Atmosfera je ono što omogućava život na Zemlji. Dobijamo prve informacije i činjenice o atmosferi u osnovnoj školi. U srednjoj školi ovaj koncept nam je već poznat na časovima geografije.

Koncept Zemljine atmosfere

Atmosfera je prisutna ne samo na Zemlji, već i na drugim nebeskim tijelima. Ovo je naziv plinovite ljuske koja okružuje planete. Sastav ovog gasnog sloja različitih planeta značajno se razlikuje. Pogledajmo osnovne informacije i činjenice o inače zvanom zrak.

Njegova najvažnija komponenta je kiseonik. Neki pogrešno misle da je Zemljina atmosfera u potpunosti napravljena od kiseonika, ali vazduh je zapravo mešavina gasova. Sadrži 78% dušika i 21% kisika. Preostalih jedan posto uključuje ozon, argon, ugljični dioksid, vodenu paru. Neka je postotak ovih plinova mali, ali oni obavljaju važnu funkciju - apsorbiraju značajan dio sunčeve energije zračenja, sprečavajući tako svjetiljku da sav život na našoj planeti pretvori u pepeo. Osobine atmosfere se menjaju sa visinom. Na primjer, na visini od 65 km dušik je 86%, a kisik 19%.

Sastav Zemljine atmosfere

• Ugljen-dioksid neophodna za ishranu biljaka. U atmosferi se pojavljuje kao rezultat procesa disanja živih organizama, truljenja, gorenja. Njegovo odsustvo u sastavu atmosfere onemogućilo bi postojanje bilo koje biljke.
• Kiseonik je vitalna komponenta atmosfere za ljude. Njegovo prisustvo je uslov za postojanje svih živih organizama. On čini oko 20% ukupne zapremine atmosferskih gasova.
• Ozon Prirodni je apsorber sunčevog ultraljubičastog zračenja, koje negativno utiče na žive organizme. Većina formira poseban sloj atmosfere - ozonski ekran. U posljednje vrijeme ljudska djelatnost dovodi do toga da se počinje postepeno urušavati, ali kako je od velike važnosti, aktivno se radi na njenom očuvanju i restauraciji.
• vodena para određuje vlažnost vazduha. Njegov sadržaj može varirati ovisno o različitim faktorima: temperaturi zraka, geografskom položaju, godišnjem dobu. Na niskim temperaturama u vazduhu ima vrlo malo vodene pare, možda i manje od jedan odsto, a na visokim temperaturama njena količina dostiže 4%.
• Pored svega navedenog, u sastavu zemljine atmosfere uvijek postoji određeni postotak čvrste i tečne nečistoće. To su čađ, pepeo, morska so, prašina, kapi vode, mikroorganizmi. U zrak mogu dospjeti i prirodnim i antropogenim putem.

Slojevi atmosfere

I temperatura, i gustina, i kvalitativni sastav zraka nisu isti na različitim visinama. Zbog toga je uobičajeno razlikovati različite slojeve atmosfere. Svaki od njih ima svoje karakteristike. Hajde da saznamo koji se slojevi atmosfere razlikuju:

• Troposfera je sloj atmosfere najbliži Zemljinoj površini. Njegova visina je 8-10 km iznad polova i 16-18 km u tropima. Ovdje se nalazi 90% sve vodene pare koja je dostupna u atmosferi, tako da dolazi do aktivnog stvaranja oblaka. Takođe u ovom sloju postoje procesi kao što su kretanje vazduha (vetar), turbulencija, konvekcija. Temperatura se kreće od +45 stepeni u podne u toploj sezoni u tropima do -65 stepeni na polovima.
• Stratosfera je drugi najudaljeniji sloj od atmosfere. Nalazi se na nadmorskoj visini od 11 do 50 km. U donjem sloju stratosfere temperatura je približno -55, prema udaljenosti od Zemlje raste do +1˚S. Ovo područje se naziva inverzija i predstavlja granicu između stratosfere i mezosfere.
• Mezosfera se nalazi na nadmorskoj visini od 50 do 90 km. Temperatura na njegovoj donjoj granici je oko 0, na gornjoj dostiže -80...-90 ˚S. Meteoriti koji ulaze u Zemljinu atmosferu u potpunosti sagorevaju u mezosferi, što uzrokuje zračne sjaje ovdje.
• Debljina termosfere je oko 700 km. U ovom sloju atmosfere pojavljuje se sjeverno svjetlo. Pojavljuju se zbog djelovanja kosmičkog zračenja i zračenja koje dolazi sa Sunca.
• Egzosfera je zona disperzije vazduha. Ovdje je koncentracija plinova mala i dolazi do njihovog postepenog bijega u međuplanetarni prostor.

Granicom između Zemljine atmosfere i svemira smatra se linija od 100 km. Ova linija se zove Karmanova linija.

atmosferski pritisak

Slušajući vremensku prognozu, često čujemo očitanja barometarskog pritiska. Ali šta znači atmosferski pritisak i kako može uticati na nas?

Shvatili smo da se vazduh sastoji od gasova i nečistoća. Svaka od ovih komponenti ima svoju težinu, što znači da atmosfera nije bestežinska, kako se vjerovalo do 17. stoljeća. Atmosferski pritisak je sila kojom svi slojevi atmosfere pritiskaju površinu Zemlje i sve objekte.

Naučnici su izvršili složene proračune i dokazali da atmosfera pritiska na jedan kvadratni metar površine silom od 10.333 kg. To znači da je ljudsko tijelo podložno pritisku zraka čija je težina 12-15 tona. Zašto to ne osetimo? Štedi nam svoj unutrašnji pritisak, koji uravnotežuje spoljašnji. Pritisak atmosfere možete osjetiti dok ste u avionu ili visoko u planinama, jer je atmosferski pritisak na visini mnogo manji. U tom slučaju moguća je fizička nelagoda, začepljene uši, vrtoglavica.

Mnogo toga se može reći o atmosferi oko nas. Znamo mnogo zanimljivih činjenica o njoj, a neke od njih mogu izgledati iznenađujuće:

• Težina Zemljine atmosfere je 5.300.000.000.000.000 tona.
• Doprinosi prenosu zvuka. Na visini većoj od 100 km ovo svojstvo nestaje zbog promjena u sastavu atmosfere.
• Kretanje atmosfere je izazvano neravnomjernim zagrijavanjem Zemljine površine.
• Termometar se koristi za mjerenje temperature zraka, a barometar se koristi za mjerenje atmosferskog pritiska.
• Prisustvo atmosfere spašava našu planetu od 100 tona meteorita dnevno.
• Sastav vazduha bio je fiksiran nekoliko stotina miliona godina, ali je počeo da se menja sa početkom brze industrijske aktivnosti.
• Vjeruje se da se atmosfera proteže do visine od 3000 km.

Vrijednost atmosfere za ljude

Fiziološka zona atmosfere je 5 km. Na visini od 5000 m nadmorske visine, osoba počinje osjećati gladovanje kisikom, što se izražava u smanjenju njegove radne sposobnosti i pogoršanju dobrobiti. To pokazuje da čovjek ne može preživjeti u prostoru gdje ne postoji ova nevjerovatna mješavina plinova.

Sve informacije i činjenice o atmosferi samo potvrđuju njenu važnost za ljude. Zahvaljujući njegovom prisustvu, pojavila se mogućnost razvoja života na Zemlji. Već danas, procjenjujući razmjere štete koju je čovječanstvo sposobno nanijeti svojim djelovanjem životvornom zraku, treba razmišljati o daljim mjerama za očuvanje i obnovu atmosfere.

Slojevi atmosfere po redu od Zemljine površine

Uloga atmosfere u životu Zemlje

Atmosfera je izvor kiseonika koji ljudi udišu. Međutim, kako se penjete na visinu, ukupni atmosferski tlak opada, što rezultira smanjenjem parcijalnog tlaka kisika.

Ljudska pluća sadrže otprilike tri litre alveolarnog zraka. Ako je atmosferski pritisak normalan, tada će parcijalni pritisak kiseonika u alveolarnom vazduhu biti 11 mm Hg. Art., pritisak ugljičnog dioksida - 40 mm Hg. art., i vodena para - 47 mm Hg. Art. S povećanjem nadmorske visine, tlak kisika opada, a pritisak vodene pare i ugljičnog dioksida u plućima ukupno će ostati konstantan - otprilike 87 mm Hg. Art. Kada je pritisak vazduha jednak ovoj vrednosti, kiseonik će prestati da ulazi u pluća.

Zbog pada atmosferskog pritiska na visini od 20 km, ovdje će ključati voda i intersticijalna tjelesna tekućina u ljudskom tijelu. Ako ne koristite kabinu pod pritiskom, na takvoj visini osoba će umrijeti gotovo trenutno. Stoga, sa stanovišta fizioloških karakteristika ljudskog tijela, "prostor" nastaje sa visine od 20 km nadmorske visine.

Uloga atmosfere u životu Zemlje je veoma velika. Tako, na primjer, zahvaljujući gustim slojevima zraka - troposferi i stratosferi, ljudi su zaštićeni od izlaganja radijaciji. U svemiru, u razrijeđenom zraku, na visini od preko 36 km, djeluje jonizujuće zračenje. Na nadmorskoj visini od preko 40 km - ultraljubičasto.

Prilikom izdizanja iznad površine Zemlje na visinu od preko 90-100 km, doći će do postepenog slabljenja, a zatim i potpunog nestanka pojava poznatih ljudima, uočenih u donjem sloju atmosfere:

Zvuk se ne širi.

Nema aerodinamičke sile i otpora.

Toplota se ne prenosi konvekcijom itd.

Atmosferski sloj štiti Zemlju i sve žive organizme od kosmičkog zračenja, od meteorita, odgovoran je za regulaciju sezonskih temperaturnih oscilacija, balansiranje i ujednačavanje dnevnih. U nedostatku atmosfere na Zemlji, dnevna temperatura bi fluktuirala unutar +/-200S˚. Atmosferski sloj je životvorni "tampon" između zemljine površine i svemira, nosilac vlage i toplote; u atmosferi se odvijaju procesi fotosinteze i razmene energije - najvažniji procesi u biosferi.

Slojevi atmosfere po redu od Zemljine površine

Atmosfera je slojevita struktura, koja se sastoji od sljedećih slojeva atmosfere po redu od površine Zemlje:

Troposfera.

Stratosfera.

mezosfera.

Termosfera.

Egzosfera

Svaki sloj nema oštre granice između sebe, a na njihovu visinu utiču geografska širina i godišnja doba. Ova slojevita struktura nastala je kao rezultat temperaturnih promjena na različitim visinama. Zahvaljujući atmosferi vidimo zvijezde koje trepere.

Struktura Zemljine atmosfere po slojevima:

Od čega je sastavljena Zemljina atmosfera?

Svaki atmosferski sloj se razlikuje po temperaturi, gustini i sastavu. Ukupna debljina atmosfere je 1,5-2,0 hiljada km. Od čega je sastavljena Zemljina atmosfera? Trenutno je to mješavina plinova s ​​raznim nečistoćama.

Troposfera

Struktura Zemljine atmosfere počinje troposferom, koja je donji dio atmosfere visok oko 10-15 km. Ovdje je koncentrisana većina atmosferskog zraka. Karakteristična karakteristika troposfere je pad temperature od 0,6 ˚C kako se dižete na svakih 100 metara. Troposfera je u sebi koncentrisala skoro svu atmosfersku vodenu paru, a ovde se formiraju i oblaci.

Visina troposfere se mijenja svakodnevno. Osim toga, njegova prosječna vrijednost varira ovisno o geografskoj širini i godišnjem dobu. Prosječna visina troposfere iznad polova je 9 km, iznad ekvatora - oko 17 km. Srednja godišnja temperatura vazduha iznad ekvatora je blizu +26 ˚C, a iznad severnog pola -23 ˚C. Gornja linija granice troposfere iznad ekvatora je prosječna godišnja temperatura od oko -70 ˚C, a preko sjevernog pola ljeti -45 ˚C i zimi -65 ˚C. Dakle, što je veća visina, to je niža temperatura. Sunčeve zrake slobodno prolaze kroz troposferu, zagrijavajući površinu Zemlje. Toplotu koju zrači sunce zadržavaju ugljični dioksid, metan i vodena para.

Stratosfera

Iznad sloja troposfere nalazi se stratosfera, koja je visoka 50-55 km. Posebnost ovog sloja je povećanje temperature sa visinom. Između troposfere i stratosfere nalazi se prelazni sloj koji se naziva tropopauza.

Otprilike sa visine od 25 kilometara temperatura stratosferskog sloja počinje da raste i, dostižući maksimalnu visinu od 50 km, poprima vrednosti od +10 do +30 ˚C.

U stratosferi ima vrlo malo vodene pare. Ponekad se na nadmorskoj visini od oko 25 km mogu naći prilično tanki oblaci, koji se nazivaju "sedef". Danju se ne primjećuju, ali noću blistaju zbog obasjavanja sunca koje je ispod horizonta. Sastav oblaka sedefa su prehlađene kapljice vode. Stratosfera se sastoji uglavnom od ozona.

mezosfera

Visina sloja mezosfere je oko 80 km. Ovdje, kako raste prema gore, temperatura opada i na najgornjoj granici dostiže vrijednosti nekoliko desetina C˚ ispod nule. U mezosferi se mogu uočiti i oblaci za koje se pretpostavlja da su formirani od kristala leda. Ovi oblaci se nazivaju "srebrnasti". Mezosferu karakteriše najhladnija temperatura u atmosferi: od -2 do -138 ˚C.

Termosfera

Ovaj atmosferski sloj je dobio ime zbog visokih temperatura. Termosfera se sastoji od:

Ionosfera.

egzosfere.

Jonosferu karakterizira razrijeđen zrak, čiji se svaki centimetar na visini od 300 km sastoji od 1 milijarde atoma i molekula, a na visini od 600 km - više od 100 miliona.

Jonosferu takođe karakteriše visoka jonizacija vazduha. Ovi ioni se sastoje od nabijenih atoma kisika, nabijenih molekula atoma dušika i slobodnih elektrona.

Egzosfera

Sa visine od 800-1000 km počinje egzosferski sloj. Čestice plina, posebno lake, kreću se ovdje velikom brzinom, savladavajući silu gravitacije. Takve čestice zbog svog brzog kretanja lete iz atmosfere u svemir i raspršuju se. Stoga se egzosfera naziva sfera raspršenja. U svemir lete pretežno atomi vodika, koji čine najviše slojeve egzosfere. Zahvaljujući česticama u gornjim slojevima atmosfere i česticama solarnog vjetra, možemo promatrati sjeverno svjetlo.

Sateliti i geofizičke rakete omogućile su da se utvrdi prisustvo u gornjoj atmosferi radijacijskog pojasa planete, koji se sastoji od električno nabijenih čestica - elektrona i protona.

Atmosfera je jedna od najvažnijih komponenti naše planete. Ona je ta koja "sklanja" ljude od surovih uslova svemira, poput sunčevog zračenja i svemirskog otpada. Međutim, mnoge činjenice o atmosferi većini ljudi nisu poznate.

1. Prava boja neba

Iako je teško povjerovati, nebo je zapravo ljubičasto. Kada svjetlost uđe u atmosferu, čestice zraka i vode apsorbiraju svjetlost i raspršuju je. Pritom se najviše raspršuje ljubičasta boja, zbog čega ljudi vide plavo nebo.

2. Ekskluzivni element u Zemljinoj atmosferi

Kao što se mnogi sjećaju iz škole, Zemljina atmosfera se sastoji od otprilike 78% dušika, 21% kisika i malih nečistoća argona, ugljičnog dioksida i drugih plinova. Ali malo ljudi zna da je naša atmosfera jedina do sada otkrivena od strane naučnika (pored komete 67P) koja ima slobodan kiseonik. Pošto je kiseonik veoma reaktivan gas, često reaguje sa drugim hemikalijama u svemiru. Njegov čisti oblik na Zemlji čini planetu pogodnom za život.

3. Bijela pruga na nebu

Sigurno su se neki ponekad pitali zašto bela pruga ostaje na nebu iza mlaznog aviona. Ovi bijeli tragovi, poznati kao tragovi, nastaju kada se vrući, vlažni izduvni plinovi iz motora aviona pomiješaju sa hladnijim vanjskim zrakom. Vodena para iz izduvnih gasova se smrzava i postaje vidljiva.

4. Glavni slojevi atmosfere

Atmosfera Zemlje se sastoji od pet glavnih slojeva, koji omogućavaju život na planeti. Prva od njih, troposfera, proteže se od nivoa mora do visine od oko 17 km do ekvatora. Većina vremenskih pojava dešava se u njemu.

5. Ozonski omotač

Sljedeći sloj atmosfere, stratosfera, dostiže visinu od oko 50 km na ekvatoru. Sadrži ozonski omotač koji štiti ljude od opasnih ultraljubičastih zraka. Iako je ovaj sloj iznad troposfere, zapravo može biti topliji zbog energije koju apsorbira iz sunčevih zraka. Većina mlaznih aviona i meteoroloških balona leti u stratosferi. Avioni u njemu mogu leteti brže jer na njih manje utiču gravitacija i trenje. Vremenski baloni mogu dobiti bolju predstavu o olujama, od kojih se većina dešava niže u troposferi.

6. Mezosfera

Mezosfera je srednji sloj, koji se proteže do visine od 85 km iznad površine planete. Njegova temperatura varira oko -120° C. Većina meteora koji uđu u Zemljinu atmosferu sagorijeva u mezosferi. Posljednja dva sloja koja prelaze u svemir su termosfera i egzosfera.

7. Nestanak atmosfere

Zemlja je najvjerovatnije nekoliko puta izgubila svoju atmosferu. Kada je planeta bila prekrivena okeanima magme, masivni međuzvjezdani objekti su se srušili na nju. Ovi udari, koji su takođe formirali Mesec, možda su po prvi put formirali atmosferu planete.

8. Da nije bilo atmosferskih gasova...

Bez raznih gasova u atmosferi, Zemlja bi bila previše hladna za ljudsko postojanje. Vodena para, ugljični dioksid i drugi atmosferski plinovi upijaju sunčevu toplinu i "distribuiraju" je po površini planete, pomažući u stvaranju klime pogodne za život.

9. Formiranje ozonskog omotača

Zloglasni (i najvažnije neophodan) ozonski omotač nastao je kada su atomi kiseonika reagovali sa ultraljubičastim svetlom sunca i formirali ozon. Ozon je taj koji apsorbuje većinu štetnog sunčevog zračenja. Uprkos svojoj važnosti, ozonski omotač je formiran relativno nedavno nakon što se u okeanima pojavilo dovoljno života da se u atmosferu pusti količina kiseonika potrebna za stvaranje minimalne koncentracije ozona.

10. Jonosfera

Jonosfera je tako nazvana jer čestice visoke energije iz svemira i sunca pomažu u formiranju jona, stvarajući "električni sloj" oko planete. Kada nije bilo satelita, ovaj sloj je pomagao reflektovati radio talase.

11. Kisela kiša

Kisele kiše, koje uništavaju cijele šume i devastiraju vodene ekosisteme, nastaju u atmosferi kada se čestice sumpor-dioksida ili dušikovog oksida pomiješaju s vodenom parom i padaju na tlo kao kiša. Ova hemijska jedinjenja se takođe nalaze u prirodi: sumpor-dioksid se proizvodi tokom vulkanskih erupcija, a azot-oksid se proizvodi tokom udara groma.

12. Moć munje

Munja je toliko moćna da samo jedno pražnjenje može zagrijati okolni zrak do 30 000° C. Brzo zagrijavanje uzrokuje eksplozivnu ekspanziju obližnjeg zraka, što se čuje u obliku zvučnog vala zvanog grmljavina.

Aurora Borealis i Aurora Australis (sjeverna i južna aurora) uzrokovane su jonskim reakcijama koje se odvijaju u četvrtom nivou atmosfere, termosferi. Kada se visoko nabijene čestice solarnog vjetra sudare s molekulima zraka iznad magnetnih polova planete, one sijaju i stvaraju veličanstvene svjetlosne emisije.

14. Zalasci sunca

Zalasci sunca često izgledaju kao zapaljeno nebo jer male atmosferske čestice raspršuju svjetlost, reflektirajući je u narandžastim i žutim nijansama. Isti princip je u osnovi formiranja duga.

2013. godine naučnici su otkrili da sićušni mikrobi mogu preživjeti mnogo kilometara iznad površine Zemlje. Na visini od 8-15 km iznad planete pronađeni su mikrobi koji uništavaju organske hemikalije koje plutaju u atmosferi, "hraneći se" njima.

Pristalice teorije apokalipse i raznih drugih horor priča će biti zainteresovane za učenje.

STRUKTURA ATMOSFERE

Atmosfera(od drugih grčkih ἀτμός - para i σφαῖρα - lopta) - plinovita ljuska (geosfera) koja okružuje planetu Zemlju. Njegova unutrašnja površina pokriva hidrosferu i djelimično zemljinu koru, dok njena vanjska površina graniči sa prizemnim dijelom svemira.

Physical Properties

Debljina atmosfere je oko 120 km od površine Zemlje. Ukupna masa vazduha u atmosferi je (5,1-5,3) 10 18 kg. Od toga je masa suvog vazduha (5,1352 ± 0,0003) 10 18 kg, ukupna masa vodene pare je u proseku 1,27 10 16 kg.

Molarna masa čistog suhog zraka je 28,966 g/mol, gustina zraka na površini mora je oko 1,2 kg/m 3 . Pritisak na 0 °C na nivou mora je 101,325 kPa; kritična temperatura - -140,7 ° C; kritični pritisak - 3,7 MPa; C p na 0 °C - 1,0048 10 3 J/(kg K), C v - 0,7159 10 3 J/(kg K) (na 0 °C). Rastvorljivost vazduha u vodi (po masi) na 0°C - 0,0036%, na 25°C - 0,0023%.

Za "normalne uslove" na površini Zemlje uzimaju se: gustina 1,2 kg/m 3, barometarski pritisak 101,35 kPa, temperatura plus 20°C i relativna vlažnost vazduha 50%. Ovi uslovni indikatori imaju čisto inženjersku vrijednost.

Struktura atmosfere

Atmosfera ima slojevitu strukturu. Slojevi atmosfere razlikuju se jedni od drugih po temperaturi zraka, njegovoj gustoći, količini vodene pare u zraku i drugim svojstvima.

Troposfera(starogrčki τρόπος - "okret", "promena" i σφαῖρα - "lopta") - donji, najviše proučavan sloj atmosfere, visok 8-10 km u polarnim predelima, do 10-12 km u umerenim geografskim širinama, na ekvatoru - 16-18 km.

Kada raste u troposferi, temperatura u prosjeku pada za 0,65 K svakih 100 m i dostiže 180-220 K u gornjem dijelu. Ovaj gornji sloj troposfere, u kojem prestaje smanjenje temperature sa visinom, naziva se tropopauza. Sljedeći sloj atmosfere iznad troposfere naziva se stratosfera.

Više od 80% ukupne mase atmosferskog vazduha koncentrisano je u troposferi, turbulencija i konvekcija su jako razvijene, koncentrisan je pretežni deo vodene pare, nastaju oblaci, formiraju se i atmosferski frontovi, razvijaju se cikloni i anticikloni, kao i dr. procesi koji određuju vremenske prilike i klimu. Procesi koji se odvijaju u troposferi prvenstveno su posljedica konvekcije.

Dio troposfere unutar kojeg se mogu formirati glečeri na zemljinoj površini naziva se hionosfera.

tropopauza(od grčkog τροπος - okret, promjena i παῦσις - zaustavljanje, prestanak) - sloj atmosfere u kojem se zaustavlja smanjenje temperature s visinom; prelazni sloj iz troposfere u stratosferu. U zemljinoj atmosferi, tropopauza se nalazi na visinama od 8-12 km (nad nivoa mora) u polarnim područjima i do 16-18 km iznad ekvatora. Visina tropopauze zavisi i od doba godine (tropopauza je veća ljeti nego zimi) i ciklonalne aktivnosti (niža je u ciklonima, a viša u anticiklonima)

Debljina tropopauze kreće se od nekoliko stotina metara do 2-3 kilometra. U suptropskim područjima, rupture tropopauze se uočavaju zbog snažnih mlaznih strujanja. Tropauza na određenim područjima često je uništena i ponovo formirana.

Stratosfera(od latinskog stratum - pod, sloj) - sloj atmosfere, koji se nalazi na nadmorskoj visini od 11 do 50 km. Tipična je mala promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i njeno povećanje u sloju od 25-40 km od -56,5 do 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. Gustina zraka u stratosferi je desetine i stotine puta manja nego na nivou mora.

Upravo u stratosferi se nalazi sloj ozonosfere („ozonski sloj“) (na nadmorskoj visini od 15-20 do 55-60 km), koji određuje gornju granicu života u biosferi. Ozon (O 3 ) nastaje kao rezultat fotohemijskih reakcija najintenzivnije na visini od ~30 km. Ukupna masa O 3 pri normalnom pritisku bila bi sloj debljine 1,7-4,0 mm, ali i to je dovoljno da apsorbuje sunčevo ultraljubičasto zračenje koje je štetno po život. Uništavanje O 3 nastaje kada je u interakciji sa slobodnim radikalima, NO, spojevima koji sadrže halogene (uključujući "freone").

Većina kratkotalasnog dela ultraljubičastog zračenja (180-200 nm) zadržava se u stratosferi i energija kratkih talasa se transformiše. Pod uticajem ovih zraka menjaju se magnetna polja, razbijaju se molekuli, dolazi do jonizacije, stvaranja novih gasova i drugih hemijskih jedinjenja. Ovi procesi se mogu posmatrati u obliku sjevernog svjetla, munja i drugih sjaja.

U stratosferi i višim slojevima, pod uticajem sunčevog zračenja, molekuli gasa se disociraju - na atome (iznad 80 km, CO 2 i H 2 disociraju, iznad 150 km - O 2, iznad 300 km - N 2). Na visini od 200-500 km dolazi do jonizacije gasova i u jonosferi, na visini od 320 km koncentracija naelektrisanih čestica (O + 2, O - 2, N + 2) iznosi ~ 1/300 koncentracija neutralnih čestica. U gornjim slojevima atmosfere nalaze se slobodni radikali - OH, HO 2 itd.

U stratosferi gotovo da nema vodene pare.

Letovi u stratosferu počeli su 1930-ih. Nadaleko je poznat let na prvom stratosferskom balonu (FNRS-1), koji su Auguste Picard i Paul Kipfer izveli 27. maja 1931. godine na visinu od 16,2 km. Moderni borbeni i nadzvučni komercijalni avioni lete u stratosferi na visinama uglavnom do 20 km (iako dinamički plafon može biti mnogo veći). Meteorološki baloni na velikim visinama dižu se do 40 km; rekord za balon bez posade je 51,8 km.

Nedavno se u vojnim krugovima Sjedinjenih Država velika pažnja poklanja razvoju slojeva stratosfere iznad 20 km, koji se često nazivaju "predprostor" (eng. « blizu svemira» ). Pretpostavlja se da će bespilotne zračne brodove i letjelice na solarni pogon (kao što je NASA Pathfinder) moći dugo ostati na visini od oko 30 km i pružiti osmatranje i komunikaciju za vrlo velika područja, a da pritom ostanu ranjivi na sisteme protuzračne odbrane; takvi uređaji će biti višestruko jeftiniji od satelita.

Stratopauza- sloj atmosfere, koji je granica između dva sloja, stratosfere i mezosfere. U stratosferi temperatura raste sa visinom, a stratopauza je sloj u kojem temperatura dostiže svoj maksimum. Temperatura stratopauze je oko 0 °C.

Ovaj fenomen se ne opaža samo na Zemlji, već i na drugim planetama sa atmosferom.

Na Zemlji se stratopauza nalazi na nadmorskoj visini od 50 - 55 km iznad nivoa mora. Atmosferski pritisak je oko 1/1000 pritiska na nivou mora.

mezosfera(od grčkog μεσο- - "sredina" i σφαῖρα - "lopta", "sfera") - sloj atmosfere na visinama od 40-50 do 80-90 km. Karakterizira ga povećanje temperature s visinom; maksimalna (oko +50°C) temperatura se nalazi na nadmorskoj visini od oko 60 km, nakon čega temperatura počinje opadati na -70° ili -80°C. Takvo smanjenje temperature povezano je s energetskom apsorpcijom sunčevog zračenja (radijacije) ozonom. Termin je usvojila Geografsko-geofizička unija 1951. godine.

Gasni sastav mezosfere, kao i nižih slojeva atmosfere, je konstantan i sadrži oko 80% azota i 20% kiseonika.

Mezosfera je od donje stratosfere odvojena stratopauzom, a od termosfere koja leži iznad mezopauze. Mezopauza se u osnovi poklapa sa turbopauzom.

Meteori počinju da sijaju i, po pravilu, potpuno izgore u mezosferi.

U mezosferi se mogu pojaviti noctilucentni oblaci.

Za letove, mezosfera je neka vrsta "mrtve zone" - ovdje je zrak previše razrijeđen da bi mogao izdržati avione ili balone (na visini od 50 km gustina zraka je 1000 puta manja nego na nivou mora), a istovremeno vrijeme pregusto za umjetne letove satelita u tako niskoj orbiti. Direktna proučavanja mezosfere izvode se uglavnom uz pomoć suborbitalnih meteoroloških raketa; općenito, mezosfera je proučavana lošije od ostalih slojeva atmosfere, zbog čega su je naučnici nazvali "ignorosfera".

mezopauza

mezopauza Sloj atmosfere koji razdvaja mezosferu i termosferu. Na Zemlji se nalazi na nadmorskoj visini od 80-90 km. U mezopauzi postoji temperaturni minimum, koji iznosi oko -100°C. Ispod (počevši sa visine od oko 50 km) temperatura opada sa visinom, iznad (do visine od oko 400 km) ponovo raste. Mezopauza se poklapa sa donjom granicom oblasti aktivne apsorpcije rendgenskih zraka i ultraljubičastog zračenja Sunca najkraće talasne dužine. Na ovoj visini se uočavaju srebrnasti oblaci.

Mezopauza postoji ne samo na Zemlji, već i na drugim planetama sa atmosferom.

Karmanova linija- visina iznad nivoa mora, koja je konvencionalno prihvaćena kao granica između Zemljine atmosfere i svemira.

Kako je definirala Međunarodna aeronautička federacija (FAI), Karmanova linija se nalazi na nadmorskoj visini od 100 km.

Visina je dobila ime po Teodoru fon Karmanu, američkom naučniku mađarskog porijekla. On je bio prvi koji je utvrdio da se na otprilike ovoj visini atmosfera toliko razrjeđuje da aeronautika postaje nemoguća, jer brzina aviona, neophodna za stvaranje dovoljnog uzgona, postaje veća od prve kosmičke brzine, a samim tim i za postizanje većih visina, potrebno je koristiti sredstva astronautike.

Zemljina atmosfera se nastavlja dalje od Karmanove linije. Vanjski dio Zemljine atmosfere, egzosfera, proteže se do visine od 10.000 km ili više, na takvoj visini atmosfera se sastoji uglavnom od atoma vodika koji mogu napustiti atmosferu.

Dostizanje Karmanove linije bio je prvi uslov za Ansari X nagradu, jer je to osnova za prepoznavanje leta kao svemirskog leta.

Atmosfera(od grčkog atmos - para i spharia - lopta) - zračna ljuska Zemlje koja se rotira s njom. Razvoj atmosfere bio je usko povezan sa geološkim i geohemijskim procesima koji se odvijaju na našoj planeti, kao i sa aktivnostima živih organizama.

Donja granica atmosfere poklapa se sa površinom Zemlje, jer zrak prodire u najmanje pore u tlu i rastvara se čak iu vodi.

Gornja granica na visini od 2000-3000 km postepeno prelazi u svemir.

Atmosfera bogata kiseonikom omogućava život na Zemlji. Atmosferski kisik se koristi u procesu disanja ljudi, životinja i biljaka.

Da nema atmosfere, Zemlja bi bila tiha kao mjesec. Uostalom, zvuk je vibracija čestica zraka. Plava boja neba objašnjava se činjenicom da se sunčeve zrake, prolazeći kroz atmosferu, kao kroz sočivo, razlažu na svoje sastavne boje. U ovom slučaju, zraci plave i plave boje su najviše raspršeni.

Atmosfera zadržava većinu ultraljubičastog zračenja Sunca, koje ima štetan učinak na žive organizme. Takođe zadržava toplotu na površini Zemlje, sprečavajući našu planetu da se ohladi.

Struktura atmosfere

U atmosferi se može razlikovati nekoliko slojeva koji se razlikuju po gustoći i gustoći (slika 1).

Troposfera

Troposfera- najniži sloj atmosfere, čija je debljina iznad polova 8-10 km, u umjerenim geografskim širinama - 10-12 km, a iznad ekvatora - 16-18 km.

Rice. 1. Struktura Zemljine atmosfere

Vazduh u troposferi se zagreva sa zemljine površine, odnosno sa kopna i vode. Dakle, temperatura vazduha u ovom sloju opada sa visinom u proseku za 0,6 °C na svakih 100 m. Na gornjoj granici troposfere dostiže -55 °C. Istovremeno, u području ekvatora na gornjoj granici troposfere temperatura zraka je -70 °S, a u području sjevernog pola -65 °S.

Oko 80% mase atmosfere koncentrisano je u troposferi, nalazi se gotovo sva vodena para, javljaju se grmljavine, oluje, oblaci i padavine, a javlja se i vertikalno (konvekcija) i horizontalno (vjetar) kretanje zraka.

Možemo reći da se vrijeme uglavnom formira u troposferi.

Stratosfera

Stratosfera- sloj atmosfere koji se nalazi iznad troposfere na visini od 8 do 50 km. Boja neba u ovom sloju izgleda ljubičasta, što se objašnjava razrjeđivanjem zraka, zbog čega se sunčevi zraci gotovo ne raspršuju.

Stratosfera sadrži 20% mase atmosfere. Zrak u ovom sloju je razrijeđen, vodene pare praktički nema, pa se oblaci i padavine gotovo ne stvaraju. Međutim, u stratosferi se uočavaju stabilne zračne struje, čija brzina doseže 300 km / h.

Ovaj sloj je koncentrisan ozona(ozonski ekran, ozonosfera), sloj koji upija ultraljubičaste zrake, sprečavajući ih da prođu na Zemlju i na taj način štiteći žive organizme na našoj planeti. Zbog ozona temperatura zraka na gornjoj granici stratosfere je u rasponu od -50 do 4-55 °C.

Između mezosfere i stratosfere postoji prelazna zona – stratopauza.

mezosfera

mezosfera- sloj atmosfere koji se nalazi na nadmorskoj visini od 50-80 km. Gustina zraka ovdje je 200 puta manja nego na površini Zemlje. Boja neba u mezosferi je crna, zvezde su vidljive tokom dana. Temperatura vazduha pada na -75 (-90)°C.

Na visini od 80 km počinje termosfera. Temperatura zraka u ovom sloju naglo raste do visine od 250 m, a zatim postaje konstantna: na visini od 150 km dostiže 220-240 °C; na visini od 500-600 km prelazi 1500 °C.

U mezosferi i termosferi, pod dejstvom kosmičkih zraka, molekule gasa se raspadaju na naelektrisane (jonizovane) čestice atoma, pa se ovaj deo atmosfere naziva jonosfera- sloj vrlo razrijeđenog zraka, koji se nalazi na nadmorskoj visini od 50 do 1000 km, sastoji se uglavnom od joniziranih atoma kisika, molekula dušikovog oksida i slobodnih elektrona. Ovaj sloj karakteriše visoka naelektrisanost, a dugi i srednji radio talasi se odbijaju od njega, kao od ogledala.

U jonosferi nastaju aurore - sjaj razrijeđenih plinova pod utjecajem električno nabijenih čestica koje lete sa Sunca - i uočavaju se oštre fluktuacije u magnetskom polju.

Egzosfera

Egzosfera- vanjski sloj atmosfere, koji se nalazi iznad 1000 km. Ovaj sloj se još naziva i sferom raspršivanja, jer se čestice plina ovdje kreću velikom brzinom i mogu se raspršiti u svemir.

Sastav atmosfere

Atmosfera je mešavina gasova koja se sastoji od azota (78,08%), kiseonika (20,95%), ugljen-dioksida (0,03%), argona (0,93%), male količine helijuma, neona, ksenona, kriptona (0,01%), ozona i drugih gasova, ali je njihov sadržaj zanemarljiv (tabela 1). Savremeni sastav Zemljinog zraka uspostavljen je prije više od stotinu miliona godina, ali je naglo povećana ljudska proizvodna aktivnost ipak dovela do njegove promjene. Trenutno postoji povećanje sadržaja CO 2 za oko 10-12%.

Plinovi koji čine atmosferu imaju različite funkcionalne uloge. Međutim, glavni značaj ovih gasova određen je prvenstveno činjenicom da oni veoma snažno apsorbuju energiju zračenja i time značajno utiču na temperaturni režim Zemljine površine i atmosfere.

Tabela 1. Hemijski sastav suvog atmosferskog zraka u blizini površine zemlje

	Volumenska koncentracija. %	Molekularna težina, jedinice
Kiseonik
Ugljen-dioksid
Dušikov oksid
	0 do 0,00001
Sumporov dioksid	od 0 do 0,000007 ljeti; 0 do 0,000002 zimi
	Od 0 do 0,000002	46,0055/17,03061
Azog dioksid
Ugljen monoksid

Nitrogen, najčešći plin u atmosferi, kemijski malo aktivan.

Kiseonik, za razliku od dušika, je kemijski vrlo aktivan element. Specifična funkcija kisika je oksidacija organske tvari heterotrofnih organizama, stijena i nepotpuno oksidiranih plinova koje vulkani emituju u atmosferu. Bez kiseonika ne bi došlo do raspadanja mrtve organske materije.

Uloga ugljičnog dioksida u atmosferi je izuzetno velika. U atmosferu ulazi kao rezultat procesa sagorijevanja, disanja živih organizama, raspadanja i prije svega je glavni građevinski materijal za stvaranje organske tvari tokom fotosinteze. Osim toga, od velike je važnosti svojstvo ugljičnog dioksida da prenosi kratkovalno sunčevo zračenje i apsorbira dio toplotnog dugovalnog zračenja, što će stvoriti takozvani efekat staklene bašte, o čemu će biti riječi u nastavku.

Utjecaj na atmosferske procese, posebno na termički režim stratosfere, vrše i ozona. Ovaj plin služi kao prirodni apsorber sunčevog ultraljubičastog zračenja, a apsorpcija sunčevog zračenja dovodi do zagrijavanja zraka. Prosječne mjesečne vrijednosti ukupnog sadržaja ozona u atmosferi variraju ovisno o geografskoj širini područja i godišnjem dobu u rasponu od 0,23-0,52 cm (ovo je debljina ozonskog omotača pri pritisku i temperaturi tla). Postoji povećanje sadržaja ozona od ekvatora do polova i godišnja varijacija sa minimumom u jesen i maksimumom u proljeće.

Karakterističnim svojstvom atmosfere može se nazvati činjenica da se sadržaj glavnih gasova (dušik, kiseonik, argon) neznatno menja sa visinom: na visini od 65 km u atmosferi sadržaj azota je 86%, kiseonika - 19, argon - 0,91, na nadmorskoj visini od 95 km - azot 77, kiseonik - 21,3, argon - 0,82%. Konstantnost sastava atmosferskog zraka vertikalno i horizontalno održava se njegovim miješanjem.

Pored gasova, vazduh sadrži vodena para i čvrste čestice. Potonji mogu imati i prirodno i vještačko (antropogeno) porijeklo. To su polen cvijeća, sitni kristali soli, cestovna prašina, aerosolne nečistoće. Kada sunčevi zraci prodru kroz prozor, mogu se vidjeti golim okom.

Posebno mnogo čestica ima u vazduhu gradova i velikih industrijskih centara, gde se aerosolima dodaju emisije štetnih gasova i njihovih nečistoća koje nastaju tokom sagorevanja goriva.

Koncentracija aerosola u atmosferi određuje prozirnost zraka, što utiče na sunčevo zračenje koje dopire do površine Zemlje. Najveći aerosoli su kondenzaciona jezgra (od lat. condensatio- zbijanje, zgušnjavanje) - doprinose transformaciji vodene pare u kapljice vode.

Vrijednost vodene pare određena je prvenstveno činjenicom da ona odlaže dugovalno toplotno zračenje zemljine površine; predstavlja glavnu kariku velikih i malih ciklusa vlage; podiže temperaturu vazduha kada se vodeni slojevi kondenzuju.

Količina vodene pare u atmosferi varira u vremenu i prostoru. Tako se koncentracija vodene pare u blizini površine zemlje kreće od 3% u tropima do 2-10 (15)% na Antarktiku.

Prosječan sadržaj vodene pare u vertikalnom stupcu atmosfere u umjerenim geografskim širinama je oko 1,6-1,7 cm (sloj kondenzirane vodene pare će imati takvu debljinu). Informacije o vodenoj pari u različitim slojevima atmosfere su kontradiktorne. Pretpostavljalo se, na primjer, da u rasponu nadmorske visine od 20 do 30 km specifična vlažnost snažno raste s visinom. Međutim, naknadna mjerenja ukazuju na veću suhoću stratosfere. Očigledno, specifična vlažnost u stratosferi malo zavisi od visine i iznosi 2-4 mg/kg.

Promjenjivost sadržaja vodene pare u troposferi određena je interakcijom isparavanja, kondenzacije i horizontalnog transporta. Kao rezultat kondenzacije vodene pare nastaju oblaci i padavine u obliku kiše, grada i snijega.

Procesi faznih prelaza vode odvijaju se uglavnom u troposferi, zbog čega se oblaci u stratosferi (na visinama od 20-30 km) i mezosferi (u blizini mezopauze), koji se nazivaju sedef i srebro, relativno retko primećuju. , dok troposferski oblaci često pokrivaju oko 50% cjelokupne zemljine površine.

Količina vodene pare koja može biti sadržana u zraku ovisi o temperaturi zraka.

1 m 3 zraka na temperaturi od -20 ° C ne može sadržavati više od 1 g vode; na 0 °C - ne više od 5 g; na +10 °S - ne više od 9 g; na +30 °C - ne više od 30 g vode.

zaključak:Što je temperatura zraka viša, to može sadržavati više vodene pare.

Vazduh može biti bogat i nije zasićeno pare. Dakle, ako na temperaturi od +30 ° C 1 m 3 zraka sadrži 15 g vodene pare, zrak nije zasićen vodenom parom; ako je 30 g - zasićeno.

Apsolutna vlažnost- ovo je količina vodene pare sadržana u 1 m 3 zraka. Izražava se u gramima. Na primjer, ako kažu "apsolutna vlažnost je 15", to znači da 1 mL sadrži 15 g vodene pare.

Relativna vlažnost- ovo je omjer (u procentima) stvarnog sadržaja vodene pare u 1 m 3 zraka i količine vodene pare koja može biti sadržana u 1 m L na datoj temperaturi. Na primjer, ako je radio tokom prijenosa vremenske prognoze javio da je relativna vlažnost 70%, to znači da zrak sadrži 70% vodene pare koju može zadržati na datoj temperaturi.

Što je veća relativna vlažnost vazduha, t. što je vazduh bliži zasićenju, veća je verovatnoća da će pasti.

U ekvatorijalnoj zoni uočava se uvijek visoka (do 90%) relativna vlažnost, jer je temperatura zraka visoka tokom cijele godine i postoji veliko isparavanje sa površine okeana. Ista visoka relativna vlažnost je iu polarnim područjima, ali samo zato što pri niskim temperaturama čak i mala količina vodene pare čini vazduh zasićenim ili blizu zasićenja. U umjerenim geografskim širinama relativna vlažnost zraka varira sezonski - viša je zimi, a niža ljeti.

Relativna vlažnost vazduha je posebno niska u pustinjama: 1 m 1 vazduha tamo sadrži dva do tri puta manje od količine vodene pare moguće na datoj temperaturi.

Za mjerenje relativne vlažnosti zraka koristi se higrometar (od grčkog hygros - mokar i metreco - mjerim).

Kada se ohladi, zasićeni vazduh ne može zadržati istu količinu vodene pare u sebi, on se zgušnjava (kondenzira), pretvarajući se u kapljice magle. Magla se može uočiti ljeti u vedrim i prohladnim noćima.

Oblaci- ovo je ista magla, samo što se ne formira na površini zemlje, već na određenoj visini. Kako se zrak diže, hladi se, a vodena para u njemu kondenzira. Nastale sitne kapljice vode čine oblake.

uključeni u formiranje oblaka čestice suspendovan u troposferi.

Oblaci mogu imati različit oblik, što zavisi od uslova njihovog nastanka (tabela 14).

Najniži i najteži oblaci su slojeviti. Nalaze se na nadmorskoj visini od 2 km od površine zemlje. Na nadmorskoj visini od 2 do 8 km mogu se uočiti slikovitiji kumulusni oblaci. Najviši i najlakši su cirusni oblaci. Nalaze se na nadmorskoj visini od 8 do 18 km iznad površine zemlje.

porodice	Vrste oblaka	Izgled
A. Gornji oblaci - iznad 6 km	I. Pinnate	Nitasti, vlaknasti, bijeli
	II. cirokumulus	Slojevi i grebeni sitnih ljuskica i kovrča, bijeli
	III. Cirrostratus	Prozirni bjelkasti veo
B. Oblaci srednjeg sloja - iznad 2 km	IV. Altocumulus	Slojevi i grebeni bijele i sive boje
	V. Altostratus	Glatki veo mlečno sive boje
B. Niži oblaci - do 2 km	VI. Nimbostratus	Čvrst bezobličan sivi sloj
	VII. Stratocumulus	Neprozirni slojevi i grebeni sive boje
	VIII. slojevito	Osvetljeni sivi veo
D. Oblaci vertikalnog razvoja - od donjeg do gornjeg sloja	IX. Cumulus	Toljage i kupole svijetlo bijele, sa poderanim ivicama na vjetru
	X. Kumulonimbus	Snažne mase u obliku kumulusa tamne olovne boje

Atmosferska zaštita

Glavni izvori su industrijska preduzeća i automobili. U velikim gradovima, problem zagađenosti gasom glavnih transportnih puteva je veoma akutan. Zbog toga je u mnogim velikim gradovima svijeta, uključujući i našu zemlju, uvedena ekološka kontrola toksičnosti izduvnih plinova automobila. Prema mišljenju stručnjaka, dim i prašina u zraku mogu prepoloviti protok sunčeve energije do površine zemlje, što će dovesti do promjene prirodnih uslova.