото сончево зрачење. Во термосфера до температурен режим големо влијаниеобезбедува корпускуларна, рентген итн. ултравиолетово зрачење од сонцето. Овде и во текот на денот има остри промени на температурата и ветерот.

Јонизација на атмосферата. Повеќето интересна карактеристикаатмосфера над 60-80 кме таа јонизација,односно процесот на образование огромна сумаелектрично наелектризирани честички - јони. Бидејќи јонизацијата на гасовите е карактеристична за долната термосфера, таа се нарекува и јоносфера.

Гасовите во јоносферата се во поголемиот делво атомска состојба. Под влијание на ултравиолетовото и корпускуларното зрачење од Сонцето, кои имаат висока енергија, се случува процесот на отцепување на електроните од неутралните атоми и молекулите на воздухот. Таквите атоми и молекули кои изгубиле еден или повеќе електрони стануваат позитивно наелектризирани, а слободниот електрон може повторно да се придружи на неутрален атом или молекула и да го обдари со својот негативен полнеж. Ваквите позитивно и негативно наелектризирани атоми и молекули се нарекуваат јони,и гасови - јонизиран,односно оние кои примиле Електрично полнење. При повисоки концентрации на јони, гасовите стануваат електрично спроводливи.

Процесот на јонизација се случува најинтензивно во дебели слоеви ограничени со височини од 60-80 и 220-400 км.Во овие слоеви постојат оптимални услови за јонизација. Овде, густината на воздухот е забележливо поголема отколку во горната атмосфера, а за процесот на јонизација е доволно снабдувањето со ултравиолетово и корпускуларно зрачење од Сонцето.

Откривањето на јоносферата е едно од важните и брилијантни достигнувања на науката. После се карактеристична карактеристикаЈоносферата е нејзиното влијание врз ширењето на радио брановите. Во јонизираните слоеви се рефлектираат радио бранови и затоа станува возможна радио комуникација на долги растојанија. Наполнетите атоми-јони рефлектираат кратки радио бранови и тие повторно се враќаат на површината на земјата, но на значително растојание од местото на радио пренос. Очигледно, кратките радио бранови ја прават оваа патека неколку пати и на тој начин се обезбедува радио комуникација на долги растојанија. Ако не беше јоносферата, тогаш ќе беше неопходно да се изградат скапи радио реле линии за пренос на радио сигнали на долги растојанија.

Сепак, познато е дека понекогаш радио комуникациите на кратки бранови се нарушени. Ова се случува како резултат на хромосферски изливи на Сонцето, поради што нагло се зголемува ултравиолетовото зрачење на Сонцето, што доведува до силни нарушувања на јоносферата и магнетното поле на Земјата - магнетни бури. За време на магнетни бури, радио комуникациите се нарушени, бидејќи движењето на наелектризираните честички зависи од магнетното поле. За време на магнетни бури, јоносферата ги рефлектира радио брановите полошо или ги пренесува во вселената. Главно со промените во сончевата активност, придружени со зголемено ултравиолетово зрачење, густината на електроните на јоносферата и апсорпцијата на радио брановите во текот на денот се зголемуваат, што доведува до нарушување на радио комуникацијата со кратки бранови.

Според новото истражување, во моќниот јонизиран слој има зони каде концентрацијата на слободните електрони достигнува малку поголема концентрација отколку во соседните слоеви. Познати се четири такви зони, кои се наоѓаат на надморска височина од околу 60-80, 100-120, 180-200 и 300-400 кми се означени со букви Д, Е, Ф 1 И Ф 2 . Со зголеменото зрачење од Сонцето, наелектризираните честички (корпукули) под влијание на магнетното поле на Земјата се отклонуваат кон големи географски широчини. Кога ќе влезат во атмосферата, корпускулите толку многу ја зголемуваат јонизацијата на гасовите што почнуваат да светат. Така се појавуваат аурори- во форма на прекрасни разнобојни лаци кои светат на ноќното небо главно на високите географски широчини на Земјата. Аурорите се придружени со силни магнетни бури. Во такви случаи, аурорите стануваат видливи на средните географски широчини и на во ретки случаидури и во тропската зона. На пример, интензивната поларна светлина забележана на 21-22 јануари 1957 година, беше видлива во речиси сите јужни региони на нашата земја.

Со фотографирање на поларните светлина од две точки лоцирани на растојание од неколку десетици километри, со голема точност се одредува висината на поларните светлина. Обично аурорите се наоѓаат на надморска височина од околу 100 км,Често се среќаваат на надморска височина од неколку стотици километри, а понекогаш и на ниво од околу 1000 км.Иако природата на поларните светлина е разјаснета, сè уште има многу нерешени прашања поврзани со оваа појава. Причините за разновидноста на облиците на поларните светлина сè уште се непознати.

Според третиот советски сателит, помеѓу височините 200 и 1000 кмВо текот на денот, преовладуваат позитивните јони на поделен молекуларен кислород, т.е. атомски кислород (О). Советските научници ја истражуваат јоносферата користејќи вештачки сателити од серијата Космос. Американските научници ја проучуваат и јоносферата користејќи сателити.

Површината што ја одвојува термосферата од егзосферата флуктуира во зависност од промените во сончевата активност и други фактори. Вертикално, овие флуктуации достигнуваат 100-200 кми повеќе.

Егзосфера (сфера на расејување) - најгорниот дел од атмосферата, кој се наоѓа над 800 км.Малку е проучено. Според податоците од набљудувањето и теоретските пресметки, температурата во егзосферата се зголемува со надморска височина, веројатно до 2000°. За разлика од долната јоносфера, во егзосферата гасовите се толку ретки што нивните честички, движејќи се со огромни брзини, речиси никогаш не се среќаваме.

До релативно неодамна, се претпоставуваше дека конвенционалната граница на атмосферата е на надморска височина од околу 1000 км.Сепак, врз основа на сопирањето на вештачките Земјини сателити, утврдено е дека на надморска височина од 700-800 кмво 1 cm 3содржи до 160 илјади позитивни јони на атомски кислород и азот. Ова сугерира дека наелектризираните слоеви на атмосферата се протегаат во вселената на многу поголемо растојание.

При високи температури на конвенционалната граница на атмосферата, брзините на честичките гас достигнуваат приближно 12 км/сек.Со овие брзини, гасовите постепено бегаат од регионот на гравитација во меѓупланетарниот простор. Ова се случува во текот на подолг временски период. На пример, честичките од водород и хелиум се отстрануваат во меѓупланетарниот простор во текот на неколку години.

При проучувањето на високите слоеви на атмосферата, добиени се богати податоци и од сателитите од серијата Космос и Електрон, и од геофизичките ракети и вселенските станици Марс-1, Луна-4 итн. вредни. Така, според фотографии направени во вселената од В.Николаева-Терешкова, констатирано е дека на надморска височина од 19 кмОд Земјата има слој прашина. Ова го потврдија податоците добиени од екипажот вселенски брод„Изгрејсонце“. Очигледно, постои тесна врска помеѓу слојот од прашина и т.н бисерни облаци,понекогаш забележани на надморска височина од околу 20-30км.

Од атмосферата до вселената. Претходните претпоставки дека надвор од Земјината атмосфера, во меѓупланетарната

просторот, гасовите се многу ретки и концентрацијата на честичките не надминува неколку единици во 1 cm 3,не се оствари. Истражувањата покажаа дека просторот блиску до Земјата е исполнет со наелектризирани честички. Врз основа на ова, беше изнесена хипотеза за постоење на зони околу Земјата со забележливо зголемена содржинанаелектризирани честички, т.е. радијациони појаси- внатрешни и надворешни. Новите податоци помогнаа да се разјаснат работите. Се покажа дека има и наелектризирани честички помеѓу внатрешниот и надворешниот појас на зрачење. Нивниот број варира во зависност од геомагнетната и сончевата активност. Така, според новата претпоставка, наместо радијациони појаси, има зони на зрачење без јасно дефинирани граници. Границите на зоните на зрачење се менуваат во зависност од сончевата активност. Кога ќе се интензивира, односно кога на Сонцето ќе се појават дамки и млазови гас, исфрлени на стотици илјади километри, се зголемува протокот на космичките честички, кои ги хранат зоните на зрачење на Земјата.

Зоните на радијација се опасни за луѓето кои летаат на вселенски летала. Затоа, пред летот во вселената, се одредуваат состојбата и положбата на зоните на зрачење, а орбитата на леталото е избрана така што тој поминува надвор од областите на зголемено зрачење. Сепак, високите слоеви на атмосферата, како и вселената блиску до Земјата, сè уште се малку истражени.

Проучувањето на високите слоеви на атмосферата и вселената блиску до Земјата користи богати податоци добиени од сателитите и вселенските станици на Космос.

Најмалку се проучувани високите слоеви на атмосферата. Сепак, современите методи на неговото истражување ни овозможуваат да се надеваме дека во наредните години луѓето ќе знаат многу детали за структурата на атмосферата на дното на која живеат.

Како заклучок, прикажуваме шематски вертикален пресек на атмосферата (сл. 7). Овде височините во километри и воздушниот притисок во милиметри се прикажани вертикално, а температурата хоризонтално. Цврстата крива ја покажува промената на температурата на воздухот со висината. На соодветните надморски височини се забележуваат најважните појави забележани во атмосферата, како и максимални висини, постигнати со радиозонди и други средства за осетување на атмосферата.

СТРУКТУРА НА АТМОСФЕРАТА

Атмосфера(од старогрчки ἀτμός - пареа и σφαῖρα - топка) - гасната обвивка (геосфера) што ја опкружува планетата Земја. Неговата внатрешна површина ја покрива хидросферата и делумно земјината кора, додека нејзината надворешна површина се граничи со блискиот дел на вселената.

Физички својства

Дебелината на атмосферата е приближно 120 km од површината на Земјата. Вкупната маса на воздухот во атмосферата е (5,1-5,3) 10 18 kg. Од нив, масата на сув воздух е (5,1352 ± 0,0003) 10 18 kg, вкупната маса на водена пареа е во просек 1,27 10 16 kg.

Моларната маса на чист сув воздух е 28,966 g/mol, а густината на воздухот на површината на морето е приближно 1,2 kg/m3. Притисокот на 0 °C на ниво на морето е 101,325 kPa; критична температура - −140,7 °C; критичен притисок - 3,7 MPa; C p на 0 °C - 1,0048·10 3 J/(kg·K), C v - 0,7159·10 3 J/(kg·K) (на 0 °C). Растворливост на воздухот во вода (по маса) на 0 °C - 0,0036%, на 25 °C - 0,0023%.

Следниве се прифатени како „нормални услови“ на површината на Земјата: густина 1,2 kg/m3, барометриски притисок 101,35 kPa, температура плус 20 °C и релативна влажност 50%. Овие условни индикатори имаат чисто инженерско значење.

Структурата на атмосферата

Атмосферата има слоевит структура. Слоевите на атмосферата се разликуваат едни од други по температурата на воздухот, неговата густина, количината на водена пареа во воздухот и други својства.

Тропосфера(старечки грчки τρόπος - „сврт“, „промена“ и σφαῖρα - „топка“) - долниот, најпроучен слој на атмосферата, висок 8-10 km во поларните региони, во умерените географски широчинидо 10-12 км, на екваторот - 16-18 км.

При издигнување во тропосферата, температурата се намалува во просек за 0,65 K на секои 100 m и достигнува 180-220 K во горниот дел. Овој горен слој на тропосферата, во кој запира намалувањето на температурата со висината, се нарекува тропопауза. Следниот слој на атмосферата, кој се наоѓа над тропосферата, се нарекува стратосфера.

Повеќе од 80% од вкупната маса на атмосферскиот воздух е концентрирана во тропосферата, турбуленциите и конвекцијата се високо развиени, доминантниот дел од водената пареа е концентриран, се појавуваат облаци, се формираат атмосферски фронтови, се развиваат циклони и антициклони, како и други процеси. кои го одредуваат времето и климата. Процесите што се случуваат во тропосферата се предизвикани првенствено од конвекција.

Делот од тропосферата во кој е можно формирање на глечери на површината на земјата се нарекува хионосфера.

Тропопауза(од грчки τροπος - вртење, промена и παῦσις - застанување, завршување) - слој од атмосферата во кој престанува намалувањето на температурата со висината; преоден слој од тропосферата во стратосферата. Во земјината атмосфера, тропопаузата се наоѓа на надморска височина од 8-12 km (надморска височина) во поларните предели и до 16-18 km над екваторот. Висината на тропопаузата зависи и од годишното време (во лето тропопаузата се наоѓа повисоко отколку во зима) и циклонската активност (кај циклоните е помала, а кај антициклоните е повисока)

Дебелината на тропопаузата се движи од неколку стотици метри до 2-3 километри. Во суптропските предели се забележуваат прекини на тропопаузата поради моќните млазни струи. Тропопаузата над одредени области често се уништува и повторно се формира.

Стратосфера(од латински stratum - тротоарите, слој) - слој од атмосферата лоциран на надморска височина од 11 до 50 km. Се карактеризира со мала промена на температурата во слојот од 11-25 km (долниот слој на стратосферата) и зголемување на температурата во слојот од 25-40 km од -56,5 до 0,8 ° C (горниот слој на стратосферата или регионот на инверзија) . Откако достигна вредност од околу 273 K (речиси 0 °C) на надморска височина од околу 40 km, температурата останува константна до надморска височина од околу 55 km. Овој регион со постојана температура се нарекува стратопауза и е граница помеѓу стратосферата и мезосферата. Густината на воздухот во стратосферата е десетици и стотици пати помала отколку на нивото на морето.

Токму во стратосферата се наоѓа озонската обвивка („озонската обвивка“) (на надморска височина од 15-20 до 55-60 км), што ја одредува горната граница на животот во биосферата. Озонот (O 3) се формира како резултат на фотохемиски реакции најинтензивно на надморска височина од ~30 km. Вкупната маса на O 3 би била на нормален притисокслој со дебелина од 1,7-4,0 mm, но тоа е доволно за да се апсорбира живото-уништувачкото ултравиолетово зрачење од Сонцето. Уништувањето на O 3 се случува кога тој е во интеракција со слободните радикали, NO и соединенијата што содржат халогени (вклучувајќи „фреони“).

Во стратосферата, најголемиот дел од краткиот дел од ултравиолетовото зрачење (180-200 nm) се задржува и енергијата на кратките бранови се трансформира. Под влијание на овие зраци, магнетните полиња се менуваат, молекулите се распаѓаат, се јавува јонизација и се јавува ново формирање на гасови и други хемиски соединенија. Овие процеси може да се забележат во форма на северни светла, молњи и други светлини.

Во стратосферата и повисоките слоеви, под влијание на сончевото зрачење, молекулите на гасот се дисоцираат во атоми (над 80 km CO 2 и H 2 дисоцираат, над 150 km - O 2, над 300 km - N 2). На надморска височина од 200-500 km, јонизација на гасовите се јавува и во јоносферата; на надморска височина од 320 km, концентрацијата на наелектризираните честички (O + 2, O − 2, N + 2) е ~ 1/300 од концентрација на неутрални честички. Во горните слоеви на атмосферата има слободни радикали - OH, HO 2 итн.

Во стратосферата речиси и да нема водена пареа.

Летовите во стратосферата започнаа во 1930-тите. Надалеку е познат летот на првиот стратосферски балон (FNRS-1), кој го направиле Огист Пикард и Пол Кипфер на 27 мај 1931 година на височина од 16,2 km. Современите борбени и суперсонични комерцијални авиони летаат во стратосферата на височини генерално до 20 km (иако динамичниот плафон може да биде многу поголем). Метеоролошките балони на голема надморска височина се издигнуваат до 40 km; рекордот за балон без екипаж е 51,8 км.

Неодамна, во американските воени кругови, многу внимание се посветува на развојот на слоеви на стратосферата над 20 km, често наречени „пред-вселенски“. « во близина на просторот» ). Се претпоставува дека воздушните бродови без екипаж и леталата на соларна енергија (како NASA Pathfinder) ќе можат да останат на надморска височина од околу 30 километри долго време и да обезбедуваат надзор и комуникација до многу големи области, додека ќе останат ниско ранливи на воздушна одбрана. системи; Таквите уреди ќе бидат многу пати поевтини од сателитите.

Стратопауза- слој од атмосферата што е граница помеѓу два слоја, стратосферата и мезосферата. Во стратосферата, температурата се зголемува со зголемување на надморската височина, а стратопаузата е слој каде што температурата го достигнува својот максимум. Температурата на стратопаузата е околу 0 °C.

Овој феномен е забележан не само на Земјата, туку и на други планети кои имаат атмосфера.

На Земјата, стратопаузата се наоѓа на надморска височина од 50 - 55 km надморска височина. Атмосферскиот притисок е околу 1/1000 од нивото на морето.

Мезосфера(од грчки соσο- - „средина“ и σφαῖρα - „топка“, „сфера“) - слој од атмосферата на надморска височина од 40-50 до 80-90 км. Се карактеризира со зголемување на температурата со надморска височина; максималната (околу +50°C) температура се наоѓа на надморска височина од околу 60 km, по што температурата почнува да се намалува до -70° или -80°C. Ова намалување на температурата е поврзано со енергичната апсорпција на сончевото зрачење (зрачење) од озонот. Терминот беше усвоен од Географскиот и геофизичкиот сојуз во 1951 година.

Гасниот состав на мезосферата, како и оние што се наоѓаат подолу атмосферски слоеви, е константна и содржи околу 80% азот и 20% кислород.

Мезосферата е одвоена од основната стратосфера со стратопаузата, а од термосферата со мезопаузата. Мезопаузата во основа се совпаѓа со турбопаузата.

Метеорите почнуваат да светат и, по правило, целосно изгоруваат во мезосферата.

Во мезосферата може да се појават ноќни облаци.

За летови, мезосферата е еден вид „мртва зона“ - воздухот овде е премногу редок за да поддржува авиони или балони (на надморска височина од 50 km густината на воздухот е 1000 пати помала отколку на нивото на морето), а во исто време премногу густи за вештачки летови сателити во толку ниска орбита. Директните студии на мезосферата се вршат главно со користење на суборбитални временски ракети; Општо земено, мезосферата е помалку добро проучувана од другите слоеви на атмосферата, поради што научниците ја нарекоа „игноросфера“.

Мезопауза

Мезопауза- слој од атмосферата што ги дели мезосферата и термосферата. На Земјата се наоѓа на надморска височина од 80-90 km надморска височина. Во мезопаузата има температурен минимум, кој е околу -100 °C. Подолу (почнувајќи од надморска височина од околу 50 km) температурата опаѓа со висина, повисока (до надморска височина од околу 400 km) повторно расте. Мезопаузата се совпаѓа со долната граница на регионот на активна апсорпција на Х-зраци и ултравиолетово зрачење со кратки бранови од Сонцето. На оваа надморска височина се забележуваат ноќни облаци.

Мезопаузата не се јавува само на Земјата, туку и на други планети кои имаат атмосфера.

Карман линија- надморска височина, која е конвенционално прифатена како граница помеѓу атмосферата на Земјата и вселената.

Според дефиницијата на Fédération Aéronautique Internationale (FAI), линијата Карман се наоѓа на надморска височина од 100 km надморска височина.

Висината го добила името по Теодор фон Карман, американски научник со унгарско потекло. Тој беше првиот што утврди дека на приближно оваа надморска височина атмосферата станува толку ретка што аеронаутиката станува невозможна, бидејќи брзината на леталото потребна за да се создаде доволно подигање станува поголема од првата космичка брзина, и затоа, за да се постигнат поголеми височини е неопходно да користат астронаутика.

Атмосферата на Земјата продолжува надвор од линијата Карман. Надворешниот дел од земјината атмосфера, егзосферата, се протега на надморска височина од 10 илјади km или повеќе; на оваа надморска височина, атмосферата се состои главно од атоми на водород кои се способни да ја напуштат атмосферата.

Постигнувањето на линијата Карман беше првиот услов за добивање на наградата Ансари Икс, бидејќи тоа е основа за препознавање на летот како вселенски лет.

Светот околу нас е формиран од три многу различни делови: земја, вода и воздух. Секој од нив е уникатен и интересен на свој начин. Сега ќе зборуваме само за последниот од нив. Што е атмосфера? Како дојде до тоа? Од што се состои и на кои делови е поделена? Сите овие прашања се исклучително интересни.

Самото име „атмосфера“ е формирано од два збора Грчко потекло, преведени на руски значат „пареа“ и „топка“. И ако ја погледнете точната дефиниција, можете да го прочитате следново: „Атмосферата е воздушна обвивка на планетата Земја, која ита заедно со неа во вселената“. Се развиваше паралелно со геолошките и геохемиските процеси што се случуваа на планетата. И денес сите процеси што се случуваат во живите организми зависат од тоа. Без атмосфера, планетата би станала безживотна пустина, како Месечината.

Од што се состои?

Прашањето каква е атмосферата и кои елементи се вклучени во неа ги интересира луѓето долго време. Главните компоненти на оваа школка биле познати веќе во 1774 година. Тие беа инсталирани од Антоан Лавоазие. Тој открил дека составот на атмосферата главно се состои од азот и кислород. Со текот на времето, неговите компоненти беа рафинирани. И сега се знае дека содржи многу други гасови, како и вода и прашина.

Ајде внимателно да погледнеме што ја сочинува Земјината атмосфера во близина на нејзината површина. Најчестиот гас е азот. Содржи нешто повеќе од 78 проценти. Но, и покрај толку голема количина, азотот е практично неактивен во воздухот.

Следниот елемент по количина и многу важен по важност е кислородот. Овој гас содржи речиси 21%, и покажува многу висока активност. Неговата специфична функција е да ја оксидира мртвата органска материја, која се распаѓа како резултат на оваа реакција.

Ниски, но важни гасови

Третиот гас кој е дел од атмосферата е аргонот. Тоа е нешто помалку од еден процент. По него доаѓаат јаглерод диоксид со неон, хелиум со метан, криптон со водород, ксенон, озон, па дури и амонијак. Но, има толку малку од нив што процентот на такви компоненти е еднаков на стотинки, илјадити и милионити. Само од овие јаглерод диоксидигра значајна улога бидејќи е градежен материјал, кои на растенијата им се потребни за фотосинтеза. Неговата друга важна функција е да го блокира зрачењето и да апсорбира дел од сончевата топлина.

Друг мал, но важен гас, озонот постои за да го зароби ултравиолетовото зрачење што доаѓа од Сонцето. Благодарение на овој имот, целиот живот на планетата е сигурно заштитен. Од друга страна, озонот влијае на температурата на стратосферата. Поради фактот што го апсорбира ова зрачење, воздухот се загрева.

Постојаноста на квантитативниот состав на атмосферата се одржува со непрекинато мешање. Неговите слоеви се движат и хоризонтално и вертикално. Затоа, насекаде на земјината топка има доволно кислород и нема вишок јаглерод диоксид.

Што друго има во воздухот?

Треба да се напомене дека во воздушниот простор може да се најде пареа и прашина. Вториот се состои од полен и честички од почвата, а во градот им се придружуваат нечистотиите на цврстите емисии од издувните гасови.

Но, во атмосферата има многу вода. Под одредени услови се кондензира и се појавуваат облаци и магла. Во суштина тоа се иста работа, само првите се појавуваат високо над површината на Земјата, а последната се шири по неа. Облаците добиваат различни форми. Овој процес зависи од висината над Земјата.

Ако се формирале на 2 km над копното, тогаш се нарекуваат слоевити. Од нив паѓа дожд на земја или паѓа снег. Над нив се формираат кумулус облаци до височина од 8 km. Тие се секогаш најубави и најживописни. Тие се оние кои ги гледаат и се прашуваат како изгледаат. Доколку се појават вакви формации во следните 10 километри, тие ќе бидат многу лесни и воздушни. Името им е пердувести.

На кои слоеви е поделена атмосферата?

Иако имаат многу различни температури едни од други, многу е тешко да се каже на која специфична висина започнува еден слој, а на кој завршува другиот. Оваа поделба е многу условна и е приближна. Сепак, слоевите на атмосферата сè уште постојат и ги извршуваат своите функции.

Најнискиот дел од воздушната обвивка се нарекува тропосфера. Неговата дебелина се зголемува додека се движи од половите кон екваторот од 8 до 18 km. Ова е најтоплиот дел од атмосферата бидејќи воздухот во неа се загрева од површината на земјата. Најголем дел од водената пареа е концентрирана во тропосферата, поради што се формираат облаци, паѓаат врнежи, грмотевици и дуваат ветрови.

Следниот слој е дебел околу 40 km и се нарекува стратосфера. Ако набљудувачот се пресели во овој дел од воздухот, ќе открие дека небото станало виолетово. Ова се објаснува со малата густина на супстанцијата, која практично не ги расфрла сончевите зраци. Во овој слој тие летаат млазни авиони. Сите отворени простори се отворени за нив, бидејќи практично нема облаци. Внатре во стратосферата има слој кој се состои од големи количини на озон.

По него доаѓаат стратопаузата и мезосферата. Вториот е дебел околу 30 км. Се карактеризира со нагло намалување на густината и температурата на воздухот. На набљудувачот небото му изгледа црно. Овде можете дури и да ги гледате ѕвездите во текот на денот.

Слоеви во кои практично нема воздух

Структурата на атмосферата продолжува со слој наречен термосфера - најдолг од сите други, неговата дебелина достигнува 400 km. Овој слој се одликува со неговата огромна температура, која може да достигне 1700 °C.

Последните две сфери често се комбинираат во една и се нарекуваат јоносфера. Ова се должи на фактот дека во нив се случуваат реакции со ослободување на јони. Токму овие слоеви овозможуваат да се набљудува таков природен феномен како северната светлина.

Следните 50 километри од Земјата се распределени на егзосферата. Ова е надворешната обвивка на атмосферата. Ги распрснува воздушните честички во вселената. Во овој слој обично се движат временските сателити.

Атмосферата на Земјата завршува со магнетосферата. Таа е таа што ги засолнила повеќето вештачки сателити на планетата.

По сето она што е кажано, не треба да останат прашања за тоа каква е атмосферата. Ако се сомневате во нејзината неопходност, тие лесно може да се отфрлат.

Значењето на атмосферата

Главната функција на атмосферата е да ја заштити површината на планетата од прегревање во текот на денот и прекумерно ладење во текот на ноќта. Следи важнооваа обвивка, која никој нема да ја оспори, е да ги снабдува сите живи суштества со кислород. Без ова тие ќе се задушат.

Повеќето метеорити согоруваат во горните слоеви, никогаш не стигнувајќи до површината на Земјата. И луѓето можат да им се восхитуваат на летечките светла, помешајќи ги со ѕвезди што паѓаат. Без атмосфера, целата Земја би била преполна со кратери. И заштитата од сончевото зрачење веќе беше дискутирана погоре.

Како човек влијае на атмосферата?

Многу негативно. Ова се должи на зголемената активност на луѓето. Главниот удел од сите негативни аспекти паѓа на индустријата и транспортот. Инаку, токму автомобилите испуштаат речиси 60% од сите загадувачи кои продираат во атмосферата. Останатите четириесет се поделени меѓу енергетиката и индустријата, како и индустриите за отстранување отпад.

Список штетни материи, кои секојдневно го надополнуваат составот на воздухот, е многу долг. Поради транспортот во атмосферата има: азот и сулфур, јаглерод, сина и саѓи, како и силен канцероген кој предизвикува рак на кожата - бензопирен.

Индустријата сметки за такви хемиски елементи: сулфур диоксид, јаглеводород и водород сулфид, амонијак и фенол, хлор и флуор. Ако процесот продолжи, тогаш наскоро одговорите на прашањата: „Каква е атмосферата? Од што се состои? ќе биде сосема поинаква.

Структурата и составот на атмосферата на Земјата, мора да се каже, не беа секогаш постојани вредности во еден или друг период од развојот на нашата планета. Денес, вертикалната структура на овој елемент, која има вкупна „дебелина“ од 1,5-2,0 илјади км, е претставена со неколку главни слоеви, вклучувајќи:

1. Тропосфера.
2. Тропопауза.
3. Стратосфера.
4. Стратопауза.
5. Мезосфера и мезопауза.
6. Термосфера.
7. Егзосфера.

Основни елементи на атмосферата

Тропосферата е слој во кој се забележуваат силни вертикални и хоризонтални движења, тука се формираат временските услови, седиментните феномени и климатските услови. Се протега на 7-8 километри од површината на планетата речиси насекаде, со исклучок на поларните региони (таму до 15 km). Во тропосферата, има постепено намалување на температурата, приближно за 6,4 ° C со секој километар надморска височина. Овој индикатор може да се разликува за различни географски широчини и сезони.

Составот на Земјината атмосфера во овој дел е претставен со следните елементи и нивните проценти:

Азот - околу 78 проценти;

Кислород - речиси 21 процент;

Аргон - околу еден процент;

Јаглерод диоксид - помалку од 0,05%.

Единечна композиција до надморска височина од 90 километри

Покрај тоа, можете да најдете прашина, капки вода, водена пареа, производи од согорување, ледени кристали, морски соли, многу честички од аеросол, итн. Овој состав на Земјината атмосфера е забележан до приближно деведесет километри на надморска височина, така што воздухот е приближно ист во хемискиот состав, не само во тропосферата, туку и во слоевите што ги покрива. Но, таму атмосферата има фундаментално различни физички својства. Слојот кој има општ хемиски состав се нарекува хомосфера.

Кои други елементи ја сочинуваат атмосферата на Земјата? Во проценти (по волумен, во сув воздух) гасови како што се криптон (околу 1,14 x 10 -4), ксенон (8,7 x 10 -7), водород (5,0 x 10 -5), метан (околу 1,7 x 10 -5) овде се претставени 4), азотен оксид (5,0 x 10 -5) итн., во процент по маса, најголем дел од наведените компоненти се азотен оксид и водород, потоа хелиум, криптон итн.

Физички својства на различни атмосферски слоеви

Физичките својства на тропосферата се тесно поврзани со нејзината близина до површината на планетата. Оттука и рефлектираното сончева топлинаво форма на инфрацрвени зраци е насочен назад нагоре, вклучувајќи ги и процесите на топлинска спроводливост и конвекција. Затоа температурата опаѓа со оддалеченоста од површината на земјата. Овој феномен се забележува до висината на стратосферата (11-17 километри), потоа температурата станува речиси непроменета до 34-35 km, а потоа температурата повторно се зголемува до височини од 50 километри (горната граница на стратосферата). . Помеѓу стратосферата и тропосферата постои тенка среден слојтропопауза (до 1-2 км), каде што се забележуваат постојани температури над екваторот - околу минус 70 ° C и подолу. Над половите, тропопаузата се „загрева“ во лето до минус 45°C; во зима температурите овде варираат околу -65°C.

Гасниот состав на Земјината атмосфера го вклучува следново важен елемент, како озонот. Има релативно малку на површината (десет до минус шестата моќност од еден процент), бидејќи гасот се формира под влијание сончеви зрациод атомски кислород до горните деловиатмосфера. Конкретно, најмногу озон има на надморска височина од околу 25 km, а целиот „озонски екран“ се наоѓа во области од 7-8 km на половите, од 18 km на екваторот и вкупно до педесет километри над површина на планетата.

Атмосферата штити од сончево зрачење

Составот на воздухот во Земјината атмосфера игра многу важна улога во зачувувањето на животот, бидејќи поединечните хемиски елементи и состави успешно го ограничуваат пристапот на сончевото зрачење до површината на земјата и луѓето, животните и растенијата кои живеат на неа. На пример, молекулите на водена пареа ефикасно ги апсорбираат речиси сите опсези на инфрацрвено зрачење, со исклучок на должините во опсег од 8 до 13 микрони. Озонот апсорбира ултравиолетово зрачење до бранова должина од 3100 А. Без неговиот тенок слој (само 3 mm во просек ако е поставен на површината на планетата), само вода на длабочина од повеќе од 10 метри и подземни пештери каде сончевото зрачење не дофатот може да се насели..

Нула Целзиусови во стратопаузата

Помеѓу следните две нивоа на атмосферата, стратосферата и мезосферата, постои извонреден слој - стратопаузата. Приближно одговара на висината на максимумот на озонот и температурата овде е релативно удобна за луѓето - околу 0°C. Над стратопаузата, во мезосферата (започнува некаде на надморска височина од 50 km и завршува на надморска височина од 80-90 km), повторно се забележува пад на температурата со зголемување на растојанието од површината на Земјата (до минус 70-80 ° C ). Метеорите обично целосно согоруваат во мезосферата.

Во термосферата - плус 2000 K!

Хемиски составАтмосферата на Земјата во термосферата (започнува по мезопаузата од надморска височина од околу 85-90 до 800 км) ја одредува можноста за таков феномен како постепено загревање на слоевите на многу редок „воздух“ под влијание на сончевото зрачење. Во овој дел од „воздушното ќебе“ на планетата, температурите се движат од 200 до 2000 К, кои се добиваат поради јонизацијата на кислородот (атомскиот кислород се наоѓа над 300 km), како и рекомбинацијата на атоми на кислород во молекули. , придружено со ослободување на големо количество топлина. Термосферата е местото каде што се појавуваат поларните светлина.

Над термосферата се наоѓа егзосферата - надворешниот слој на атмосферата, од кој светлината и атоми на водород кои брзо се движат можат да избегаат во вселената. Хемискиот состав на атмосферата на Земјата овде е претставен повеќе со поединечни атоми на кислород во долните слоеви, атоми на хелиум во средните, а речиси исклучиво атоми на водород во горните. Тука тие доминираат високи температури- околу 3000 К и нема атмосферски притисок.

Како се формирала атмосферата на Земјата?

Но, како што споменавме погоре, планетата не секогаш имала таков атмосферски состав. Севкупно, постојат три концепти за потеклото на овој елемент. Првата хипотеза сугерира дека атмосферата била преземена преку процесот на акреција од протопланетарен облак. Сепак, денес оваа теорија е предмет на значителна критика, бидејќи таквата примарна атмосфера требало да биде уништена од сончевиот „ветер“ од ѕвезда во нашиот планетарен систем. Дополнително, се претпоставува дека испарливите елементи не можеле да се задржат во зоната на формирање на копнените планети поради превисоките температури.

Составот на примарна атмосфера на Земјата, како што сугерира втората хипотеза, можел да се формира поради активното бомбардирање на површината од астероиди и комети кои пристигнале од околината на Сончевиот систем во раните фази на развојот. Прилично е тешко да се потврди или побие овој концепт.

Експериментирајте во IDG RAS

Се чини дека најверодостојна е третата хипотеза, која верува дека атмосферата се појавила како резултат на ослободување на гасови од обвивката на земјината кора пред приближно 4 милијарди години. Овој концепт беше тестиран на Институтот за географија на Руската академија на науките за време на експериментот наречен „Царев 2“, кога примерок од супстанција од метеорско потекло беше загреан во вакуум. Потоа беше забележано ослободување на гасови како H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 итн. Затоа, научниците со право претпоставуваа дека хемискиот состав на примарната атмосфера на Земјата вклучува вода и јаглерод диоксид, водород флуорид ( HF) пареа, јаглерод моноксид(CO), водород сулфид (H 2 S), азотни соединенија, водород, метан (CH 4), пареа од амонијак (NH 3), аргон итн. Водената пареа од примарната атмосфера учествувала во формирањето на хидросферата, јаглерод диоксид се појавил во поголема мера во врзана состојба во органски материи и карпи, азот преминал во составот на современиот воздух, а исто така повторно во седиментни карпи и органски материи.

Составот на примарната атмосфера на Земјата не би дозволил современите луѓе да бидат во неа без апарати за дишење, бидејќи тогаш немало кислород во потребните количини. Овој елемент се појавил во значителни количини пред една и пол милијарда години, за што се верува дека се должи на развојот на процесот на фотосинтеза кај сино-зелените и другите алги, кои се најстарите жителина нашата планета.

Минимален кислород

На фактот дека составот на Земјината атмосфера првично беше речиси без кислород, говори фактот што лесно оксидирачкиот, но не и оксидиран графит (јаглерод) се наоѓа во најстарите (катархејски) карпи. Последователно, т.н железни руди, кој вклучуваше слоеви на збогатени железни оксиди, што значи појава на планетата на моќен извор на кислород во молекуларна форма. Но, овие елементи беа пронајдени само периодично (можеби истите алги или други производители на кислород се појавуваа на мали острови во невосична пустина), додека остатокот од светот беше анаеробен. Последново е поткрепено со фактот дека лесно оксидирачкиот пирит е пронајден во форма на камчиња обработени од струја без траги. хемиски реакции. Бидејќи водите што течат не можат да бидат слабо проветрени, се развило мислењето дека атмосферата пред Камбриската содржела помалку од еден процент од денешниот кислороден состав.

Револуционерна промена во составот на воздухот

Приближно во средината на протерозоикот (пред 1,8 милијарди години), се случи „кислородна револуција“ кога светот се префрли на аеробно дишење, при што може да се добијат 38 од една молекула на хранлива состојка (гликоза), а не од две (како кај анаеробно дишење) единици на енергија. Составот на Земјината атмосфера, во однос на кислородот, почна да надминува еден процент од она што е денес, а почна да се појавува озонска обвивка која ги штити организмите од радијација. Токму од неа, на пример, такви древни животни како трилобити се „скрија“ под дебели школки. Оттогаш до нашево време, содржината на главниот „респираторен“ елемент постепено и полека се зголемуваше, обезбедувајќи разновидност на развојот на формите на живот на планетата.