Без атмосфера. Какво се случва на Земята, ако атмосферата изчезне? бяла ивица в небето

Земната атмосфера е газовата обвивка на нашата планета, простираща се до хиляда километра над повърхността на планетата. Характеризира се с висока динамичност, физическа хетерогенност и уязвимост към биологични фактори. В продължение на милиарди години от историята на земната атмосфера живите същества са променили най-много нейния състав.

Атмосферата е нашият защитен купол срещу всякакви заплахи от космоса. Той изгаря повечето от метеоритите, които падат на планетата, и нейните озонов слойслужи като филтър срещу ултравиолетова радиацияСлънцето, чиято енергия е смъртоносна за живите същества. Освен това атмосферата е тази, която поддържа комфортна температура близо до повърхността на Земята - ако не беше така Парников ефект, постигнато благодарение на многократното отразяване на слънчевите лъчи от облаците, Земята би била средно с 20-30 градуса по-студена. Циркулацията на водата в атмосферата и движението на въздушните маси не само балансират температурата и влажността, но и създават земно разнообразие от ландшафтни форми и минерали - такова богатство не може да се намери никъде другаде в Слънчевата система.

Масата на атмосферата е 5,2 × 1018 килограма. Въпреки че газовите обвивки се простират на много хиляди километри от Земята, само тези, които се въртят около ос със скорост еднаква скороствъртене на планетата. По този начин височината на земната атмосфера е около 1000 километра, плавно преминавайки в открития космос в горния слой, екзосферата (от другата гръцка „външна топка“).

Въпреки че въздухът изглежда хомогенен, той е смес от различни газове. Ако вземем само тези, които заемат поне една хилядна от обема на атмосферата, те вече ще са 12. Ако погледнем голямата картина, тогава цялата периодична таблица е във въздуха едновременно!

Постигането на такова разнообразие на Земята обаче не беше възможно веднага. Само благодарение на уникалните съвпадения на химичните елементи и наличието на живот, атмосферата на Земята е станала толкова сложна. Нашата планета е запазила геоложки следи от тези процеси, което ни позволява да погледнем милиарди години назад.

Първите газове, обгърнали младата Земя преди 4,3 милиарда години, бяха водород и хелий, основните съставки на атмосферата. газови гигантикато Юпитер. Това са най-елементарните вещества - от тях се състоят останките от мъглявината, която е родила Слънцето и заобикалящите го планети, и те изобилно се утаяват около гравитационните центрове-планети. Концентрацията им не беше много висока, но ниска атомна масаим позволи да избягат в космоса, което те все още правят. Към днешна дата общото им специфично тегло е 0,00052% от обща масаЗемна атмосфера (0,00002% водород и 0,0005% хелий), която е много малка.
Но вътре в самата Земя имаше много вещества, които искаха да избягат от нажежените дълбини. Огромно количество газове бяха изхвърлени от вулканите - предимно амоняк, метан и въглероден двуокис, както и сярата. Амонякът и метанът впоследствие се разлагат на азот, който сега заема лъвския дял от масата на земната атмосфера - 78%.

Но истинската революция в състава на земната атмосфера настъпи с появата на кислорода. Появи се и естествено - горещата мантия на младата планета активно се освобождаваше от затворените под земната кора газове. Освен това водните пари, изригнати от вулкани, се разделят под въздействието на слънчевата ултравиолетова радиация на водород и кислород.

Такъв кислород обаче не може да се задържи дълго време в атмосферата. Той реагира с въглероден окис, свободно желязо, сяра и множество други елементи на повърхността на планетата - и високите температури и слънчевата радиация се катализират химически процеси. Само появата на живи организми промени тази ситуация.

Първо, те започнаха да отделят толкова много кислород, че той не само окисли всички вещества на повърхността, но и започна да се натрупва - за няколко милиарда години количеството му се увеличи от нула до 21% от цялата маса на атмосферата.
Второ, живите организми активно използваха атмосферния въглерод, за да изградят свои собствени скелети. В резултат на тяхната дейност земната корапопълнени с цели геоложки пластове органични материалии вкаменелости, а въглеродният диоксид е станал много по-малко

И накрая, излишъкът от кислород образува озоновия слой, който започна да защитава живите организми от ултравиолетова радиация. Животът започна да се развива по-активно и да придобива нови, повече сложни форми- сред бактериите и водораслите започнаха да се появяват високо организирани същества. Днес озонът заема само 0,00001% от цялата маса на Земята.

Вероятно вече знаете това Син цвятНебето на Земята също е създадено от кислород – от целия дъгов спектър на Слънцето той най-добре разпръсква късите вълни светлина, отговорни за синия цвят. Същият ефект действа и в космоса - от разстояние Земята изглежда като обвита в синя мъгла, а от разстояние напълно се превръща в синя точка.

Освен това благородните газове присъстват в атмосферата в значителни количества. Сред тях най-голям е аргонът, чийто дял в атмосферата е 0,9–1%. Неговият източник са ядрени процеси в дълбините на Земята и навлиза на повърхността през микропукнатини в нея литосферни плочии вулканични изригвания (по същия начин хелият се появява в атмосферата). Поради физическите си характеристики благородните газове се издигат до горните слоеве на атмосферата, откъдето излизат в открития космос.

Както виждаме, съставът на земната атмосфера се е променял повече от веднъж и много силно - но са били необходими милиони години. От друга страна, жизнените явления са много стабилни - озоновият слой ще съществува и ще функционира, дори ако на Земята има 100 пъти по-малко кислород. На фона на общата история на планетата човешката дейност не е оставила сериозни следи. Въпреки това, в локален мащаб, една цивилизация може да създаде проблеми - поне за себе си. Замърсителите на въздуха вече са направили живота на жителите Китайски Пекинопасно - и огромни облаци от мръсна мъгла големи градовевидим дори от космоса.

Структура на атмосферата

Екзосферата обаче не е единственият специален слой на нашата атмосфера. Има много от тях и всеки от тях има свои собствени уникални характеристики. Нека да разгледаме някои от основните.

Тропосфера

Най-долният и най-плътен слой на атмосферата се нарича тропосфера. Читателят на статията вече е в нейната "долна" част - освен ако, разбира се, не е един от 500-те хиляди души, които летят в момента със самолет. Горен лимитТропосферата зависи от географската ширина (помните ли центробежната сила на въртенето на Земята, която прави планетата по-широка на екватора?) и варира от 7 километра на полюсите до 20 километра на екватора. Също така размерът на тропосферата зависи от сезона - колкото по-топъл е въздухът, толкова по-високо се издига горната граница.

Името "тропосфера" идва от старогръцка дума"tropos", което се превежда като "завъртане, промяна". Това точно отразява свойствата на атмосферния слой - той е най-динамичен и продуктивен. Именно в тропосферата се събират облаци и циркулира вода, създават се циклони и антициклони и се генерират ветрове - протичат всички онези процеси, които наричаме "време" и "климат". В допълнение, това е най-масивният и плътен слой - той представлява 80% от масата на атмосферата и почти цялото й водно съдържание. Повечето от живите организми живеят тук.

Всеки знае, че колкото по-високо се издигаш, толкова по-студено става. Това е вярно - на всеки 100 метра нагоре температурата на въздуха пада с 0,5-0,7 градуса. Независимо от това, принципът работи само в тропосферата - освен това температурата започва да се повишава с увеличаване на надморската височина. Зоната между тропосферата и стратосферата, където температурата остава постоянна, се нарича тропопауза. И с височината вятърът се ускорява - с 2–3 km / s на километър нагоре. Следователно пара- и делтапланерите предпочитат издигнати плата и планини за полети - те винаги ще могат да „хванат вълна“ там.

Вече споменатото въздушно дъно, където атмосферата е в контакт с литосферата, се нарича повърхностен граничен слой. Неговата роля в циркулацията на атмосферата е невероятно голяма - преносът на топлина и радиация от повърхността създава ветрове и спадове на налягането, а планините и други неравни терени ги насочват и разделят. Водообменът се извършва точно там - за 8-12 дни цялата вода, взета от океаните и повърхността, се връща обратно, превръщайки тропосферата в своеобразен воден филтър.

Интересен факт - той е свързан с обмена на вода с атмосферата важен процесв живота на растенията - транспирация. С негова помощ флората на планетата активно влияе върху климата - например големите зелени площи смекчават времето и температурните промени. Растенията на места, наситени с вода, изпаряват 99% от водата, взета от почвата. Например, хектар пшеница отделя 2-3 хиляди тона вода в атмосферата през лятото - това е много повече, отколкото безжизнената почва може да даде.

Нормалното налягане на повърхността на Земята е около 1000 милибара. За стандарт се приема налягане от 1013 mbar, което е една "атмосфера" - сигурно сте срещали тази мерна единица. С увеличаване на надморската височина налягането пада бързо: на границите на тропосферата (на височина 12 километра) вече е 200 mbar, а на височина 45 километра пада до 1 mbar. Затова не е странно, че именно в наситената тропосфера е събрана 80% от цялата маса на земната атмосфера.

Стратосфера

Слоят от атмосферата, разположен между 8 km надморска височина (на полюса) и 50 km (на екватора), се нарича стратосфера. Името идва от другата гръцка дума "stratos", която означава "подова настилка, слой". Това е изключително разредена зона на земната атмосфера, в която почти няма водни пари. Налягането на въздуха в долната част на стратосферата е 10 пъти по-малко от приповърхностното, а в горната част е 100 пъти по-малко.

Говорейки за тропосферата, вече научихме, че температурата в нея намалява в зависимост от височината. В стратосферата всичко се случва точно обратното - с изкачване температурата се повишава от –56°C до 0–1°C. Нагряването спира в стратопаузата, границата между страто- и мезосферите.

Пътническите лайнери и свръхзвуковите самолети обикновено летят в долната стратосфера - това не само ги предпазва от нестабилността на въздушните течения в тропосферата, но и опростява движението им поради малки аеродинамично съпротивление. НО ниски температурии разреждането на въздуха ви позволяват да оптимизирате разхода на гориво, което е особено важно за полети на дълги разстояния.

Съществува обаче техническо ограничение на височината на самолета - притокът на въздух, от който има толкова малко в стратосферата, е необходим за работа. реактивни двигатели. Съответно, за да се постигне желаното налягане на въздуха в турбината, самолетът трябва да се движи по-бърза скоростзвук. Следователно високо в стратосферата (на височина 18-30 километра) могат да се движат само бойни машини и свръхзвукови самолети като Concorde. Така че основните "жители" на стратосферата са метеорологични сонди, прикрепени към балони - те могат да останат там дълго време, събиране на информация за динамиката на основната тропосфера.

Микроорганизмите, така нареченият аеропланктон, се намират в атмосферата чак до озоновия слой. Но не само бактериите могат да оцелеят в стратосферата. И така, веднъж африкански лешояд влезе в двигател на самолет на височина 11,5 хиляди километра - специален сортврата. И някои патици по време на миграции спокойно летят над Еверест.

Но най-голямото същество, което е било в стратосферата, си остава човекът. Настоящият рекорд за височина е поставен от Алън Юстас, вицепрезидент на Google. В деня на скока той беше на 57 години! На специален балон той се издигна на височина от 41 километра над морското равнище и след това скочи с парашут. Скоростта, която развива в пиковия момент на падането е 1342 км/ч – повече от скоростта на звука! В същото време Юстас стана първият човек, който самостоятелно преодолява прага на скоростта на звука (без да броим космическия костюм за поддържане на живота и парашутите за кацане като цяло).

Интересен факт - за да се откачите от балон с горещ въздух, Юстас имаше нужда от взривно устройство - като това, което използват космическите ракети при разединяване на степени.

А на границата между стратосферата и мезосферата е известният озонов слой. Той предпазва земната повърхност от удар ултравиолетови лъчи, и същевременно служи като горна граница на разпространението на живота на планетата – над нея температурата, налягането и космическата радиация бързо ще сложат край и на най-упоритите бактерии.

Откъде идва този щит? Отговорът е невероятен – създаден е от живи организми, по-точно от кислород, който различни бактерии, водорасли и растения отделят от незапомнени времена. Издигайки се високо в атмосферата, кислородът влиза в контакт с ултравиолетовото лъчение и влиза във фотохимична реакция. В резултат на това от обикновения кислород, който дишаме, О2, се получава озон - О3.

Парадоксално, но озонът, създаден от радиацията на Слънцето, ни предпазва от същата радиация! А озонът не отразява, а поглъща ултравиолетовото - по този начин загрява атмосферата около него.

Мезосфера

Вече споменахме, че над стратосферата - по-точно над стратопаузата, граничния слой със стабилна температура - е мезосферата. Този сравнително малък слой се намира между 40-45 и 90 километра височина и е най-студеното място на нашата планета - в мезопаузата, горния слой на мезосферата, въздухът се охлажда до -143°C.

Мезосферата е най-малко проучената част от земната атмосфера. Изключително ниското налягане на газа, което е от хиляда до десет хиляди пъти по-ниско от налягането на повърхността, ограничава движението балони- тяхната повдигаща сила достига нула и те просто висят на място. Същото се случва и с реактивните самолети - аеродинамиката на крилото и корпуса на самолета губят смисъл. Следователно в мезосферата могат да летят или ракети, или самолети с ракетни двигатели - ракетоплани. Те включват ракетния самолет X-15, който държи позицията на най-бързия самолет в света: той достигна височина от 108 километра и скорост от 7200 km / h - 6,72 пъти скоростта на звука.

Рекордният полет на X-15 обаче е само 15 минути. Символизира често срещан проблемпревозни средства, движещи се в мезосферата - те са твърде бързи, за да проведат задълбочени изследвания и не се задържат дълго на дадена височина, летят по-високо или падат. Освен това мезосферата не може да бъде изследвана с помощта на сателити или суборбитални сонди - дори ако налягането в този слой на атмосферата е ниско, то се забавя (и понякога изгаря) космически кораб. Поради тези сложности учените често наричат ​​мезосферата „невежество“ (от английското „ignorosphere“, където „ignorance“ означава невежество, невежество).

И именно в мезосферата изгарят повечето метеори, падащи на Земята - именно там метеоритен дъждПерсеидите, известни като „Августовската падаща звезда“. Светлинният ефект възниква, когато космическо тялонавлиза в земната атмосфера остър ъгълпри скорост над 11 км / ч - от силата на триене, метеоритът светва.

Загубили масата си в мезосферата, останките от "извънземното" се установяват на Земята под формата космически прах- Всеки ден на планетата падат от 100 до 10 хиляди тона метеоритен материал. Тъй като отделните частици прах са много леки, им отнема до един месец, за да достигнат повърхността на Земята! Попадайки в облаците, те ги правят по-тежки и дори понякога причиняват дъждове - както ги предизвиква вулканична пепелили частици от ядрени експлозии. Въпреки това влиянието на космическия прах върху образуването на дъжд се счита за малко - дори 10 хиляди тона не са достатъчни, за да променят сериозно естествената циркулация на земната атмосфера.

Термосфера. Трансфер по линията Кармана. Снимката ясно показва всички слоеве на атмосферата.

Над мезосферата, на височина 100 километра над морското равнище, преминава линията на Карман - условна граница между Земята и космоса. Въпреки че има газове, които се въртят със Земята и технически навлизат в атмосферата, тяхното количество над линията на Карман е невидимо малко. Следователно всеки полет, който надхвърля височина от 100 километра, вече се счита за космос.

Долната граница на най-разширения слой на атмосферата, термосферата, съвпада с линията на Карман. Издига се на надморска височина от 800 километра и се характеризира с изключително високи температури - на височина от 400 километра достига максимум 1800 ° C!

Горещо, нали? При температура от 1538 ° C желязото започва да се топи - как тогава космическите кораби остават непокътнати в термосферата? Всичко се дължи на изключително ниската концентрация на газове в горните слоеве на атмосферата - налягането в средата на термосферата е с 1 000 000 по-малко от концентрацията на въздуха близо до повърхността на Земята! Енергията на отделните частици е висока, но разстоянието между тях е огромно и космическите кораби всъщност са във вакуум. Това обаче не им помага да се освободят от топлината, която отделят механизмите - за отделяне на топлина всички космически кораби са оборудвани с радиатори, които излъчват излишната енергия.

На бележка. Кога говорим сиотносно високи температури, винаги си струва да се вземе предвид плътността на горещата материя - например учените от Андроновия колайдер наистина могат да загреят материята до температурата на Слънцето. Но е очевидно, че това ще бъдат отделни молекули - един грам звездна материя би бил достатъчен мощна експлозия. Затова не бива да вярвате на жълтата преса, която ни обещава неминуем крайсветлина от "ръцете" на Колайдера, така както не трябва да се страхувате от топлината в термосферата.

Термосферата всъщност е отворено пространство- в неговите граници лежеше орбитата на първия съветски спутник. Имаше и апоцентър - най-високата точканад Земята - полетът на космическия кораб "Восток-1" с Юрий Гагарин на борда. Много изкуствени спътници за изучаване на повърхността на Земята, океана и атмосферата, като сателитите на Google Maps, също се изстрелват на тази височина. Следователно, ако говорим за LEO (Low Reference Orbit, често срещан термин в космонавтиката), в 99% от случаите той е в термосферата.

Орбиталните полети на хора и животни не се случват само в термосферата. Факт е, че в горната му част, на надморска височина от 500 километра, се простират радиационните пояси на Земята. Там са заредените частици Слънчев вятърсе улавят и натрупват от магнитосферата. Дълъг престой в радиационни поясипричинява непоправима вреда на живите организми и дори на електрониката - следователно всички високоорбитални апарати са защитени от радиация.

полярни сияния

В полярните ширини често се появява грандиозен и грандиозен спектакъл - полярни сияния. Те изглеждат като дълги светещи дъги от различен вид. различни цветовеи форми, които блестят в небето. Земята дължи появата си на своята магнитосфера - или по-скоро на празнини в нея близо до полюсите. Заредените частици от слънчевия вятър се взривяват навътре, карайки атмосферата да свети. Можете да се полюбувате на най-ефектните светлини и да научите повече за техния произход тук.

Сега полярните сияния са нещо обичайно за жителите на полярни страни като Канада или Норвегия, както и задължителен елемент в маршрута на всеки турист - но преди това им се приписваха свръхестествени свойства. В многоцветни светлини хората от древността са виждали портите към рая, митични създанияи огньове на духове, а поведението им се смяташе за гадаене. И нашите предци могат да бъдат разбрани - дори образованието и вярата в собствения ум понякога не могат да възпре благоговението към природните сили.

Екзосфера

Последният слой на земната атмосфера, чиято долна граница минава на надморска височина от 700 километра, е екзосферата (от другата гръцка дума "екзо" - отвън, отвън). Той е невероятно разпръснат и се състои главно от атоми на най-лекия елемент - водорода; срещат се и отделни атоми кислород и азот, които са силно йонизирани от всепроникващата радиация на Слънцето.

Размерите на земната екзосфера са невероятно големи - тя се развива в земната корона, геокорона, която се простира до 100 хиляди километра от планетата. Той е много разреден - концентрацията на частици е милиони пъти по-малка от плътността на обикновения въздух. Но ако Луната закрива Земята за далеч космически кораб, тогава короната на нашата планета ще бъде видима, както короната на Слънцето е видима за нас по време на неговото затъмнение. Това явление обаче все още не е наблюдавано.

И също така в екзосферата се случва изветряването на земната атмосфера - поради голямото разстояние от гравитационния център на планетата, частиците лесно се откъсват от общия газова масаи излезте на собствени орбити. Това явление се нарича атмосферно разсейване. Нашата планета губи 3 килограма водород и 50 грама хелий от атмосферата всяка секунда. Само тези частици са достатъчно леки, за да напуснат общата газообразна маса.

Простите изчисления показват, че Земята годишно губи около 110 хиляди тона атмосферна маса. опасно ли е Всъщност не - капацитетът на нашата планета за "производство" на водород и хелий надвишава скоростта на загуба. В допълнение, част от изгубената материя в крайна сметка се връща обратно в атмосферата. А важни газове като кислород или въглероден диоксид просто са твърде тежки, за да напуснат Земята масово - така че не се страхувайте, че атмосферата на нашата Земя ще се изпари.

Интересен факт - "пророците" на края на света често казват, че ако ядрото на Земята спре да се върти, атмосферата бързо ще изчезне под натиска на слънчевия вятър. Нашият читател обаче знае, че атмосферата около Земята се поддържа от гравитационни сили, които ще действат независимо от въртенето на ядрото. Поразително доказателство за това е Венера, която има неподвижно ядро ​​и слабо магнитно поле, но атмосферата е 93 пъти по-плътна и по-тежка от земята. Това обаче не означава, че прекратяването на динамиката на земното ядро ​​е безопасно - тогава магнитното поле на планетата ще изчезне. Ролята му е важна не толкова за задържането на атмосферата, колкото за защитата от заредени частици на слънчевия вятър, които лесно ще превърнат планетата ни в радиоактивна пустиня.

Атмосферата на Земята в астрономията

Цветът на атмосферата на други планети ни разкрива тайните на нейния състав. Атмосферата на Марс има същия червен нюанс като повърхността му. Това е така, защото доминиращият газ на Марс е въглеродният диоксид. Същото важи и за екзопланетите. Анализирайки цветовия им спектър, можем да научим за състава на атмосферата – без дори да си представяме как изглежда планетата.

А съставът на атмосферата, както знаем, може да ни каже много за една планета. Ако има много въглероден диоксид, това означава, че вулканите бушуват на планетата и са активни геоложки процеси. Водните пари в атмосферата не гарантират океани на повърхността, но са източник на кислород. А съществуващият излишък на кислород е почти сто процента гаранция за съществуването на живот. В крайна сметка вече знаем, че кислородът от неживи източници се изразходва веднага химична реакция, а за натрупването му е необходим биотичен източник.

Освен това всички газове и течности циркулират по подобен начин химически закони. Въпреки че водата е уникално вещество, тя не е незаменим компонент на атмосферата. На Титан, спътникът на Сатурн, има газова обвивка, подобна по структура на земята. В него се образуват всички същите класове облаци, течността също циркулира в атмосферата - но температурата му е сто градуса по-ниска и вместо вода се появява метан!

А атмосферата оставя ясно изразени следи върху повърхността на Земята. Признаци на ветрова ерозия остават дори след това космически обектще загуби атмосферата си. Сравнявайки извънземни и земни пейзажи, човек може точно да определи тяхната история - например теоретичните изследвания, направени от сателитни изображения на релефа на Марс, бяха потвърдени по време на работата на марсоходите.

Атмосферата е газовата обвивка на нашата планета, която се върти заедно със Земята. Газът в атмосферата се нарича въздух. Атмосферата е в контакт с хидросферата и частично покрива литосферата. Но е трудно да се определят горните граници. Обикновено се приема, че атмосферата се простира нагоре на около три хиляди километра. Там тя плавно се влива в безвъздушното пространство.

Химическият състав на земната атмосфера

Формиране химичен съставатмосфера възниква преди около четири милиарда години. Първоначално атмосферата се е състояла само от леки газове - хелий и водород. Според учените първоначалните предпоставки за създаването газова обвивкаОколо Земята започнаха вулканични изригвания, които заедно с лавата отделиха огромно количество газове. Впоследствие започва газообмен с водните пространства, с живите организми, с продуктите на тяхната дейност. Съставът на въздуха постепенно се променя и модерна формасъздадена преди няколко милиона години.

Основните компоненти на атмосферата са азот (около 79%) и кислород (20%). Останалият процент (1%) идва от следните газове: аргон, неон, хелий, метан, въглероден диоксид, водород, криптон, ксенон, озон, амоняк, серен диоксид и азот, азотен оксид и въглероден оксид, включени в този един процент.

Освен това въздухът съдържа водна пара и прахови частици (растителен прашец, прах, солни кристали, аерозолни примеси).

AT последно времеучените отбелязват не качествени, а количествена промянанякои въздушни съставки. А причината за това е човекът и неговата дейност. Само през последните 100 години съдържанието на въглероден диоксид се е увеличило значително! Това е изпълнено с много проблеми, най-глобалният от които е изменението на климата.

Образуване на времето и климата

Атмосферата играе жизненоважна роля при формирането на климата и времето на Земята. Много зависи от количеството слънчева светлина, от естеството на подстилащата повърхност и атмосферната циркулация.

Нека да разгледаме факторите по ред.

1. Атмосферата пропуска топлината на слънчевите лъчи и поглъща вредните лъчения. Древните гърци са знаели, че слънчевите лъчи падат върху различни части на Земята под различен ъгъл. Самата дума "климат" в превод от старогръцки означава "наклон". Да, на екватора слънчеви лъчипадат почти отвесно, защото тук е много горещо. Колкото по-близо до полюсите, толкова по-голям е ъгълът на наклон. И температурата пада.

2. Поради неравномерното нагряване на Земята в атмосферата се образуват въздушни течения. Те са класифицирани според техния размер. Най-малките (десетки и стотици метри) са местните ветрове. Следват мусони и пасати, циклони и антициклони, планетарни фронтални зони.

Всички тези въздушни масипостоянно се движат. Някои от тях са доста статични. Например пасатите, които духат от субтропиците към екватора. Движението на другите до голяма степен зависи от атмосферното налягане.

3. Атмосферното налягане е друг фактор, влияещ върху формирането на климата. Това е налягането на въздуха върху земната повърхност. Както знаете, въздушните маси се движат от зона с високо атмосферно налягане към област, където това налягане е по-ниско.

Има общо 7 зони. Екваторът е зона с ниско налягане. Освен това, от двете страни на екватора до тридесетата ширина - региона високо налягане. От 30° до 60° - отново ниско налягане. А от 60° до полюсите - зона на високо налягане. Между тези зони циркулират въздушни маси. Тези, които отиват от морето към сушата, носят дъжд и лошо време, а тези, които духат откъм континентите, носят ясно и сухо време. На местата, където се сблъскват въздушните течения, се образуват зони на атмосферния фронт, които се характеризират с валежи и лошо, ветровито време.

Учените са доказали, че дори благосъстоянието на човек зависи от атмосферното налягане. Нормално според международните стандарти Атмосферно налягане- 760 mm Hg колона при 0°C. Тази цифра е изчислена за онези участъци от земята, които са почти изравнени с морското равнище. Налягането намалява с надморска височина. Следователно, например, за Санкт Петербург 760 mm Hg. - е норма. Но за Москва, която се намира по-високо, нормалното налягане е 748 mm Hg.

Налягането се променя не само вертикално, но и хоризонтално. Това се усеща особено при преминаването на циклоните.

Структурата на атмосферата

Атмосферата е като на пластова торта. И всеки слой има свои собствени характеристики.

. Тропосферае най-близкият до Земята слой. „Дебелината“ на този слой се променя, докато се отдалечавате от екватора. Над екватора слоят се простира нагоре за 16-18 km, в умерените зони - за 10-12 km, на полюсите - за 8-10 km.

Тук се съдържат 80% от общата маса на въздуха и 90% от водните пари. Тук се образуват облаци, възникват циклони и антициклони. Температурата на въздуха зависи от надморската височина на района. Средно тя пада с 0,65°C на всеки 100 метра.

. тропопауза- преходен слой на атмосферата. Височината му е от няколкостотин метра до 1-2 км. Температурата на въздуха през лятото е по-висока от тази през зимата. Така например над полюсите през зимата -65 ° C. А над екватора по всяко време на годината е -70 ° C.

. Стратосфера- това е слой, чиято горна граница минава на надморска височина 50-55 километра. Тук турбулентността е ниска, съдържанието на водни пари във въздуха е незначително. Но много озон. Максималната му концентрация е на височина 20-25 км. В стратосферата температурата на въздуха започва да се повишава и достига +0,8 ° C. Това се дължи на факта, че озоновият слой взаимодейства с ултравиолетовото лъчение.

. Стратопауза- нисък междинен слой между стратосферата и мезосферата след нея.

. Мезосфера- горната граница на този слой е 80-85 километра. Тук протичат сложни фотохимични процеси с участието на свободни радикали. Именно те осигуряват онова нежно синьо сияние на нашата планета, което се вижда от космоса.

Повечето комети и метеорити изгарят в мезосферата.

. Мезопауза- следващият междинен слой, температурата на въздуха в който е най-малко -90 °.

. Термосфера- долната граница започва на надморска височина 80 - 90 km, а горната граница на слоя преминава приблизително на 800 km. Температурата на въздуха се повишава. Тя може да варира от +500° C до +1000° C. През деня температурните колебания достигат стотици градуси! Но въздухът тук е толкова разреден, че разбирането на термина "температура", както си го представяме, не е подходящо тук.

. йоносфера- обединява мезосфера, мезопауза и термосфера. Въздухът тук се състои основно от кислородни и азотни молекули, както и от квазинеутрална плазма. Слънчевите лъчи, попадайки в йоносферата, силно йонизират молекулите на въздуха. В долния слой (до 90 km) степента на йонизация е ниска. Колкото по-високо, толкова по-голяма е йонизацията. И така, на височина 100-110 км се концентрират електрони. Това допринася за отразяването на къси и средни радиовълни.

Най-важният слой на йоносферата е горният, който се намира на височина 150-400 км. Неговата особеност е, че отразява радиовълните и това допринася за предаването на радиосигнали на големи разстояния.

Именно в йоносферата се случва такова явление като полярното сияние.

. Екзосфера- състои се от кислородни, хелиеви и водородни атоми. Газът в този слой е много разреден и често водородните атоми излизат в открития космос. Следователно този слой се нарича "зона на разсейване".

Първият учен, който предположи, че нашата атмосфера има тегло, беше италианецът Е. Торичели. Остап Бендер, например, в романа "Златният телец" се оплаква, че всеки човек е бил притиснат от въздушна колона с тегло 14 кг! Но голям интригантбеше малко грешно. Възрастен човек изпитва натиск от 13-15 тона! Но ние не усещаме тази тежест, защото атмосферното налягане се балансира от вътрешното налягане на човек. Теглото на нашата атмосфера е 5 300 000 000 000 000 тона. Цифрата е колосална, въпреки че е само една милионна от теглото на нашата планета.

Атмосферата е един от най-важните компоненти на нашата планета. Именно тя "приютява" хората от суровите условия на космическото пространство, като напр слънчева радиацияи космически боклук. Много факти за атмосферата обаче са неизвестни на повечето хора.

истинският цвят на небето

Въпреки че е трудно за вярване, небето всъщност е лилаво. Когато светлината навлезе в атмосферата, частиците въздух и вода абсорбират светлината, разсейвайки я. При това най-разпръснатите лилавоЕто защо хората виждат синьо небе.

Изключителен елемент в земната атмосфера

Както мнозина си спомнят от училище, атмосферата на Земята 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 включена този моментоткрити 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.

бяла ивицав небето

Със сигурност някои понякога се чудеха защо остава бяла ивица в небето зад реактивен самолет. Тези бели следи, известни като обратни следи, се образуват, когато горещи, влажни изгорели газове от двигател на самолет се смесват с по-студен външен въздух. Водните пари от отработените газове замръзват и стават видими.

Основните слоеве на атмосферата

Атмосферата на Земята се състои от пет основни слоя, които правят възможен животна планетата. Първата от тях, тропосферата, се простира от морското равнище до надморска височина от около 17 km до екватора. Повечето от метеорологични събитиясе случва в него.

Озонов слой

Следващият слой на атмосферата, стратосферата, достига височина от около 50 km на екватора. Той съдържа озоновия слой, който предпазва хората от опасните ултравиолетови лъчи. Въпреки че този слой е над тропосферата, той всъщност може да е по-топъл поради енергията, която абсорбира от слънчевите лъчи. Повечето реактивни 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 могат да получат по-добра представа за бурите, повечето от които се случват по-ниско в тропосферата.

Мезосфера

Мезосфера - среден слой, простираща се на височина от 85 км над повърхността на планетата. Температурата му варира около -120 ° C. Повечето от метеорите, които навлизат в земната атмосфера, изгарят в мезосферата. Последните два слоя, които преминават в космоса, са термосферата и екзосферата.

Изчезването на атмосферата

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

Ако нямаше атмосферни газове...

Без различни газове в атмосферата Земята би била твърде студена за човешко съществуване. Водните пари, въглеродният диоксид и други атмосферни газове абсорбират топлината от слънцето и я „разпределят“ по повърхността на планетата, като помагат за създаването на обитаем климат.

Образуване на озоновия слой

Прословутият (и много необходим) озонов слой е създаден, когато кислородните атоми реагират с ултравиолетовата светлина от слънцето, за да образуват озон. Именно озонът абсорбира по-голямата част от вредното лъчение на слънцето. Въпреки важността си, озоновият слой се формира сравнително наскоро, след като в океаните се появи достатъчно живот, за да освободи в атмосферата количеството кислород, необходимо за създаване на минимална концентрация на озон.

йоносфера

Йоносферата е наречена така, защото частици с висока енергия от космоса и от слънцето помагат за образуването на йони, създавайки "електрически слой" около планетата. Когато нямаше сателити, този слой помагаше за отразяването на радиовълните.

киселинен дъжд

Киселинният дъжд, който унищожава цели гори и опустошава водните екосистеми, се образува в атмосферата, когато частици 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 получава, когато вулканични изригвания, и азотен оксид при удари от мълния.

Сила на светкавицата

Светкавицата е толкова мощна, че само едно изхвърляне може да загрее околния въздух до 30 000 ° C. Бързото нагряване причинява експлозивно разширяване на близкия въздух, което се чува под формата на звукова вълна, наречена гръм.

Полярно сияние

Aurora Borealis и Aurora Australis (Северно и Южно сияние) се причиняват от йонни реакции, протичащи в четвъртото ниво на атмосферата, термосферата. Когато силно заредените частици на слънчевия вятър се сблъскат с молекулите на въздуха отгоре магнитни полюсипланети, те светят и създават страхотни светлинни шоута.

залези

Залезите често изглеждат като горящо небе, тъй като малки атмосферни частици разпръскват светлина, отразявайки я в оранжеви и жълти нюанси. Същият принцип е в основата на формирането на дъгите.

Обитатели на горните слоеве на атмосферата

През 2013 г. учените откриха, че малки микроби могат да оцелеят на много километри над повърхността на Земята. На височина 8-15 км над планетата са открити микроби, които унищожават органичните химикали, които се носят в атмосферата, "хранейки се" с тях.

Околният свят се формира от три много различни части: земя, вода и въздух. Всеки от тях е уникален и интересен по свой начин. Сега ще говоримсамо за последното. Какво е атмосфера? Как се появи? От какво е направен и на какви части е разделен? Всички тези въпроси са изключително интересни.

Самото име "атмосфера" се образува от две думи гръцки произход, преведени на руски означават "пара" и "топка". И ако погледнете точно определение, тогава можете да прочетете следното: "Атмосферата е въздушната обвивка на планетата Земя, която се втурва заедно с нея в открития космос." Тя се развива успоредно с геоложките и геохимични процеси, протичащи на планетата. И днес всички процеси, протичащи в живите организми, зависят от него. Без атмосфера планетата би се превърнала в безжизнена пустиня като Луната.

В какво се състои?

Въпросът какво е атмосферата и какви елементи са включени в нея интересува хората от дълго време. Основните компоненти на тази черупка са били известни още през 1774 г. Монтирани са от Антоан Лавоазие. Той откри, че съставът на атмосферата през по-голямата частобразувани от азот и кислород. С течение на времето неговите компоненти са усъвършенствани. И сега знаем, че съдържа много повече газове, както и вода и прах.

Нека разгледаме по-подробно от какво се състои атмосферата на Земята близо до нейната повърхност. Най-често срещаният газ е азотът. Съдържа малко повече от 78 процента. Но въпреки такова голямо количество, азотът във въздуха практически не е активен.

Следващият най-голям и важен елемент е кислородът. Този газ съдържа почти 21% и просто показва много висока активност. Специфичната му функция е да окислява мъртвата органична материя, която се разлага в резултат на тази реакция.

Ниски, но важни газове

Третият газ, който е част от атмосферата, е аргонът. Малко по-малко от един процент. Следват въглероден диоксид с неон, хелий с метан, криптон с водород, ксенон, озон и дори амоняк. Но те са толкова малко, че процентот такива компоненти е равно на стотни, хилядни и милионни. От тях само въглеродният диоксид играе роля съществена ролязащото той е строителен материалнеобходими на растенията за фотосинтеза. Друг негов важна функцияе да блокира радиацията и да абсорбира част от слънчевата топлина.

Друг рядък, но важен газ, озонът, съществува, за да улавя ултравиолетовото лъчение, идващо от слънцето. Благодарение на това свойство целият живот на планетата е надеждно защитен. От друга страна, озонът влияе върху температурата на стратосферата. Поради факта, че абсорбира тази радиация, въздухът се нагрява.

Постоянството на количествения състав на атмосферата се поддържа чрез непрекъснато смесване. Неговите слоеве се движат както хоризонтално, така и вертикално. Така че навсякъде Глобусътдостатъчно кислород и без излишен въглероден диоксид.

Какво още има във въздуха?

Трябва да се отбележи, че в въздушно пространствомогат да бъдат открити пара и прах. Последният се състои от прашец и частици от почвата, в града към тях се присъединяват примеси от емисии на прахови частици от отработените газове.

Но в атмосферата има много вода. При определени условия той се кондензира и се появяват облаци и мъгла. Всъщност това е едно и също нещо, само че първите се появяват високо над повърхността на Земята, а последните се разпространяват по нея. Облаците приемат различни форми. Този процес зависи от височината над Земята.

Ако се образуват на 2 км над сушата, тогава те се наричат ​​слоести. Именно от тях пада дъжд на земята или вали сняг. Над тях се образуват купести облаци до височина 8 км. Те винаги са най-красивите и живописни. Точно тях ги преглеждат и се чудят как изглеждат. Ако в следващите 10 км се появят такива образувания, те ще бъдат много леки и ефирни. Името им е цирус.

Какви са слоевете на атмосферата?

Въпреки че имат много различни температури един от друг, много е трудно да се каже на каква конкретна височина започва един слой и завършва друг. Това разделение е много условно и е приблизително. Въпреки това, слоевете на атмосферата все още съществуват и изпълняват своите функции.

Повечето Долна частвъздушната обвивка се нарича тропосфера. Дебелината му се увеличава при движение от полюсите към екватора от 8 до 18 км. Това е най-топлата част от атмосферата, тъй като въздухът в нея се нагрява от земната повърхност. Повечето от водните пари са концентрирани в тропосферата, така че в нея се образуват облаци, падат валежи, гръмотевични бури и духат ветрове.

Следващият слой е с дебелина около 40 км и се нарича стратосфера. Ако наблюдателят се премести в тази част на въздуха, ще открие, че небето е станало лилаво. Това се дължи на ниската плътност на веществото, което практически не разпръсква слънчевите лъчи. Именно в този слой летят реактивните самолети. За тях там са отворени всички открити пространства, тъй като на практика няма облаци. Вътре в стратосферата има слой, състоящ се от голямо количество озон.

Следват стратопаузата и мезосферата. Последният е с дебелина около 30 km. Характеризира се с рязко намаляване на плътността и температурата на въздуха. Небето изглежда черно за наблюдателя. Тук дори можете да наблюдавате звездите през деня.

Слоеве с малко или никакъв въздух

Структурата на атмосферата продължава със слой, наречен термосфера - най-дългият от всички останали, дебелината му достига 400 km. Този слой се характеризира с огромна температура, която може да достигне 1700 ° C.

Последните две сфери често се комбинират в една и се наричат ​​йоносфера. Това се дължи на факта, че в тях протичат реакции с освобождаване на йони. Именно тези слоеве ви позволяват да наблюдавате такова природно явление като северното сияние.

Следващите 50 км от Земята са запазени за екзосферата. Това е външната обвивка на атмосферата. В него частиците въздух се разпръскват в пространството. Метеорологичните сателити обикновено се движат в този слой.

Земната атмосфера завършва с магнитосфера. Именно тя приюти повечето от изкуствените спътници на планетата.

След всичко казано не би трябвало да има съмнение каква е атмосферата. Ако има съмнения относно неговата необходимост, тогава е лесно да ги разсеете.

Стойността на атмосферата

Основната функция на атмосферата е да предпазва повърхността на планетата от прегряване през деня и прекомерно охлаждане през нощта. Следващата важност на тази черупка, която никой няма да оспори, е да доставя кислород на всички живи същества. Без него те биха се задушили.

Повечето метеорити изгарят в горните слоеве, като никога не достигат повърхността на Земята. И хората могат да се възхищават на летящите светлини, бъркайки ги с падащи звезди. Без атмосфера цялата Земя би била осеяна с кратери. Що се отнася до защитата от слънчева радиациявече споменато по-горе.

Как човек влияе на атмосферата?

Много негативно. Това се дължи на нарастващата активност на хората. Основният дял от всички негативни аспекти се пада на индустрията и транспорта. Между другото, автомобилите отделят почти 60% от всички замърсители, които проникват в атмосферата. Останалите четиридесет са разпределени между енергетиката и индустрията, както и индустриите за унищожаване на отпадъци.

списък вредни вещества, които ежедневно допълват състава на въздуха, е много дълъг. Поради транспорта в атмосферата са: азот и сяра, въглерод, синьо и сажди, както и силен канцероген, който причинява рак на кожата - бензопирен.

Промишлеността отчита следните химични елементи: серен диоксид, въглеводороди и сероводород, амоняк и фенол, хлор и флуор. Ако процесът продължи, тогава скоро отговорите на въпросите: „Каква е атмосферата? В какво се състои? ще бъде съвсем различен.