Atmosfera je ono što omogućuje život na Zemlji. Prve informacije i činjenice o atmosferi u osnovnoj školi dobivamo. U srednjoj školi ovaj koncept nam je već više poznat na nastavi geografije.

Pojam 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 plinskog sloja različitih planeta značajno je različit. Pogledajmo osnovne informacije i činjenice o inače zvanom zrak.

Njegova najvažnija komponenta je kisik. Neki pogrešno misle da je Zemljina atmosfera u potpunosti sastavljena od kisika, ali zrak je zapravo mješavina plinova. Sadrži 78% dušika i 21% kisika. Preostali jedan posto uključuje ozon, argon, ugljični dioksid, vodenu paru. Neka je postotak tih plinova mali, ali oni obavljaju važnu funkciju - apsorbiraju značajan dio sunčeve energije zračenja, čime se sprječava da svjetiljka pretvori sav život na našem planetu u pepeo. Svojstva atmosfere mijenjaju se s visinom. Na primjer, na visini od 65 km dušik je 86%, a kisik 19%.

Sastav Zemljine atmosfere

• Ugljični dioksid neophodan za ishranu biljaka. U atmosferi se pojavljuje kao rezultat procesa disanja živih organizama, truljenja, gorenja. Njegov nedostatak u sastavu atmosfere onemogućio bi postojanje bilo koje biljke.
• Kisik je vitalna komponenta atmosfere za ljude. Njegova prisutnost uvjet je postojanja svih živih organizama. Čini oko 20% ukupnog volumena atmosferskih plinova.
• Ozon Prirodni je apsorber sunčevog ultraljubičastog zračenja, koje negativno utječe na žive organizme. Veći dio čini zaseban sloj atmosfere – ozonski zaslon. Nedavno je ljudska aktivnost dovela do toga da se počinje postupno urušavati, ali budući da je od velike važnosti, aktivno se radi na njegovom očuvanju i obnovi.
• vodena para određuje vlažnost zraka. Njegov sadržaj može varirati ovisno o različitim čimbenicima: temperaturi zraka, zemljopisnom položaju, godišnjem dobu. Pri niskim temperaturama u zraku ima vrlo malo vodene pare, možda i manje od jedan posto, a na visokim temperaturama njezina količina doseže 4%.
• Uz sve navedeno, u sastavu zemljine atmosfere uvijek postoji određeni postotak čvrste i tekuće nečistoće. To su čađa, pepeo, morska sol, prašina, kapljice vode, mikroorganizmi. U zrak mogu doći i prirodnim i antropogenim putem.

Slojevi atmosfere

I temperatura, i gustoća, i kvalitativni sastav zraka nisu isti na različitim visinama. Zbog toga je uobičajeno razlikovati različite slojeve atmosfere. Svaki od njih ima svoju karakteristiku. Otkrijmo 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, pa dolazi do aktivnog stvaranja oblaka. Također u ovom sloju postoje procesi kao što su kretanje zraka (vjetar), turbulencija, konvekcija. Temperatura se kreće od +45 stupnjeva u podne u toploj sezoni u tropima do -65 stupnjeva 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 granica je 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 doseže -80...-90 ˚S. Meteoriti koji ulaze u Zemljinu atmosferu potpuno izgaraju u mezosferi, zbog čega ovdje dolazi do zračnih sjaja.
• Debljina termosfere je oko 700 km. U ovom sloju atmosfere pojavljuje se sjeverno svjetlo. Pojavljuju se zbog djelovanja kozmičkog zračenja i zračenja koje dolazi sa Sunca.
• Egzosfera je zona disperzije zraka. Ovdje je koncentracija plinova mala i dolazi do njihovog postupnog 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 tlaka. No, što atmosferski tlak znači i kako bi mogao utjecati na nas?

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

Znanstvenici su izvršili složene proračune i dokazali da atmosfera pritišće jedan četvorni metar površine silom od 10.333 kg. To znači da je ljudsko tijelo podložno tlaku zraka čija je težina 12-15 tona. Zašto to ne osjećamo? Štedi nam svoj unutarnji pritisak, koji uravnotežuje vanjski. Tlak atmosfere možete osjetiti dok ste u avionu ili visoko u planinama, budući da je atmosferski tlak na visini znatno manji. U tom slučaju moguća je fizička nelagoda, začepljene uši, vrtoglavica.

O atmosferi oko sebe može se puno reći. Znamo puno zanimljivih činjenica o njoj, a neke od njih mogu izgledati iznenađujuće:

• Težina Zemljine atmosfere je 5.300.000.000.000.000 tona.
• Pridonosi prijenosu zvuka. Na visini većoj od 100 km ovo svojstvo nestaje zbog promjena u sastavu atmosfere.
• Kretanje atmosfere izaziva neravnomjerno zagrijavanje Zemljine površine.
• Za mjerenje temperature zraka koristi se termometar, a za mjerenje atmosferskog tlaka barometar.
• Prisutnost atmosfere spašava naš planet od 100 tona meteorita dnevno.
• Sastav zraka bio je fiksiran nekoliko stotina milijuna godina, ali se počeo mijenjati s 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 nadmorskoj visini od 5000 m, 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 u kojem ne postoji ova nevjerojatna mješavina plinova.

Sve informacije i činjenice o atmosferi samo potvrđuju njenu važnost za ljude. Zahvaljujući njegovoj prisutnosti, pojavila se mogućnost razvoja života na Zemlji. Već danas, nakon procjene razmjera štete koju je čovječanstvo sposobno nanijeti svojim djelovanjem životvornom zraku, trebali bismo razmišljati o daljnjim mjerama za očuvanje i obnovu atmosfere.

Slojevi atmosfere po redu od Zemljine površine

Uloga atmosfere u životu Zemlje

Atmosfera je izvor kisika 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 tlak normalan, tada će parcijalni tlak kisika u alveolarnom zraku biti 11 mm Hg. Art., tlak ugljičnog dioksida - 40 mm Hg. Art., i vodena para - 47 mm Hg. Umjetnost. S povećanjem nadmorske visine, tlak kisika opada, a tlak vodene pare i ugljičnog dioksida u plućima ukupno će ostati konstantan - otprilike 87 mm Hg. Umjetnost. Kada je tlak zraka jednak ovoj vrijednosti, kisik će prestati strujati u pluća.

Zbog pada atmosferskog tlaka na visini od 20 km, ovdje će ključati voda i intersticijska tjelesna tekućina u ljudskom tijelu. Ako ne koristite kabinu pod tlakom, na takvoj visini osoba će umrijeti gotovo trenutno. Stoga, s gledišta fizioloških karakteristika ljudskog tijela, "prostor" potječe s visine od 20 km nadmorske visine.

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

Kada se izdiže iznad Zemljine površine na visinu od preko 90-100 km, doći će do postupnog slabljenja, a zatim i potpunog nestanka fenomena poznatih ljudima, uočenih u donjem sloju atmosfere:

Zvuk se ne širi.

Nema aerodinamičke sile i otpora.

Toplina se ne prenosi konvekcijom itd.

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

Slojevi atmosfere po redu od Zemljine površine

Atmosfera je slojevita struktura, a to su sljedeći slojevi atmosfere po redu od površine Zemlje:

Troposfera.

Stratosfera.

mezosfera.

Termosfera.

Egzosfera

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

Struktura Zemljine atmosfere po slojevima:

Od čega je sastavljena Zemljina atmosfera?

Svaki atmosferski sloj razlikuje se po temperaturi, gustoći i sastavu. Ukupna debljina atmosfere je 1,5-2,0 tisuća 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 koncentrirana većina atmosferskog zraka. Karakteristična karakteristika troposfere je pad temperature od 0,6 ˚C kako se dižete na svakih 100 metara. Troposfera je u sebi koncentrirala gotovo svu atmosfersku vodenu paru, a ovdje nastaju 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. Prosječna godišnja temperatura zraka nad ekvatorom je blizu +26 ˚C, a nad Sjevernim polom -23 ˚C. Gornja linija granice troposfere iznad ekvatora je prosječna godišnja temperatura od oko -70 ˚C, a iznad sjevernog pola ljeti -45 ˚C i zimi -65 ˚C. Dakle, što je veća nadmorska visina, to je niža temperatura. Sunčeve zrake slobodno prolaze kroz troposferu, zagrijavajući površinu Zemlje. Toplinu 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 s visinom. Između troposfere i stratosfere nalazi se prijelazni sloj koji se naziva tropopauza.

Otprilike s visine od 25 kilometara, temperatura sloja stratosfere počinje rasti i, kada dosegne maksimalnu visinu od 50 km, poprima vrijednosti 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 svijetle zbog osvjetljenja 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 desetaka C˚ ispod nule. U mezosferi se također mogu uočiti oblaci, koji su vjerojatno nastali od ledenih kristala. Ovi oblaci se nazivaju "srebrnasti". Mezosferu karakterizira najhladnija temperatura u atmosferi: od -2 do -138 ˚C.

Termosfera

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

ionosfera.

egzosfere.

Ionosferu karakterizira razrijeđeni 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 milijuna.

Ionosferu također karakterizira visoka ionizacija zraka. Ti se ioni sastoje od nabijenih atoma kisika, nabijenih molekula atoma dušika i slobodnih elektrona.

Egzosfera

S visine od 800-1000 km počinje sloj egzosfere. Čestice plina, osobito lagane, kreću se ovdje velikom brzinom, prevladavajući 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 gornjoj atmosferi i česticama sunčevog vjetra možemo promatrati sjeverno svjetlo.

Sateliti i geofizičke rakete omogućile su utvrđivanje prisutnosti u gornjoj atmosferi radijacijskog pojasa planeta, koji se sastoji od električno nabijenih čestica - elektrona i protona.

Atmosfera je jedna od najvažnijih komponenti našeg planeta. Upravo ona "sklanja" ljude od surovih uvjeta 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, raspršujući je. Pritom je najviše raspršena 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 koju su znanstvenici do sada otkrili (osim kometa 67P) koja ima slobodan kisik. Budući da je kisik vrlo reaktivan plin, često reagira s drugim kemikalijama u svemiru. Njegov čisti oblik na Zemlji čini planet pogodnim za stanovanje.

3. Bijela pruga na nebu

Sigurno su se neki ponekad pitali zašto bijela pruga ostaje na nebu iza mlaznog aviona. Ovi bijeli tragovi, poznati kao tragovi, nastaju kada se vrući, vlažni ispušni plinovi iz motora zrakoplova pomiješaju s hladnijim vanjskim zrakom. Vodena para iz ispušnih plinova se smrzava i postaje vidljiva.

4. Glavni slojevi atmosfere

Atmosfera Zemlje sastoji se od pet glavnih slojeva, koji omogućuju život na planeti. Prva od njih, troposfera, proteže se od razine mora do visine od oko 17 km do ekvatora. U njemu se događa većina vremenskih pojava.

5. Ozonski omotač

Sljedeći sloj atmosfere, stratosfera, doseže 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 letjeti brže jer na njih manje utječu gravitacija i trenje. Vremenski baloni mogu dobiti bolju predodžbu o olujama, od kojih se većina događa niže u troposferi.

6. Mezosfera

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

7. Nestanak atmosfere

Zemlja je najvjerojatnije nekoliko puta izgubila atmosferu. Kada je planet bio prekriven oceanima magme, masivni međuzvjezdani objekti su se zabili u njega. Ovi udari, koji su također formirali Mjesec, možda su po prvi put formirali atmosferu planeta.

8. Da nema atmosferskih plinova...

Bez raznih plinova u atmosferi, Zemlja bi bila prehladna za ljudsko postojanje. Vodena para, ugljični dioksid i drugi atmosferski plinovi apsorbiraju sunčevu toplinu i "distribuiraju" je po površini planeta, pomažući u stvaranju klime pogodne za život.

9. Stvaranje ozonskog omotača

Zloglasni (i najvažnije neophodan) ozonski omotač nastao je kada su atomi kisika reagirali s ultraljubičastim svjetlom sunca kako bi nastali ozon. Ozon je taj koji apsorbira većinu štetnog sunčevog zračenja. Unatoč svojoj važnosti, ozonski omotač nastao je relativno nedavno nakon što se u oceanima pojavilo dovoljno života da se u atmosferu pusti količina kisika potrebna za stvaranje minimalne koncentracije ozona.

10. Ionosfera

Ionosfera je tako nazvana jer čestice visoke energije iz svemira i sa Sunca pomažu u formiranju iona, stvarajući "električni sloj" oko planeta. Kada nije bilo satelita, ovaj sloj je pomogao reflektirati radio valove.

11. Kisela kiša

Kisela kiša, koja uništava cijele šume i devastira vodene ekosustave, nastaje u atmosferi kada se čestice sumporovog dioksida ili dušikovog oksida pomiješaju s vodenom parom i padaju na tlo kao kiša. Ovi kemijski spojevi također se nalaze u prirodi: sumpor dioksid nastaje tijekom vulkanskih erupcija, a dušikov oksid nastaje tijekom udara groma.

12. Moć munje

Munja je toliko snažna 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 ionskim reakcijama koje se odvijaju u četvrtoj razini atmosfere, termosferi. Kada se visoko nabijene čestice solarnog vjetra sudare s molekulama zraka iznad magnetskih polova planeta, one svijetle i stvaraju veličanstvene svjetlosne emisije.

14. Zalasci sunca

Zalasci sunca često izgledaju poput gorućeg neba jer male atmosferske čestice raspršuju svjetlost, reflektirajući je u narančastim i žutim nijansama. Isti princip je u osnovi formiranja duga.

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

Pristaše teorije apokalipse i raznih drugih horor priča bit će zainteresirano saznati o tome.

STRUKTURA ATMOSFERE

Atmosfera(od drugih grčkih ἀτμός - para i σφαῖρα - lopta) - plinovita ljuska (geosfera) koja okružuje planet Zemlju. Njegova unutarnja površina prekriva hidrosferu i djelomično zemljinu koru, dok vanjska površina graniči s prizemnim dijelom svemira.

Fizička svojstva

Debljina atmosfere je oko 120 km od Zemljine površine. Ukupna masa zraka u atmosferi je (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.

Molarna masa čistog suhog zraka je 28,966 g/mol, a gustoća zraka na površini mora oko 1,2 kg/m 3 . Tlak pri 0 °C na razini mora iznosi 101,325 kPa; kritična temperatura - -140,7 ° C; kritični tlak - 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). Topljivost zraka u vodi (po masi) pri 0 °C - 0,0036%, na 25 °C - 0,0023%.

Za "normalne uvjete" na površini Zemlje uzimaju se: gustoća 1,2 kg/m 3, barometarski tlak 101,35 kPa, temperatura plus 20°C i relativna vlažnost zraka 50%. Ovi uvjetni pokazatelji imaju isključivo inženjersku vrijednost.

Struktura atmosfere

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

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

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

Više od 80% ukupne mase atmosferskog zraka koncentrirano je u troposferi, turbulencija i konvekcija su jako razvijene, koncentriran je pretežni dio vodene pare, nastaju oblaci, formiraju se i atmosferske fronte, razvijaju se ciklone i anticiklone, kao i dr. procesi koji određuju vrijeme i klimu. Procesi koji se odvijaju u troposferi prvenstveno su posljedica konvekcije.

Dio troposfere unutar kojeg se mogu formirati ledenjaci na zemljinoj površini naziva se kionosfera.

tropopauza(od grč. τροπος - okret, promjena i παῦσις - zaustavljanje, prestanak) - sloj atmosfere u kojem prestaje smanjenje temperature s visinom; prijelazni sloj iz troposfere u stratosferu. U zemljinoj atmosferi tropopauza se nalazi na visinama od 8-12 km (nad razine mora) u polarnim područjima i do 16-18 km iznad ekvatora. Visina tropopauze također ovisi o godišnjem dobu (tropopauza je veća ljeti nego zimi) i ciklonskoj aktivnosti (niža je u ciklonama, a viša u anticiklonama)

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

Stratosfera(od latinskog stratum - pod, sloj) - sloj atmosfere, koji se nalazi na nadmorskoj visini od 11 do 50 km. Tipična je blaga promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i njezino povećanje u sloju od 25-40 km od −56,5 do 0,8 °C (gornji sloj stratosfere ili inverzija). Postižući vrijednost od oko 273 K (gotovo 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 granica je između stratosfere i mezosfere. Gustoća zraka u stratosferi je desetke i stotine puta manja nego na razini mora.

Upravo se u stratosferi 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 fotokemijskih reakcija najintenzivnije na visini od ~30 km. Ukupna masa O 3 pri normalnom tlaku bila bi sloj debljine 1,7-4,0 mm, ali i to je dovoljno da apsorbira sunčevo ultraljubičasto zračenje koje je štetno za život. Uništavanje O 3 događa se kada je u interakciji sa slobodnim radikalima, NO, spojevima koji sadrže halogene (uključujući "freone").

Većina kratkovalnog dijela ultraljubičastog zračenja (180-200 nm) zadržava se u stratosferi i energija kratkih valova se transformira. Pod utjecajem tih zraka mijenjaju se magnetska polja, razbijaju se molekule, dolazi do ionizacije, stvaranja novih plinova i drugih kemijskih spojeva. Ti se procesi mogu promatrati u obliku sjevernog svjetla, munja i drugih sjaja.

U stratosferi i višim slojevima, pod utjecajem sunčevog zračenja, molekule plina disociraju - na atome (iznad 80 km disociraju CO 2 i H 2, iznad 150 km - O 2, iznad 300 km - N 2). Na visini od 200-500 km dolazi do ionizacije plinova i u ionosferi, a na visini od 320 km koncentracija nabijenih 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. svibnja 1931. na visinu od 16,2 km. Moderni borbeni i nadzvučni komercijalni zrakoplovi lete u stratosferi na visinama općenito do 20 km (iako dinamički strop može biti puno 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 pozornost pridaje razvoju slojeva stratosfere iznad 20 km, često nazivanih "predprostor" (eng. « blizu svemira» ). Pretpostavlja se da će bespilotne zračne brodove i letjelice na solarni pogon (poput NASA Pathfindera) moći dugo ostati na visini od oko 30 km te osigurati promatranje i komunikaciju za vrlo velika područja, a pritom ostati ranjivi na sustave protuzračne obrane; takvi će uređaji biti višestruko jeftiniji od satelita.

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

Ovaj fenomen se promatra ne samo na Zemlji, već i na drugim planetima s atmosferom.

Na Zemlji se stratopauza nalazi na nadmorskoj visini od 50 - 55 km nadmorske visine. Atmosferski tlak je oko 1/1000 tlaka na razini mora.

mezosfera(od grčkog μεσο- - "sredina" i σφαῖρα - "kugla", "sfera") - sloj atmosfere na visinama od 40-50 do 80-90 km. Karakterizira ga povećanje temperature s visinom; maksimalna (oko +50°C) temperatura nalazi se 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 (zračenja) ozonom. Termin je usvojila Geografska i geofizička unija 1951. godine.

Plinski sastav mezosfere, kao i nižih slojeva atmosfere, konstantan je i sadrži oko 80% dušika i 20% kisika.

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

Meteori počinju svijetliti i, u pravilu, potpuno izgaraju u mezosferi.

U mezosferi se mogu pojaviti noćni oblaci.

Za letove, mezosfera je svojevrsna "mrtva zona" - zrak je ovdje previše razrijeđen da bi mogao poduprijeti avione ili balone (na visini od 50 km gustoća zraka je 1000 puta manja nego na razini mora), a u isto vrijeme vrijeme pregusto za umjetne letove.sateliti u tako niskoj orbiti. Izravne studije mezosfere provode se uglavnom uz pomoć suborbitalnih meteoroloških raketa; općenito, mezosfera je proučavana lošije od ostalih slojeva atmosfere, zbog čega su je znanstvenici nazvali "ignorosfera".

mezopauza

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

Mezopauza postoji ne samo na Zemlji, već i na drugim planetima s atmosferom.

Karmanova linija- visina iznad razine mora, koja se konvencionalno prihvaća kao granica između Zemljine atmosfere i svemira.

Prema definiciji Fédération Aéronautique Internationale (FAI), Karmanova linija nalazi se na nadmorskoj visini od 100 km.

Visina je dobila ime po Theodoru von Karmanu, američkom znanstveniku mađarskog podrijetla. On je bio prvi koji je utvrdio da se na toj visini atmosfera toliko razrjeđuje da aeronautika postaje nemoguća, budući da brzina zrakoplova, potrebna za stvaranje dovoljnog uzgona, postaje veća od prve kozmičke brzine, pa stoga, za postizanje većih visina, potrebno je koristiti sredstva astronautike.

Zemljina atmosfera se nastavlja izvan 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 uvjet 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 s geološkim i geokemijskim procesima koji se odvijaju na našem planetu, kao i s aktivnostima živih organizama.

Donja granica atmosfere podudara se s površinom Zemlje, budući da zrak prodire u najmanje pore u tlu i otapa se čak iu vodi.

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

Atmosfera bogata kisikom omogućuje život na Zemlji. Atmosferski kisik koristi se 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 leću, razlažu na svoje sastavne boje. U ovom slučaju, zrake plave i plave boje su najviše raspršene.

Atmosfera zadržava većinu ultraljubičastog zračenja Sunca, što štetno djeluje na žive organizme. Također zadržava toplinu na površini Zemlje, sprječavajući hlađenje našeg planeta.

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.

Riža. 1. Struktura Zemljine atmosfere

Zrak u troposferi zagrijava se sa zemljine površine, tj. od kopna i vode. Stoga se temperatura zraka u ovom sloju s visinom smanjuje u prosjeku za 0,6 °C na svakih 100 m. Na gornjoj granici troposfere doseže -55 °C. Istovremeno, u području ekvatora na gornjoj granici troposfere temperatura zraka je -70 °S, a u području sjevernog pola -65 °S.

U troposferi je koncentrirano oko 80% mase atmosfere, smještena je gotovo sva vodena para, javljaju se grmljavine, oluje, oblaci i oborine, a događa 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 sunčeve zrake gotovo ne raspršuju.

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

Ovaj sloj je koncentriran ozon(ozonski zaslon, ozonosfera), sloj koji upija ultraljubičaste zrake, sprječavajući njihov prolazak na Zemlju i na taj način štiteći žive organizme na našem planetu. Zbog ozona temperatura zraka na gornjoj granici stratosfere je u rasponu od -50 do 4-55 °C.

Između mezosfere i stratosfere nalazi se prijelazna zona – stratopauza.

mezosfera

mezosfera- sloj atmosfere koji se nalazi na nadmorskoj visini od 50-80 km. Gustoća zraka ovdje je 200 puta manja nego na površini Zemlje. Boja neba u mezosferi izgleda crna, zvijezde su vidljive tijekom dana. Temperatura zraka 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 doseže 220-240 °C; na visini od 500-600 km prelazi 1500 °C.

U mezosferi i termosferi pod djelovanjem kozmičkih zraka molekule plina se raspadaju na nabijene (ionizirane) čestice atoma pa se taj dio atmosfere naziva ionosfera- sloj vrlo razrijeđenog zraka, koji se nalazi na nadmorskoj visini od 50 do 1000 km, sastoji se uglavnom od ioniziranih atoma kisika, molekula dušikovog oksida i slobodnih elektrona. Ovaj sloj karakterizira velika naelektriziranost, a od njega se reflektiraju dugi i srednji radio valovi, kao od zrcala.

U ionosferi nastaju aurore - sjaj razrijeđenih plinova pod utjecajem električnih 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 također naziva sfera raspršenja, budući da se čestice plina ovdje kreću velikom brzinom i mogu se raspršiti u svemir.

Sastav atmosfere

Atmosfera je mješavina plinova koja se sastoji od dušika (78,08%), kisika (20,95%), ugljičnog dioksida (0,03%), argona (0,93%), male količine helija, neona, ksenona, kriptona (0,01%), ozona i drugih plinova, ali je njihov sadržaj zanemariv (tablica 1). Suvremeni sastav Zemljinog zraka uspostavljen je prije više od sto milijuna 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. No, glavni značaj ovih plinova određen je prije svega činjenicom da vrlo snažno apsorbiraju energiju zračenja i time značajno utječu na temperaturni režim Zemljine površine i atmosfere.

Tablica 1. Kemijski sastav suhog atmosferskog zraka u blizini zemljine površine

	Volumenska koncentracija. %	Molekularna težina, jedinice
Kisik
Ugljični 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
Ugljični monoksid

Dušik, najčešći plin u atmosferi, kemijski malo aktivan.

Kisik, 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 ispuštaju u atmosferu. Bez kisika ne bi došlo do raspadanja mrtve organske tvari.

Uloga ugljičnog dioksida u atmosferi je iznimno velika. U atmosferu ulazi kao rezultat procesa izgaranja, disanja živih organizama, propadanja i prije svega je glavni građevinski materijal za stvaranje organske tvari tijekom fotosinteze. Osim toga, od velike je važnosti svojstvo ugljičnog dioksida da prenosi kratkovalno sunčevo zračenje i apsorbira dio toplinskog dugovalnog zračenja, što će stvoriti takozvani efekt staklenika, o čemu će biti riječi u nastavku.

Utjecaj na atmosferske procese, posebice na toplinski režim stratosfere, također ima ozon. 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 unutar 0,23-0,52 cm (to je debljina ozonskog omotača pri tlaku i temperaturi tla). Prisutan je porast sadržaja ozona od ekvatora do polova i godišnja varijacija s minimumom u jesen i maksimumom u proljeće.

Karakterističnim svojstvom atmosfere može se nazvati činjenica da se sadržaj glavnih plinova (dušik, kisik, argon) neznatno mijenja s visinom: na visini od 65 km u atmosferi sadržaj dušika iznosi 86%, kisika - 19, argon - 0,91, na nadmorskoj visini od 95 km - dušik 77, kisik - 21,3, argon - 0,82%. Konstantnost sastava atmosferskog zraka okomito i vodoravno održava se njegovim miješanjem.

Osim plinova, zrak sadrži vodena para i čvrste čestice. Potonji mogu imati i prirodno i umjetno (antropogeno) podrijetlo. To su pelud cvijeća, sitni kristali soli, cestovna prašina, aerosolne nečistoće. Kada sunčeve zrake prodru kroz prozor, mogu se vidjeti golim okom.

Posebno je mnogo čestica u zraku gradova i velikih industrijskih središta, gdje se aerosolima dodaju emisije štetnih plinova i njihovih nečistoća koje nastaju tijekom izgaranja goriva.

Koncentracija aerosola u atmosferi određuje prozirnost zraka, što utječe na sunčevo zračenje koje dopire do Zemljine površine. Najveći aerosoli su kondenzacijske jezgre (od lat. kondenzatio- zbijanje, zadebljanje) - doprinose transformaciji vodene pare u kapljice vode.

Vrijednost vodene pare određena je prvenstveno činjenicom da odgađa dugovalno toplinsko zračenje zemljine površine; predstavlja glavnu poveznicu velikih i malih ciklusa vlage; podiže temperaturu zraka kada se vodeni slojevi kondenziraju.

Količina vodene pare u atmosferi varira tijekom vremena i prostora. Dakle, koncentracija vodene pare u blizini zemljine površine kreće se od 3% u tropima do 2-10 (15)% na Antarktiku.

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

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

Procesi faznih prijelaza 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 rijetko opažaju. , dok troposferski oblaci često pokrivaju oko 50% cjelokupne zemljine površine.

Količina vodene pare koja se može sadržavati 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 °S - ne više od 30 g vode.

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

Zrak može biti bogati 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 30 g - zasićeno.

Apsolutna vlažnost- to 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- to je omjer (u postocima) stvarnog sadržaja vodene pare u 1 m 3 zraka i količine vodene pare koja se može sadržavati u 1 m L pri određenoj temperaturi. Na primjer, ako je radio tijekom prijenosa vremenske prognoze javio da je relativna vlažnost zraka 70%, to znači da zrak sadrži 70% vodene pare koju može zadržati na danoj temperaturi.

Što je veća relativna vlažnost zraka, t. što je zrak bliži zasićenju, veća je vjerojatnost da će pasti.

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

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

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

Ohlađen, zasićeni zrak ne može zadržati u sebi istu količinu vodene pare, on se zgušnjava (kondenzira), pretvarajući se u kapljice magle. Magla se može promatrati ljeti u vedroj hladnoj noći.

Oblaci- ovo je ista magla, samo što se ne stvara 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 stvaranje oblaka Određena stvar suspendiran u troposferi.

Oblaci mogu imati različit oblik, što ovisi o uvjetima njihova nastanka (tablica 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.

obitelji	Vrste oblaka	Izgled
A. Gornji oblaci - iznad 6 km	I. Perasto	Nitasta, vlaknasta, bijela
	II. cirokumulus	Slojevi i grebeni malih pahuljica i kovrča, bijeli
	III. Cirostratus	Prozirni bjelkasti veo
B. Oblaci srednjeg sloja - iznad 2 km	IV. Altocumulus	Slojevi i grebeni bijele i sive boje
	V. Altostratus	Glatki veo mliječno sive boje
B. Niži oblaci - do 2 km	VI. Nimbostratus	Čvrsti bezoblični sivi sloj
	VII. Stratocumulus	Neprozirni slojevi i grebeni sive boje
	VIII. slojevito	Osvijetljeni sivi veo
D. Oblaci vertikalnog razvoja - od donjeg do gornjeg sloja	IX. Kumulus	Klubovi i kupole svijetlo bijele, s poderanim rubovima na vjetru
	X. Kumulonimbus	Snažne mase u obliku kumulusa tamne olovne boje

Atmosferska zaštita

Glavni izvori su industrijska poduzeća i automobili. U velikim gradovima problem zagađenja plinom glavnih prometnih pravaca vrlo je akutan. Zato je u mnogim velikim gradovima svijeta, pa tako i u našoj zemlji, uvedena ekološka kontrola toksičnosti ispušnih plinova automobila. Prema mišljenju stručnjaka, dim i prašina u zraku mogu prepoloviti protok sunčeve energije do površine zemlje, što će dovesti do promjene prirodnih uvjeta.