Atmosferski sloj u kojem se odvija ljudski život. Atmosfera, njen sastav i struktura

- vazdušna školjka globusa, koja rotira zajedno sa Zemljom. Gornja granica atmosfere konvencionalno se povlači na visinama od 150-200 km. Donja granica je površina Zemlje.

Atmosferski vazduh je mešavina gasova. Najveći dio njegovog volumena u površinskom sloju zraka čini dušik (78%) i kisik (21%). Pored toga, vazduh sadrži inertne gasove (argon, helijum, neon itd.), ugljen-dioksid (0,03), vodenu paru i razne čvrste čestice (prašinu, čađ, kristale soli).

Vazduh je bezbojan, a boja neba se objašnjava karakteristikama rasipanja svetlosnih talasa.

Atmosfera se sastoji od nekoliko slojeva: troposfere, stratosfere, mezosfere i termosfere.

Donji prizemni sloj vazduha se naziva troposfera. Na različitim geografskim širinama njegova snaga nije ista. Troposfera prati oblik planete i učestvuje zajedno sa Zemljom u aksijalnoj rotaciji. Na ekvatoru debljina atmosfere varira od 10 do 20 km. Na ekvatoru je veći, a na polovima manji. Troposferu karakterizira maksimalna gustina zraka, u njoj je koncentrisano 4/5 mase cijele atmosfere. Troposfera određuje vremenske prilike: ovdje se formiraju različite zračne mase, nastaju oblaci i padavine, dolazi do intenzivnog horizontalnog i vertikalnog kretanja zraka.

Iznad troposfere, do visine od 50 km, nalazi se stratosfera. Odlikuje se manjom gustinom vazduha i nema vodene pare. U donjem dijelu stratosfere na visinama od oko 25 km. postoji „ozonski ekran“ - sloj atmosfere sa visokom koncentracijom ozona, koji apsorbuje ultraljubičasto zračenje, koje je pogubno za organizme.

Na nadmorskoj visini od 50 do 80-90 km prostire se mezosfera. Sa povećanjem nadmorske visine, temperatura opada sa prosečnim vertikalnim gradijentom od (0,25-0,3)°/100 m, a gustina vazduha opada. Glavni energetski proces je prijenos topline zračenja. Atmosferski sjaj je uzrokovan složenim fotohemijskim procesima koji uključuju radikale i vibracijski pobuđene molekule.

Termosfera nalazi se na nadmorskoj visini od 80-90 do 800 km. Gustina vazduha je ovde minimalna, a stepen jonizacije vazduha veoma visok. Temperatura se mijenja ovisno o aktivnosti Sunca. Zbog velikog broja nabijenih čestica, ovdje se uočavaju aurore i magnetne oluje.

Atmosfera je od velikog značaja za prirodu Zemlje. Bez kiseonika, živi organizmi ne mogu disati. Njegov ozonski omotač štiti sva živa bića od štetnih ultraljubičastih zraka. Atmosfera izglađuje temperaturne fluktuacije: Zemljina površina se ne prehlađuje noću i ne pregreva se tokom dana. U gustim slojevima atmosferskog zraka, prije nego što stignu na površinu planete, meteoriti izgaraju od trnja.

Atmosfera je u interakciji sa svim slojevima Zemlje. Uz njegovu pomoć, toplina i vlaga se razmjenjuju između okeana i kopna. Bez atmosfere ne bi bilo oblaka, padavina ili vjetrova.

Ljudske ekonomske aktivnosti imaju značajan negativan uticaj na atmosferu. Dolazi do zagađenja atmosferskog zraka, što dovodi do povećanja koncentracije ugljičnog monoksida (CO 2). A to doprinosi globalnom zagrijavanju i povećava “efekat staklene bašte”. Zemljin ozonski omotač je uništen zbog industrijskog otpada i transporta.

Atmosferi je potrebna zaštita. U razvijenim zemljama sprovodi se niz mjera zaštite atmosferskog zraka od zagađenja.

Imate još pitanja? Želite li saznati više o atmosferi?
Za pomoć od tutora -.

blog.site, pri kopiranju materijala u cijelosti ili djelimično, potrebna je veza do originalnog izvora.

Zemljina atmosfera je plinoviti omotač naše planete. Njegova donja granica prolazi na nivou zemljine kore i hidrosfere, a gornja granica prelazi u područje blizu Zemlje svemira. Atmosfera sadrži oko 78% dušika, 20% kisika, do 1% argona, ugljičnog dioksida, vodika, helijuma, neona i nekih drugih plinova.

Ovu zemljinu školjku karakteriše jasno definisana slojevitost. Slojevi atmosfere određeni su vertikalnom distribucijom temperature i različitim gustinama gasova na različitim nivoima. Razlikuju se sljedeći slojevi Zemljine atmosfere: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera, egzosfera. Jonosfera je odvojeno odvojena.

Do 80% ukupne mase atmosfere čini troposfera - donji prizemni sloj atmosfere. Troposfera u polarnim zonama nalazi se na nivou do 8-10 km iznad površine zemlje, u tropskom pojasu - do maksimalno 16-18 km. Između troposfere i prekrivenog sloja stratosfere postoji tropopauza - prelazni sloj. U troposferi, temperatura opada kako se visina povećava, a slično, atmosferski pritisak opada sa visinom. Prosječni temperaturni gradijent u troposferi je 0,6°C na 100 m. Temperatura na različitim nivoima ove školjke određena je karakteristikama apsorpcije sunčevog zračenja i efikasnošću konvekcije. Gotovo sve ljudske aktivnosti odvijaju se u troposferi. Najviše planine ne idu dalje od troposfere; samo zračni transport može prijeći gornju granicu ove školjke na maloj visini i biti u stratosferi. Veliki udio vodene pare nalazi se u troposferi, koja je odgovorna za formiranje gotovo svih oblaka. Također, gotovo svi aerosoli (prašina, dim, itd.) koji nastaju na površini zemlje koncentrirani su u troposferi. U graničnom donjem sloju troposfere izražene su dnevne fluktuacije temperature i vlažnosti zraka, a brzina vjetra je obično smanjena (povećava se s povećanjem nadmorske visine). U troposferi postoji promjenjiva podjela debljine zraka na zračne mase u horizontalnom smjeru, koje se razlikuju po nizu karakteristika ovisno o zoni i području njihovog formiranja. Na atmosferskim frontovima - granicama između zračnih masa - formiraju se cikloni i anticikloni, koji određuju vrijeme na određenom području za određeni vremenski period.

Stratosfera je sloj atmosfere između troposfere i mezosfere. Granice ovog sloja kreću se od 8-16 km do 50-55 km iznad površine Zemlje. U stratosferi, gasni sastav vazduha je približno isti kao u troposferi. Posebnost je smanjenje koncentracije vodene pare i povećanje sadržaja ozona. Ozonski omotač atmosfere, koji štiti biosferu od agresivnog djelovanja ultraljubičastog svjetla, nalazi se na nivou od 20 do 30 km. U stratosferi temperatura raste s visinom, a vrijednosti temperature određuju se sunčevim zračenjem, a ne konvekcijom (kretanjem zračnih masa), kao u troposferi. Zagrijavanje zraka u stratosferi nastaje zbog apsorpcije ultraljubičastog zračenja ozonom.

Iznad stratosfere mezosfera se proteže do nivoa od 80 km. Ovaj sloj atmosfere karakteriše činjenica da temperatura opada kako se visina povećava sa 0°C na -90°C. Ovo je najhladniji region atmosfere.

Iznad mezosfere je termosfera do nivoa od 500 km. Od granice sa mezosferom do egzosfere, temperatura varira od približno 200 K do 2000 K. Do nivoa od 500 km, gustina vazduha se smanjuje nekoliko stotina hiljada puta. Relativni sastav atmosferskih komponenti termosfere sličan je površinskom sloju troposfere, ali sa povećanjem nadmorske visine, više kiseonika postaje atomsko. Određeni udio molekula i atoma termosfere je u ioniziranom stanju i raspoređen je u nekoliko slojeva; objedinjuje ih koncept ionosfere. Karakteristike termosfere variraju u širokom rasponu u zavisnosti od geografske širine, količine sunčevog zračenja, doba godine i dana.

Gornji sloj atmosfere je egzosfera. Ovo je najtanji sloj atmosfere. U egzosferi, srednji slobodni put čestica je toliko ogroman da čestice mogu slobodno pobjeći u međuplanetarni prostor. Masa egzosfere je jedan desetmilioniti dio ukupne mase atmosfere. Donja granica egzosfere je nivo od 450-800 km, a gornja granica se smatra područjem u kojem je koncentracija čestica ista kao u svemiru - nekoliko hiljada kilometara od površine Zemlje. Egzosfera se sastoji od plazma - jonizovanog gasa. U egzosferi su i radijacioni pojasevi naše planete.

Video prezentacija - slojevi Zemljine atmosfere:

Povezani materijali:

Plava planeta...

Ova tema je trebala biti jedna od prvih koja se pojavila na stranici. Uostalom, helikopteri su atmosferski avioni. Zemljina atmosfera– njihovo stanište, da tako kažem:-). A fizičke osobine vazduha Upravo to određuje kvalitetu ovog staništa :-). Odnosno, ovo je jedna od osnova. I uvijek prvo pišu o osnovi. Ali to sam tek sada shvatio. Ipak, kao što znate, bolje je kasno nego nikad... Hajdemo da se dotaknemo ovog pitanja, a da ne ulazimo u korov i nepotrebne komplikacije :-).

Dakle… Zemljina atmosfera. Ovo je gasovita ljuska naše plave planete. Svi znaju ovo ime. Zašto plava? Jednostavno zato što se "plava" (kao i plava i ljubičasta) komponenta sunčeve svjetlosti (spektra) najbolje raspršuje u atmosferi, bojeći je tako plavkasto-plavkasto, ponekad s primjesom ljubičastog tona (naravno po sunčanom danu :-)) .

Sastav Zemljine atmosfere.

Sastav atmosfere je prilično širok. Neću navoditi sve komponente u tekstu, postoji dobra ilustracija za to.Sastav svih ovih gasova je skoro konstantan, sa izuzetkom ugljen-dioksida (CO 2 ). Osim toga, atmosfera nužno sadrži vodu u obliku pare, suspendiranih kapljica ili kristala leda. Količina vode nije konstantna i zavisi od temperature i, u manjoj meri, pritiska vazduha. Osim toga, Zemljina atmosfera (posebno sadašnja) sadrži određenu količinu, rekao bih, “svakakvih gadnih stvari” :-). To su SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, osim toga tu su i živine pare Hg. Istina, svega toga ima u malim količinama, hvala Bogu :-).

Zemljina atmosfera Uobičajeno je podijeliti ga na nekoliko uzastopnih zona u visini iznad površine.

Prva, najbliža zemlji, je troposfera. Ovo je najniži i, da tako kažemo, glavni sloj za različite vrste životnih aktivnosti. Sadrži 80% mase cjelokupnog atmosferskog zraka (iako po zapremini čini samo oko 1% cijele atmosfere) i oko 90% sve atmosferske vode. Glavnina svih vjetrova, oblaka, kiše i snijega 🙂 dolazi odatle. Troposfera se proteže do visina od oko 18 km u tropskim širinama i do 10 km u polarnim širinama. Temperatura zraka u njemu opada s povećanjem visine za otprilike 0,65º na svakih 100 m.

Atmosferske zone.

Zona dva - stratosfera. Mora se reći da između troposfere i stratosfere postoji još jedna uska zona - tropopauza. Zaustavlja pad temperature sa visinom. Tropopauza ima prosječnu debljinu od 1,5-2 km, ali njene granice su nejasne i troposfera se često preklapa sa stratosferom.

Dakle, stratosfera ima prosječnu visinu od 12 km do 50 km. Temperatura u njemu ostaje nepromijenjena do 25 km (oko -57ºS), zatim negdje do 40 km raste do otprilike 0ºS i onda ostaje nepromijenjena do 50 km. Stratosfera je relativno miran dio Zemljine atmosfere. U njemu praktično nema nepovoljnih vremenskih uslova. Čuveni ozonski omotač nalazi se u stratosferi na visinama od 15-20 km do 55-60 km.

Nakon toga slijedi mali granični sloj, stratopauza, u kojoj temperatura ostaje oko 0ºC, a zatim sljedeća zona je mezosfera. Prostire se na nadmorskoj visini od 80-90 km, a u njemu temperatura pada na oko 80ºC. U mezosferi obično postaju vidljivi mali meteori, koji počinju da sijaju u njoj i tamo gore.

Sljedeći uski interval je mezopauza i iza nje zona termosfere. Njegova visina je do 700-800 km. Ovdje temperatura ponovo počinje rasti i na visinama od oko 300 km može dostići vrijednosti reda veličine 1200ºS. Tada ostaje konstantan. Unutar termosfere, do visine od oko 400 km, nalazi se jonosfera. Ovdje je zrak jako joniziran zbog izloženosti sunčevom zračenju i ima visoku električnu provodljivost.

Sljedeća i, općenito, posljednja zona je egzosfera. Ovo je takozvana zona raspršivanja. Ovdje se uglavnom nalaze vrlo razrijeđeni vodonik i helijum (uz dominaciju vodonika). Na visinama od oko 3000 km, egzosfera prelazi u svemirski vakuum.

Ovako nešto. Zašto otprilike? Zato što su ovi slojevi prilično konvencionalni. Moguće su različite promjene nadmorske visine, sastava plinova, vode, temperature, jonizacije i tako dalje. Osim toga, postoji još mnogo pojmova koji definiraju strukturu i stanje Zemljine atmosfere.

Na primjer, homosfera i heterosfera. U prvom su atmosferski plinovi dobro izmiješani i njihov sastav je prilično homogen. Drugi se nalazi iznad prvog i tamo praktično nema takvog miješanja. Gasovi u njemu su odvojeni gravitacijom. Granica između ovih slojeva nalazi se na nadmorskoj visini od 120 km, a naziva se turbopauza.

Završimo sa terminima, ali ću svakako dodati da je konvencionalno prihvaćeno da se granica atmosfere nalazi na nadmorskoj visini od 100 km. Ova granica se zove Karmanova linija.

Dodaću još dvije slike da ilustrujem strukturu atmosfere. Prvi je, međutim, na njemačkom, ali je kompletan i prilično lako razumljiv :-). Može se uvećati i jasno vidjeti. Drugi prikazuje promjenu atmosferske temperature s visinom.

Struktura Zemljine atmosfere.

Temperatura vazduha se menja sa visinom.

Moderne orbitalne svemirske letjelice s ljudskom posadom lete na visinama od oko 300-400 km. Međutim, ovo više nije avijacija, iako je to područje, naravno, blisko povezano u određenom smislu, a o tome ćemo svakako kasnije :-).

Zona avijacije je troposfera. Moderni atmosferski avioni mogu letjeti i u nižim slojevima stratosfere. Na primjer, praktičan plafon MIG-25RB je 23.000 m.

Let u stratosferi.

I tačno fizičke osobine vazduha Troposfera određuje kakav će biti let, koliko će biti efikasan sistem kontrole aviona, kako će turbulencija u atmosferi uticati na njega i kako će motori raditi.

Prva glavna imovina je temperatura vazduha. U plinskoj dinamici, može se odrediti na Celzijusovoj skali ili na Kelvinovoj skali.

Temperatura t 1 na datoj visini N na Celzijusovoj skali određuje se:

t 1 = t - 6,5N, Gdje t– temperatura vazduha u blizini tla.

Temperatura na Kelvinovoj skali se naziva apsolutna temperatura, nula na ovoj skali je apsolutna nula. Na apsolutnoj nuli, termičko kretanje molekula prestaje. Apsolutna nula na Kelvinovoj skali odgovara -273º na Celzijusovoj skali.

Shodno tome temperatura T na visokom N na Kelvinovoj skali određuje se:

T = 273K + t - 6,5H

Zračni pritisak. Atmosferski pritisak se mjeri u Pascalima (N/m2), u starom sistemu mjerenja u atmosferama (atm.). Postoji i barometarski pritisak. Ovo je pritisak izmjeren u milimetrima žive pomoću živinog barometra. Barometarski pritisak (pritisak na nivou mora) jednak 760 mmHg. Art. naziva se standardnim. U fizici 1 atm. tačno jednako 760 mm Hg.

Gustina zraka. U aerodinamici se najčešće koristi koncept masene gustine zraka. Ovo je masa vazduha u 1 m3 zapremine. Gustina vazduha se menja sa visinom, vazduh postaje sve razređeniji.

Vlažnost vazduha. Pokazuje količinu vode u zraku. postoji koncept " relativna vlažnost" Ovo je omjer mase vodene pare prema maksimalnom mogućem na datoj temperaturi. Koncept 0%, odnosno kada je vazduh potpuno suv, može postojati samo u laboratoriji. S druge strane, 100% vlažnost je sasvim moguća. To znači da je vazduh apsorbovao svu vodu koju je mogao apsorbovati. Nešto poput apsolutno „punog sunđera“. Visoka relativna vlažnost smanjuje gustinu vazduha, dok je niska relativna vlažnost povećava.

Zbog činjenice da se letovi zrakoplova odvijaju u različitim atmosferskim uvjetima, njihovi letni i aerodinamički parametri u istom režimu leta mogu biti različiti. Stoga, da bismo ispravno procijenili ove parametre, uveli smo Međunarodna standardna atmosfera (ISA). Pokazuje promjenu stanja zraka s povećanjem nadmorske visine.

Osnovni parametri klimatizacije pri nultoj vlažnosti se uzimaju kako slijedi:

pritisak P = 760 mm Hg. Art. (101,3 kPa);

temperatura t = +15°C (288 K);

masena gustina ρ = 1,225 kg/m 3 ;

Za ISA je prihvaćeno (kao što je gore spomenuto :-)) da temperatura u troposferi pada za 0,65º na svakih 100 metara visine.

Standardna atmosfera (primjer do 10.000 m).

MSA tablice se koriste za kalibraciju instrumenata, kao i za navigacijske i inženjerske proračune.

Fizička svojstva vazduha također uključuju koncepte kao što su inercija, viskoznost i kompresibilnost.

Inercija je svojstvo zraka koje karakterizira njegovu sposobnost da se odupre promjenama svog stanja mirovanja ili ravnomjernog linearnog kretanja. . Mjera inercije je masena gustina zraka. Što je veća, veća je inercija i sila otpora medija kada se avion kreće u njemu.

Viskoznost Određuje otpor trenja zraka kada se avion kreće.

Kompresibilnost određuje promjenu gustoće zraka s promjenama tlaka. Pri malim brzinama aviona (do 450 km/h) nema promjene tlaka kada struja zraka struji oko njega, ali pri velikim brzinama počinje da se javlja efekat kompresije. Njegov utjecaj je posebno vidljiv pri nadzvučnim brzinama. Ovo je posebna oblast aerodinamike i tema za poseban članak :-).

Pa, čini se da je to sve za sada... Vrijeme je da završimo ovo pomalo zamorno nabrajanje koje se, međutim, ne može izbjeći :-). Zemljina atmosfera, njegovi parametri, fizičke osobine vazduha Za avion su važni koliko i parametri samog uređaja i nisu mogli biti zanemareni.

Ćao, do narednih susreta i jos zanimljivih tema :)...

P.S. Za desert predlažem da pogledate video snimljen iz kokpita MIG-25PU blizanca tokom leta u stratosferu. Navodno ga je snimio turist koji ima para za takve letove :-). Uglavnom se sve snimalo kroz šoferšajbnu. Obratite pažnju na boju neba...

U atmosferi - (5,1-5,3)⋅10 18 kg. Od toga je masa suhog zraka (5,1352 ± 0,0003)⋅10 18 kg, ukupna masa vodene pare je u prosjeku 1,27⋅10 16 kg.

Pored gasova navedenih u tabeli, atmosfera sadrži N 2 O (\displaystyle ((\ce (N2O)))) i drugi dušikovi oksidi ( NE 2 (\displaystyle (\ce (NO2))), ), propan i drugi ugljovodonici, O 3 (\displaystyle ((\ce (O3)))) , Cl 2 (\displaystyle (\ce (Cl2))) , SO 2 (\displaystyle (\ce (SO2))) , NH 3 (\displaystyle (\ce (NH3))) , , HCl (\displaystyle (\ce (HCl))) , HF (\displaystyle (\ce (HF))) , HBr (\displaystyle (\ce (HBr))) , HI (\displaystyle ((\ce (HI)))), parovi Hg (\displaystyle (\ce (Hg))) , I 2 (\displaystyle (\ce (I2))) , Br 2 (\displaystyle (\ce (Br2))), kao i mnogi drugi gasovi u malim količinama. Troposfera stalno sadrži veliku količinu suspendovanih čvrstih i tečnih čestica (aerosol). Najrjeđi plin u Zemljinoj atmosferi je Rn (\displaystyle (\ce (Rn))) .

Struktura atmosfere

Atmosferski granični sloj

Donji sloj troposfere (debljine 1-2 km), u kojem stanje i svojstva Zemljine površine direktno utiču na dinamiku atmosfere.

Troposfera

Njegova gornja granica je na nadmorskoj visini od 8-10 km u polarnim, 10-12 km u umjerenim i 16-18 km u tropskim geografskim širinama; niže zimi nego ljeti.
Donji, glavni sloj atmosfere sadrži više od 80% ukupne mase atmosferskog vazduha i oko 90% ukupne vodene pare prisutne u atmosferi. Turbulencija i konvekcija su jako razvijene u troposferi, pojavljuju se oblaci, a razvijaju se cikloni i anticikloni. Temperatura opada sa povećanjem nadmorske visine sa prosječnim vertikalnim gradijentom od 0,65°/100 metara.

Tropopauza

Prijelazni sloj iz troposfere u stratosferu, sloj atmosfere u kojem se zaustavlja smanjenje temperature sa visinom.

Stratosfera

Sloj atmosfere koji se nalazi na nadmorskoj visini od 11 do 50 km. Karakterizira ga blaga promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i povećanje u sloju od 25-40 km sa minus 56,5 na +0,8 ° C (gornji sloj stratosfere ili inverzija). Nakon dostizanja vrijednosti od oko 273 K (skoro 0 °C) na visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo područje konstantne temperature naziva se stratopauza i predstavlja granicu između stratosfere i mezosfere. Sredinom 19. stoljeća vjerovalo se da se Zemljina atmosfera završava na visini od 12 km (6 hiljada toises) (Pet sedmica u balonu, 13 poglavlja). Stratosfera sadrži ozonski omotač koji štiti Zemlju od ultraljubičastog zračenja.

Stratopauza

Granični sloj atmosfere između stratosfere i mezosfere. U vertikalnoj raspodjeli temperature postoji maksimum (oko 0 °C).

Mezosfera

Termosfera

Gornja granica je oko 800 km. Temperatura se penje na nadmorske visine od 200-300 km, gdje dostiže vrijednosti od reda od 1500 K, nakon čega ostaje gotovo konstantna do velikih visina. Pod uticajem sunčevog i kosmičkog zračenja dolazi do jonizacije vazduha (“aurore”) - glavni delovi jonosfere leže unutar termosfere. Na visinama iznad 300 km prevladava atomski kiseonik. Gornja granica termosfere je u velikoj mjeri određena trenutnom aktivnošću Sunca. U periodima niske aktivnosti - na primjer, 2008-2009 - primetno je smanjenje veličine ovog sloja.

Termopauza

Područje atmosfere u susjedstvu iznad termosfere. U ovom području apsorpcija sunčevog zračenja je zanemarljiva i temperatura se praktično ne mijenja s visinom.

Egzosfera (sfera raspršivanja)

Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmiješana mješavina plinova. U višim slojevima distribucija plinova po visini ovisi o njihovoj molekularnoj težini; koncentracija težih plinova opada brže s udaljenosti od Zemljine površine. Zbog smanjenja gustine gasa, temperatura pada sa 0 °C u stratosferi na minus 110 °C u mezosferi. Međutim, kinetička energija pojedinih čestica na visinama od 200-250 km odgovara temperaturi od ~ 150 °C. Iznad 200 km, primjećuju se značajne fluktuacije temperature i gustine gasa u vremenu i prostoru.

Na visini od oko 2000-3500 km egzosfera se postepeno pretvara u tzv. blizu svemirskog vakuuma, koji je ispunjen rijetkim česticama međuplanetarnog plina, uglavnom atomima vodonika. Ali ovaj plin predstavlja samo dio međuplanetarne materije. Drugi dio čine čestice prašine kometnog i meteorskog porijekla. Pored izuzetno razrijeđenih čestica prašine, u ovaj prostor prodire elektromagnetno i korpuskularno zračenje solarnog i galaktičkog porijekla.

Analiza podataka instrumenta SWAN na letjelici SOHO pokazala je da se najudaljeniji dio Zemljine egzosfere (geokorona) proteže oko 100 Zemljinih radijusa ili oko 640 hiljada km, odnosno mnogo dalje od orbite Mjeseca.

Pregled

Troposfera čini oko 80% mase atmosfere, stratosfera - oko 20%; masa mezosfere nije veća od 0,3%, termosfera je manja od 0,05% ukupne mase atmosfere.

Na osnovu električnih svojstava u atmosferi razlikuju se neutrosfera I jonosfera.

U zavisnosti od sastava gasa u atmosferi, oni emituju homosfera I heterosfera. Heterosfera- Ovo je oblast u kojoj gravitacija utiče na odvajanje gasova, jer je njihovo mešanje na takvoj visini zanemarljivo. To implicira promjenjiv sastav heterosfere. Ispod njega leži dobro izmiješan, homogen dio atmosfere, nazvan homosfera. Granica između ovih slojeva naziva se turbopauza, nalazi se na nadmorskoj visini od oko 120 km.

Ostala svojstva atmosfere i uticaji na ljudski organizam

Već na nadmorskoj visini od 5 km, neobučena osoba počinje iskusiti gladovanje kisikom i bez adaptacije, performanse osobe su značajno smanjene. Ovdje se završava fiziološka zona atmosfere. Ljudsko disanje postaje nemoguće na visini od 9 km, iako do otprilike 115 km atmosfera sadrži kisik.

Atmosfera nas opskrbljuje kisikom neophodnim za disanje. Međutim, zbog pada ukupnog pritiska atmosfere, kako se dižete na visinu, parcijalni pritisak kiseonika se shodno tome smanjuje.

Istorija nastanka atmosfere

Prema najčešćoj teoriji, Zemljina atmosfera je kroz svoju istoriju imala tri različita sastava. U početku se sastojao od lakih gasova (vodonik i helijum) uhvaćenih iz međuplanetarnog prostora. Ovo je tzv primarna atmosfera. U sljedećoj fazi, aktivna vulkanska aktivnost dovela je do zasićenja atmosfere drugim plinovima osim vodonika (ugljični dioksid, amonijak, vodena para). Ovako je nastala sekundarna atmosfera. Ova atmosfera je bila obnavljajuća. Nadalje, proces formiranja atmosfere određen je sljedećim faktorima:

• curenje lakih gasova (vodonik i helijum) u međuplanetarni prostor;
• hemijske reakcije koje se dešavaju u atmosferi pod uticajem ultraljubičastog zračenja, pražnjenja groma i nekih drugih faktora.

Postepeno su ovi faktori doveli do formiranja tercijarne atmosfere, koju karakterizira mnogo manji sadržaj vodika i mnogo veći sadržaj dušika i ugljičnog dioksida (nastalih kao rezultat kemijskih reakcija iz amonijaka i ugljikovodika).

Nitrogen

Formiranje velike količine dušika nastaje zbog oksidacije atmosfere amonijak-vodik molekularnim kisikom O 2 (\displaystyle (\ce (O2))), koji je počeo dolaziti s površine planete kao rezultat fotosinteze, počevši prije 3 milijarde godina. Takođe azot N 2 (\displaystyle (\ce (N2))) ispuštaju u atmosferu kao rezultat denitrifikacije nitrata i drugih spojeva koji sadrže dušik. Azot se oksidira ozonom u NE (\displaystyle ((\ce (NE)) u gornjim slojevima atmosfere.

Nitrogen N 2 (\displaystyle (\ce (N2))) reaguje samo pod određenim uslovima (na primer, tokom pražnjenja groma). Oksidacija molekularnog azota ozonom tokom električnih pražnjenja koristi se u malim količinama u industrijskoj proizvodnji azotnih đubriva. Cijanobakterije (plavo-zelene alge) i bakterije kvržice, koje formiraju rizobijalnu simbiozu sa mahunarkama, koje mogu biti efikasna zelena gnojiva – biljke koje ne iscrpljuju, ali obogaćuju tlo prirodnim gnojivima, mogu ga oksidirati uz malu potrošnju energije i pretvoriti ga u biološki aktivan oblik.

Kiseonik

Sastav atmosfere počeo se radikalno mijenjati pojavom živih organizama na Zemlji, kao rezultat fotosinteze, praćene oslobađanjem kisika i apsorpcijom ugljičnog dioksida. U početku se kisik trošio na oksidaciju reduciranih spojeva - amonijaka, ugljikovodika, željeznog oblika željeza sadržanog u oceanima i drugih. Na kraju ove faze, sadržaj kiseonika u atmosferi počeo je da raste. Postepeno se formirala moderna atmosfera sa oksidativnim svojstvima. Budući da je to izazvalo ozbiljne i nagle promjene u mnogim procesima u atmosferi, litosferi i biosferi, ovaj događaj je nazvan kisikovom katastrofom.

Plemeniti gasovi

Izvori plemenitih gasova su vulkanske erupcije i raspad radioaktivnih elemenata. Zemlja općenito, a posebno atmosfera, iscrpljene su inertnim plinovima u odnosu na svemir i neke druge planete. Ovo se odnosi na helijum, neon, kripton, ksenon i radon. Koncentracija argona je, naprotiv, nenormalno visoka i iznosi skoro 1% gasnog sastava atmosfere. Velika količina ovog plina nastala je zbog intenzivnog raspada radioaktivnog izotopa kalija-40 u utrobi Zemlje.

Zagađenje zraka

Nedavno su ljudi počeli da utiču na evoluciju atmosfere. Rezultat ljudske aktivnosti je konstantno povećanje sadržaja ugljičnog dioksida u atmosferi zbog sagorijevanja ugljikovodičnih goriva akumuliranih u prethodnim geološkim erama. Ogromne količine se troše tokom fotosinteze i apsorbuju ih svjetski okeani. Ovaj plin ulazi u atmosferu zbog raspadanja karbonatnih stijena i organskih tvari biljnog i životinjskog porijekla, kao i zbog vulkanizma i ljudske industrijske aktivnosti. Sadržaj u posljednjih 100 godina CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2))) u atmosferi povećao za 10%, pri čemu najveći dio (360 milijardi tona) dolazi od sagorijevanja goriva. Ako se nastavi stopa rasta sagorevanja goriva, onda će u narednih 200-300 godina količina CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2))) u atmosferi će se udvostručiti i može dovesti do globalnih klimatskih promjena.

Sagorevanje goriva je glavni izvor zagađujućih gasova ( CO (\displaystyle ((\ce (CO)))) ,

Atmosfera je plinovita ljuska naše planete koja rotira zajedno sa Zemljom. Gas u atmosferi naziva se vazduh. Atmosfera je u kontaktu sa hidrosferom i delimično prekriva litosferu. Ali gornje granice je teško odrediti. Konvencionalno je prihvaćeno da se atmosfera proteže naviše za otprilike tri hiljade kilometara. Tamo glatko teče u bezvazdušni prostor.

Hemijski sastav Zemljine atmosfere

Formiranje hemijskog sastava atmosfere počelo je prije oko četiri milijarde godina. U početku se atmosfera sastojala samo od lakih gasova - helijuma i vodonika. Prema naučnicima, početni preduslovi za stvaranje gasne ljuske oko Zemlje bile su vulkanske erupcije, koje su, zajedno sa lavom, ispuštale ogromne količine gasova. Nakon toga je počela izmjena plinova s ​​vodenim prostorima, sa živim organizmima i s proizvodima njihovog djelovanja. Sastav zraka se postepeno mijenjao i fiksirao se u svom modernom obliku prije nekoliko miliona godina.

Glavne komponente atmosfere su azot (oko 79%) i kiseonik (20%). Preostali postotak (1%) čine sljedeći plinovi: argon, neon, helij, metan, ugljični dioksid, vodonik, kripton, ksenon, ozon, amonijak, sumpor i dušikov dioksid, dušikov oksid i ugljični monoksid, koji su uključeni u ovih jedan posto.

Osim toga, zrak sadrži vodenu paru i čestice (pelud, prašina, kristale soli, nečistoće u aerosolu).

Nedavno su naučnici primijetili ne kvalitativnu, već kvantitativnu promjenu nekih sastojaka zraka. A razlog tome je čovjek i njegove aktivnosti. Samo u posljednjih 100 godina nivoi ugljičnog dioksida su se značajno povećali! Ovo je ispunjeno mnogim problemima, od kojih su najglobalniji klimatske promjene.

Formiranje vremena i klime

Atmosfera igra ključnu ulogu u oblikovanju klime i vremena na Zemlji. Mnogo toga zavisi od količine sunčeve svetlosti, prirode donje površine i atmosferske cirkulacije.

Pogledajmo faktore redom.

1. Atmosfera prenosi toplotu sunčevih zraka i upija štetno zračenje. Stari Grci su znali da sunčevi zraci padaju na različite dijelove Zemlje pod različitim uglovima. Sama riječ "klima" u prijevodu sa starogrčkog znači "kosina". Dakle, na ekvatoru sunčevi zraci padaju gotovo okomito, zbog čega je ovdje jako vruće. Što je bliže polovima, veći je ugao nagiba. I temperatura pada.

2. Zbog neravnomjernog zagrijavanja Zemlje u atmosferi nastaju vazdušne struje. Klasificirani su prema svojim veličinama. Najmanji (desetine i stotine metara) su lokalni vjetrovi. Zatim slijede monsuni i pasati, cikloni i anticikloni, te planetarne frontalne zone.

Sve ove vazdušne mase se stalno kreću. Neki od njih su prilično statični. Na primjer, pasati koji pušu iz subtropskih područja prema ekvatoru. Kretanje drugih uvelike zavisi od atmosferskog pritiska.

3. Atmosferski pritisak je još jedan faktor koji utiče na formiranje klime. Ovo je pritisak vazduha na površini zemlje. Kao što je poznato, vazdušne mase se kreću iz oblasti sa visokim atmosferskim pritiskom ka oblasti gde je taj pritisak niži.

Dodijeljeno je ukupno 7 zona. Ekvator je zona niskog pritiska. Nadalje, s obje strane ekvatora do tridesetih geografskih širina postoji područje visokog pritiska. Od 30° do 60° - opet nizak pritisak. A od 60° do polova je zona visokog pritiska. Vazdušne mase kruže između ovih zona. Oni koji dolaze s mora na kopno donose kišu i loše vrijeme, a oni koji pušu s kontinenata donose vedro i suho vrijeme. Na mjestima gdje se zračne struje sudaraju formiraju se atmosferske frontalne zone koje karakteriziraju padavine i nepogodno, vjetrovito vrijeme.

Naučnici su dokazali da čak i dobrobit osobe zavisi od atmosferskog pritiska. Prema međunarodnim standardima, normalni atmosferski pritisak je 760 mm Hg. kolone na temperaturi od 0°C. Ovaj indikator se izračunava za one površine zemljišta koje su skoro u ravni sa nivoom mora. Sa visinom pritisak opada. Stoga, na primjer, za Sankt Peterburg 760 mm Hg. - ovo je norma. Ali za Moskvu, koja se nalazi više, normalan pritisak je 748 mm Hg.

Pritisak se mijenja ne samo okomito, već i horizontalno. To se posebno osjeća prilikom prolaska ciklona.

Struktura atmosfere

Atmosfera podsjeća na tortu. I svaki sloj ima svoje karakteristike.

. Troposfera- sloj najbliži Zemlji. "Debljina" ovog sloja se mijenja sa udaljenosti od ekvatora. Iznad ekvatora sloj se proteže prema gore za 16-18 km, u umjerenim zonama za 10-12 km, na polovima za 8-10 km.

Ovdje se nalazi 80% ukupne mase zraka i 90% vodene pare. Ovdje nastaju oblaci, nastaju cikloni i anticikloni. Temperatura zraka ovisi o nadmorskoj visini područja. U prosjeku se smanjuje za 0,65°C na svakih 100 metara.

. Tropopauza- prelazni sloj atmosfere. Njegova visina se kreće od nekoliko stotina metara do 1-2 km. Temperatura zraka ljeti je viša nego zimi. Na primjer, iznad polova zimi je -65° C. A iznad ekvatora je -70° C u bilo koje doba godine.

. Stratosfera- ovo je sloj čija gornja granica leži na nadmorskoj visini od 50-55 kilometara. Turbulencija je ovdje mala, sadržaj vodene pare u zraku je zanemarljiv. Ali ima puno ozona. Maksimalna koncentracija mu je na nadmorskoj visini od 20-25 km. U stratosferi temperatura zraka počinje rasti i dostiže +0,8° C. To je zbog činjenice da ozonski omotač stupa u interakciju s ultraljubičastim zračenjem.

. Stratopauza- niski međusloj između stratosfere i mezosfere koja ga prati.

. Mezosfera- gornja granica ovog sloja je 80-85 kilometara. Ovdje se odvijaju složeni fotohemijski procesi koji uključuju slobodne radikale. Oni su ti koji pružaju onaj blagi plavi sjaj naše planete, koji se vidi iz svemira.

Većina kometa i meteorita sagorijeva u mezosferi.

. Mesopauza- sljedeći međusloj, u kojem je temperatura zraka najmanje -90°.

. Termosfera- donja granica počinje na nadmorskoj visini od 80 - 90 km, a gornja granica sloja ide otprilike na 800 km. Temperatura vazduha raste. Može da varira od +500° C do +1000° C. Tokom dana temperaturne fluktuacije iznose stotine stepeni! Ali zrak je ovdje toliko razrijeđen da razumijevanje pojma “temperatura” kako ga zamišljamo nije prikladno ovdje.

. Ionosfera- kombinuje mezosferu, mezopauzu i termosferu. Vazduh se ovde sastoji uglavnom od molekula kiseonika i azota, kao i od kvazi-neutralne plazme. Sunčeve zrake koje ulaze u jonosferu snažno joniziraju molekule zraka. U donjem sloju (do 90 km) stepen jonizacije je nizak. Što je veća, veća je jonizacija. Dakle, na visini od 100-110 km, elektroni su koncentrisani. Ovo pomaže da se reflektuju kratki i srednji radio talasi.

Najvažniji sloj jonosfere je gornji, koji se nalazi na nadmorskoj visini od 150-400 km. Njegova posebnost je u tome što reflektira radio valove, a to olakšava prijenos radio signala na značajnim udaljenostima.

U jonosferi se javlja takav fenomen kao što je aurora.

. Egzosfera- sastoji se od atoma kiseonika, helijuma i vodonika. Gas u ovom sloju je vrlo razrijeđen i atomi vodonika često izlaze u svemir. Stoga se ovaj sloj naziva „zona disperzije“.

Prvi naučnik koji je sugerisao da naša atmosfera ima težinu bio je Italijan E. Torricelli. Ostap Bender je, na primjer, u svom romanu “Zlatno tele” žalio da je svaku osobu pritisnuo stub zraka težak 14 kg! Ali veliki spletkaroš je malo pogriješio. Odrasla osoba doživljava pritisak od 13-15 tona! Ali mi ne osjećamo tu težinu, jer je atmosferski pritisak uravnotežen unutrašnjim pritiskom osobe. Težina naše atmosfere je 5.300.000.000.000.000.000 tona. Brojka je kolosalna, iako je samo milioniti dio težine naše planete.