Теглото на земната атмосфера. Основните слоеве на земната атмосфера във възходящ ред

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 газове 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.

Въздушната обвивка, която обгражда нашата планета и се върти заедно с нея, се нарича атмосфера. Половината от общата маса на атмосферата е концентрирана в долните 5 km, а три четвърти от масата в долните 10 km. По-горе въздухът е много разреден, въпреки че неговите частици се намират на височина 2000-3000 км над земната повърхност.

Въздухът, който дишаме, е смес от газове. Най-много съдържа азот - 78% и кислород - 21%. Аргонът е по-малко от 1% и 0,03% е въглероден диоксид. Множество други газове, като криптон, ксенон, неон, хелий, водород, озон и други, съставляват хилядни и милионни от процента. Въздухът съдържа и водни пари, частици от различни вещества, бактерии, полени и космически прах.

Атмосферата се състои от няколко слоя. Долният слой до височина 10-15 км над земната повърхност се нарича тропосфера. Той се нагрява от Земята, така че температурата на въздуха тук с височина пада с 6 ° C на 1 километър изкачване. Почти цялата водна пара е в тропосферата и се образуват почти всички облаци - забележете .. Височината на тропосферата над различните географски ширини на планетата не е еднаква. Над полюсите се издига до 9 km, над умерените ширини до 10-12 km и над екватора до 15 km. Процесите, протичащи в тропосферата - образуването и движението на въздушните маси, образуването на циклони и антициклони, появата на облаци и валежи - определят времето и климата в близост до земната повърхност.

Над тропосферата е стратосферата, която се простира до 50-55 km. Тропосферата и стратосферата са разделени от преходен слой, наречен тропопауза, с дебелина 1–2 km. В стратосферата на височина около 25 км температурата на въздуха постепенно започва да се покачва и достига + 10 +30 °С на 50 км. Такова повишаване на температурата се дължи на факта, че в стратосферата има слой озон на височина от 25-30 км. На повърхността на Земята съдържанието му във въздуха е незначително, а на голяма надморска височина двуатомните молекули на кислорода абсорбират ултравиолетовата слънчева радиация, образувайки триатомни молекули озон.

Ако озонът се намираше в долните слоеве на атмосферата, на височина с нормално налягане, дебелината на неговия слой би била само 3 mm. Но дори и в толкова малко количество, той играе много важна роля: абсорбира част от слънчевата радиация, вредна за живите организми.

Над стратосферата до около 80 km се простира мезосферата, в която температурата на въздуха пада с височина до няколко десетки градуса под нулата.

Горната част на атмосферата се характеризира с много високи температури и се нарича термосфера - бел. .. Тя е разделена на две части - йоносфера - до височина около 1000 км, където въздухът е силно йонизиран, и екзосфера - над 1000 км. В йоносферата молекулите на атмосферния газ абсорбират ултравиолетовото лъчение от Слънцето и се образуват заредени атоми и свободни електрони. В йоносферата се наблюдават полярни сияния.

Атмосферата играе много важна роля в живота на нашата планета. Предпазва Земята от силно нагряване от слънчевите лъчи през деня и от хипотермия през нощта. Повечето метеорити изгарят в атмосферните слоеве, преди да достигнат повърхността на планетата. Атмосферата съдържа кислород, необходим за всички организми, озонов щит, който предпазва живота на Земята от вредната част на ултравиолетовото лъчение на Слънцето.

АТМОСФЕРИТЕ НА ПЛАНЕТИТЕ ОТ СЛЪНЧЕВАТА СИСТЕМА

Атмосферата на Меркурий е толкова разредена, че може да се каже, че практически не съществува. Въздушната обвивка на Венера се състои от въглероден диоксид (96%) и азот (около 4%), тя е много плътна - атмосферното налягане близо до повърхността на планетата е почти 100 пъти по-високо, отколкото на Земята. Атмосферата на Марс също се състои главно от въглероден диоксид (95%) и азот (2,7%), но нейната плътност е около 300 пъти по-малка от тази на земята, а налягането й е почти 100 пъти по-малко. Видимата повърхност на Юпитер всъщност е горният слой на водородно-хелиева атмосфера. Въздушните обвивки на Сатурн и Уран са еднакви по състав. Красивият син цвят на Уран се дължи на високата концентрация на метан в горната част на атмосферата му - приблизително .. Нептун, обвит във въглеводородна мъгла, има два основни слоя облаци: единият се състои от замръзнали кристали метан, а вторият, разположен по-долу, съдържа амоняк и сероводород.

Атмосферата има слоест строеж. Границите между слоевете не са резки и височината им зависи от географската ширина и сезона. Слоестата структура е резултат от температурни промени на различна надморска височина. Времето се формира в тропосферата (около 10 км по-ниско: около 6 км над полюсите и повече от 16 км над екватора). А горната граница на тропосферата е по-висока през лятото, отколкото през зимата.

От повърхността на Земята нагоре тези слоеве са:

Тропосфера

Стратосфера

Мезосфера

Термосфера

Екзосфера

Тропосфера

Долната част на атмосферата до височина 10-15 km, в която е концентрирана 4/5 от цялата маса на атмосферния въздух, се нарича тропосфера. Характерно за него е, че температурата тук спада с височина средно с 0,6°/100 m (в някои случаи разпределението на температурата по вертикалата варира в широк диапазон). Тропосферата съдържа почти цялата водна пара в атмосферата и се образуват почти всички облаци. Турбулентността също е силно развита тук, особено близо до земната повърхност, както и в така наречените струйни течения в горната част на тропосферата.

Височината, до която тропосферата се простира над всяко място на Земята, варира от ден на ден. Освен това, дори средно, той е различен при различните географски ширини и през различните сезони на годината. Средногодишната тропосфера се простира над полюсите до височина около 9 km, над умерените ширини до 10-12 km и над екватора до 15-17 km. Средната годишна температура на въздуха в близост до земната повърхност е около +26° на екватора и около -23° на северния полюс. На горната граница на тропосферата над екватора средната температура е около -70°, над северния полюс през зимата около -65°, а през лятото около -45°.

Налягането на въздуха на горната граница на тропосферата, съответстващо на нейната височина, е 5-8 пъти по-малко, отколкото на земната повърхност. Следователно по-голямата част от атмосферния въздух се намира в тропосферата. Процесите, протичащи в тропосферата, имат пряко и решаващо значение за времето и климата в близост до земната повърхност.

Всички водни пари са концентрирани в тропосферата, поради което всички облаци се образуват в тропосферата. Температурата намалява с надморската височина.

Слънчевите лъчи лесно преминават през тропосферата и топлината, която Земята, нагрята от слънчевите лъчи, излъчва, се натрупва в тропосферата: газове като въглероден диоксид, метан и водни пари задържат топлината. Този механизъм на затопляне на атмосферата от Земята, нагрята от слънчевата радиация, се нарича парников ефект. Тъй като Земята е източник на топлина за атмосферата, температурата на въздуха намалява с височината.

Границата между турбулентната тропосфера и спокойната стратосфера се нарича тропопауза. Тук се образуват бързо движещи се ветрове, наречени "струйни потоци".

Някога се предполагаше, че температурата на атмосферата също пада над тропосферата, но измерванията във високите слоеве на атмосферата показаха, че това не е така: непосредствено над тропопаузата температурата е почти постоянна и след това започва да се повишава. хоризонталните ветрове духат в стратосферата, без да образуват турбуленция. Въздухът на стратосферата е много сух и затова облаците са рядкост. Образуват се така наречените седефени облаци.

Стратосферата е много важна за живота на Земята, тъй като именно в този слой има малко количество озон, който абсорбира силна ултравиолетова радиация, която е вредна за живота. Поглъщайки ултравиолетовото лъчение, озонът нагрява стратосферата.

Стратосфера

Над тропосферата до височина 50-55 km се намира стратосферата, характеризираща се с това, че температурата в нея средно се повишава с височина. Преходният слой между тропосферата и стратосферата (с дебелина 1-2 km) се нарича тропопауза.

По-горе бяха данните за температурата на горната граница на тропосферата. Тези температури са характерни и за долната стратосфера. Така температурата на въздуха в долната стратосфера над екватора винаги е много ниска; освен това през лятото е много по-ниско, отколкото над полюса.

Долната стратосфера е повече или по-малко изотермична. Но, започвайки от височина от около 25 km, температурата в стратосферата бързо се повишава с височина, достигайки максимални, освен това положителни стойности (от +10 до +30 °) на надморска височина от около 50 km. Поради повишаването на температурата с височината турбулентността в стратосферата е ниска.

В стратосферата има много малко водна пара. Въпреки това, на височини от 20-25 km понякога се наблюдават много тънки, така наречените седефени облаци на високи географски ширини. През деня те не се виждат, но през нощта сякаш светят, тъй като са осветени от слънцето под хоризонта. Тези облаци са съставени от преохладени водни капчици. Стратосферата също се характеризира с факта, че съдържа главно атмосферен озон, както беше споменато по-горе.

Мезосфера

Над стратосферата лежи слой от мезосферата, до около 80 km. Тук температурата пада с височина до няколко десетки градуса под нулата. Поради бързото спадане на температурата с височина, турбулентността е силно развита в мезосферата. На височини близо до горната граница на мезосферата (75-90 km) все още има специален вид облаци, също осветени от слънцето през нощта, така наречените сребърни облаци. Най-вероятно те са съставени от ледени кристали.

На горната граница на мезосферата налягането на въздуха е 200 пъти по-малко, отколкото на земната повърхност. Така тропосферата, стратосферата и мезосферата заедно, до височина 80 km, съдържат повече от 99,5% от общата маса на атмосферата. Горните слоеве съдържат незначително количество въздух

На височина около 50 км над Земята температурата започва отново да пада, маркирайки горната граница на стратосферата и началото на следващия слой – мезосферата. Мезосферата има най-ниската температура в атмосферата: от -2 до -138 градуса по Целзий. Тук са най-високите облаци: при ясно време те могат да се видят при залез слънце. Те се наричат ноктилуцентни (светещи през нощта).

Термосфера

Горната част на атмосферата, над мезосферата, се характеризира с много високи температури и затова се нарича термосфера. В него обаче се разграничават две части: йоносферата, която се простира от мезосферата до височини от порядъка на хиляда километра, и външната част, разположена над нея - екзосферата, преминаваща в земната корона.

Въздухът в йоносферата е изключително разреден. Вече посочихме, че на височини 300-750 km средната му плътност е около 10-8-10-10 g/m3. Но дори и при такава ниска плътност, всеки кубичен сантиметър въздух на височина 300 km все още съдържа около един милиард (109) молекули или атоми, а на височина 600 km - повече от 10 милиона (107). Това е с няколко порядъка по-голямо от съдържанието на газове в междупланетното пространство.

Йоносферата, както казва самото име, се характеризира с много силна степен на йонизация на въздуха - съдържанието на йони тук е многократно по-голямо, отколкото в долните слоеве, въпреки силното общо разреждане на въздуха. Тези йони са главно заредени кислородни атоми, заредени молекули на азотен оксид и свободни електрони. Съдържанието им на височини 100-400 км е около 1015-106 на кубичен сантиметър.

В йоносферата се отличават няколко слоя или области с максимална йонизация, особено на височини 100-120 km и 200-400 km. Но дори в интервалите между тези слоеве степента на йонизация на атмосферата остава много висока. Положението на йоносферните слоеве и концентрацията на йони в тях се променят през цялото време. Спорадични натрупвания на електрони с особено висока концентрация се наричат електронни облаци.

Електрическата проводимост на атмосферата зависи от степента на йонизация. Следователно в йоносферата електрическата проводимост на въздуха обикновено е 1012 пъти по-голяма от тази на земната повърхност. Радиовълните изпитват абсорбция, пречупване и отражение в йоносферата. Вълни с дължина над 20 m изобщо не могат да преминат през йоносферата: те вече се отразяват от електронни слоеве с ниска концентрация в долната част на йоносферата (на височини 70-80 km). Средните и късите вълни се отразяват от горните йоносферни слоеве.

Благодарение на отражението от йоносферата е възможна комуникация на дълги разстояния на къси вълни. Множеството отражения от йоносферата и земната повърхност позволяват на късите вълни да се разпространяват по зигзагообразен начин на големи разстояния, заобикаляйки повърхността на земното кълбо. Тъй като положението и концентрацията на йоносферните слоеве непрекъснато се променят, условията за абсорбция, отражение и разпространение на радиовълните също се променят. Следователно надеждната радиокомуникация изисква непрекъснато изследване на състоянието на йоносферата. Наблюденията върху разпространението на радиовълните са именно средството за такова изследване.

В йоносферата се наблюдават полярни сияния и блясък на нощното небе, близки до тях в природата - постоянна луминесценция на атмосферния въздух, както и резки колебания в магнитното поле - йоносферни магнитни бури.

Йонизацията в йоносферата се дължи на действието на ултравиолетовото лъчение от Слънцето. Неговата абсорбция от молекулите на атмосферния газ води до появата на заредени атоми и свободни електрони, както беше обсъдено по-горе. Флуктуациите в магнитното поле в йоносферата и полярните сияния зависят от колебанията в слънчевата активност. Промените в слънчевата активност са свързани с промените в потока корпускулярна радиация, идваща от Слънцето в земната атмосфера. Именно корпускулярното излъчване е от фундаментално значение за тези йоносферни явления.

Температурата в йоносферата нараства с височина до много високи стойности. На височина около 800 km достига 1000°.

Говорейки за високите температури на йоносферата, те означават, че частиците от атмосферните газове се движат там с много високи скорости. Плътността на въздуха в йоносферата обаче е толкова ниска, че тяло, разположено в йоносферата, като например летящ спътник, няма да се нагрее от топлообмен с въздуха. Температурният режим на спътника ще зависи от директното поглъщане на слънчевата радиация от него и от връщането на собствената радиация в околното пространство. Термосферата е разположена над мезосферата на височина от 90 до 500 км над земната повърхност. Молекулите на газа тук са силно разпръснати, те поглъщат рентгеновите лъчи и късовълновата част на ултравиолетовото лъчение. Поради това температурата може да достигне 1000 градуса по Целзий.

Термосферата основно съответства на йоносферата, където йонизираният газ отразява радиовълните обратно към Земята - това явление прави възможно установяването на радиокомуникации.

Екзосфера

Над 800-1000 km атмосферата преминава в екзосферата и постепенно в междупланетното пространство. Скоростите на газовите частици, особено леките, тук са много високи и поради изключително разредения въздух на тези височини частиците могат да летят около Земята по елиптични орбити, без да се сблъскват една с друга. В този случай отделните частици могат да имат скорости, достатъчни да преодолеят силата на гравитацията. За незаредените частици критичната скорост ще бъде 11,2 км/сек. Такива особено бързи частици могат, движейки се по хиперболични траектории, да излетят от атмосферата в открития космос, да „избягат“ и да се разсеят. Следователно екзосферата се нарича още сфера на разсейване.

Излизат предимно водородни атоми, които са доминиращият газ в най-високите слоеве на екзосферата.

Напоследък се приема, че екзосферата, а с нея и земната атмосфера като цяло, завършва на височини от порядъка на 2000-3000 km. Но наблюденията от ракети и сателити доведоха до идеята, че водородът, излизащ от екзосферата, образува така наречената земна корона около Земята, простираща се на повече от 20 000 км. Разбира се, плътността на газа в земната корона е незначителна. За всеки кубичен сантиметър има средно само около хиляда частици. Но в междупланетното пространство концентрацията на частици (главно протони и електрони) е поне десет пъти по-малка.

С помощта на сателити и геофизични ракети съществуването в горната част на атмосферата и в околоземното космическо пространство на радиационния пояс на Земята, който започва на височина от няколкостотин километра и се простира на десетки хиляди километри от земната повърхност, е установено. Този пояс се състои от електрически заредени частици – протони и електрони, уловени от магнитното поле на Земята и движещи се с много висока скорост. Тяхната енергия е от порядъка на стотици хиляди електронволта. Радиационният пояс постоянно губи частици в земната атмосфера и се попълва от потоци от слънчева корпускулярна радиация.

атмосфера температура стратосфера тропосфера

Енциклопедичен YouTube

1 / 5

✪ Земен космически кораб (Епизод 14) - Атмосфера

✪ Защо атмосферата не е била изтеглена във вакуума на космоса?

✪ Навлизане в земната атмосфера на космическия кораб "Союз ТМА-8"

✪ Структура на атмосферата, значение, изследване

✪ О. С. Уголников "Горна атмосфера. Среща на Земята и космоса"

субтитри

Атмосферна граница

За атмосфера се счита тази област около Земята, в която газовата среда се върти заедно със Земята като цяло. Атмосферата преминава в междупланетното пространство постепенно, в екзосферата, започвайки от височина 500-1000 км от повърхността на Земята.

Според дефиницията, предложена от Международната авиационна федерация, границата между атмосферата и космоса се прокарва по линията Кармана, разположена на надморска височина от около 100 км, над която въздушните полети стават напълно невъзможни. НАСА използва марката от 122 километра (400 000 фута) като граница на атмосферата, където совалките преминават от задвижващо маневриране към аеродинамично маневриране.

Физически свойства

В допълнение към газовете, посочени в таблицата, атмосферата съдържа Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, въглеводороди, HCl, HBr, пари, I 2, Br 2, както и много други газове в малки количества. В тропосферата постоянно има голямо количество суспендирани твърди и течни частици (аерозоли). Радонът (Rn) е най-редкият газ в земната атмосфера.

Структурата на атмосферата

граничен слой на атмосферата

Долният слой на тропосферата (с дебелина 1-2 km), в който състоянието и свойствата на земната повърхност влияят пряко върху динамиката на атмосферата.

Тропосфера

Горната му граница е на надморска височина 8-10 km в полярните, 10-12 km в умерените и 16-18 km в тропичните ширини; по-ниска през зимата, отколкото през лятото.
Долният, основен слой на атмосферата съдържа повече от 80% от общата маса на атмосферния въздух и около 90% от цялата водна пара, присъстваща в атмосферата. В тропосферата са силно развити турбулентността и конвекцията, появяват се облаци, развиват се циклони и антициклони. Температурата намалява с надморска височина със среден вертикален градиент от 0,65°/100 метра.

тропопауза

Преходният слой от тропосферата към стратосферата, слоят на атмосферата, в който спира намаляването на температурата с височина.

Стратосфера

Слоят на атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 км. Характерни са лека промяна на температурата в слоя 11-25 km (долния слой на стратосферата) и повишаването му в слоя 25-40 km от −56,5 до +0,8 ° (горна стратосфера или инверсионна 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.

Стратопауза

Граничният слой на атмосферата между стратосферата и мезосферата. Има максимум във вертикалното разпределение на температурата (около 0 °C).

Мезосфера

Термосфера

Горната граница е около 800 км. Температурата се повишава до надморска височина от 200-300 km, където достига стойности от порядъка на 1500 K, след което остава почти постоянна до голяма надморска височина. Под действието на слънчевата радиация и космическата радиация въздухът се йонизира („полярно сияние“) - основните области на йоносферата се намират вътре в термосферата. На надморска височина над 300 км преобладава атомният кислород. Горната граница на термосферата до голяма степен се определя от текущата активност на Слънцето. В периоди на ниска активност - например през 2008-2009 г. - има забележимо намаляване на размера на този слой.

Термопауза

Областта на атмосферата над термосферата. В този регион поглъщането на слънчевата радиация е незначително и температурата всъщност не се променя с височината.

Екзосфера (разсейваща сфера)

До височина 100 км атмосферата е хомогенна, добре смесена смес от газове. В по-високите слоеве разпределението на газовете по височина зависи от техните молекулни маси, концентрацията на по-тежките газове намалява по-бързо с отдалечаване от повърхността на Земята. Поради намаляването на плътността на газа температурата пада от 0 °C в стратосферата до −110 °C в мезосферата. Но кинетичната енергия на отделните частици на височини от 200–250 km съответства на температура от ~150 °C. Над 200 km се наблюдават значителни колебания в температурата и плътността на газа във времето и пространството.

На височина около 2000-3500 км екзосферата постепенно преминава в т.нар. близък космически вакуум, който е пълен с редки частици междупланетен газ, главно водородни атоми. Но този газ е само част от междупланетната материя. Другата част е съставена от прахообразни частици от кометен и метеоритен произход. В допълнение към изключително разредените прахообразни частици, в това пространство прониква електромагнитно и корпускулярно лъчение от слънчев и галактически произход.

Преглед

Тропосферата представлява около 80% от масата на атмосферата, стратосферата представлява около 20%; масата на мезосферата е не повече от 0,3%, термосферата е по-малко от 0,05% от общата маса на атмосферата.

Въз основа на електрическите свойства в атмосферата те излъчват неутросфератаи йоносфера .

В зависимост от състава на газа в атмосферата те отделят хомосфераи хетеросфера. хетеросфера- това е област, в която гравитацията влияе върху разделянето на газовете, тъй като тяхното смесване на такава височина е незначително. Оттук следва променливият състав на хетеросферата. Под него се намира добре смесена, хомогенна част от атмосферата, наречена хомосфера. Границата между тези слоеве се нарича турбопауза, тя се намира на надморска височина от около 120 км.

Други свойства на атмосферата и въздействие върху човешкото тяло

Вече на височина от 5 км над морското равнище необучен човек развива кислороден глад и без адаптация производителността на човек значително намалява. Тук свършва физиологичната зона на атмосферата. Човешкото дишане става невъзможно на височина от 9 км, въпреки че до около 115 км атмосферата съдържа кислород.

Атмосферата ни осигурява необходимия кислород за дишане. Въпреки това, поради спада на общото налягане на атмосферата, докато се издигате на височина, парциалното налягане на кислорода също намалява съответно.

История на образуването на атмосферата

Според най-разпространената теория атмосферата на Земята е била в три различни състава през цялата си история. Първоначално се състои от леки газове (водород и хелий), уловени от междупланетното пространство. Този т.нар първична атмосфера. На следващия етап активната вулканична дейност доведе до насищане на атмосферата с газове, различни от водород (въглероден диоксид, амоняк, водни пари). Ето как вторична атмосфера. Тази атмосфера беше възстановяваща. Освен това процесът на образуване на атмосферата се определя от следните фактори:

изтичане на леки газове (водород и хелий) в междупланетното пространство;
химични реакции, протичащи в атмосферата под въздействието на ултравиолетово лъчение, мълнии и някои други фактори.

Постепенно тези фактори доведоха до образуването третична атмосфера, характеризиращ се с много по-ниско съдържание на водород и много по-високо съдържание на азот и въглероден диоксид (образуван в резултат на химични реакции от амоняк и въглеводороди).

Азот

Образуването на голямо количество азот N 2 се дължи на окисляването на амонячно-водородната атмосфера от молекулярния кислород O 2, който започва да идва от повърхността на планетата в резултат на фотосинтеза, започвайки от преди 3 милиарда години. Азот N 2 също се отделя в атмосферата в резултат на денитрификацията на нитрати и други азотсъдържащи съединения. Азотът се окислява от озона до NO в горните слоеве на атмосферата.

Азот N 2 влиза в реакции само при определени условия (например по време на мълния). Окисляването на молекулярен азот от озон по време на електрически разряди се използва в малки количества в промишленото производство на азотни торове. Може да се окислява с ниска консумация на енергия и да се превръща в биологично активна форма от цианобактерии (синьо-зелени водорасли) и нодулни бактерии, които образуват ризобиална симбиоза с бобови растения, които могат да бъдат ефективни растения за зелено торене, които не изтощават, а обогатяват почвата с естествени торове.

Кислород

Съставът на атмосферата започва да се променя радикално с появата на живите организми на Земята, в резултат на фотосинтеза, придружена от освобождаване на кислород и усвояване на въглероден диоксид. Първоначално кислородът се е изразходвал за окисляване на редуцирани съединения - амоняк, въглеводороди, желязната форма на желязото, съдържаща се в океаните и др. В края на този етап съдържанието на кислород в атмосферата започва да расте. Постепенно се формира модерна атмосфера с окислителни свойства. Тъй като това предизвика сериозни и резки промени в много процеси, протичащи в атмосферата, литосферата и биосферата, това събитие беше наречено Кислородна катастрофа.

благородни газове

Замърсяване на въздуха

Напоследък човекът започна да влияе върху еволюцията на атмосферата. Резултатът от човешката дейност е постоянно увеличаване на съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата поради изгарянето на въглеводородни горива, натрупани в предишни геоложки епохи. Огромни количества CO 2 се изразходват по време на фотосинтезата и се абсорбират от световните океани. Този газ навлиза в атмосферата поради разлагането на карбонатни скали и органични вещества от растителен и животински произход, както и поради вулканизъм и човешки производствени дейности. През последните 100 години съдържанието на CO 2 в атмосферата се е увеличило с 10%, като основната част (360 милиарда тона) идва от изгарянето на гориво. Ако темпът на нарастване на изгарянето на горивото продължи, то през следващите 200-300 години количеството CO 2 в атмосферата ще се удвои и може да доведе до глобални климатични промени.

Изгарянето на горива е основният източник на замърсяващи газове (СО,, SO 2). Серният диоксид се окислява от атмосферния кислород до SO 3, а азотният оксид до NO 2 в горните слоеве на атмосферата, които от своя страна взаимодействат с водните пари и получените сярна киселина H 2 SO 4 и азотна киселина HNO 3 попадат на земната повърхност в образуват така наречения киселинен дъжд. Използване

Земната атмосфера е газовата обвивка на планетата. Долната граница на атмосферата минава близо до земната повърхност (хидросферата и земната кора), а горната граница е зоната на контакт с космическото пространство (122 km). Атмосферата съдържа много различни елементи. Основните са: 78% азот, 20% кислород, 1% аргон, въглероден диоксид, неонов галий, водород и др. Интересни факти можете да видите в края на статията или като кликнете върху.

Атмосферата има ясно изразени слоеве въздух. Въздушните слоеве се различават по температура, газова разлика и тяхната плътност и. Трябва да се отбележи, че слоевете на стратосферата и тропосферата защитават Земята от слънчевата радиация. В по-високите слоеве жив организъм може да получи смъртоносна доза от ултравиолетовия слънчев спектър. За да преминете бързо към желания слой на атмосферата, щракнете върху съответния слой:

Тропосфера и тропопауза

Тропосфера - температура, налягане, надморска височина

Горната граница се поддържа около 8 - 10 км приблизително. В умерените ширини 16 - 18 km, а в полярните 10 - 12 km. ТропосфераТова е долният основен слой на атмосферата. Този слой съдържа повече от 80% от общата маса на атмосферния въздух и близо 90% от общата водна пара. Именно в тропосферата възникват конвекция и турбулентност, образуват се и възникват циклони. температуранамалява с височината. Наклон: 0,65°/100 м. Нагрятата земя и вода загряват заобикалящия въздух. Нагретият въздух се издига, охлажда се и образува облаци. Температурата в горните граници на слоя може да достигне -50/70 °C.

Именно в този слой се случват промени в климатичните условия. Долната граница на тропосферата се нарича повърхносттъй като има много летливи микроорганизми и прах. Скоростта на вятъра се увеличава с височината в този слой.

тропопауза

Това е преходният слой от тропосферата към стратосферата. Тук зависимостта на понижението на температурата с увеличаване на надморската височина престава. Тропопаузата е минималната височина, при която вертикалният температурен градиент пада до 0,2°C/100 м. Височината на тропопаузата зависи от силни климатични явления като циклони. Височината на тропопаузата намалява над циклоните и се увеличава над антициклоните.

Стратосфера и стратопауза

Височината на стратосферния слой е приблизително от 11 до 50 km. Има лека промяна на температурата на височина 11-25 км. На надморска височина 25-40 km, инверсиятемпература, от 56,5 се повишава до 0,8°C. От 40 км до 55 км температурата се задържа около 0°C. Тази област се нарича - стратопауза.

В стратосферата се наблюдава ефектът на слънчевата радиация върху газовите молекули, те се разпадат на атоми. В този слой почти няма водна пара. Съвременните свръхзвукови търговски самолети летят на височини до 20 км поради стабилни условия на полет. Височинните метеорологични балони се издигат на височина от 40 км. Тук има постоянни въздушни течения, чиято скорост достига 300 км/ч. Също така в този слой се концентрира озон, слой, който абсорбира ултравиолетовите лъчи.

Мезосфера и мезопауза - състав, реакции, температура

Мезосферният слой започва на около 50 km и завършва на около 80-90 km. Температурите намаляват с надморска височина с около 0,25-0,3°C/100 м. Основният енергиен ефект тук е лъчистият топлообмен. Сложни фотохимични процеси, включващи свободни радикали (има 1 или 2 несдвоени електрона), тъй като те изпълняват светятатмосфера.

Почти всички метеори изгарят в мезосферата. Учените са нарекли тази област Игноросферата. Тази зона е трудна за изследване, тъй като аеродинамичната авиация тук е много лоша поради плътността на въздуха, която е 1000 пъти по-малка от тази на Земята. А за изстрелване на изкуствени спътници плътността все още е много висока. Изследванията се правят с помощта на метеорологични ракети, но това е извращение. мезопаузапреходен слой между мезосферата и термосферата. Има минимална температура -90°C.

Линия Карман

Линия на джобанаречена граница между земната атмосфера и космическото пространство. Според Международната авиационна федерация (FAI) височината на тази граница е 100 км. Това определение е дадено в чест на американския учен Теодор фон Карман. Той установи, че приблизително на тази височина плътността на атмосферата е толкова ниска, че аеродинамичната авиация тук става невъзможна, тъй като скоростта на самолета трябва да е по-голяма първа космическа скорост. На такава височина понятието звукова бариера губи смисъл. Тук можете да управлявате самолета само поради реактивни сили.

Термосфера и термопауза

Горната граница на този слой е около 800 км. Температурата се повишава до около 300 km, където достига около 1500 K. По-горе температурата остава непроменена. В този слой има Полярно сияние- възниква в резултат на въздействието на слънчевата радиация върху въздуха. Този процес се нарича още йонизация на атмосферния кислород.

Поради ниското разреждане на въздуха полетите над линията на Карман са възможни само по балистични траектории. Всички пилотирани орбитални полети (с изключение на полетите до Луната) се извършват в този слой на атмосферата.

Екзосфера - плътност, температура, височина

Височината на екзосферата е над 700 км. Тук газът е много разреден и процесът протича разсейване— изтичане на частици в междупланетното пространство. Скоростта на такива частици може да достигне 11,2 км/сек. Нарастването на слънчевата активност води до разширяване на дебелината на този слой.

Газовата обвивка не отлита в космоса поради гравитацията. Въздухът се състои от частици, които имат собствена маса. От закона за гравитацията може да се заключи, че всеки обект с маса е привлечен от Земята.
Законът на Buys-Ballot гласи, че ако се намирате в северното полукълбо и стоите с гръб към вятъра, тогава ще има зона с високо налягане отдясно и ниско налягане отляво. В южното полукълбо ще е обратното.