Lapisan atmosfera di mana kehidupan manusia berlaku. Suasana, komposisi dan strukturnya

- cangkerang udara dunia yang berputar dengan Bumi. Sempadan atas atmosfera secara konvensional dijalankan pada ketinggian 150-200 km. Sempadan bawah ialah permukaan Bumi.

Udara atmosfera ialah campuran gas. Kebanyakan isipadunya dalam lapisan udara permukaan ialah nitrogen (78%) dan oksigen (21%). Di samping itu, udara mengandungi gas lengai (argon, helium, neon, dll.), karbon dioksida (0.03), wap air, dan pelbagai zarah pepejal (habuk, jelaga, hablur garam).

Udara tidak berwarna, dan warna langit dijelaskan oleh keunikan penyebaran gelombang cahaya.

Atmosfera terdiri daripada beberapa lapisan: troposfera, stratosfera, mesosfera dan termosfera.

Lapisan bawah udara dipanggil troposfera. Pada latitud yang berbeza, kuasanya tidak sama. Troposfera mengulangi bentuk planet dan mengambil bahagian bersama-sama dengan Bumi dalam putaran paksi. Di khatulistiwa, ketebalan atmosfera berbeza dari 10 hingga 20 km. Di khatulistiwa ia lebih besar, dan di kutub ia lebih kecil. Troposfera dicirikan oleh ketumpatan maksimum udara, 4/5 daripada jisim seluruh atmosfera tertumpu di dalamnya. Troposfera menentukan keadaan cuaca: pelbagai jisim udara terbentuk di sini, awan dan bentuk kerpasan, dan pergerakan udara mendatar dan menegak yang sengit berlaku.

Di atas troposfera, sehingga ketinggian 50 km, terletak stratosfera. Ia dicirikan oleh ketumpatan udara yang lebih rendah, tidak ada wap air di dalamnya. Di bahagian bawah stratosfera pada ketinggian kira-kira 25 km. terdapat "skrin ozon" - lapisan atmosfera dengan kepekatan ozon yang tinggi, yang menyerap sinaran ultraviolet, yang membawa maut kepada organisma.

Pada ketinggian 50 hingga 80-90 km memanjang mesosfera. Apabila ketinggian meningkat, suhu berkurangan dengan kecerunan menegak purata (0.25-0.3)° / 100 m, dan ketumpatan udara berkurangan. Proses tenaga utama ialah pemindahan haba sinaran. Cahaya atmosfera adalah disebabkan oleh proses fotokimia kompleks yang melibatkan radikal, molekul teruja secara getaran.

Termosfera terletak pada ketinggian 80-90 hingga 800 km. Ketumpatan udara di sini adalah minimum, tahap pengionan udara adalah sangat tinggi. Suhu berubah bergantung kepada aktiviti Matahari. Disebabkan bilangan zarah bercas yang banyak, aurora dan ribut magnet diperhatikan di sini.

Atmosfera adalah sangat penting untuk alam semula jadi Bumi. Tanpa oksigen, organisma hidup tidak boleh bernafas. Lapisan ozonnya melindungi semua makhluk hidup daripada sinaran ultraungu yang berbahaya. Atmosfera melancarkan turun naik suhu: permukaan Bumi tidak menjadi terlalu sejuk pada waktu malam dan tidak terlalu panas pada waktu siang. Dalam lapisan padat udara atmosfera, tidak sampai ke permukaan planet, meteorit terbakar dari duri.

Atmosfera berinteraksi dengan semua kulit bumi. Dengan bantuannya, pertukaran haba dan kelembapan antara lautan dan daratan. Tanpa atmosfera tidak akan ada awan, hujan, angin.

Aktiviti manusia mempunyai kesan buruk yang ketara terhadap atmosfera. Pencemaran udara berlaku, yang membawa kepada peningkatan kepekatan karbon monoksida (CO 2). Dan ini menyumbang kepada pemanasan global dan meningkatkan "kesan rumah hijau". Lapisan ozon Bumi sedang musnah akibat sisa industri dan pengangkutan.

Suasana perlu dilindungi. Di negara maju, satu set langkah sedang diambil untuk melindungi udara atmosfera daripada pencemaran.

Adakah anda mempunyai sebarang soalan? Ingin mengetahui lebih lanjut tentang suasana?
Untuk mendapatkan bantuan daripada tutor -.

blog.site, dengan penyalinan penuh atau separa bahan, pautan ke sumber diperlukan.

Atmosfera bumi adalah sampul gas planet kita. Sempadan bawahnya melepasi pada paras kerak bumi dan hidrosfera, dan sempadan atas melepasi ke kawasan dekat Bumi di angkasa lepas. Atmosfera mengandungi kira-kira 78% nitrogen, 20% oksigen, sehingga 1% argon, karbon dioksida, hidrogen, helium, neon dan beberapa gas lain.

Cangkang bumi ini dicirikan oleh lapisan yang jelas. Lapisan atmosfera ditentukan oleh taburan menegak suhu dan ketumpatan gas yang berbeza pada tahap yang berbeza. Terdapat lapisan seperti atmosfera Bumi: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera, eksosfera. Ionosfera dibezakan secara berasingan.

Sehingga 80% daripada jumlah jisim atmosfera ialah troposfera - lapisan permukaan bawah atmosfera. Troposfera di zon kutub terletak pada tahap sehingga 8-10 km di atas permukaan bumi, di zon tropika - sehingga maksimum 16-18 km. Di antara troposfera dan stratosfera di atasnya ialah tropopause - lapisan peralihan. Di troposfera, suhu berkurangan apabila ketinggian meningkat, dan tekanan atmosfera berkurangan dengan ketinggian. Kecerunan suhu purata dalam troposfera ialah 0.6°C setiap 100 m. Suhu pada paras berbeza cangkerang ini ditentukan oleh penyerapan sinaran suria dan kecekapan perolakan. Hampir semua aktiviti manusia berlaku di troposfera. Gunung tertinggi tidak melangkaui troposfera, hanya pengangkutan udara boleh melintasi sempadan atas cangkerang ini ke ketinggian yang kecil dan berada di stratosfera. Sebilangan besar wap air terkandung dalam troposfera, yang menentukan pembentukan hampir semua awan. Juga, hampir semua aerosol (habuk, asap, dll.) yang terbentuk di permukaan bumi tertumpu di troposfera. Di lapisan bawah sempadan troposfera, turun naik harian dalam suhu dan kelembapan udara dinyatakan, kelajuan angin biasanya dikurangkan (ia meningkat dengan ketinggian). Di troposfera, terdapat pembahagian lajur udara yang berubah-ubah menjadi jisim udara dalam arah mendatar, yang berbeza dalam beberapa ciri bergantung pada zon dan kawasan pembentukannya. Di hadapan atmosfera - sempadan antara jisim udara - siklon dan antisiklon terbentuk, yang menentukan cuaca di kawasan tertentu untuk tempoh masa tertentu.

Stratosfera ialah lapisan atmosfera antara troposfera dan mesosfera. Had lapisan ini berkisar antara 8-16 km hingga 50-55 km di atas permukaan bumi. Di stratosfera, komposisi gas udara adalah lebih kurang sama seperti di troposfera. Ciri tersendiri ialah penurunan kepekatan wap air dan peningkatan kandungan ozon. Lapisan ozon atmosfera, yang melindungi biosfera daripada kesan agresif cahaya ultraviolet, berada pada tahap 20 hingga 30 km. Di stratosfera, suhu meningkat dengan ketinggian, dan nilai suhu ditentukan oleh sinaran suria, dan bukan oleh perolakan (pergerakan jisim udara), seperti dalam troposfera. Pemanasan udara di stratosfera adalah disebabkan oleh penyerapan sinaran ultraungu oleh ozon.

Mesosfera memanjang di atas stratosfera sehingga tahap 80 km. Lapisan atmosfera ini dicirikan oleh fakta bahawa suhu menurun dari 0 ° C hingga - 90 ° C apabila ketinggian meningkat. Ini adalah kawasan paling sejuk di atmosfera.

Di atas mesosfera ialah termosfera sehingga paras 500 km. Dari sempadan dengan mesosfera ke eksosfera, suhu berbeza dari kira-kira 200 K hingga 2000 K. Sehingga tahap 500 km, ketumpatan udara berkurangan sebanyak beberapa ratus ribu kali. Komposisi relatif komponen atmosfera termosfera adalah serupa dengan lapisan permukaan troposfera, tetapi dengan peningkatan ketinggian, lebih banyak oksigen masuk ke dalam keadaan atom. Sebilangan besar molekul dan atom termosfera berada dalam keadaan terion dan diedarkan dalam beberapa lapisan, mereka disatukan oleh konsep ionosfera. Ciri-ciri termosfera berbeza-beza dalam julat yang luas bergantung pada latitud geografi, jumlah sinaran suria, masa tahun dan hari.

Lapisan atas atmosfera ialah eksosfera. Ini adalah lapisan atmosfera yang paling nipis. Di eksosfera, purata laluan bebas zarah adalah sangat besar sehingga zarah boleh bebas melarikan diri ke ruang antara planet. Jisim eksosfera ialah satu persepuluh juta daripada jumlah jisim atmosfera. Sempadan bawah eksosfera adalah tahap 450-800 km, dan sempadan atas adalah kawasan di mana kepekatan zarah adalah sama seperti di angkasa lepas - beberapa ribu kilometer dari permukaan Bumi. Eksosfera terdiri daripada plasma, gas terion. Juga di eksosfera adalah tali pinggang sinaran planet kita.

Persembahan video - lapisan atmosfera Bumi:

Kandungan berkaitan:

Planet biru...

Topik ini sepatutnya muncul di tapak salah satu yang pertama. Lagipun, helikopter adalah pesawat atmosfera. atmosfera bumi- mereka, boleh dikatakan, habitat :-). A sifat fizikal udara tentukan sahaja kualiti habitat ini :-). Jadi itu salah satu asasnya. Dan asas sentiasa ditulis dahulu. Tetapi saya baru menyedari ini sekarang. Walau bagaimanapun, adalah lebih baik, seperti yang anda tahu, lewat daripada tidak sama sekali ... Mari kita menyentuh isu ini, tetapi tanpa masuk ke dalam hutan dan kesukaran yang tidak perlu :-).

Jadi… atmosfera bumi. Ini adalah cangkang gas planet biru kita. Semua orang tahu nama ini. Kenapa biru? Semata-mata kerana komponen cahaya matahari (spektrum) "biru" (serta biru dan ungu) tersebar dengan baik di atmosfera, oleh itu mewarnainya dengan warna kebiruan-kebiruan, kadang-kadang dengan sedikit violet (tentu saja pada hari yang cerah. :-)) .

Komposisi atmosfera Bumi.

Komposisi atmosfera agak luas. Saya tidak akan menyenaraikan semua komponen dalam teks, terdapat ilustrasi yang baik untuk ini. Komposisi semua gas ini hampir malar, kecuali karbon dioksida (CO 2 ). Di samping itu, atmosfera semestinya mengandungi air dalam bentuk wap, titisan terampai atau hablur ais. Jumlah air tidak tetap dan bergantung pada suhu dan, pada tahap yang lebih rendah, pada tekanan udara. Di samping itu, atmosfera Bumi (terutama yang semasa) juga mengandungi jumlah tertentu, saya akan mengatakan "segala jenis kotoran" :-). Ini adalah SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, selain itu terdapat wap merkuri Hg. Benar, semua ini ada dalam kuantiti yang sedikit, alhamdulillah :-).

atmosfera bumi Ia adalah kebiasaan untuk membahagikan kepada beberapa zon mengikut satu sama lain dalam ketinggian di atas permukaan.

Yang pertama, paling dekat dengan bumi, ialah troposfera. Ini adalah yang paling rendah dan, boleh dikatakan, lapisan utama untuk kehidupan pelbagai jenis. Ia mengandungi 80% daripada jisim semua udara atmosfera (walaupun mengikut isipadu ia membentuk hanya kira-kira 1% daripada keseluruhan atmosfera) dan kira-kira 90% daripada semua air atmosfera. Sebahagian besar dari semua angin, awan, hujan dan salji 🙂 datang dari sana. Troposfera memanjang ke ketinggian kira-kira 18 km di latitud tropika dan sehingga 10 km di latitud kutub. Suhu udara di dalamnya turun dengan kenaikan kira-kira 0.65º untuk setiap 100 m.

zon atmosfera.

Zon kedua ialah stratosfera. Saya mesti mengatakan bahawa satu lagi zon sempit dibezakan antara troposfera dan stratosfera - tropopause. Ia menghentikan penurunan suhu dengan ketinggian. Tropopause mempunyai ketebalan purata 1.5-2 km, tetapi sempadannya tidak jelas dan troposfera sering bertindih dengan stratosfera.

Jadi stratosfera mempunyai ketinggian purata 12 km hingga 50 km. Suhu di dalamnya sehingga 25 km kekal tidak berubah (kira-kira -57ºС), kemudian di suatu tempat sehingga 40 km ia meningkat kepada kira-kira 0ºС dan seterusnya sehingga 50 km ia kekal tidak berubah. Stratosfera ialah bahagian atmosfera bumi yang agak sunyi. Hampir tiada keadaan cuaca buruk di dalamnya. Di stratosfera lapisan ozon yang terkenal terletak pada ketinggian dari 15-20 km hingga 55-60 km.

Ini diikuti oleh stratopause lapisan sempadan kecil, di mana suhu kekal sekitar 0ºС, dan kemudian zon seterusnya ialah mesosfera. Ia memanjang ke ketinggian 80-90 km, dan di dalamnya suhu turun kepada kira-kira 80ºС. Di mesosfera, meteor kecil biasanya kelihatan, yang mula bersinar di dalamnya dan terbakar di sana.

Jurang sempit seterusnya ialah mesopause dan di luarnya zon termosfera. Ketinggiannya adalah sehingga 700-800 km. Di sini suhu sekali lagi mula meningkat dan pada ketinggian kira-kira 300 km ia boleh mencapai nilai urutan 1200ºС. Selepas itu, ia kekal malar. Ionosfera terletak di dalam termosfera sehingga ketinggian kira-kira 400 km. Di sini, udara terion dengan kuat kerana terdedah kepada sinaran suria dan mempunyai kekonduksian elektrik yang tinggi.

Zon seterusnya dan, secara amnya, zon terakhir ialah eksosfera. Ini adalah zon berselerak yang dipanggil. Di sini, terutamanya hidrogen dan helium yang sangat jarang ditemui (dengan dominasi hidrogen) terdapat. Pada ketinggian kira-kira 3000 km, eksosfera melepasi ruang hampa udara berhampiran.

Ia seperti itu di suatu tempat. Kenapa kira-kira? Kerana lapisan ini agak bersyarat. Pelbagai perubahan ketinggian, komposisi gas, air, suhu, pengionan, dan sebagainya adalah mungkin. Selain itu, terdapat banyak lagi istilah yang mentakrifkan struktur dan keadaan atmosfera bumi.

Contohnya homosfera dan heterosfera. Pada mulanya, gas atmosfera bercampur dengan baik dan komposisinya agak homogen. Yang kedua terletak di atas yang pertama dan hampir tidak ada campuran seperti itu di sana. Gas dipisahkan oleh graviti. Sempadan antara lapisan ini terletak pada ketinggian 120 km, dan ia dipanggil turbopause.

Mari kita selesaikan dengan syarat, tetapi saya pasti akan menambah bahawa ia diterima secara konvensional bahawa sempadan atmosfera terletak pada ketinggian 100 km dari paras laut. Sempadan ini dipanggil Karman Line.

Saya akan menambah dua lagi gambar untuk menggambarkan struktur atmosfera. Yang pertama, bagaimanapun, adalah dalam bahasa Jerman, tetapi ia lengkap dan cukup mudah untuk difahami :-). Ia boleh diperbesarkan dan dipertimbangkan dengan baik. Yang kedua menunjukkan perubahan suhu atmosfera dengan ketinggian.

Struktur atmosfera Bumi.

Perubahan suhu udara dengan ketinggian.

Kapal angkasa orbital berawak moden terbang pada ketinggian kira-kira 300-400 km. Walau bagaimanapun, ini bukan lagi penerbangan, walaupun kawasan itu, tentu saja, dalam erti kata tertentu berkait rapat, dan kami pasti akan membincangkannya sekali lagi :-).

Zon penerbangan ialah troposfera. Pesawat atmosfera moden juga boleh terbang di lapisan bawah stratosfera. Sebagai contoh, siling praktikal MIG-25RB ialah 23000 m.

Penerbangan di stratosfera.

Dan betul-betul sifat fizikal udara troposfera menentukan bagaimana penerbangan akan berlaku, sejauh mana keberkesanan sistem kawalan pesawat, bagaimana pergolakan di atmosfera akan mempengaruhinya, bagaimana enjin akan berfungsi.

Harta utama pertama ialah suhu udara. Dalam dinamik gas, ia boleh ditentukan pada skala Celsius atau pada skala Kelvin.

Suhu t1 pada ketinggian tertentu H pada skala Celsius ditentukan:

t 1 \u003d t - 6.5N, Di mana t ialah suhu udara di dalam tanah.

Suhu pada skala Kelvin dipanggil suhu mutlak Sifar pada skala ini adalah sifar mutlak. Pada sifar mutlak, gerakan terma molekul berhenti. Sifar mutlak pada skala Kelvin sepadan dengan -273º pada skala Celsius.

Sehubungan itu, suhu T di atas H pada skala Kelvin ditentukan:

T \u003d 273K + t - 6.5H

Tekanan udara. Tekanan atmosfera diukur dalam Pascals (N / m 2), dalam sistem pengukuran lama dalam atmosfera (atm.). Terdapat juga perkara seperti tekanan barometrik. Ini adalah tekanan yang diukur dalam milimeter merkuri menggunakan barometer merkuri. Tekanan barometrik (tekanan di paras laut) sama dengan 760 mm Hg. Seni. dipanggil standard. Dalam fizik, 1 atm. hanya sama dengan 760 mm Hg.

Ketumpatan udara. Dalam aerodinamik, konsep yang paling biasa digunakan ialah ketumpatan jisim udara. Ini ialah jisim udara dalam 1 m3 isipadu. Ketumpatan udara berubah dengan ketinggian, udara menjadi lebih jarang.

Kelembapan udara. Menunjukkan jumlah air di udara. Ada konsep" kelembapan relatif". Ini ialah nisbah jisim wap air kepada maksimum yang mungkin pada suhu tertentu. Konsep 0%, iaitu apabila udara benar-benar kering, boleh wujud secara umum hanya di makmal. Sebaliknya, kelembapan 100% agak nyata. Ini bermakna udara telah menyerap semua air yang boleh diserapnya. Sesuatu seperti "span penuh". Kelembapan relatif yang tinggi mengurangkan ketumpatan udara, manakala kelembapan relatif yang rendah meningkatkannya dengan sewajarnya.

Disebabkan fakta bahawa penerbangan pesawat berlaku di bawah keadaan atmosfera yang berbeza, parameter penerbangan dan aerodinamik mereka dalam satu mod penerbangan mungkin berbeza. Oleh itu, untuk penilaian yang betul terhadap parameter ini, kami memperkenalkan Suasana Standard Antarabangsa (ISA). Ia menunjukkan perubahan keadaan udara dengan kenaikan ketinggian.

Parameter utama keadaan udara pada kelembapan sifar diambil sebagai:

tekanan P = 760 mm Hg. Seni. (101.3 kPa);

suhu t = +15°C (288 K);

ketumpatan jisim ρ \u003d 1.225 kg / m 3;

Untuk ISA, diandaikan (seperti yang dinyatakan di atas :-)) bahawa suhu turun dalam troposfera sebanyak 0.65º untuk setiap 100 meter ketinggian.

Suasana standard (contoh sehingga 10000 m).

Jadual ISA digunakan untuk menentukur instrumen, serta untuk pengiraan navigasi dan kejuruteraan.

Sifat fizikal udara juga termasuk konsep seperti lengai, kelikatan dan kebolehmampatan.

Inersia adalah sifat udara yang mencirikan keupayaannya untuk menahan perubahan dalam keadaan rehat atau gerakan rectilinear seragam. . Ukuran inersia ialah ketumpatan jisim udara. Semakin tinggi ia, semakin tinggi inersia dan daya seret medium apabila pesawat bergerak di dalamnya.

Kelikatan. Menentukan rintangan geseran terhadap udara semasa pesawat bergerak.

Kebolehmampatan mengukur perubahan ketumpatan udara apabila tekanan berubah. Pada kelajuan rendah pesawat (sehingga 450 km/j), tiada perubahan tekanan apabila aliran udara mengalir di sekelilingnya, tetapi pada kelajuan tinggi, kesan kebolehmampatan mula muncul. Pengaruhnya terhadap supersonik amat ketara. Ini adalah kawasan aerodinamik yang berasingan dan topik untuk artikel berasingan :-).

Nah, nampaknya itu sahaja buat masa ini ... Sudah tiba masanya untuk menyelesaikan penghitungan yang sedikit membosankan ini, yang, bagaimanapun, tidak boleh diketepikan :-). atmosfera bumi, parameternya, sifat fizikal udara adalah sama pentingnya untuk pesawat seperti parameter radas itu sendiri, dan adalah mustahil untuk tidak menyebutnya.

Buat masa ini, sehingga mesyuarat seterusnya dan topik yang lebih menarik 🙂 …

P.S. Untuk pencuci mulut, saya cadangkan menonton video yang dirakam dari kokpit kembar MIG-25PU semasa penerbangannya ke stratosfera. Difilemkan, nampaknya, oleh pelancong yang mempunyai wang untuk penerbangan sedemikian :-). Dirakam kebanyakannya melalui cermin depan. Perhatikan warna langit...

Di atmosfera - (5.1-5.3)⋅10 18 kg. Daripada jumlah ini, jisim udara kering ialah (5.1352 ± 0.0003)⋅10 18 kg, jumlah jisim wap air adalah secara purata 1.27⋅10 16 kg.

Sebagai tambahan kepada gas yang disenaraikan dalam jadual, atmosfera mengandungi N 2 O (\displaystyle ((\ce (N2O)))) dan nitrogen oksida lain ( NO 2 (\displaystyle (\ce (NO2))), ), propana dan hidrokarbon lain, 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)))), pasangan Hg (\displaystyle (\ce (Hg))) , I 2 (\displaystyle (\ce (I2))) , Br 2 (\displaystyle (\ce (Br2))), serta banyak gas lain dalam kuantiti yang kecil. Dalam troposfera sentiasa terdapat sejumlah besar zarah pepejal dan cecair terampai (aerosol). Gas paling jarang di atmosfera Bumi ialah Rn (\displaystyle (\ce (Rn))) .

Struktur atmosfera

lapisan sempadan atmosfera

Lapisan bawah troposfera (tebal 1-2 km), di mana keadaan dan sifat permukaan Bumi secara langsung mempengaruhi dinamik atmosfera.

Troposfera

Had atasnya ialah pada ketinggian 8-10 km di kutub, 10-12 km di kawasan sederhana dan 16-18 km di latitud tropika; lebih rendah pada musim sejuk berbanding musim panas.
Lapisan bawah, utama atmosfera mengandungi lebih daripada 80% daripada jumlah jisim udara atmosfera dan kira-kira 90% daripada semua wap air yang terdapat di atmosfera. Turbulensi dan perolakan dibangunkan dengan kuat di troposfera, awan muncul, siklon dan antisiklon berkembang. Suhu berkurangan dengan ketinggian dengan purata kecerunan menegak 0.65°/100 meter.

tropopause

Lapisan peralihan dari troposfera ke stratosfera, lapisan atmosfera di mana penurunan suhu dengan ketinggian berhenti.

Stratosfera

Lapisan atmosfera terletak pada ketinggian 11 hingga 50 km. Perubahan sedikit suhu dalam lapisan 11-25 km (lapisan bawah stratosfera) dan peningkatannya dalam lapisan 25-40 km daripada tolak 56.5 hingga +0.8 °C (lapisan atas stratosfera atau kawasan penyongsangan) adalah tipikal. Setelah mencapai nilai kira-kira 273 K (hampir 0 °C) pada ketinggian kira-kira 40 km, suhu kekal malar sehingga ketinggian kira-kira 55 km. Kawasan suhu malar ini dipanggil stratopause dan merupakan sempadan antara stratosfera dan mesosfera. Pada pertengahan abad ke-19, dipercayai bahawa pada ketinggian 12 km (6 ribu touaz) atmosfera Bumi berakhir (Lima minggu dalam belon, bab 13). Stratosfera mengandungi lapisan ozon, yang melindungi Bumi daripada sinaran ultraungu.

Stratopause

Lapisan sempadan atmosfera antara stratosfera dan mesosfera. Terdapat maksimum dalam taburan suhu menegak (kira-kira 0 °C).

Mesosfera

Termosfera

Had atas adalah kira-kira 800 km. Suhu meningkat kepada ketinggian 200-300 km, di mana ia mencapai nilai urutan 1500 K, selepas itu ia kekal hampir malar sehingga ketinggian tinggi. Di bawah pengaruh sinaran suria dan sinaran kosmik, udara terion (" auroras") - kawasan utama ionosfera terletak di dalam termosfera. Pada ketinggian melebihi 300 km, oksigen atom mendominasi. Had atas termosfera sebahagian besarnya ditentukan oleh aktiviti semasa Matahari. Semasa tempoh aktiviti rendah - sebagai contoh, pada 2008-2009 - terdapat penurunan ketara dalam saiz lapisan ini.

Termoopause

Kawasan atmosfera di atas termosfera. Di rantau ini, penyerapan sinaran suria adalah tidak ketara dan suhu boleh dikatakan tidak berubah mengikut ketinggian.

Eksosfera (sfera serakan)

Sehingga ketinggian 100 km, atmosfera adalah campuran gas yang homogen dan bercampur dengan baik. Dalam lapisan yang lebih tinggi, taburan gas dalam ketinggian bergantung kepada jisim molekulnya, kepekatan gas yang lebih berat berkurangan lebih cepat dengan jarak dari permukaan Bumi. Disebabkan oleh penurunan ketumpatan gas, suhu jatuh dari 0 °C di stratosfera kepada tolak 110 °C di mesosfera. Walau bagaimanapun, tenaga kinetik zarah individu pada ketinggian 200-250 km sepadan dengan suhu ~ 150 °C. Di atas 200 km, turun naik ketara dalam suhu dan ketumpatan gas diperhatikan dalam masa dan ruang.

Pada ketinggian kira-kira 2000-3500 km, eksosfera secara beransur-ansur masuk ke dalam apa yang dipanggil berhampiran vakum angkasa, yang dipenuhi dengan zarah jarang gas antara planet, terutamanya atom hidrogen. Tetapi gas ini hanyalah sebahagian daripada jirim antara planet. Bahagian lain terdiri daripada zarah seperti debu yang berasal dari komet dan meteorik. Sebagai tambahan kepada zarah seperti habuk yang sangat jarang ditemui, sinaran elektromagnet dan korpuskular asal suria dan galaksi menembusi ke dalam ruang ini.

Analisis data instrumen SWAN pada kapal angkasa SOHO menunjukkan bahawa bahagian paling luar eksosfera Bumi (geokorona) memanjang kira-kira 100 jejari Bumi atau kira-kira 640 ribu km, iaitu, lebih jauh daripada orbit Bulan.

Semakan

Troposfera menyumbang kira-kira 80% daripada jisim atmosfera, stratosfera menyumbang kira-kira 20%; jisim mesosfera tidak lebih daripada 0.3%, termosfera kurang daripada 0.05% daripada jumlah jisim atmosfera.

Berdasarkan sifat elektrik di atmosfera, ia memancarkan neutrosfera Dan ionosfera.

Bergantung pada komposisi gas di atmosfera, mereka mengeluarkan homosfera Dan heterosfera. heterosfera- ini adalah kawasan di mana graviti mempengaruhi pemisahan gas, kerana pencampuran mereka pada ketinggian sedemikian boleh diabaikan. Oleh itu mengikuti komposisi berubah-ubah heterosfera. Di bawahnya terdapat bahagian atmosfera yang bercampur baik dan homogen, dipanggil homosfera. Sempadan antara lapisan ini dipanggil turbopause, ia terletak pada ketinggian kira-kira 120 km.

Sifat lain atmosfera dan kesan pada tubuh manusia

Sudah berada pada ketinggian 5 km di atas paras laut, orang yang tidak terlatih mengalami kebuluran oksigen dan, tanpa penyesuaian, prestasi seseorang berkurangan dengan ketara. Di sinilah zon fisiologi atmosfera berakhir. Pernafasan manusia menjadi mustahil pada ketinggian 9 km, walaupun sehingga kira-kira 115 km atmosfera mengandungi oksigen.

Atmosfera membekalkan kita dengan oksigen yang kita perlukan untuk bernafas. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh penurunan jumlah tekanan atmosfera apabila anda naik ke ketinggian, tekanan separa oksigen juga berkurangan dengan sewajarnya.

Sejarah pembentukan atmosfera

Menurut teori yang paling biasa, atmosfera Bumi telah berada dalam tiga komposisi berbeza sepanjang sejarahnya. Pada mulanya, ia terdiri daripada gas ringan (hidrogen dan helium) yang ditangkap dari ruang antara planet. Ini kononnya suasana primer. Pada peringkat seterusnya, aktiviti gunung berapi yang aktif membawa kepada ketepuan atmosfera dengan gas selain hidrogen (karbon dioksida, ammonia, wap air). begini caranya suasana sekunder. Suasana ini memulihkan. Selanjutnya, proses pembentukan atmosfera ditentukan oleh faktor-faktor berikut:

• kebocoran gas ringan (hidrogen dan helium) ke dalam ruang antara planet;
• tindak balas kimia yang berlaku di atmosfera di bawah pengaruh sinaran ultraungu, pelepasan kilat dan beberapa faktor lain.

Secara beransur-ansur, faktor-faktor ini membawa kepada pembentukan suasana tertiari, dicirikan oleh kandungan hidrogen yang jauh lebih rendah dan kandungan nitrogen dan karbon dioksida yang jauh lebih tinggi (terbentuk akibat tindak balas kimia daripada ammonia dan hidrokarbon).

Nitrogen

Pembentukan sejumlah besar nitrogen adalah disebabkan oleh pengoksidaan atmosfera ammonia-hidrogen oleh oksigen molekul. O 2 (\displaystyle (\ce (O2))), yang mula datang dari permukaan planet hasil fotosintesis, bermula dari 3 bilion tahun yang lalu. Juga nitrogen N 2 (\displaystyle (\ce (N2))) dibebaskan ke atmosfera akibat daripada penyahtindahan nitrat dan sebatian lain yang mengandungi nitrogen. Nitrogen dioksidakan oleh ozon kepada TIDAK (\displaystyle ((\ce (NO)))) di lapisan atas atmosfera.

Nitrogen N 2 (\displaystyle (\ce (N2))) memasuki tindak balas hanya dalam keadaan tertentu (contohnya, semasa nyahcas kilat). Pengoksidaan nitrogen molekul oleh ozon semasa nyahcas elektrik digunakan dalam kuantiti yang kecil dalam pengeluaran industri baja nitrogen. Ia boleh dioksidakan dengan penggunaan tenaga yang rendah dan ditukar kepada bentuk aktif secara biologi oleh cyanobacteria (alga biru-hijau) dan bakteria nodul yang membentuk simbiosis rhizobial dengan kekacang, yang boleh menjadi tumbuhan baja hijau yang berkesan yang tidak habis, tetapi memperkayakan tanah. dengan baja semulajadi.

Oksigen

Komposisi atmosfera mula berubah secara radikal dengan kemunculan organisma hidup di Bumi, akibat fotosintesis, disertai dengan pembebasan oksigen dan penyerapan karbon dioksida. Pada mulanya, oksigen dibelanjakan untuk pengoksidaan sebatian yang dikurangkan - ammonia, hidrokarbon, bentuk ferus besi yang terkandung di lautan dan lain-lain. Pada akhir peringkat ini, kandungan oksigen dalam atmosfera mula berkembang. Secara beransur-ansur, suasana moden dengan sifat pengoksidaan terbentuk. Oleh kerana ini menyebabkan perubahan serius dan mendadak dalam banyak proses yang berlaku di atmosfera, litosfera dan biosfera, peristiwa ini dipanggil malapetaka Oksigen.

gas lengai

Sumber gas lengai adalah letusan gunung berapi dan pereputan unsur radioaktif. Bumi secara keseluruhan, dan atmosfera khususnya, habis dalam gas lengai berbanding dengan angkasa dan beberapa planet lain. Ini terpakai kepada helium, neon, kripton, xenon dan radon. Kepekatan argon, sebaliknya, adalah tinggi secara anomali dan berjumlah hampir 1% daripada komposisi gas atmosfera. Sebilangan besar gas ini adalah disebabkan oleh pereputan sengit isotop radioaktif potassium-40 di dalam perut Bumi.

Pencemaran udara

Baru-baru ini, manusia telah mula mempengaruhi evolusi atmosfera. Hasil daripada aktiviti manusia adalah peningkatan berterusan dalam kandungan karbon dioksida di atmosfera disebabkan oleh pembakaran bahan api hidrokarbon yang terkumpul pada zaman geologi sebelumnya. Kuantiti yang besar digunakan dalam fotosintesis dan diserap oleh lautan dunia. Gas ini memasuki atmosfera disebabkan oleh penguraian batu karbonat dan bahan organik dari tumbuhan dan haiwan, serta disebabkan oleh gunung berapi dan aktiviti pengeluaran manusia. Kandungan sepanjang 100 tahun yang lalu CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2))) di atmosfera meningkat sebanyak 10%, dengan bahagian utama (360 bilion tan) berasal daripada pembakaran bahan api. Jika kadar pertumbuhan pembakaran bahan api berterusan, maka dalam 200-300 tahun akan datang jumlahnya CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2))) di atmosfera akan berganda dan boleh membawa kepada perubahan iklim global.

Pembakaran bahan api adalah sumber utama kedua-dua gas pencemar ( CO (\displaystyle ((\ce (CO)))) ,

Atmosfera ialah cangkang gas planet kita yang berputar dengan Bumi. Gas di atmosfera dipanggil udara. Atmosfera bersentuhan dengan hidrosfera dan sebahagiannya meliputi litosfera. Tetapi sukar untuk menentukan batas atas. Secara konvensional, diandaikan bahawa atmosfera memanjang ke atas selama kira-kira tiga ribu kilometer. Di sana ia mengalir lancar ke ruang tanpa udara.

Komposisi kimia atmosfera Bumi

Pembentukan komposisi kimia atmosfera bermula kira-kira empat bilion tahun yang lalu. Pada mulanya, atmosfera hanya terdiri daripada gas ringan - helium dan hidrogen. Menurut saintis, prasyarat awal untuk penciptaan cangkang gas di sekeliling Bumi adalah letusan gunung berapi, yang, bersama-sama dengan lava, mengeluarkan sejumlah besar gas. Selepas itu, pertukaran gas bermula dengan ruang air, dengan organisma hidup, dengan produk aktiviti mereka. Komposisi udara secara beransur-ansur berubah dan dalam bentuk sekarang telah ditetapkan beberapa juta tahun yang lalu.

Komponen utama atmosfera ialah nitrogen (kira-kira 79%) dan oksigen (20%). Peratusan selebihnya (1%) diambil kira oleh gas berikut: argon, neon, helium, metana, karbon dioksida, hidrogen, kripton, xenon, ozon, ammonia, sulfur dioksida dan nitrogen, nitrous oksida dan karbon monoksida, termasuk dalam ini. satu peratus.

Di samping itu, udara mengandungi wap air dan bahan zarahan (debunga tumbuhan, habuk, kristal garam, kekotoran aerosol).

Baru-baru ini, saintis telah menyatakan bukan kualitatif, tetapi perubahan kuantitatif dalam beberapa bahan udara. Dan sebab untuk ini adalah orang dan aktivitinya. Hanya dalam 100 tahun yang lalu, kandungan karbon dioksida telah meningkat dengan ketara! Ini penuh dengan banyak masalah, yang paling global ialah perubahan iklim.

Pembentukan cuaca dan iklim

Atmosfera memainkan peranan penting dalam membentuk iklim dan cuaca di Bumi. Banyak bergantung pada jumlah cahaya matahari, pada sifat permukaan dasar dan peredaran atmosfera.

Mari kita lihat faktor-faktor dalam susunan.

1. Atmosfera menghantar haba sinaran matahari dan menyerap sinaran berbahaya. Orang Yunani purba tahu bahawa sinaran Matahari jatuh pada bahagian yang berlainan di Bumi pada sudut yang berbeza. Perkataan "iklim" dalam terjemahan dari bahasa Yunani kuno bermaksud "cerun". Jadi, di khatulistiwa, sinaran matahari jatuh hampir menegak, kerana di sini sangat panas. Semakin dekat dengan kutub, semakin besar sudut kecondongan. Dan suhu semakin menurun.

2. Disebabkan oleh pemanasan Bumi yang tidak sekata, arus udara terbentuk di atmosfera. Mereka dikelaskan mengikut saiz mereka. Yang terkecil (berpuluh dan ratusan meter) ialah angin tempatan. Ini diikuti dengan monsun dan angin perdagangan, siklon dan antisiklon, zon hadapan planet.

Semua jisim udara ini sentiasa bergerak. Sebahagian daripada mereka agak statik. Contohnya, angin perdagangan yang bertiup dari subtropika menuju ke khatulistiwa. Pergerakan orang lain sebahagian besarnya bergantung kepada tekanan atmosfera.

3. Tekanan atmosfera adalah faktor lain yang mempengaruhi pembentukan iklim. Ini adalah tekanan udara di permukaan bumi. Seperti yang anda ketahui, jisim udara bergerak dari kawasan yang mempunyai tekanan atmosfera tinggi ke arah kawasan yang tekanan ini lebih rendah.

Terdapat 7 zon kesemuanya. Khatulistiwa ialah zon tekanan rendah. Selanjutnya, di kedua-dua belah khatulistiwa sehingga latitud ketiga puluh - kawasan tekanan tinggi. Dari 30° hingga 60° - sekali lagi tekanan rendah. Dan dari 60° ke kutub - zon tekanan tinggi. Jisim udara beredar di antara zon ini. Mereka yang pergi dari laut ke darat membawa hujan dan cuaca buruk, dan mereka yang bertiup dari benua membawa cuaca cerah dan kering. Di tempat di mana arus udara bertembung, zon hadapan atmosfera terbentuk, yang dicirikan oleh hujan dan cuaca buruk, berangin.

Para saintis telah membuktikan bahawa walaupun kesejahteraan seseorang bergantung pada tekanan atmosfera. Menurut piawaian antarabangsa, tekanan atmosfera normal ialah 760 mm Hg. lajur pada 0°C. Angka ini dikira untuk kawasan tanah yang hampir sama dengan paras laut. Tekanan berkurangan dengan ketinggian. Oleh itu, sebagai contoh, untuk St Petersburg 760 mm Hg. - adalah norma. Tetapi untuk Moscow, yang terletak lebih tinggi, tekanan normal ialah 748 mm Hg.

Tekanan berubah bukan sahaja secara menegak, tetapi juga secara mendatar. Ini amat dirasai semasa berlalunya taufan.

Struktur atmosfera

Suasana seperti kek lapis. Dan setiap lapisan mempunyai ciri tersendiri.

. Troposfera adalah lapisan yang paling hampir dengan Bumi. "Ketebalan" lapisan ini berubah apabila anda bergerak menjauhi khatulistiwa. Di atas khatulistiwa, lapisan memanjang ke atas untuk 16-18 km, di zon sederhana - untuk 10-12 km, di kutub - untuk 8-10 km.

Di sinilah 80% daripada jumlah jisim udara dan 90% wap air terkandung. Awan terbentuk di sini, siklon dan antisiklon timbul. Suhu udara bergantung pada ketinggian kawasan. Secara purata, ia turun sebanyak 0.65°C untuk setiap 100 meter.

. tropopause- lapisan peralihan atmosfera. Ketinggiannya adalah dari beberapa ratus meter hingga 1-2 km. Suhu udara pada musim panas lebih tinggi daripada musim sejuk. Jadi, sebagai contoh, di atas kutub pada musim sejuk -65 ° C. Dan di atas khatulistiwa pada bila-bila masa sepanjang tahun ia adalah -70 ° C.

. Stratosfera- ini adalah lapisan, sempadan atasnya berjalan pada ketinggian 50-55 kilometer. Turbulensi adalah rendah di sini, kandungan wap air di udara boleh diabaikan. Tetapi banyak ozon. Kepekatan maksimumnya adalah pada ketinggian 20-25 km. Di stratosfera, suhu udara mula meningkat dan mencapai +0.8 ° C. Ini disebabkan oleh fakta bahawa lapisan ozon berinteraksi dengan sinaran ultraviolet.

. Stratopause- lapisan pertengahan rendah antara stratosfera dan mesosfera yang mengikutinya.

. Mesosfera- sempadan atas lapisan ini ialah 80-85 kilometer. Di sini proses fotokimia kompleks yang melibatkan radikal bebas berlaku. Merekalah yang memberikan cahaya biru lembut planet kita, yang dilihat dari angkasa.

Kebanyakan komet dan meteorit terbakar di mesosfera.

. mesopause- lapisan perantaraan seterusnya, suhu udara di mana sekurang-kurangnya -90 °.

. Termosfera- sempadan bawah bermula pada ketinggian 80 - 90 km, dan sempadan atas lapisan melepasi kira-kira pada tanda 800 km. Suhu udara semakin meningkat. Ia boleh berbeza dari +500° C hingga +1000° C. Pada siang hari, turun naik suhu berjumlah ratusan darjah! Tetapi udara di sini sangat jarang sehingga pemahaman istilah "suhu" seperti yang kita bayangkan ia tidak sesuai di sini.

. Ionosfera- menyatukan mesosfera, mesopause dan termosfera. Udara di sini terdiri terutamanya daripada molekul oksigen dan nitrogen, serta plasma separa neutral. Sinaran matahari, jatuh ke dalam ionosfera, mengionkan molekul udara dengan kuat. Di lapisan bawah (sehingga 90 km), tahap pengionan adalah rendah. Semakin tinggi, semakin banyak pengionan. Jadi, pada ketinggian 100-110 km, elektron tertumpu. Ini menyumbang kepada pantulan gelombang radio pendek dan sederhana.

Lapisan ionosfera yang paling penting ialah lapisan atas, yang terletak pada ketinggian 150-400 km. Keanehannya ialah ia memantulkan gelombang radio, dan ini menyumbang kepada penghantaran isyarat radio pada jarak yang jauh.

Di dalam ionosfera fenomena seperti aurora berlaku.

. Eksosfera- terdiri daripada atom oksigen, helium dan hidrogen. Gas dalam lapisan ini sangat jarang, dan selalunya atom hidrogen melarikan diri ke angkasa lepas. Oleh itu, lapisan ini dipanggil "zon penyebaran".

Saintis pertama yang mencadangkan bahawa atmosfera kita mempunyai berat ialah E. Torricelli Itali. Ostap Bender, sebagai contoh, dalam novel "The Golden Calf" mengeluh bahawa setiap orang ditekan oleh tiang udara seberat 14 kg! Tetapi ahli strategi yang hebat itu sedikit tersilap. Orang dewasa mengalami tekanan 13-15 tan! Tetapi kita tidak merasakan berat ini, kerana tekanan atmosfera diimbangi oleh tekanan dalaman seseorang. Berat atmosfera kita ialah 5,300,000,000,000,000 tan. Angka itu sangat besar, walaupun ia hanya satu juta daripada berat planet kita.