Atmosfæren er det som gjør livet mulig på jorden. Vi får den aller første informasjonen og fakta om atmosfæren tilbake barneskole. På videregående blir vi mer kjent med dette konseptet i geografitimene.

Konsept av jordens atmosfære

Ikke bare jorden har en atmosfære, men også andre himmellegemer. Det er det de kaller det gass ​​skall, omkringliggende planeter. Sammensetningen av dette gasslaget forskjellige planeter er vesentlig annerledes. La oss se på grunnleggende informasjon og fakta om ellers kalt luft.

Dens viktigste komponent er oksygen. Noen tror feilaktig at jordens atmosfære utelukkende består av oksygen, men faktisk er luft en blanding av gasser. Den inneholder 78 % nitrogen og 21 % oksygen. Den resterende prosenten inkluderer ozon, argon, karbondioksid og vanndamp. La prosentdel disse gassene er små, men de fungerer viktig funksjon- absorbere en betydelig del av solstrålingsenergien, og dermed forhindre at lyskilden gjør alt liv på planeten vår til aske. Atmosfærens egenskaper endres avhengig av høyden. For eksempel, i en høyde på 65 km, er nitrogen 86% og oksygen er 19%.

Sammensetningen av jordens atmosfære

• Karbondioksid nødvendig for plantenæring. Det vises i atmosfæren som et resultat av prosessen med respirasjon av levende organismer, råtning og forbrenning. Dens fravær i atmosfæren ville gjøre eksistensen av planter umulig.
• Oksygen- en viktig komponent i atmosfæren for mennesker. Dens tilstedeværelse er en betingelse for eksistensen av alle levende organismer. Den utgjør omtrent 20 % av det totale volumet atmosfæriske gasser.
• Ozon- er en naturlig solfanger ultrafiolett stråling, som har en skadelig effekt på levende organismer. Det meste danner et eget lag av atmosfæren - ozonskjermen. I i det siste menneskelig aktivitet fører til at den gradvis begynner å kollapse, men siden den er av stor betydning, blir den utført aktivt arbeid for bevaring og restaurering.
• vanndamp bestemmer luftfuktigheten. Innholdet kan variere avhengig av ulike faktorer: lufttemperatur, territoriell plassering, sesong. Ved lave temperaturer er det svært lite vanndamp i luften, kanskje mindre enn én prosent, og ved høye temperaturer når mengden 4 %.
• I tillegg til alt det ovennevnte, komposisjonen jordens atmosfære det er alltid en viss prosentandel faste og flytende urenheter. Dette er sot, aske, havsalt, støv, vanndråper, mikroorganismer. De kan komme i luften både naturlig og menneskelig.

Lag av atmosfæren

Luftens temperatur, tetthet og kvalitetssammensetning er ikke den samme i forskjellige høyder. På grunn av dette er det vanlig å skille forskjellige lag av atmosfæren. Hver av dem har sine egne egenskaper. La oss finne ut hvilke lag av atmosfæren som skiller seg ut:

• Troposfæren - dette laget av atmosfæren er nærmest jordens overflate. Høyden er 8-10 km over polene og 16-18 km i tropene. 90 % av all vanndamp i atmosfæren ligger her, så aktiv skydannelse oppstår. Også i dette laget observeres prosesser som luft (vind) bevegelse, turbulens og konveksjon. Temperaturene varierer fra +45 grader midt på dagen i den varme årstiden i tropene til -65 grader ved polene.
• Stratosfæren er det nest fjerneste laget av atmosfæren. Ligger i en høyde på 11 til 50 km. I det nedre laget av stratosfæren er temperaturen omtrent -55 grader, når den beveger seg bort fra jorden, stiger den til +1˚С. Denne regionen kalles en inversjon og er grensen mellom stratosfæren og mesosfæren.
• Mesosfæren ligger i en høyde på 50 til 90 km. Temperaturen ved dens nedre grense er omtrent 0, ved den øvre når den -80...-90 ˚С. Meteoritter som kommer inn i jordens atmosfære brenner fullstendig opp i mesosfæren, og forårsaker at det oppstår luftglød her.
• Termosfæren er omtrent 700 km tykk. Nordlyset vises i dette laget av atmosfæren. De vises på grunn av påvirkning av kosmisk stråling og stråling som kommer fra solen.
• Eksosfæren er sonen for luftspredning. Her er konsentrasjonen av gasser liten og de slipper gradvis ut i det interplanetære rommet.

Grensen mellom jordens atmosfære og verdensrommet anses å være 100 km. Denne linjen kalles Karman-linjen.

Atmosfærisk trykk

Når vi lytter til værmeldingen, hører vi ofte indikatorer atmosfærisk trykk. Men hva betyr atmosfærisk trykk, og hvordan kan det påvirke oss?

Vi fant ut at luft består av gasser og urenheter. Hver av disse komponentene har sin egen vekt, noe som betyr at atmosfæren ikke er vektløs, slik man trodde frem til 1600-tallet. Atmosfærisk trykk er kraften som alle lag i atmosfæren presser på jordoverflaten og på alle objekter.

Forskere utførte komplekse beregninger og beviste det kvadratmeter område atmosfæren trykker med en kraft på 10 333 kg. Dette betyr at menneskekroppen er utsatt for lufttrykk, hvis vekt er 12-15 tonn. Hvorfor føler vi ikke dette? Det er vårt indre press som redder oss, som balanserer det ytre. Du kan føle trykket fra atmosfæren mens du er på et fly eller høyt oppe i fjellet, siden det atmosfæriske trykket i høyden er mye mindre. I dette tilfellet er fysisk ubehag, blokkerte ører og svimmelhet mulig.

Mye kan sies om atmosfæren rundt. Vi vet mye om henne interessante fakta, og noen av dem kan virke overraskende:

• Vekten av jordens atmosfære er 5.300.000.000.000.000 tonn.
• Det fremmer lydoverføring. I en høyde på mer enn 100 km forsvinner denne egenskapen på grunn av endringer i atmosfærens sammensetning.
• Atmosfærens bevegelse er provosert av ujevn oppvarming av jordoverflaten.
• Et termometer brukes til å bestemme lufttemperaturen, og et barometer brukes til å bestemme trykket i atmosfæren.
• Tilstedeværelsen av en atmosfære redder planeten vår fra 100 tonn meteoritter hver dag.
• Luftens sammensetning var fast i flere hundre millioner år, men begynte å endre seg med begynnelsen av rask industriell aktivitet.
• Atmosfæren antas å strekke seg oppover til en høyde på 3000 km.

Atmosfærens betydning for mennesker

Atmosfærens fysiologiske sone er 5 km. I en høyde på 5000 m over havet begynner en person å oppleve oksygen sult, som kommer til uttrykk i en reduksjon i ytelsen og forverring av velvære. Dette viser at en person ikke kan overleve i et rom hvor det ikke er denne fantastiske blandingen av gasser.

All informasjon og fakta om atmosfæren bekrefter bare dens betydning for mennesker. Takket være dens tilstedeværelse ble det mulig å utvikle liv på jorden. Allerede i dag, etter å ha vurdert omfanget av skade som menneskeheten er i stand til å påføre den livgivende luften gjennom sine handlinger, bør vi tenke på ytterligere tiltak for å bevare og gjenopprette atmosfæren.

Lag av atmosfæren i rekkefølge fra jordoverflaten

Atmosfærens rolle i jordens liv

Atmosfæren er kilden til oksygen som mennesker puster inn. Men når du stiger til høyden, synker det totale atmosfæriske trykket, noe som fører til en reduksjon i partielt oksygentrykk.

Menneskelungene inneholder omtrent tre liter alveolær luft. Hvis atmosfærisk trykk er normalt, vil det partielle oksygentrykket i alveolærluften være 11 mm Hg. Art., karbondioksidtrykk - 40 mm Hg. Art., og vanndamp - 47 mm Hg. Kunst. Når høyden øker, synker oksygentrykket, og det totale trykket av vanndamp og karbondioksid i lungene vil forbli konstant - omtrent 87 mm Hg. Kunst. Når lufttrykket tilsvarer denne verdien, vil oksygen slutte å strømme inn i lungene.

På grunn av reduksjonen i atmosfærisk trykk i en høyde av 20 km, vil vann og interstitiell væske i kroppen koke her menneskekroppen. Hvis du ikke bruker en trykkkabin, vil en person i en slik høyde dø nesten umiddelbart. Derfor fra synspunktet fysiologiske egenskaper menneskekroppen, "rom" stammer fra en høyde på 20 km over havet.

Atmosfærens rolle i jordens liv er veldig stor. For eksempel, takket være de tette luftlagene - troposfæren og stratosfæren, er mennesker beskyttet mot strålingseksponering. I verdensrommet, i foreldet luft, i en høyde på over 36 km, virker ioniserende stråling. I en høyde på over 40 km - ultrafiolett.

Når du stiger over jordens overflate til en høyde på over 90-100 km, vil en gradvis svekkelse og deretter fullstendig forsvinning av fenomener kjent for mennesker observert i det nedre atmosfæriske laget observeres:

Ingen lyd reiser.

Fraværende aerodynamisk kraft og motstand.

Varme overføres ikke ved konveksjon osv.

Det atmosfæriske laget beskytter jorden og alle levende organismer mot kosmisk stråling, fra meteoritter, og er ansvarlig for å regulere sesongmessige temperatursvingninger, balansere og utjevne daglige sykluser. I fravær av en atmosfære på jorden, vil daglige temperaturer svinge innenfor +/-200C˚. Det atmosfæriske laget er en livgivende "buffer" mellom jordoverflaten og verdensrommet, en bærer av fuktighet og varme prosessene med fotosyntese og energiutveksling finner sted i atmosfæren - de viktigste biosfæreprosessene.

Lag av atmosfæren i rekkefølge fra jordoverflaten

Atmosfæren er en lagdelt struktur som består av følgende lag av atmosfæren i rekkefølge fra jordoverflaten:

Troposfæren.

Stratosfæren.

Mesosfæren.

Termosfære.

Eksosfære

Hvert lag har ikke skarpe grenser mellom hverandre, og høyden deres påvirkes av breddegrad og årstider. Denne lagdelte strukturen ble dannet som et resultat av temperaturendringer kl ulike høyder. Det er takket være atmosfæren vi ser blinkende stjerner.

Struktur av jordens atmosfære etter lag:

Hva består jordens atmosfære av?

Hver eneste atmosfærisk lag forskjellig i temperatur, tetthet og sammensetning. Den totale tykkelsen på atmosfæren er 1,5-2,0 tusen km. Hva består jordens atmosfære av? Foreløpig er det en blanding av gasser med forskjellige urenheter.

Troposfæren

Strukturen til jordens atmosfære begynner med troposfæren, som er nederste del atmosfære i en høyde på ca. 10-15 km. Hoveddelen er konsentrert her atmosfærisk luft. Karakteristisk trekk troposfære - temperaturen synker med 0,6 ˚C når du stiger oppover for hver 100 meter. Troposfæren konsentrerer nesten all atmosfærisk vanndamp, og det er her skyer dannes.

Høyden på troposfæren endres daglig. I tillegg henne gjennomsnittsverdi varierer avhengig av breddegrad og årstid. Gjennomsnittlig høyde troposfæren over polene er 9 km, over ekvator - ca 17 km. Gjennomsnittlig årlig lufttemperatur over ekvator er nær +26 ˚C, og over Nordpolen -23 ˚C. Den øvre linjen av troposfæregrensen over ekvator er gjennomsnittlig årstemperatur ca -70 ˚C, og over Nordpolen kl sommertid-45 ˚C og -65 ˚C om vinteren. Dermed enn mer høyde, jo lavere temperatur. Solens stråler passerer uhindret gjennom troposfæren og varmer opp jordoverflaten. Varmen som slippes ut av solen holdes tilbake av karbondioksid, metan og vanndamp.

Stratosfæren

Over troposfærelaget ligger stratosfæren, som er 50-55 km høy. Det særegne ved dette laget er at temperaturen øker med høyden. Mellom troposfæren og stratosfæren ligger et overgangslag kalt tropopausen.

Fra omtrent 25 kilometer begynner temperaturen i stratosfæriske laget å øke og når den når maksimal høyde 50 km tar på verdier fra +10 til +30 ˚C.

Det er svært lite vanndamp i stratosfæren. Noen ganger i en høyde på rundt 25 km kan du finne ganske tynne skyer, som kalles "perleskyer". I dagtid de er ikke merkbare, men om natten lyser de på grunn av belysningen av solen, som er under horisonten. Sammensetningen av perlemorskyer består av superkjølte vanndråper. Stratosfæren består hovedsakelig av ozon.

Mesosfæren

Høyden på mesosfærelaget er omtrent 80 km. Her, når den stiger oppover, synker temperaturen og når helt på toppen verdier på flere titalls C˚ under null. I mesosfæren kan det også observeres skyer, som antagelig er dannet av iskrystaller. Disse skyene kalles "noctilucent". Mesosfæren er preget av den kaldeste temperaturen i atmosfæren: fra -2 til -138 ˚C.

Termosfære

Dette atmosfæriske laget fikk navnet sitt på grunn av dets høye temperaturer. Termosfæren består av:

Ionosfære.

Eksosfære.

Ionosfæren er preget av foreldet luft, hvor hver centimeter i en høyde på 300 km består av 1 milliard atomer og molekyler, og i en høyde på 600 km - mer enn 100 millioner.

Ionosfæren er også preget av høy luftionisering. Disse ionene består av ladede oksygenatomer, ladede molekyler av nitrogenatomer og frie elektroner.

Eksosfære

Det eksosfæriske laget begynner i en høyde på 800-1000 km. Gasspartikler, spesielt lette, beveger seg her med enorm fart, overvinne tyngdekraften. Slike partikler, på grunn av deres raske bevegelse, flyr ut av atmosfæren og ut i verdensrommet og forsvinner. Derfor kalles eksosfæren spredningssfæren. For det meste flyr hydrogenatomer, som utgjør de høyeste lagene i eksosfæren, ut i verdensrommet. Takket være partikler i den øvre atmosfæren og partikler solvind vi kan se nordlyset.

Satellitter og geofysiske raketter har gjort det mulig å fastslå tilstedeværelsen av strålingsbelte planet, bestående av elektrisk ladede partikler - elektroner og protoner.

Atmosfæren er en av de viktigste komponentene på planeten vår. Det er hun som "skjermer" mennesker fra de tøffe forholdene i verdensrommet, som solstråling og romrester. Mange fakta om atmosfæren er imidlertid ukjente for de fleste.

1. Sann farge på himmelen

Selv om det er vanskelig å tro, er himmelen faktisk lilla. Når lys kommer inn i atmosfæren, absorberer luft- og vannpartikler lyset og sprer det. I dette tilfellet forsvinner mest av alt lilla Det er derfor folk ser blå himmel.

2. Et eksklusivt element i jordens atmosfære

Som mange husker fra skolen, består jordens atmosfære av omtrent 78 % nitrogen, 21 % oksygen og små mengder argon, karbondioksid og andre gasser. Men få mennesker vet at atmosfæren vår er den eneste på for øyeblikket oppdaget av forskere (foruten kometen 67P) som har fritt oksygen. Fordi oksygen er en svært reaktiv gass, reagerer den ofte med andre kjemikalier i verdensrommet. Dens rene form på jorden gjør planeten beboelig.

3. Hvit stripe på himmelen

Noen har sikkert noen ganger lurt på hvorfor et jetfly blir stående på himmelen hvit stripe. Disse hvite løypene, kjent som contrails, dannes når varme, fuktige eksosgasser fra et flys motor blandes med kjøligere uteluft. Vanndamp fra eksosen fryser og blir synlig.

4. Hovedlag i atmosfæren

Jordens atmosfære består av fem hovedlag, som utgjør mulig liv på planeten. Den første av disse, troposfæren, strekker seg fra havnivå til en høyde på rundt 17 km ved ekvator. De fleste værfenomener skjer akkurat i det.

5. Ozonlag

Det neste laget av atmosfæren, stratosfæren, når en høyde på omtrent 50 km ved ekvator. Den inneholder ozonlaget, som beskytter mennesker mot farlige ultrafiolette stråler. Selv om dette laget er over troposfæren, kan det faktisk være varmere på grunn av energien som absorberes fra solens stråler. De fleste jetfly og værballonger flyr i stratosfæren. Fly kan fly raskere i den fordi de er mindre påvirket av tyngdekraft og friksjon. Værballonger kan gi et bedre bilde av stormer, hvorav de fleste forekommer lavere i troposfæren.

6. Mesosfæren

Mesosfæren - mellomlag, som strekker seg til en høyde på 85 km over planetens overflate. Temperaturen ligger rundt -120 °C. De fleste meteorer som kommer inn i jordens atmosfære brenner opp i mesosfæren. De to siste lagene som strekker seg ut i rommet er termosfæren og eksosfæren.

7. Atmosfærens forsvinning

Jorden har mest sannsynlig mistet atmosfæren flere ganger. Da planeten var dekket av hav av magma, krasjet massive interstellare objekter inn i den. Disse nedslagene, som også dannet Månen, kan ha dannet planetens atmosfære for første gang.

8. Hvis det ikke fantes atmosfæriske gasser...

Uten de forskjellige gassene i atmosfæren ville jorden vært for kald for menneskelig eksistens. Vanndamp, karbondioksid og andre atmosfæriske gasser absorberer varme fra solen og «fordeler» den over planetens overflate, og bidrar til å skape et beboelig klima.

9. Dannelse av ozonlaget

Det beryktede (og essensielle) ozonlaget ble skapt da oksygenatomer reagerte med ultrafiolett lys fra solen for å danne ozon. Det er ozon som absorberer mesteparten av den skadelige strålingen fra solen. Til tross for dets betydning, ble ozonlaget dannet relativt nylig etter at det oppsto nok liv i havene til å slippe ut i atmosfæren den mengden oksygen som trengs for å skape en minimumskonsentrasjon av ozon

10. Ionosfære

Ionosfæren kalles så fordi høyenergipartikler fra verdensrommet og solen bidrar til å danne ioner, og skaper et "elektrisk lag" rundt planeten. Når det ikke fantes satellitter, hjalp dette laget med å reflektere radiobølger.

11. Surt regn

Surt regn, som ødelegger hele skoger og ødelegger akvatiske økosystemer, dannes i atmosfæren når svoveldioksid eller nitrogenoksidpartikler blandes med vanndamp og faller til bakken som regn. Disse kjemiske forbindelser finnes også i naturen: svoveldioksid produseres når vulkanutbrudd, og nitrogenoksid - under lynnedslag.

12. Lynkraft

Lynet er så kraftig at bare én bolt kan varme den omkringliggende luften opp til 30 000 °C. Den raske oppvarmingen forårsaker en eksplosiv utvidelse av nærliggende luft, som kan høres som lydbølge kalt torden.

Aurora Borealis og Aurora Australis (nordlige og sørlige nordlys) er forårsaket av ionereaksjoner som skjer i det fjerde nivået av atmosfæren, termosfæren. Når høyt ladede solvindpartikler kolliderer med luftmolekyler over magnetiske poler planeter, lyser de og skaper praktfulle lysshow.

14. Solnedganger

Solnedganger ser ofte ut som om himmelen brenner, da små atmosfæriske partikler sprer lyset og reflekterer det i oransje og gule nyanser. Det samme prinsippet ligger til grunn for dannelsen av regnbuer.

I 2013 oppdaget forskere at bittesmå mikrober kan overleve mange kilometer over jordens overflate. I en høyde på 8-15 km over planeten ble det oppdaget mikrober som ødelegger organisk kjemikalier, som flyter i atmosfæren og "mater" på dem.

Tilhengere av teorien om apokalypsen og forskjellige andre skrekkhistorier vil være interessert i å lære om.

STRUKTUR AV ATMOSFÆREN

Atmosfære(fra gammelgresk ἀτμός - damp og σφαῖρα - ball) - gassskallet (geosfæren) som omgir planeten Jorden. Dens indre overflate dekker hydrosfæren og delvis jordskorpen, den ytre grenser til den jordnære delen av verdensrommet.

Fysiske egenskaper

Atmosfærens tykkelse er omtrent 120 km fra jordens overflate. Den totale massen av luft i atmosfæren er (5,1-5,3) 10 18 kg. Av disse er massen av tørr luft (5,1352 ±0,0003) 10 18 kg, den totale massen av vanndamp er i gjennomsnitt 1,27 10 16 kg.

Den molare massen av ren tørr luft er 28,966 g/mol, og lufttettheten ved havoverflaten er omtrent 1,2 kg/m3. Trykket ved 0 °C ved havnivå er 101.325 kPa; kritisk temperatur - −140,7 °C; kritisk trykk - 3,7 MPa; Cp ved 0 °C - 1,0048·103 J/(kg·K), Cv - 0,7159·103 J/(kg·K) (ved 0 °C). Løselighet av luft i vann (i masse) ved 0 °C - 0,0036 %, ved 25 °C - 0,0023 %.

Følgende er akseptert som "normale forhold" ved jordoverflaten: tetthet 1,2 kg/m3, barometertrykk 101,35 kPa, temperatur pluss 20 °C og relativ fuktighet 50 %. Disse betingede indikatorene har rent teknisk betydning.

Atmosfærens struktur

Atmosfæren har en lagdelt struktur. Lagene i atmosfæren skiller seg fra hverandre i lufttemperatur, dens tetthet, mengden vanndamp i luften og andre egenskaper.

Troposfæren(gammelgresk τρόπος - "sving", "endre" og σφαῖρα - "ball") - det nedre, mest studerte laget av atmosfæren, 8-10 km høyt i polarområdene, opp til 10-12 km i tempererte breddegrader, ved ekvator - 16-18 km.

Ved stigning i troposfæren synker temperaturen med gjennomsnittlig 0,65 K hver 100 m og når 180-220 K i den øvre delen. Dette øvre laget av troposfæren, der nedgangen i temperatur med høyden stopper, kalles tropopausen. Det neste laget av atmosfæren, som ligger over troposfæren, kalles stratosfæren.

Mer enn 80 % av den totale massen av atmosfærisk luft er konsentrert i troposfæren, turbulens og konveksjon er høyt utviklet, den dominerende delen av vanndamp er konsentrert, skyer oppstår, atmosfæriske fronter dannes, sykloner og antisykloner utvikles, så vel som andre prosesser. som bestemmer vær og klima. Prosessene som skjer i troposfæren er først og fremst forårsaket av konveksjon.

Den delen av troposfæren der dannelsen av isbreer på jordoverflaten er mulig kalles kionosfæren.

Tropopause(fra gresk τροπος - vending, endring og παῦσις - stopp, avslutning) - et lag av atmosfæren der nedgangen i temperatur med høyden stopper; overgangslag fra troposfæren til stratosfæren. I jordens atmosfære ligger tropopausen i høyder fra 8-12 km (over havet) i polarområdene og opp til 16-18 km over ekvator. Høyden på tropopausen avhenger også av tiden på året (om sommeren er tropopausen høyere enn om vinteren) og syklonaktivitet (i sykloner er den lavere, og i antisykloner er den høyere)

Tykkelsen på tropopausen varierer fra flere hundre meter til 2-3 kilometer. I subtropene observeres tropopausebrudd på grunn av kraftige jetstrømmer. Tropopausen over visse områder blir ofte ødelagt og omdannet.

Stratosfæren(fra latin stratum - gulv, lag) - et lag av atmosfæren som ligger i en høyde på 11 til 50 km. Karakterisert av en liten temperaturendring i 11-25 km-laget (nedre lag av stratosfæren) og en økning i temperatur i 25-40 km-laget fra -56,5 til 0,8 ° C (øvre lag av stratosfæren eller inversjonsregionen) . Etter å ha nådd en verdi på ca. 273 K (nesten 0 °C) i en høyde på ca. 40 km, holder temperaturen seg konstant opp til en høyde på ca. 55 km. Dette området med konstant temperatur kalles stratopausen og er grensen mellom stratosfæren og mesosfæren. Lufttettheten i stratosfæren er titalls og hundrevis av ganger mindre enn ved havnivå.

Det er i stratosfæren at ozonosfærelaget ("ozonlaget") befinner seg (i en høyde på 15-20 til 55-60 km), noe som bestemmer øvre grense livet i biosfæren. Ozon (O 3) dannes som et resultat av fotokjemiske reaksjoner mest intensivt i en høyde på ~30 km. Totalvekt O 3 ville utgjøre et lag 1,7-4,0 mm tykt ved normalt trykk, men dette er nok til å absorbere livsødeleggende ultrafiolett stråling fra Solen. Ødeleggelsen av O 3 skjer når det interagerer med frie radikaler, NO og halogenholdige forbindelser (inkludert "freoner").

I stratosfæren beholdes det meste av den kortbølgede delen av ultrafiolett stråling (180-200 nm) og energien til kortbølger transformeres. Under påvirkning av disse strålene endres de magnetiske felt, molekyler desintegrerer, ionisering skjer og nydannelse av gasser og andre kjemiske forbindelser oppstår. Disse prosessene kan observeres i form av nordlys, lyn og andre gløder.

I stratosfæren og høyere lag, under påvirkning av solstråling, dissosierer gassmolekyler til atomer (over 80 km CO 2 og H 2 dissosieres, over 150 km - O 2, over 300 km - N 2). I en høyde på 200-500 km skjer ionisering av gasser også i ionosfæren i en høyde på 320 km, konsentrasjonen av ladede partikler (O + 2, O − 2, N + 2) er ~ 1/300 av; konsentrasjon av nøytrale partikler. I de øvre lagene av atmosfæren er det frie radikaler - OH, HO 2, etc.

Det er nesten ingen vanndamp i stratosfæren.

Flyreiser inn i stratosfæren begynte på 1930-tallet. Flyturen på den første stratosfæriske ballongen (FNRS-1), som ble foretatt av Auguste Picard og Paul Kipfer 27. mai 1931 til en høyde på 16,2 km, er viden kjent. Moderne kamp- og supersoniske kommersielle fly flyr i stratosfæren i høyder generelt opp til 20 km (selv om det dynamiske taket kan være mye høyere). Værballonger i stor høyde stiger opp til 40 km; rekorden for en ubemannet ballong er 51,8 km.

Nylig, i amerikanske militærkretser, har mye oppmerksomhet blitt viet til utviklingen av lag i stratosfæren over 20 km, ofte kalt "pre-space". « nær verdensrommet» ). Det antas at ubemannede luftskip og fly solenergi(som NASA Pathfinder) vil kunne lang tid være i en høyde på ca. 30 km og gi overvåking og kommunikasjon til svært store områder, samtidig som de forblir lite sårbare for luftvernsystemer; Slike enheter vil være mange ganger billigere enn satellitter.

Stratopause- et lag av atmosfæren som er grensen mellom to lag, stratosfæren og mesosfæren. I stratosfæren øker temperaturen med økende høyde, og stratopausen er laget hvor temperaturen når sitt maksimum. Temperaturen i stratopausen er omtrent 0 °C.

Dette fenomenet observeres ikke bare på jorden, men også på andre planeter som har en atmosfære.

På jorden ligger stratopausen i en høyde på 50 - 55 km over havet. Atmosfærisk trykk er omtrent 1/1000 av havnivået.

Mesosfæren(fra gresk μεσο- - "midt" og σφαῖρα - "ball", "sfære") - et lag av atmosfæren i høyder fra 40-50 til 80-90 km. Karakterisert av en økning i temperatur med høyde; den maksimale (ca. +50°C) temperaturen ligger i en høyde på ca. 60 km, hvoretter temperaturen begynner å synke til −70° eller −80°C. Denne nedgangen i temperatur er assosiert med den kraftige absorpsjonen av solstråling (stråling) av ozon. Begrepet ble adoptert av Geographical and Geophysical Union i 1951.

Gasssammensetningen til mesosfæren, så vel som de som ligger under atmosfæriske lag, er konstant og inneholder ca. 80 % nitrogen og 20 % oksygen.

Mesosfæren er skilt fra den underliggende stratosfæren av stratopausen, og fra den overliggende termosfæren av mesopausen. Mesopause faller i utgangspunktet sammen med turbopause.

Meteorer begynner å lyse og brenner som regel fullstendig opp i mesosfæren.

Noctilucent skyer kan dukke opp i mesosfæren.

For flyreiser er mesosfæren en slags "død sone" - luften her er for sjelden til å støtte fly eller ballonger (i en høyde på 50 km er lufttettheten 1000 ganger mindre enn ved havnivå), og samtidig for tett for kunstige flysatellitter i så lav bane. Direkte studier av mesosfæren utføres hovedsakelig ved bruk av suborbitale værraketter; Generelt har mesosfæren blitt studert mindre godt enn andre lag i atmosfæren, og det er grunnen til at forskere har kalt den "ignorosfæren".

Mesopause

Mesopause- et lag av atmosfæren som skiller mesosfæren og termosfæren. På jorden ligger den i en høyde på 80-90 km over havet. Ved mesopause er det et minimumstemperatur, som er ca -100 °C. Under (med utgangspunkt i en høyde på ca. 50 km) synker temperaturen med høyden, høyere (opp til en høyde på ca. 400 km) stiger den igjen. Mesopausen faller sammen med den nedre grensen til området for aktiv absorpsjon av røntgenstråler og kortbølget ultrafiolett stråling fra solen. I denne høyden observeres natteskyer.

Mesopause forekommer ikke bare på jorden, men også på andre planeter som har en atmosfære.

Karman Line- høyde over havet, som er konvensjonelt akseptert som grensen mellom jordens atmosfære og verdensrom.

I følge Fédération Aéronautique Internationale (FAI) definisjon ligger Karman-linjen i en høyde av 100 km over havet.

Høyden ble oppkalt etter Theodore von Karman, en amerikansk vitenskapsmann av ungarsk opprinnelse. Han var den første som fant ut at i omtrent denne høyden blir atmosfæren så sjeldne at luftfart blir umulig, siden hastigheten til flyet som kreves for å skape tilstrekkelig løft blir større enn den første kosmiske hastigheten, og derfor er det nødvendig for å oppnå større høyder å bruke astronautikk.

Jordens atmosfære fortsetter utenfor Karman-linjen. Den ytre delen av jordens atmosfære, eksosfæren, strekker seg til en høyde på 10 tusen km eller mer i denne høyden, atmosfæren består hovedsakelig av hydrogenatomer som er i stand til å forlate atmosfæren.

Å oppnå Karman-linjen var den første betingelsen for å motta Ansari X-prisen, da dette er grunnlaget for å anerkjenne flygningen som en romflukt.

Atmosfære(fra den greske atmosfæren - damp og spharia - ball) - luftkonvolutt Jorden roterer med den. Utviklingen av atmosfæren var nært knyttet til de geologiske og geokjemiske prosessene som forekommer på planeten vår, så vel som til aktivitetene til levende organismer.

Atmosfærens nedre grense faller sammen med jordens overflate, siden luft trenger inn i de minste porene i jorda og oppløses selv i vann.

Den øvre grensen i en høyde på 2000-3000 km går gradvis over i verdensrommet.

Takket være atmosfæren, som inneholder oksygen, er liv på jorden mulig. Atmosfærisk oksygen brukes i pusteprosessen til mennesker, dyr og planter.

Hvis det ikke var noen atmosfære, ville jorden vært like stille som månen. Tross alt er lyd vibrasjonen av luftpartikler. Den blå fargen på himmelen forklares av det faktum at solstråler, som passerer gjennom atmosfæren, som gjennom en linse, dekomponeres de til komponentfarger. I dette tilfellet er strålene av blå og blå farger spredt mest.

Stemningen henger igjen de fleste av ultrafiolett stråling fra solen, som har en skadelig effekt på levende organismer. Den holder også på varmen nær jordoverflaten, og hindrer planeten vår i å avkjøles.

Atmosfærens struktur

I atmosfæren kan flere lag skilles fra hverandre i tetthet (fig. 1).

Troposfæren

Troposfæren- det laveste laget av atmosfæren, hvis tykkelse over polene er 8-10 km, i tempererte breddegrader - 10-12 km, og over ekvator - 16-18 km.

Ris. 1. Strukturen til jordens atmosfære

Luften i troposfæren varmes opp av jordens overflate, dvs. fra land og vann. Derfor synker lufttemperaturen i dette laget med gjennomsnittlig 0,6 °C for hver 100 m. Ved troposfærens øvre grense når den -55 °C. Samtidig, i området til ekvator ved den øvre grensen til troposfæren, er lufttemperaturen -70 ° C, og i regionen Nordpolen-65 °C.

Omtrent 80 % av massen til atmosfæren er konsentrert i troposfæren, nesten all vanndamp er lokalisert, tordenvær, stormer, skyer og nedbør forekommer, og vertikal (konveksjon) og horisontal (vind) bevegelse av luft oppstår.

Vi kan si at været hovedsakelig dannes i troposfæren.

Stratosfæren

Stratosfæren- et lag av atmosfæren som ligger over troposfæren i en høyde på 8 til 50 km. Fargen på himmelen i dette laget virker lilla, noe som forklares av luftens tynnhet, på grunn av hvilken solstrålene nesten ikke er spredt.

Stratosfæren inneholder 20 % av massen til atmosfæren. Luften i dette laget er sjeldne, det er praktisk talt ingen vanndamp, og derfor dannes nesten ingen skyer og nedbør. Imidlertid observeres stabile luftstrømmer i stratosfæren, hvis hastighet når 300 km/t.

Dette laget er konsentrert ozon(ozonskjerm, ozonosfære), et lag som absorberer ultrafiolette stråler, hindrer dem i å nå jorden og beskytter derved levende organismer på planeten vår. Takket være ozon varierer lufttemperaturen ved den øvre grensen av stratosfæren fra -50 til 4-55 °C.

Mellom mesosfæren og stratosfæren er det en overgangssone - stratopausen.

Mesosfæren

Mesosfæren- et lag av atmosfæren som ligger i en høyde på 50-80 km. Lufttettheten her er 200 ganger mindre enn ved jordoverflaten. Fargen på himmelen i mesosfæren virker svart, og stjerner er synlige i løpet av dagen. Lufttemperaturen synker til -75 (-90)°C.

I en høyde av 80 km begynner termosfære. Lufttemperaturen i dette laget stiger kraftig til en høyde på 250 m, og blir deretter konstant: i en høyde på 150 km når den 220-240 ° C; i en høyde på 500-600 km overstiger 1500 °C.

I mesosfæren og termosfæren under påvirkning kosmiske stråler gassmolekyler brytes ned til ladede (ioniserte) atompartikler, og det er derfor denne delen av atmosfæren kalles ionosfære- et lag med svært sjeldne luft, lokalisert i en høyde på 50 til 1000 km, hovedsakelig bestående av ioniserte oksygenatomer, nitrogenoksidmolekyler og frie elektroner. Dette laget er preget av høy elektrifisering, og lange og mellomstore radiobølger reflekteres fra det, som fra et speil.

I ionosfæren dukker nordlys opp - gløden fra forsjeldne gasser under påvirkning av elektrisk ladde partikler som flyr fra solen - og det observeres skarpe svingninger i magnetfeltet.

Eksosfære

Eksosfære — ytre lag atmosfære, plassert over 1000 km. Dette laget kalles også spredningssfæren, siden gasspartikler beveger seg hit med høy hastighet og kan spres ut i verdensrommet.

Atmosfærisk sammensetning

Atmosfæren er en blanding av gasser som består av nitrogen (78,08%), oksygen (20,95%), karbondioksid (0,03%), argon (0,93%), en liten mengde helium, neon, xenon, krypton (0,01%), ozon og andre gasser, men innholdet er ubetydelig (tabell 1). Moderne komposisjon Jordens luft ble etablert for mer enn hundre millioner år siden, men den sterkt økte menneskelige produksjonsaktiviteten førte likevel til endringen. For tiden er det en økning i CO 2 -innholdet med ca. 10-12 %.

Gassene som utgjør atmosfæren utfører forskjellige funksjonelle roller. Imidlertid bestemmes hovedbetydningen av disse gassene først og fremst av det faktum at de absorberer veldig sterkt strålende energi og dermed ha en betydelig innvirkning på temperaturregimet til jordens overflate og atmosfære.

Tabell 1. Kjemisk sammensetning av tørr atmosfærisk luft nær jordoverflaten

	Volumkonsentrasjon. %	Molekylvekt, enheter
Oksygen
Karbondioksid
Lystgass
	fra 0 til 0,00001
Svoveldioksid	fra 0 til 0,000007 om sommeren; fra 0 til 0,000002 om vinteren
	Fra 0 til 0,000002	46,0055/17,03061
Azogdioksid
Karbonmonoksid

Nitrogen, Den vanligste gassen i atmosfæren, den er kjemisk inaktiv.

Oksygen, i motsetning til nitrogen, er et kjemisk svært aktivt grunnstoff. Den spesifikke funksjonen til oksygen er oksidasjon organisk materiale heterotrofe organismer, steiner og underoksiderte gasser som slippes ut i atmosfæren av vulkaner. Uten oksygen ville det ikke vært noen nedbrytning av dødt organisk materiale.

Karbondioksidets rolle i atmosfæren er ekstremt stor. Det kommer inn i atmosfæren som et resultat av forbrenningsprosesser, respirasjon av levende organismer, forfall og er først og fremst den viktigste byggematerialeå lage organisk materiale under fotosyntesen. I tillegg er karbondioksids evne til å overføre kortbølget solstråling og absorbere en del av den termiske langbølgestrålingen av stor betydning, noe som vil skape den s.k. drivhuseffekt om hvilke vi snakkes under.

Atmosfæriske prosesser, spesielt det termiske regimet i stratosfæren, påvirkes også av ozon. Denne gassen fungerer som en naturlig absorber av ultrafiolett stråling fra solen, og absorpsjonen solstråling fører til oppvarming av luften. Gjennomsnittlige månedlige verdier av det totale ozoninnholdet i atmosfæren varierer avhengig av breddegrad og tid på året innenfor området 0,23-0,52 cm (dette er tykkelsen på ozonlaget ved bakketrykk og temperatur). Det er en økning i ozoninnholdet fra ekvator til polene og en årssyklus med et minimum om høsten og et maksimum om våren.

En karakteristisk egenskap ved atmosfæren er at innholdet av hovedgassene (nitrogen, oksygen, argon) endres litt med høyden: i en høyde på 65 km i atmosfæren er innholdet av nitrogen 86 %, oksygen - 19, argon - 0,91 , i en høyde av 95 km - nitrogen 77, oksygen - 21,3, argon - 0,82%. Konstansen til sammensetningen av atmosfærisk luft vertikalt og horisontalt opprettholdes ved blanding.

I tillegg til gasser inneholder luften vanndamp Og faste partikler. Sistnevnte kan ha både naturlig og kunstig (antropogen) opprinnelse. Disse er pollen, bittesmå saltkrystaller, veistøv og aerosol-urenheter. Når solstrålene trenger gjennom vinduet, kan de sees med det blotte øye.

Det er spesielt mye svevestøv i luften i byer og store industrisentre, hvor utslipp av skadelige gasser og deres urenheter dannet under forbrenning av drivstoff tilsettes aerosoler.

Konsentrasjonen av aerosoler i atmosfæren bestemmer luftens gjennomsiktighet, noe som påvirker solstrålingen som når jordens overflate. De største aerosolene er kondensasjonskjerner (fra lat. kondensasjon- komprimering, fortykning) - bidra til transformasjon av vanndamp til vanndråper.

Verdien av vanndamp bestemmes først og fremst av det faktum at den forsinker langbølgelengde termisk stråling jordens overflate; representerer hovedleddet mellom store og små fuktighetssykluser; øker lufttemperaturen under kondensering av vannsenger.

Mengden vanndamp i atmosfæren varierer i tid og rom. Dermed varierer konsentrasjonen av vanndamp på jordoverflaten fra 3 % i tropene til 2-10 (15) % i Antarktis.

Gjennomsnittlig innhold av vanndamp i den vertikale kolonnen av atmosfæren i tempererte breddegrader er omtrent 1,6-1,7 cm (dette er tykkelsen på laget av kondensert vanndamp). Informasjon om vanndamp i forskjellige lag av atmosfæren er motstridende. Det ble for eksempel antatt at i høydeområdet fra 20 til 30 km, øker den spesifikke fuktigheten kraftig med høyden. Påfølgende målinger indikerer imidlertid større tørrhet i stratosfæren. Tilsynelatende avhenger den spesifikke fuktigheten i stratosfæren lite av høyden og er 2-4 mg/kg.

Variasjonen av vanndampinnhold i troposfæren bestemmes av samspillet mellom prosessene for fordampning, kondensering og horisontal transport. Som følge av kondensering av vanndamp dannes det skyer og nedbør faller i form av regn, hagl og snø.

Prosesser faseoverganger vann renner hovedsakelig i troposfæren, og derfor observeres skyer i stratosfæren (i høyder på 20-30 km) og mesosfæren (nær mesopausen), kalt perleskimrende og sølvfarget, relativt sjelden, mens troposfæriske skyer ofte dekker rundt 50 % av hele jordoverflaten.

Mengden vanndamp som kan inneholdes i luften avhenger av lufttemperaturen.

1 m 3 luft ved en temperatur på -20 ° C kan ikke inneholde mer enn 1 g vann; ved 0 °C - ikke mer enn 5 g; ved +10 °C - ikke mer enn 9 g; ved +30 °C - ikke mer enn 30 g vann.

Konklusjon: Jo høyere lufttemperatur, jo mer vanndamp kan den inneholde.

Luften kan være rik Og ikke mettet vanndamp. Så hvis ved en temperatur på +30 °C 1 m 3 luft inneholder 15 g vanndamp, er luften ikke mettet med vanndamp; hvis 30 g - mettet.

Absolutt fuktighet er mengden vanndamp i 1 m3 luft. Det uttrykkes i gram. For eksempel, hvis de sier "absolutt luftfuktighet er 15", betyr dette at 1 mL inneholder 15 g vanndamp.

Relativ fuktighet- dette er forholdet (i prosent) mellom det faktiske innholdet av vanndamp i 1 m 3 luft og mengden vanndamp som kan inneholdes i 1 m L ved en gitt temperatur. For eksempel, hvis radioen sender en værmelding om at den relative luftfuktigheten er 70 %, betyr dette at luften inneholder 70 % av vanndampen den kan holde ved den temperaturen.

Jo høyere relativ luftfuktighet, dvs. Jo nærmere luften er en tilstand av metning, jo mer sannsynlig er nedbør.

Alltid høy (opptil 90 %) relativ luftfuktighet observeres i ekvatorialsonen, siden den forblir der hele året høy temperatur luft og skjer stor fordampning fra overflaten av havene. Den samme høye relative luftfuktigheten er også i polarområdene, men fordi når lave temperaturer selv en liten mengde vanndamp gjør luften mettet eller nesten mettet. På tempererte breddegrader varierer den relative luftfuktigheten med årstidene - den er høyere om vinteren, lavere om sommeren.

Den relative luftfuktigheten i ørkener er spesielt lav: 1 m 1 luft der inneholder to til tre ganger mindre vanndamp enn det som er mulig ved en gitt temperatur.

For å måle relativ fuktighet brukes et hygrometer (fra det greske hygros - vått og metreco - jeg måler).

Når den avkjøles, kan ikke mettet luft beholde samme mengde vanndamp, den tykner (kondenserer) og blir til tåkedråper. Tåke kan observeres om sommeren på en klar, kjølig natt.

Skyer- dette er den samme tåken, bare den dannes ikke på jordens overflate, men i en viss høyde. Når luften stiger, avkjøles den og vanndampen i den kondenserer. De resulterende små vanndråpene utgjør skyer.

Skydannelse involverer også svevestøv suspendert i troposfæren.

Skyer kan ha annen form, som avhenger av betingelsene for deres dannelse (tabell 14).

De laveste og tyngste skyene er stratus. De befinner seg i en høyde av 2 km fra jordoverflaten. I en høyde på 2 til 8 km kan mer pittoreske cumulusskyer observeres. De høyeste og letteste skyene er cirrusskyer. De befinner seg i en høyde på 8 til 18 km over jordens overflate.

Familier	Typer skyer	Utseende
A. Øvre skyer - over 6 km	I. Cirrus	Trådaktig, fibrøst, hvit
	II. Cirrocumulus	Lag og rygger av små flak og krøller, hvite
	III. Cirrostratus	Gjennomsiktig hvitaktig slør
B. Mellomnivåskyer - over 2 km	IV. Altocumulus	Lag og rygger av hvit og grå farge
	V. Altostratifisert	Glatt slør av melkegrå farge
B. Lave skyer - opptil 2 km	VI. Nimbostratus	Solid formløst grått lag
	VII. Stratocumulus	Ikke-gjennomsiktige lag og rygger av grå farge
	VIII. Lagdelt	Ikke-gjennomsiktig grått slør
G. Skyer vertikal utvikling- fra bunnen til toppsjiktet	IX. Cumulus	Køller og kupler er knallhvite, med revne kanter i vinden
	X. Cumulonimbus	Kraftige cumulusformede masser av mørk blyfarge

Atmosfærisk beskyttelse

Hovedkilden er industribedrifter og biler. I store byer Problemet med gassforurensning på hovedtransportveier er svært akutt. Det er derfor i mange større byer rundt om i verden, inkludert i vårt land, er miljøkontroll av toksisiteten til kjøretøyeksosgasser innført. Ifølge eksperter kan røyk og støv i luften redusere tilførselen av solenergi til jordoverflaten med det halve, noe som vil føre til en endring i naturlige forhold.