Атмосферата е това, което прави живота възможен на Земята. Получаваме първата информация и факти за атмосферата в началното училище. В гимназията вече сме по-запознати с тази концепция в часовете по география.

Концепцията за земната атмосфера

Атмосферата присъства не само на Земята, но и на други небесни тела. Това е името на газовата обвивка около планетите. Съставът на този газов слой на различните планети е значително различен. Нека да разгледаме основната информация и факти за иначе наречения въздух.

Най-важният му компонент е кислородът. Някои погрешно смятат, че земната атмосфера е изградена изцяло от кислород, но въздухът всъщност е смес от газове. Съдържа 78% азот и 21% кислород. Останалият един процент включва озон, аргон, въглероден диоксид, водна пара. Нека процентът на тези газове е малък, но те изпълняват важна функция - те абсорбират значителна част от слънчевата лъчиста енергия, като по този начин не позволяват на светилото да превърне целия живот на нашата планета в пепел. Свойствата на атмосферата се променят с надморската височина. Например на височина 65 км азотът е 86%, а кислородът е 19%.

Съставът на земната атмосфера

• Въглероден двуокисот съществено значение за храненето на растенията. В атмосферата се появява в резултат на процеса на дишане на живи организми, гниене, изгаряне. Липсата му в състава на атмосферата би направила невъзможно съществуването на каквито и да било растения.
• Кислороде жизненоважен компонент на атмосферата за хората. Наличието му е условие за съществуването на всички живи организми. Той съставлява около 20% от общия обем на атмосферните газове.
• ОзонТой е естествен абсорбатор на слънчевата ултравиолетова радиация, която влияе неблагоприятно на живите организми. По-голямата част от него образува отделен слой на атмосферата - озонов екран. Напоследък човешката дейност води до факта, че започва постепенно да се руши, но тъй като е от голямо значение, се работи активно за запазването и възстановяването му.
• водна параопределя влажността на въздуха. Съдържанието му може да варира в зависимост от различни фактори: температура на въздуха, географско местоположение, сезон. При ниски температури във въздуха има много малко водни пари, може би по-малко от един процент, а при високи температури количеството им достига 4%.
• В допълнение към всичко по-горе, в състава на земната атмосфера винаги има определен процент твърди и течни примеси. Това са сажди, пепел, морска сол, прах, водни капки, микроорганизми. Те могат да попаднат във въздуха както естествено, така и по антропогенен път.

Слоеве на атмосферата

И температурата, и плътността, и качественият състав на въздуха не са еднакви на различни височини. Поради това е обичайно да се разграничават различни слоеве на атмосферата. Всеки от тях има своя собствена характеристика. Нека да разберем кои слоеве на атмосферата се различават:

• Тропосферата е слоят на атмосферата, който е най-близо до повърхността на Земята. Височината му е 8-10 км над полюсите и 16-18 км в тропиците. Тук се намират 90% от всички водни пари, налични в атмосферата, така че има активно образуване на облаци. Също така в този слой има такива процеси като движение на въздуха (вятър), турбулентност, конвекция. Температурата варира от +45 градуса по обяд през топлия сезон в тропиците до -65 градуса на полюсите.
• Стратосферата е вторият най-отдалечен слой от атмосферата. Намира се на надморска височина от 11 до 50 км. В долния слой на стратосферата температурата е около -55, към разстоянието от Земята се повишава до +1˚С. Тази област се нарича инверсия и е границата между стратосферата и мезосферата.
• Мезосферата се намира на надморска височина от 50 до 90 km. Температурата на долната му граница е около 0, на горната достига -80...-90 ˚С. Метеоритите, навлизащи в земната атмосфера, изгарят напълно в мезосферата, което причинява въздушно сияние тук.
• Дебелината на термосферата е около 700 km. Северното сияние се появява в този слой на атмосферата. Те се появяват поради действието на космическата радиация и радиацията, излъчвана от Слънцето.
• Екзосферата е зона на разсейване на въздуха. Тук концентрацията на газовете е малка и се осъществява постепенното им излизане в междупланетното пространство.

За граница между земната атмосфера и космическото пространство се приема линия от 100 км. Тази линия се нарича линия на Карман.

атмосферно налягане

Слушайки прогнозата за времето, често чуваме показания за барометрично налягане. Но какво означава атмосферното налягане и как може да ни повлияе?

Разбрахме, че въздухът се състои от газове и примеси. Всеки от тези компоненти има собствено тегло, което означава, че атмосферата не е в безтегловност, както се смяташе до 17 век. Атмосферното налягане е силата, с която всички слоеве на атмосферата притискат повърхността на Земята и всички обекти.

Учените извършиха сложни изчисления и доказаха, че атмосферата притиска един квадратен метър площ със сила от 10 333 кг. Това означава, че човешкото тяло е подложено на въздушно налягане, чието тегло е 12-15 тона. Защо не го усещаме? Спестява ни вътрешното си напрежение, което балансира външното. Можете да почувствате налягането на атмосферата, докато сте в самолет или високо в планината, тъй като атмосферното налягане на височина е много по-малко. В този случай са възможни физически дискомфорт, запушени уши, виене на свят.

За атмосферата наоколо може да се каже много. Знаем много интересни факти за нея и някои от тях може да изглеждат изненадващи:

• Теглото на земната атмосфера е 5 300 000 000 000 000 тона.
• Допринася за предаването на звук. На надморска височина над 100 км това свойство изчезва поради промени в състава на атмосферата.
• Движението на атмосферата се провокира от неравномерното нагряване на земната повърхност.
• Термометърът се използва за измерване на температурата на въздуха, а барометърът се използва за измерване на атмосферното налягане.
• Наличието на атмосфера спасява нашата планета от 100 тона метеорити дневно.
• Съставът на въздуха беше фиксиран в продължение на няколкостотин милиона години, но започна да се променя с началото на бързата индустриална дейност.
• Смята се, че атмосферата се простира нагоре до надморска височина от 3000 км.

Стойността на атмосферата за човека

Физиологичната зона на атмосферата е 5 км. На надморска височина от 5000 м човек започва да проявява кислороден глад, което се изразява в намаляване на работоспособността му и влошаване на благосъстоянието. Това показва, че човек не може да оцелее в пространство, където не съществува тази удивителна смес от газове.

Цялата информация и факти за атмосферата само потвърждават нейното значение за хората. Благодарение на неговото присъствие се появи възможността за развитие на живот на Земята. Още днес, след като сме оценили степента на щетите, които човечеството е в състояние да нанесе с действията си на животворния въздух, трябва да помислим за по-нататъшни мерки за запазване и възстановяване на атмосферата.

Слоевете на атмосферата в ред от земната повърхност

Ролята на атмосферата в живота на Земята

Атмосферата е източникът на кислород, който хората дишат. Въпреки това, докато се изкачвате до надморска височина, общото атмосферно налягане пада, което води до намаляване на парциалното налягане на кислорода.

Човешките бели дробове съдържат приблизително три литра алвеоларен въздух. Ако атмосферното налягане е нормално, тогава парциалното налягане на кислорода в алвеоларния въздух ще бъде 11 mm Hg. Чл., Налягане на въглероден диоксид - 40 mm Hg. чл., а водната пара - 47 mm Hg. Изкуство. С увеличаване на надморската височина налягането на кислорода намалява, а налягането на водните пари и въглеродния диоксид в белите дробове като цяло ще остане постоянно - приблизително 87 mm Hg. Изкуство. Когато налягането на въздуха се изравни с тази стойност, кислородът ще спре да тече в белите дробове.

Поради спада на атмосферното налягане на надморска височина от 20 км тук ще кипи вода и интерстициална телесна течност в човешкото тяло. Ако не използвате кабина под налягане, на такава височина човек ще умре почти мигновено. Следователно, от гледна точка на физиологичните характеристики на човешкото тяло, "космосът" възниква от височина 20 км над морското равнище.

Ролята на атмосферата в живота на Земята е много голяма. Така например, благодарение на плътните въздушни слоеве - тропосферата и стратосферата, хората са защитени от излагане на радиация. В космоса, в разреден въздух, на надморска височина над 36 км действа йонизиращо лъчение. На надморска височина над 40 км - ултравиолетово.

При издигане над земната повърхност на височина над 90-100 км ще има постепенно отслабване, а след това и пълно изчезване на познатите за хората явления, наблюдавани в долния слой на атмосферата:

Звукът не се разпространява.

Няма аеродинамична сила и съпротивление.

Топлината не се пренася чрез конвекция и т.н.

Атмосферният слой предпазва Земята и всички живи организми от космическа радиация, от метеорити, отговаря за регулирането на сезонните температурни колебания, балансирането и изравняването на дневните. При липса на атмосфера на Земята дневната температура би варирала в рамките на +/-200С˚. Атмосферният слой е животворен "буфер" между земната повърхност и космическото пространство, носител на влага и топлина; в атмосферата протичат процеси на фотосинтеза и енергообмен - най-важните биосферни процеси.

Слоевете на атмосферата в ред от земната повърхност

Атмосферата е слоеста структура, която представлява следните слоеве на атмосферата в ред от повърхността на Земята:

Тропосфера.

Стратосфера.

Мезосфера.

Термосфера.

Екзосфера

Всеки слой няма резки граници помежду си и височината им се влияе от географската ширина и сезоните. Тази слоеста структура се е образувала в резултат на температурни промени на различни височини. Благодарение на атмосферата виждаме мигащи звезди.

Структурата на земната атмосфера по слоеве:

От какво е съставена земната атмосфера?

Всеки атмосферен слой се различава по температура, плътност и състав. Общата дебелина на атмосферата е 1,5-2,0 хиляди км. От какво е съставена земната атмосфера? В момента това е смес от газове с различни примеси.

Тропосфера

Структурата на земната атмосфера започва с тропосферата, която е долната част на атмосферата с височина около 10-15 km. Тук е концентрирана по-голямата част от атмосферния въздух. Характерна особеност на тропосферата е спад на температурата с 0,6 ˚C при издигане нагоре на всеки 100 метра. Тропосферата е концентрирала в себе си почти цялата атмосферна водна пара и тук се образуват и облаци.

Височината на тропосферата се променя ежедневно. Освен това средната му стойност варира в зависимост от географската ширина и сезона на годината. Средната височина на тропосферата над полюсите е 9 км, над екватора - около 17 км. Средната годишна температура на въздуха над екватора е близо до +26 ˚C, а над Северния полюс -23 ˚C. Горната линия на границата на тропосферата над екватора е средната годишна температура около -70 ˚C, а над северния полюс през лятото -45 ˚C и през зимата -65 ˚C. Следователно, колкото по-голяма е надморската височина, толкова по-ниска е температурата. Слънчевите лъчи преминават свободно през тропосферата, нагрявайки повърхността на Земята. Топлината, излъчвана от слънцето, се задържа от въглероден диоксид, метан и водни пари.

Стратосфера

Над слоя на тропосферата е стратосферата, чиято височина е 50-55 км. Особеността на този слой е повишаването на температурата с височина. Между тропосферата и стратосферата има преходен слой, наречен тропопауза.

Приблизително от височина 25 километра температурата на стратосферния слой започва да се повишава и при достигане на максимална височина от 50 km тя придобива стойности от +10 до +30 ˚C.

В стратосферата има много малко водна пара. Понякога на надморска височина от около 25 км можете да намерите доста тънки облаци, които се наричат ​​"седеф". През деня те не се забелязват, но през нощта светят поради осветяването на слънцето, което е под хоризонта. Съставът на седефените облаци е преохладени водни капчици. Стратосферата е изградена предимно от озон.

Мезосфера

Височината на мезосферния слой е приблизително 80 km. Тук с издигането нагоре температурата се понижава и на най-горната граница достига стойности няколко десетки С˚ под нулата. В мезосферата също могат да се наблюдават облаци, които се предполага, че са образувани от ледени кристали. Тези облаци се наричат ​​"сребристи". Мезосферата се характеризира с най-ниската температура в атмосферата: от -2 до -138 ˚C.

Термосфера

Този атмосферен слой получи името си поради високите температури. Термосферата се състои от:

йоносфера.

екзосфери.

Йоносферата се характеризира с разреден въздух, всеки сантиметър от който на височина 300 km се състои от 1 милиард атома и молекули, а на височина 600 km - повече от 100 милиона.

Йоносферата също се характеризира с висока йонизация на въздуха. Тези йони са съставени от заредени кислородни атоми, заредени молекули от азотни атоми и свободни електрони.

Екзосфера

От височина 800-1000 км започва екзосферният слой. Частиците газ, особено леките, се движат тук с голяма скорост, преодолявайки силата на гравитацията. Такива частици, поради бързото си движение, излитат от атмосферата в открития космос и се разпръскват. Следователно екзосферата се нарича сфера на дисперсия. Предимно водородните атоми летят в космоса и съставляват най-високите слоеве на екзосферата. Благодарение на частиците в горните слоеве на атмосферата и частиците от слънчевия вятър можем да наблюдаваме северното сияние.

Сателитите и геофизичните ракети позволиха да се установи наличието в горните слоеве на атмосферата на радиационния пояс на планетата, който се състои от електрически заредени частици - електрони и протони.

Атмосферата е един от най-важните компоненти на нашата планета. Именно тя "приютява" хората от суровите условия на космическото пространство, като слънчевата радиация и космическите отпадъци. Много факти за атмосферата обаче са неизвестни на повечето хора.

1. 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. В същото време виолетовият цвят е най-разпръснат, поради което хората виждат синьото небе.

2. 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 досега открита от учените (освен кометата 67P), в която има свободен кислород. Тъй като кислородът е силно реактивен газ, той често реагира с други химикали в космоса. Неговата чиста форма на Земята прави планетата обитаема.

3. Бяла ивица в небето

Със сигурност някои понякога се 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.

4. Основните слоеве на атмосферата

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

5. 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.

6. Мезосфера

Мезосферата е средният слой, който се простира на височина от 85 km 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. Йоносфера

Йоносферата е наречена така, защото високоенергийни частици 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.

11. 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 съединения се срещат и в природата: серен диоксид се произвежда по време на вулканични изригвания, а азотен оксид - по време на светкавици.

12. Светкавична сила

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.

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 над магнитните полюси на планетата, те светят и създават великолепни светлинни шоута.

14. 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.

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.

Привържениците на теорията за апокалипсиса и различни други истории на ужасите ще се интересуват да научат.

СТРУКТУРА НА АТМОСФЕРАТА

атмосфера(от др.гръцки ἀτμός - пара и σφαῖρα - топка) - газова обвивка (геосфера), обграждаща планетата Земя. Вътрешната му повърхност покрива хидросферата и частично земната кора, а външната му повърхност граничи с околоземната част на космическото пространство.

Физически свойства

Дебелината на атмосферата е около 120 км от повърхността на Земята. Общата маса на въздуха в атмосферата е (5,1-5,3) 10 18 kg. От тях масата на сухия въздух е (5,1352 ± 0,0003) 10 18 kg, общата маса на водната пара е средно 1,27 10 16 kg.

Моларната маса на чистия сух въздух е 28,966 g/mol, плътността на въздуха на морската повърхност е приблизително 1,2 kg/m 3 . Налягането при 0 °C на морското равнище е 101,325 kPa; критична температура - -140,7 ° C; критично налягане - 3,7 MPa; C p при 0 °C - 1,0048 10 3 J/(kg K), C v - 0,7159 10 3 J/(kg K) (при 0 °C). Разтворимостта на въздуха във вода (по маса) при 0 ° C - 0,0036%, при 25 ° C - 0,0023%.

За "нормални условия" на земната повърхност се приемат: плътност 1,2 kg / m 3, барометрично налягане 101,35 kPa, температура плюс 20 ° C и относителна влажност 50%. Тези условни показатели имат чисто инженерна стойност.

Структурата на атмосферата

Атмосферата има слоест строеж. Слоевете на атмосферата се различават един от друг по температурата на въздуха, неговата плътност, количеството водна пара във въздуха и други свойства.

Тропосфера(на старогръцки τρόπος - "завой", "промяна" и σφαῖρα - "топка") - долният, най-изучен слой на атмосферата, висок 8-10 км в полярните райони, до 10-12 км в умерените ширини, на екватора - 16-18 км.

При издигане в тропосферата температурата се понижава средно с 0,65 K на всеки 100 m и достига 180-220 K в горната част. Този горен слой на тропосферата, в който спадането на температурата с височина спира, се нарича тропопауза. Следващият слой на атмосферата над тропосферата се нарича стратосфера.

Повече от 80% от общата маса на атмосферния въздух е концентрирана в тропосферата, турбулентността и конвекцията са силно развити, преобладаващата част от водните пари е концентрирана, възникват облаци, образуват се атмосферни фронтове, развиват се циклони и антициклони, както и други процеси, които определят времето и климата. Процесите, протичащи в тропосферата, се дължат предимно на конвекция.

Частта от тропосферата, в която могат да се образуват ледници на земната повърхност, се нарича хионосфера.

тропопауза(от гръцки τροπος - обръщане, изменение и παῦσις - спиране, спиране) - слоят на атмосферата, в който спира намаляването на температурата с височина; преходен слой от тропосфера към стратосфера. В земната атмосфера тропопаузата се намира на височина от 8-12 km (над морското равнище) в полярните области и до 16-18 km над екватора. Височината на тропопаузата също зависи от времето на годината (тропопаузата е по-висока през лятото, отколкото през зимата) и циклоналната активност (тя е по-ниска в циклоните и по-висока в антициклоните)

Дебелината на тропопаузата варира от няколкостотин метра до 2-3 километра. В субтропиците се наблюдават разкъсвания на тропопаузата поради мощни струйни течения. Тропопаузата над определени зони често се разрушава и преформира.

Стратосфера(от латински stratum - настилка, слой) - слой на атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 km. Характерна е лека промяна на температурата в слоя 11-25 km (долния слой на стратосферата) и повишаването й в слоя 25-40 km от -56,5 до 0,8 °C (горния слой на стратосферата или инверсионната област). Достигнала стойност от около 273 K (почти 0 °C) на надморска височина от около 40 km, температурата остава постоянна до надморска височина от около 55 km. Тази област с постоянна температура се нарича стратопауза и е границата между стратосферата и мезосферата. Плътността на въздуха в стратосферата е десетки и стотици пъти по-малка от тази на морското равнище.

Именно в стратосферата се намира озоносферният слой („озонов слой“) (на височина от 15-20 до 55-60 km), който определя горната граница на живота в биосферата. Озонът (O 3 ) се образува в резултат на фотохимични реакции най-интензивно на надморска височина ~30 km. Общата маса на O 3 при нормално налягане би била слой с дебелина 1,7-4,0 mm, но дори това е достатъчно, за да абсорбира слънчевата ултравиолетова радиация, която е вредна за живота. Разрушаването на O 3 възниква, когато взаимодейства със свободни радикали, NO, халоген-съдържащи съединения (включително "фреони").

По-голямата част от късовълновата част на ултравиолетовото лъчение (180-200 nm) се задържа в стратосферата и енергията на късите вълни се трансформира. Под въздействието на тези лъчи се променят магнитните полета, разпадат се молекули, настъпва йонизация, ново образуване на газове и други химични съединения. Тези процеси могат да се наблюдават под формата на северно сияние, светкавици и други сияния.

В стратосферата и по-високите слоеве, под въздействието на слънчевата радиация, газовите молекули се дисоциират - на атоми (над 80 km CO 2 и H 2 дисоциират, над 150 km - O 2, над 300 km - N 2). На надморска височина от 200-500 km в йоносферата се случва и йонизация на газове; на височина от 320 km концентрацията на заредени частици (O + 2, O - 2, N + 2) е ~ 1/300 от концентрация на неутрални частици. В горните слоеве на атмосферата има свободни радикали - OH, HO 2 и др.

В стратосферата почти няма водна пара.

Полетите в стратосферата започват през 30-те години на миналия век. Широко известен е полетът на първия стратосферен балон (FNRS-1), който Огюст Пикар и Пол Кипфер направиха на 27 май 1931 г. до височина 16,2 km. Съвременните бойни и свръхзвукови търговски самолети летят в стратосферата на височини обикновено до 20 km (въпреки че динамичният таван може да бъде много по-висок). Височинните метеорологични балони се издигат до 40 км; рекордът за безпилотен балон е 51,8 км.

Напоследък във военните кръгове на Съединените щати се обръща голямо внимание на развитието на слоевете на стратосферата над 20 km, често наричани "предпространство" (англ. « близкия космос» ). Предполага се, че безпилотните дирижабли и самолетите със слънчева енергия (като NASA Pathfinder) ще могат да останат на надморска височина от около 30 km за дълго време и да осигурят наблюдение и комуникация за много големи райони, като същевременно останат слабо уязвими за противовъздушната отбрана системи; такива устройства ще бъдат в пъти по-евтини от сателитите.

Стратопауза- слой на атмосферата, който е границата между два слоя, стратосферата и мезосферата. В стратосферата температурата се повишава с надморска височина, а стратопаузата е слоят, където температурата достига своя максимум. Температурата на стратопаузата е около 0 °C.

Това явление се наблюдава не само на Земята, но и на други планети с атмосфера.

На Земята стратопаузата се намира на надморска височина от 50 - 55 км. Атмосферното налягане е около 1/1000 от налягането на морското равнище.

Мезосфера(от гръцки μεσο- - „среден“ и σφαῖρα - „топка“, „сфера“) - слоят на атмосферата на височини от 40-50 до 80-90 km. Характеризира се с повишаване на температурата с височина; максималната (около +50 ° C) температура се намира на надморска височина от около 60 km, след което температурата започва да намалява до -70 ° или -80 ° C. Такова понижение на температурата е свързано с енергийното поглъщане на слънчевата радиация (радиация) от озона. Терминът е приет от Географския и геофизически съюз през 1951 г.

Газовият състав на мезосферата, както и тези на ниските атмосферни слоеве, е постоянен и съдържа около 80% азот и 20% кислород.

Мезосферата е отделена от подлежащата стратосфера от стратопаузата и от горната термосфера от мезопаузата. Мезопаузата основно съвпада с турбопаузата.

Метеорите започват да светят и като правило изгарят напълно в мезосферата.

В мезосферата могат да се появят нощни облаци.

За полетите мезосферата е нещо като "мъртва зона" - въздухът тук е твърде разреден, за да поддържа самолети или балони (на височина 50 км плътността на въздуха е 1000 пъти по-малка, отколкото на морското равнище), и в същото време твърде плътно за изкуствени полети сателити в толкова ниска орбита. Преките изследвания на мезосферата се извършват главно с помощта на суборбитални метеорологични ракети; като цяло мезосферата е проучена по-лошо от другите слоеве на атмосферата, във връзка с което учените я нарекоха „игноросфера“.

мезопауза

мезопаузаСлоят на атмосферата, който разделя мезосферата и термосферата. На Земята се намира на надморска височина от 80-90 км. В мезопаузата има температурен минимум, който е около -100 ° C. Долу (започвайки от височина около 50 km) температурата спада с височина, горе (до височина около 400 km) отново се повишава. Мезопаузата съвпада с долната граница на областта на активно поглъщане на рентгеновите лъчи и най-късата дължина на вълната на ултравиолетовото лъчение на Слънцето. На тази височина се наблюдават сребристи облаци.

Мезопаузата съществува не само на Земята, но и на други планети с атмосфера.

Линия Карман- височина над морското равнище, която условно се приема за граница между земната атмосфера и космоса.

Според дефиницията на Fédération Aéronautique Internationale (FAI), линията Karman е на надморска височина от 100 km.

Височината е кръстена на Теодор фон Карман, американски учен от унгарски произход. Той беше първият, който установи, че приблизително на тази височина атмосферата става толкова разредена, че аеронавтиката става невъзможна, тъй като скоростта на самолета, необходима за създаване на достатъчно повдигане, става по-голяма от първата космическа скорост и следователно, за да се постигне по-висока височини, е необходимо да се използват средствата на космонавтиката.

Земната атмосфера продължава отвъд линията на Карман. Външната част на земната атмосфера, екзосферата, се простира до надморска височина от 10 000 km или повече, на такава надморска височина атмосферата се състои главно от водородни атоми, които могат да напуснат атмосферата.

Достигането до линията Карман беше първото условие за наградата Ansari X, тъй като това е основата за признаването на полета като космически.

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

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

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

Богатата на кислород атмосфера прави живота възможен на Земята. Атмосферният кислород се използва в процеса на дишане от хора, животни и растения.

Ако нямаше атмосфера, Земята щеше да е тиха като Луната. В крайна сметка звукът е вибрацията на частиците въздух. Синият цвят на небето се обяснява с факта, че слънчевите лъчи, преминавайки през атмосферата, сякаш през леща, се разлагат на съставните си цветове. В този случай лъчите на синьо и синьо се разпръскват най-вече.

Атмосферата задържа по-голямата част от ултравиолетовото лъчение от Слънцето, което има пагубен ефект върху живите организми. Той също така поддържа топлината на повърхността на Земята, предотвратявайки охлаждането на нашата планета.

Структурата на атмосферата

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

Тропосфера

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

Ориз. 1. Структурата на земната атмосфера

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

Около 80% от масата на атмосферата е съсредоточена в тропосферата, почти цялата водна пара е разположена, възникват гръмотевични бури, бури, облаци и валежи, възниква вертикално (конвекция) и хоризонтално (вятър) движение на въздуха.

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

Стратосфера

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

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

Този слой е концентриран озон(озонов екран, озоносфера), слой, който абсорбира ултравиолетовите лъчи, предотвратявайки преминаването им към Земята и по този начин защитавайки живите организми на нашата планета. Поради озона температурата на въздуха на горната граница на стратосферата е в диапазона от -50 до 4-55 °C.

Между мезосферата и стратосферата има преходна зона - стратопаузата.

Мезосфера

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

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

В мезосферата и термосферата под действието на космическите лъчи газовите молекули се разпадат на заредени (йонизирани) частици от атоми, така че тази част от атмосферата се нарича йоносфера- слой от много разреден въздух, разположен на височина от 50 до 1000 km, състоящ се главно от йонизирани кислородни атоми, молекули на азотен оксид и свободни електрони. Този слой се характеризира с висока електрификация и от него се отразяват дълги и средни радиовълни, като от огледало.

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

Екзосфера

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

Състав на атмосферата

Атмосферата е смес от газове, състояща се от азот (78,08%), кислород (20,95%), въглероден диоксид (0,03%), аргон (0,93%), малко количество хелий, неон, ксенон, криптон (0,01%), озон и други газове, но съдържанието им е незначително (табл. 1). Съвременният състав на въздуха на Земята е установен преди повече от сто милиона години, но рязко нарасналата човешка производствена дейност все пак доведе до неговата промяна. В момента се наблюдава увеличение на съдържанието на CO 2 с около 10-12%.

Газовете, които изграждат атмосферата, изпълняват различни функционални роли. Но основното значение на тези газове се определя преди всичко от факта, че те много силно поглъщат лъчиста енергия и по този начин оказват значително влияние върху температурния режим на земната повърхност и атмосферата.

Таблица 1. Химичен състав на сухия атмосферен въздух близо до земната повърхност

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

азот,най-често срещаният газ в атмосферата, химически малко активен.

Кислород, за разлика от азота, е химически много активен елемент. Специфичната функция на кислорода е окисляването на органичната материя на хетеротрофни организми, скали и непълно окислени газове, изпускани в атмосферата от вулкани. Без кислород не би имало разлагане на мъртва органична материя.

Ролята на въглеродния диоксид в атмосферата е изключително голяма. Той навлиза в атмосферата в резултат на процесите на горене, дишане на живи организми, гниене и е преди всичко основният строителен материал за създаването на органична материя по време на фотосинтезата. В допълнение, свойството на въглеродния диоксид да предава късовълнова слънчева радиация и да абсорбира част от топлинната дълговълнова радиация е от голямо значение, което ще създаде така наречения парников ефект, който ще бъде разгледан по-долу.

Влиянието върху атмосферните процеси, особено върху топлинния режим на стратосферата, също се упражнява от озон.Този газ служи като естествен абсорбатор на слънчевата ултравиолетова радиация, а абсорбцията на слънчевата радиация води до нагряване на въздуха. Средните месечни стойности на общото съдържание на озон в атмосферата варират в зависимост от географската ширина на района и сезона в рамките на 0,23-0,52 cm (това е дебелината на озоновия слой при приземно налягане и температура). Има увеличение на съдържанието на озон от екватора към полюсите и годишно изменение с минимум през есента и максимум през пролетта.

Характерно свойство на атмосферата може да се нарече фактът, че съдържанието на основните газове (азот, кислород, аргон) се променя леко с височина: на надморска височина от 65 km в атмосферата съдържанието на азот е 86%, кислород - 19 , аргон - 0,91, на височина 95 км - азот 77, кислород - 21,3, аргон - 0,82%. Постоянността на състава на атмосферния въздух вертикално и хоризонтално се поддържа чрез смесването му.

Освен газове, въздухът съдържа водна параи твърди частици.Последните могат да имат както естествен, така и изкуствен (антропогенен) произход. Това са цветен прашец, малки солни кристали, пътен прах, аерозолни примеси. Когато слънчевите лъчи проникнат през прозореца, те могат да се видят с просто око.

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

Концентрацията на аерозоли в атмосферата определя прозрачността на въздуха, което влияе на слънчевата радиация, достигаща земната повърхност. Най-големите аерозоли са кондензационните ядра (от лат. кондензация- уплътняване, сгъстяване) - допринасят за превръщането на водните пари във водни капчици.

Стойността на водната пара се определя преди всичко от факта, че тя забавя дълговълновото топлинно излъчване на земната повърхност; представлява основната връзка на големи и малки цикли на влага; повишава температурата на въздуха, когато водните легла кондензират.

Количеството водна пара в атмосферата варира във времето и пространството. По този начин концентрацията на водни пари в близост до земната повърхност варира от 3% в тропиците до 2-10 (15)% в Антарктика.

Средното съдържание на водна пара във вертикалния стълб на атмосферата в умерените ширини е около 1,6-1,7 см (такава дебелина ще има слоят кондензирана водна пара). Информацията за водните пари в различните слоеве на атмосферата е противоречива. Предполага се например, че във височинния диапазон от 20 до 30 km специфичната влажност силно нараства с височината. Последвалите измервания обаче показват по-голяма сухота на стратосферата. Очевидно специфичната влажност в стратосферата зависи малко от височината и възлиза на 2–4 mg/kg.

Променливостта на съдържанието на водна пара в тропосферата се определя от взаимодействието на изпарение, кондензация и хоризонтален транспорт. В резултат на кондензацията на водните пари се образуват облаци и се появяват валежи под формата на дъжд, градушка и сняг.

Процесите на фазови преходи на водата протичат главно в тропосферата, поради което облаците в стратосферата (на надморска височина 20-30 km) и мезосферата (близо до мезопаузата), наречени седеф и сребро, се наблюдават сравнително рядко , докато тропосферните облаци често покриват около 50% от цялата земна повърхност.

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

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

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

Въздухът може да бъде богати не е наситенпара. Така че, ако при температура от +30 ° C 1 m 3 въздух съдържа 15 g водна пара, въздухът не е наситен с водна пара; ако е 30 г - наситен.

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

Относителна влажност- това е съотношението (в проценти) на действителното съдържание на водна пара в 1 m 3 въздух към количеството водна пара, което може да се съдържа в 1 m L при дадена температура. Например, ако по радиото се излъчи прогноза за времето, че относителната влажност е 70%, това означава, че въздухът съдържа 70% от водните пари, които може да задържи при дадена температура.

Колкото по-голяма е относителната влажност на въздуха, t. колкото по-близо е въздухът до насищане, толкова по-вероятно е да падне.

В екваториалната зона се наблюдава винаги висока (до 90%) относителна влажност, тъй като има висока температура на въздуха през цялата година и има голямо изпарение от повърхността на океаните. Същата висока относителна влажност има и в полярните райони, но само защото при ниски температури дори малко количество водна пара прави въздуха наситен или близък до насищане. В умерените географски ширини относителната влажност варира сезонно – тя е по-висока през зимата и по-ниска през лятото.

Относителната влажност на въздуха е особено ниска в пустините: 1 m 1 въздух там съдържа два до три пъти по-малко от възможното количество водни пари при дадена температура.

За измерване на относителната влажност се използва влагомер (от гръцки hygros - мокър и metreco - измервам).

Когато се охлади, наситеният въздух не може да задържи същото количество водна пара в себе си, той се сгъстява (кондензира), превръщайки се в капчици мъгла. През лятото в ясна хладна нощ може да се наблюдава мъгла.

Облаци- това е същата мъгла, само че се образува не на земната повърхност, а на определена височина. Когато въздухът се издига, той се охлажда и водните пари в него кондензират. Получените малки капчици вода изграждат облаците.

участват в образуването на облаци прахови частициокачени в тропосферата.

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

Най-долните и тежки облаци са слоести. Те се намират на надморска височина от 2 км от земната повърхност. На височина от 2 до 8 км могат да се наблюдават по-живописни купести облаци. Най-високите и леки са перестите облаци. Те се намират на надморска височина от 8 до 18 км над земната повърхност.

семейства	Видове облаци	Външен вид
А. Горна облачност - над 6 км	I. Перести	Нишковидни, влакнести, бели
	II. цирокумулус	Слоеве и ръбове от малки люспи и къдрици, бели
	III. Циростратус	Прозрачен белезникав воал
Б. Облаци от средния слой - над 2 км	IV. Висококупест	Слоеве и ръбове от бяло и сиво
	V. Алтостратифицирани	Гладък воал с млечносив цвят
Б. Долна облачност – до 2 км	VI. Nimbostratus	Плътен безформен сив слой
	VII. Слоесто-купест	Непрозрачни слоеве и ръбове от сиво
	VIII. наслоен	Осветен сив воал
D. Облаци с вертикално развитие - от долния към горния слой	IX. Кумулус	Клубове и куполи ярко бели, с разкъсани ръбове от вятъра
	X. Кумулонимбус	Мощни кумулусовидни маси с тъмен оловен цвят

Атмосферна защита

Основните източници са промишлени предприятия и автомобили. В големите градове проблемът с газовото замърсяване на основните транспортни пътища е много остър. Ето защо в много големи градове по света, включително и у нас, е въведен екологичен контрол на токсичността на автомобилните изгорели газове. Според експерти димът и прахът във въздуха могат да намалят наполовина притока на слънчева енергия към земната повърхност, което ще доведе до промяна на природните условия.