Épaisseur approximative de l'atmosphère. Les principales couches de l'atmosphère terrestre par ordre croissant

Planète bleue...

Ce sujet devait apparaître sur le site l'un des premiers. Après tout, les hélicoptères sont des avions atmosphériques. l'atmosphère terrestre- leur, pour ainsi dire, habitat :-). MAIS propriétés physiques de l'air il suffit de déterminer la qualité de cet habitat :-). C'est donc l'une des bases. Et la base est toujours écrite en premier. Mais je viens de m'en rendre compte maintenant. Cependant, il vaut mieux, comme vous le savez, tard que jamais... Abordons ce sujet, mais sans entrer dans la nature et les difficultés inutiles :-).

Alors… l'atmosphère terrestre. C'est la coquille gazeuse de notre planète bleue. Tout le monde connaît ce nom. Pourquoi bleu ? Tout simplement parce que la composante "bleue" (ainsi que le bleu et le violet) de la lumière solaire (spectre) est la mieux dispersée dans l'atmosphère, la colorant ainsi en bleu-bleuâtre, parfois avec une pointe de violet (par temps ensoleillé, bien sûr :-)) .

Composition de l'atmosphère terrestre.

La composition de l'atmosphère est assez large. Je n'énumérerai pas tous les composants dans le texte, il y en a une bonne illustration : la composition de tous ces gaz est quasi constante, à l'exception du dioxyde de carbone (CO 2 ). De plus, l'atmosphère contient nécessairement de l'eau sous forme de vapeurs, de gouttelettes en suspension ou de cristaux de glace. La quantité d'eau n'est pas constante et dépend de la température et, dans une moindre mesure, de la pression atmosphérique. De plus, l'atmosphère terrestre (surtout celle actuelle) contient aussi une certaine quantité, je dirais "toutes sortes de saletés" :-). Ce sont SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, en plus il y a des vapeurs de mercure Hg. Certes, tout cela est là en petite quantité, Dieu merci :-).

l'atmosphère terrestre Il est d'usage de diviser en plusieurs zones se succédant en hauteur au dessus de la surface.

La première, la plus proche de la terre, est la troposphère. C'est la couche la plus basse et, pour ainsi dire, la principale pour la durée de vie de différents types. Il contient 80 % de la masse de tout l'air atmosphérique (bien qu'en volume, il ne représente qu'environ 1 % de toute l'atmosphère) et environ 90 % de toute l'eau atmosphérique. L'essentiel de tous les vents, nuages, pluies et neiges 🙂 viennent de là. La troposphère s'étend à des hauteurs d'environ 18 km aux latitudes tropicales et jusqu'à 10 km aux latitudes polaires. La température de l'air y chute avec une augmentation d'environ 0,65º tous les 100 m.

zones atmosphériques.

La deuxième zone est la stratosphère. Je dois dire qu'une autre zone étroite se distingue entre la troposphère et la stratosphère - la tropopause. Il arrête la chute de température avec l'altitude. La tropopause a une épaisseur moyenne de 1,5 à 2 km, mais ses limites sont indistinctes et la troposphère chevauche souvent la stratosphère.

Ainsi la stratosphère a une hauteur moyenne de 12 km à 50 km. La température jusqu'à 25 km reste inchangée (environ -57ºС), puis quelque part jusqu'à 40 km, elle monte à environ 0ºС et plus loin jusqu'à 50 km, elle reste inchangée. La stratosphère est une partie relativement calme de l'atmosphère terrestre. Il n'y a pratiquement pas de conditions météorologiques défavorables. C'est dans la stratosphère que se situe la fameuse couche d'ozone à des altitudes allant de 15-20 km à 55-60 km.

Vient ensuite une petite stratopause de couche limite, dans laquelle la température reste autour de 0ºС, puis la zone suivante est la mésosphère. Il s'étend à des altitudes de 80 à 90 km et la température y chute à environ 80 ° C. Dans la mésosphère, de petits météores deviennent généralement visibles, qui commencent à y briller et à s'y consumer.

Le prochain espace étroit est la mésopause et au-delà la zone de la thermosphère. Sa hauteur est jusqu'à 700-800 km. Ici, la température recommence à augmenter et à des altitudes d'environ 300 km, elle peut atteindre des valeurs de l'ordre de 1200ºС. Par la suite, il reste constant. L'ionosphère est située à l'intérieur de la thermosphère jusqu'à une altitude d'environ 400 km. Ici, l'air est fortement ionisé en raison de l'exposition au rayonnement solaire et a une conductivité électrique élevée.

La prochaine et, en général, la dernière zone est l'exosphère. C'est ce qu'on appelle la zone de dispersion. Ici, principalement de l'hydrogène et de l'hélium très raréfiés (avec une prédominance d'hydrogène) sont présents. A environ 3000 km d'altitude, l'exosphère passe dans le vide spatial proche.

C'est comme ça quelque part. Pourquoi environ? Parce que ces couches sont plutôt conditionnelles. Divers changements d'altitude, de composition des gaz, d'eau, de température, d'ionisation, etc. sont possibles. En outre, de nombreux autres termes définissent la structure et l'état de l'atmosphère terrestre.

Par exemple homosphère et hétérosphère. Dans le premier, les gaz atmosphériques sont bien mélangés et leur composition est assez homogène. Le second est situé au-dessus du premier et il n'y a pratiquement pas de mélange de ce genre. Les gaz sont séparés par gravité. La limite entre ces couches se situe à une altitude de 120 km, et on l'appelle turbopause.

Terminons par les termes, mais j'ajouterai bien sûr qu'il est conventionnellement admis que la limite de l'atmosphère se situe à une altitude de 100 km au-dessus du niveau de la mer. Cette frontière s'appelle la ligne Karman.

J'ajouterai deux photos supplémentaires pour illustrer la structure de l'atmosphère. Le premier, cependant, est en allemand, mais il est complet et assez facile à comprendre :-). Il peut être agrandi et bien réfléchi. La seconde montre l'évolution de la température atmosphérique avec l'altitude.

La structure de l'atmosphère terrestre.

Variation de la température de l'air avec l'altitude.

Les engins spatiaux orbitaux habités modernes volent à des altitudes d'environ 300 à 400 km. Cependant, ce n'est plus de l'aviation, bien que le domaine, bien sûr, soit dans un certain sens étroitement lié, et nous en reparlerons certainement :-).

La zone d'aviation est la troposphère. Les avions atmosphériques modernes peuvent également voler dans les couches inférieures de la stratosphère. Par exemple, le plafond pratique du MIG-25RB est de 23000 m.

Vol dans la stratosphère.

Et exactement propriétés physiques de l'air les troposphères déterminent comment se déroulera le vol, quelle sera l'efficacité du système de contrôle de l'avion, comment la turbulence dans l'atmosphère l'affectera, comment les moteurs fonctionneront.

La première propriété principale est température de l'air. En dynamique des gaz, il peut être déterminé sur l'échelle Celsius ou sur l'échelle Kelvin.

Température t1à une hauteur donnée H sur l'échelle Celsius est déterminé :

t 1 \u003d t - 6,5N, où t est la température de l'air au sol.

La température sur l'échelle Kelvin est appelée température absolue Le zéro sur cette échelle est le zéro absolu. Au zéro absolu, le mouvement thermique des molécules s'arrête. Le zéro absolu sur l'échelle Kelvin correspond à -273º sur l'échelle Celsius.

En conséquence, la température J en haut H sur l'échelle Kelvin est déterminé :

T \u003d 273K + t - 6,5H

Pression de l'air. La pression atmosphérique se mesure en Pascals (N/m 2), dans l'ancien système de mesure en atmosphères (atm.). Il existe aussi une chose telle que la pression barométrique. Il s'agit de la pression mesurée en millimètres de mercure à l'aide d'un baromètre à mercure. Pression barométrique (pression au niveau de la mer) égale à 760 mm Hg. Art. appelé norme. En physique, 1 atm. juste égal à 760 mm Hg.

Densité de l'air. En aérodynamique, le concept le plus couramment utilisé est la masse volumique de l'air. C'est la masse d'air dans 1 m3 de volume. La densité de l'air change avec l'altitude, l'air se raréfie.

L'humidité de l'air. Indique la quantité d'eau dans l'air. Il y a une notion" humidité relative". C'est le rapport de la masse de vapeur d'eau au maximum possible à une température donnée. Le concept de 0%, c'est-à-dire lorsque l'air est complètement sec, ne peut exister en général qu'en laboratoire. D'un autre côté, 100% d'humidité est bien réel. Cela signifie que l'air a absorbé toute l'eau qu'il pouvait absorber. Quelque chose comme une "éponge pleine". Une humidité relative élevée réduit la densité de l'air, tandis qu'une faible humidité relative l'augmente en conséquence.

En raison du fait que les vols d'aéronefs se déroulent dans des conditions atmosphériques différentes, leurs paramètres de vol et aérodynamiques dans un mode de vol peuvent être différents. Par conséquent, pour une évaluation correcte de ces paramètres, nous avons introduit Atmosphère standard internationale (ISA). Il montre l'évolution de l'état de l'air avec la montée en altitude.

Les principaux paramètres de l'état de l'air à humidité nulle sont pris comme suit :

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

température t = +15°C (288 K);

masse volumique ρ \u003d 1,225 kg / m 3;

Pour l'ISA, on suppose (comme mentionné ci-dessus :-)) que la température baisse dans la troposphère de 0,65º pour chaque 100 mètres d'altitude.

Atmosphère standard (exemple jusqu'à 10000 m).

Les tables ISA sont utilisées pour l'étalonnage des instruments, ainsi que pour les calculs de navigation et d'ingénierie.

Propriétés physiques de l'air comprennent également des concepts tels que l'inertie, la viscosité et la compressibilité.

L'inertie est une propriété de l'air qui caractérise sa capacité à résister à un changement d'état de repos ou à un mouvement rectiligne uniforme. . La mesure de l'inertie est la masse volumique de l'air. Plus il est élevé, plus l'inertie et la force de traînée du support sont élevées lorsque l'avion s'y déplace.

Viscosité. Détermine la résistance de frottement contre l'air lorsque l'avion se déplace.

La compressibilité mesure le changement de densité de l'air lorsque la pression change. Aux basses vitesses de l'avion (jusqu'à 450 km/h), il n'y a pas de changement de pression lorsque le flux d'air circule autour de lui, mais à haute vitesse, l'effet de compressibilité commence à apparaître. Son influence sur le supersonique est particulièrement prononcée. Il s'agit d'un domaine distinct de l'aérodynamique et d'un sujet pour un article distinct :-).

Bon, il semble que ce soit tout pour le moment... Il est temps de terminer cette énumération un peu fastidieuse, dont on ne peut pourtant pas se passer :-). l'atmosphère terrestre, ses paramètres, propriétés physiques de l'air sont aussi importants pour l'avion que les paramètres de l'appareil lui-même, et il était impossible de ne pas les mentionner.

Pour l'instant, jusqu'aux prochaines réunions et sujets plus intéressants 🙂 …

PS Pour le dessert, je vous propose de regarder une vidéo filmée depuis le cockpit d'un bicylindre MIG-25PU lors de son vol dans la stratosphère. Filmé, apparemment, par un touriste qui a de l'argent pour de tels vols :-). Filmé principalement à travers le pare-brise. Remarquez la couleur du ciel...

Le monde qui nous entoure est formé de trois parties très différentes : la terre, l'eau et l'air. Chacun d'eux est unique et intéressant à sa manière. Maintenant, nous ne parlerons que du dernier d'entre eux. Qu'est-ce que l'ambiance ? Comment est-ce arrivé? De quoi est-il composé et en quelles parties est-il divisé ? Toutes ces questions sont extrêmement intéressantes.

Le nom même "atmosphère" est formé de deux mots d'origine grecque, traduits en russe, ils signifient "vapeur" et "boule". Et si vous regardez la définition exacte, vous pouvez lire ce qui suit : "L'atmosphère est la coquille d'air de la planète Terre, qui se précipite avec elle dans l'espace extra-atmosphérique." Elle s'est développée parallèlement aux processus géologiques et géochimiques qui se sont déroulés sur la planète. Et aujourd'hui, tous les processus qui se produisent dans les organismes vivants en dépendent. Sans atmosphère, la planète deviendrait un désert sans vie comme la lune.

En quoi cela consiste?

La question de savoir quelle est l'atmosphère et quels éléments y sont inclus intéresse les gens depuis longtemps. Les principaux composants de cette coquille étaient déjà connus en 1774. Ils ont été installés par Antoine Lavoisier. Il a constaté que la composition de l'atmosphère est principalement formée d'azote et d'oxygène. Au fil du temps, ses composants se sont affinés. Et maintenant, nous savons qu'il contient beaucoup plus de gaz, ainsi que de l'eau et de la poussière.

Examinons plus en détail en quoi consiste l'atmosphère terrestre près de sa surface. Le gaz le plus courant est l'azote. Il contient un peu plus de 78 pour cent. Mais, malgré une si grande quantité, l'azote dans l'air n'est pratiquement pas actif.

Le prochain élément le plus grand et le plus important est l'oxygène. Ce gaz en contient près de 21%, et il montre juste une activité très élevée. Sa fonction spécifique est d'oxyder la matière organique morte, qui se décompose à la suite de cette réaction.

Gaz faibles mais importants

Le troisième gaz qui fait partie de l'atmosphère est l'argon. C'est un peu moins d'un pour cent. Il est suivi par le dioxyde de carbone avec le néon, l'hélium avec le méthane, le krypton avec l'hydrogène, le xénon, l'ozone et même l'ammoniac. Mais ils sont si peu contenus que le pourcentage de ces composants est égal aux centièmes, millièmes et millionièmes. Parmi ceux-ci, seul le dioxyde de carbone joue un rôle significatif, car c'est le matériau de construction dont les plantes ont besoin pour la photosynthèse. Son autre fonction importante est de bloquer les radiations et d'absorber une partie de la chaleur du soleil.

Un autre gaz rare mais important, l'ozone, existe pour piéger le rayonnement ultraviolet provenant du soleil. Grâce à cette propriété, toute vie sur la planète est protégée de manière fiable. D'autre part, l'ozone affecte la température de la stratosphère. Du fait qu'il absorbe ce rayonnement, l'air est chauffé.

La constance de la composition quantitative de l'atmosphère est maintenue par un brassage continu. Ses couches se déplacent à la fois horizontalement et verticalement. Par conséquent, partout dans le monde, il y a suffisamment d'oxygène et il n'y a pas d'excès de dioxyde de carbone.

Quoi d'autre dans l'air ?

Il convient de noter que de la vapeur et de la poussière peuvent être détectées dans l'espace aérien. Ce dernier est constitué de pollen et de particules de sol, en ville ils sont rejoints par des impuretés d'émissions de particules provenant des gaz d'échappement.

Mais il y a beaucoup d'eau dans l'atmosphère. Dans certaines conditions, il se condense et des nuages ​​et du brouillard apparaissent. En fait, c'est la même chose, seuls les premiers apparaissent haut au-dessus de la surface de la Terre, et le dernier se répand le long de celle-ci. Les nuages ​​prennent différentes formes. Ce processus dépend de la hauteur au-dessus de la Terre.

S'ils se sont formés à 2 km au-dessus de la terre, ils sont appelés en couches. C'est d'eux que la pluie tombe sur le sol ou que la neige tombe. Des cumulus se forment au-dessus d'eux jusqu'à une hauteur de 8 km. Ce sont toujours les plus beaux et les plus pittoresques. Ce sont eux qui sont examinés et se demandent à quoi ils ressemblent. Si de telles formations apparaissent dans les 10 prochains km, elles seront très légères et aérées. Leur nom est cirrus.

Quelles sont les couches de l'atmosphère ?

Bien qu'ils aient des températures très différentes les uns des autres, il est très difficile de dire à quelle hauteur particulière une couche commence et une autre se termine. Cette division est très conditionnelle et est approximative. Cependant, les couches de l'atmosphère existent toujours et remplissent leurs fonctions.

La partie la plus basse de la coquille d'air s'appelle la troposphère. Son épaisseur augmente lors du déplacement des pôles à l'équateur de 8 à 18 km. C'est la partie la plus chaude de l'atmosphère, car l'air qu'elle contient est chauffé par la surface de la terre. La majeure partie de la vapeur d'eau est concentrée dans la troposphère, de sorte que des nuages ​​s'y forment, des précipitations tombent, des orages grondent et des vents soufflent.

La couche suivante a une épaisseur d'environ 40 km et s'appelle la stratosphère. Si l'observateur se déplace vers cette partie de l'air, il constatera que le ciel est devenu violet. Cela est dû à la faible densité de la substance, qui ne diffuse pratiquement pas les rayons du soleil. C'est dans cette couche que volent les avions à réaction. Pour eux, tous les espaces ouverts y sont ouverts, car il n'y a pratiquement pas de nuages. À l'intérieur de la stratosphère, il y a une couche constituée d'une grande quantité d'ozone.

Elle est suivie par la stratopause et la mésosphère. Ce dernier a une épaisseur d'environ 30 km. Il se caractérise par une forte diminution de la densité de l'air et de la température. Le ciel apparaît noir à l'observateur. Ici, vous pouvez même regarder les étoiles pendant la journée.

Couches avec peu ou pas d'air

La structure de l'atmosphère se poursuit avec une couche appelée thermosphère - la plus longue de toutes les autres, son épaisseur atteint 400 km. Cette couche se caractérise par une température énorme, pouvant atteindre 1700°C.

Les deux dernières sphères sont souvent combinées en une seule et l'appellent l'ionosphère. Cela est dû au fait que des réactions se produisent en eux avec la libération d'ions. Ce sont ces couches qui permettent d'observer un phénomène aussi naturel que les aurores boréales.

Les prochains 50 km de la Terre sont réservés à l'exosphère. C'est l'enveloppe extérieure de l'atmosphère. Dans celui-ci, les particules d'air sont dispersées dans l'espace. Les satellites météorologiques se déplacent généralement dans cette couche.

L'atmosphère terrestre se termine par une magnétosphère. C'est elle qui a abrité la plupart des satellites artificiels de la planète.

Après tout ce qui a été dit, il ne devrait y avoir aucun doute sur l'atmosphère. S'il y a des doutes sur sa nécessité, il est facile de les dissiper.

La valeur de l'atmosphère

La principale fonction de l'atmosphère est de protéger la surface de la planète contre la surchauffe pendant la journée et le refroidissement excessif la nuit. L'importance suivante de cette coquille, que personne ne contestera, est de fournir de l'oxygène à tous les êtres vivants. Sans cela, ils étoufferaient.

La plupart des météorites brûlent dans les couches supérieures, n'atteignant jamais la surface de la Terre. Et les gens peuvent admirer les lumières volantes, les prenant pour des étoiles filantes. Sans atmosphère, la Terre entière serait jonchée de cratères. Et à propos de la protection contre le rayonnement solaire a déjà été mentionné ci-dessus.

Comment une personne affecte-t-elle l'atmosphère?

Très négatif. Cela est dû à l'activité croissante des gens. La part principale de tous les aspects négatifs incombe à l'industrie et aux transports. Soit dit en passant, ce sont les voitures qui émettent près de 60 % de tous les polluants qui pénètrent dans l'atmosphère. Les quarante autres se répartissent entre l'énergie et l'industrie, ainsi que les industries de destruction des déchets.

La liste des substances nocives qui reconstituent chaque jour la composition de l'air est très longue. En raison du transport dans l'atmosphère sont: l'azote et le soufre, le carbone, le bleu et la suie, ainsi qu'un puissant cancérigène qui provoque le cancer de la peau - le benzopyrène.

L'industrie représente les éléments chimiques suivants : dioxyde de soufre, hydrocarbures et sulfure d'hydrogène, ammoniac et phénol, chlore et fluor. Si le processus continue, alors bientôt les réponses aux questions : « Quelle est l'ambiance ? En quoi cela consiste? sera complètement différent.

Tous ceux qui ont volé en avion sont habitués à ce genre de message : "notre vol est à 10 000 m d'altitude, la température à la mer est de 50°C". Cela ne semble rien de spécial. Plus on s'éloigne de la surface de la Terre chauffée par le Soleil, plus il fait froid. Beaucoup de gens pensent que la diminution de la température avec l'altitude se poursuit continuellement et que progressivement la température baisse, se rapprochant de la température de l'espace. Soit dit en passant, les scientifiques le pensaient jusqu'à la fin du XIXe siècle.

Examinons de plus près la répartition de la température de l'air sur la Terre. L'atmosphère est divisée en plusieurs couches, qui reflètent principalement la nature des changements de température.

La couche inférieure de l'atmosphère s'appelle troposphère, qui signifie "sphère de rotation". Tous les changements de temps et de climat sont le résultat de processus physiques se produisant précisément dans cette couche. La limite supérieure de cette couche est située là où la diminution de la température avec la hauteur est remplacée par son augmentation - environ à une altitude de 15-16 km au-dessus de l'équateur et de 7-8 km au-dessus des pôles. Comme la Terre elle-même, l'atmosphère sous l'influence de la rotation de notre planète est également quelque peu aplatie au-dessus des pôles et gonfle au-dessus de l'équateur. Cependant, cet effet est beaucoup plus fort dans l'atmosphère que dans la coquille solide de la Terre. Dans la direction allant de la surface de la Terre à la limite supérieure de la troposphère, la température de l'air baisse. Au-dessus de l'équateur, la température minimale de l'air est d'environ -62 ° C, et au-dessus des pôles environ -45 ° C. Aux latitudes tempérées, plus de 75% de la masse de l'atmosphère se trouve dans la troposphère Sous les tropiques, environ 90% se trouve dans les masses de la troposphère de l'atmosphère.

En 1899, un minimum a été trouvé dans le profil vertical de température à une certaine altitude, puis la température a légèrement augmenté. Le début de cette augmentation signifie le passage à la prochaine couche de l'atmosphère - à stratosphère, qui signifie "couche sphère". Le terme stratosphère signifie et reflète l'ancienne idée de l'unicité de la couche située au-dessus de la troposphère. La stratosphère s'étend jusqu'à une hauteur d'environ 50 km au-dessus de la surface de la terre. Sa caractéristique est , en particulier, une forte augmentation de la température de l'air.Cette augmentation de la température est expliquée réaction de formation d'ozone - l'une des principales réactions chimiques se produisant dans l'atmosphère.

La majeure partie de l'ozone est concentrée à des altitudes d'environ 25 km, mais en général la couche d'ozone est une coquille fortement étirée sur la hauteur, couvrant presque toute la stratosphère. L'interaction de l'oxygène avec les rayons ultraviolets est l'un des processus favorables de l'atmosphère terrestre qui contribuent au maintien de la vie sur terre. L'absorption de cette énergie par l'ozone empêche son flux excessif vers la surface de la terre, où est créé exactement un tel niveau d'énergie qui convient à l'existence de formes de vie terrestres. L'ozonosphère absorbe une partie de l'énergie rayonnante traversant l'atmosphère. En conséquence, un gradient vertical de température de l'air d'environ 0,62 ° C par 100 m s'établit dans l'ozonosphère, c'est-à-dire que la température augmente avec l'altitude jusqu'à la limite supérieure de la stratosphère - la stratopause (50 km), atteignant, selon quelques données, 0°C.

À des altitudes de 50 à 80 km, il existe une couche de l'atmosphère appelée mésosphère. Le mot « mésosphère » signifie « sphère intermédiaire », ici la température de l'air continue de décroître avec l'altitude. Au-dessus de la mésosphère, dans une couche appelée thermosphère, la température remonte avec l'altitude jusqu'à environ 1000°C, puis redescend très rapidement jusqu'à -96°C. Cependant, elle ne baisse pas indéfiniment, puis la température remonte.

Thermosphère est la première couche ionosphère. Contrairement aux couches mentionnées précédemment, l'ionosphère ne se distingue pas par la température. L'ionosphère est une région de nature électrique qui permet de nombreux types de radiocommunications. L'ionosphère est divisée en plusieurs couches, désignées par les lettres D, E, F1 et F2.Ces couches ont également des noms spéciaux. La division en couches est causée par plusieurs raisons, dont la plus importante est l'influence inégale des couches sur le passage des ondes radio. La couche la plus basse, D, absorbe principalement les ondes radio et empêche ainsi leur propagation ultérieure. La couche E la mieux étudiée est située à une altitude d'environ 100 km au-dessus de la surface terrestre. On l'appelle aussi la couche Kennelly-Heaviside du nom des scientifiques américains et anglais qui l'ont découverte simultanément et indépendamment. La couche E, comme un miroir géant, réfléchit les ondes radio. Grâce à cette couche, les ondes radio longues parcourent des distances plus longues que ce à quoi on pourrait s'attendre si elles se propageaient uniquement en ligne droite, sans être réfléchies par la couche E. La couche F a également des propriétés similaires.On l'appelle aussi la couche Appleton. Avec la couche Kennelly-Heaviside, elle réfléchit les ondes radio vers les stations radio terrestres. Cette réflexion peut se produire sous différents angles. La couche Appleton est située à une altitude d'environ 240 km.

La région la plus externe de l'atmosphère, la deuxième couche de l'ionosphère, est souvent appelée exosphère. Ce terme indique l'existence de la périphérie de l'espace près de la Terre. Il est difficile de déterminer exactement où se termine l'atmosphère et où commence l'espace, car la densité des gaz atmosphériques diminue progressivement avec la hauteur et l'atmosphère elle-même se transforme progressivement en un quasi-vide, dans lequel seules des molécules individuelles se rencontrent. Déjà à une altitude d'environ 320 km, la densité de l'atmosphère est si faible que les molécules peuvent parcourir plus de 1 km sans se heurter. La partie la plus externe de l'atmosphère sert de limite supérieure, située à des altitudes comprises entre 480 et 960 km.

Plus d'informations sur les processus dans l'atmosphère peuvent être trouvées sur le site "Climat de la Terre"

L'atmosphère s'étend vers le haut sur plusieurs centaines de kilomètres. Sa limite supérieure, à une altitude d'environ 2000-3000 kilomètres, dans une certaine mesure conditionnelle, puisque les gaz qui la composent, progressivement raréfiés, passent dans l'espace mondial. La composition chimique de l'atmosphère, la pression, la densité, la température et ses autres propriétés physiques changent avec l'altitude. Comme mentionné précédemment, la composition chimique de l'air jusqu'à une hauteur de 100 kilomètres ne change pas de manière significative. Un peu plus haut, l'atmosphère est également constituée principalement d'azote et d'oxygène. Mais à des altitudes 100-110 kilomètres, Sous l'influence du rayonnement ultraviolet du soleil, les molécules d'oxygène sont divisées en atomes et l'oxygène atomique apparaît. Au-dessus de 110-120 kilomètres presque tout l'oxygène devient atomique. On suppose qu'au-dessus de 400-500 kilomètres les gaz qui composent l'atmosphère sont aussi à l'état atomique.

La pression et la densité de l'air diminuent rapidement avec l'altitude. Bien que l'atmosphère s'étende vers le haut sur des centaines de kilomètres, la plus grande partie est située dans une couche plutôt mince adjacente à la surface de la Terre dans ses parties les plus basses. Ainsi, dans la couche entre le niveau de la mer et les altitudes 5-6 kilomètres la moitié de la masse de l'atmosphère est concentrée dans la couche 0-16 kilomètres-90%, et dans la couche 0-30 kilomètres- 99 %. La même diminution rapide de la masse d'air se produit au-dessus de 30 km. Si poids 1 m 3 l'air à la surface de la terre est de 1033 g, puis à une hauteur de 20 kilomètres il est égal à 43 g, et à une hauteur de 40 kilomètres seulement 4 ans

A une altitude de 300-400 kilomètres et surtout, l'air est tellement raréfié qu'au cours de la journée sa densité change plusieurs fois. Des études ont montré que ce changement de densité est lié à la position du Soleil. La densité de l'air la plus élevée se situe vers midi, la plus faible la nuit. Cela s'explique en partie par le fait que les couches supérieures de l'atmosphère réagissent aux variations du rayonnement électromagnétique du Soleil.

La variation de la température de l'air avec l'altitude est également inégale. Selon la nature du changement de température avec l'altitude, l'atmosphère est divisée en plusieurs sphères, entre lesquelles se trouvent des couches de transition, les soi-disant pauses, où la température change peu avec l'altitude.

Voici les noms et les principales caractéristiques des sphères et des couches de transition.

Présentons les données de base sur les propriétés physiques de ces sphères.

Troposphère. Les propriétés physiques de la troposphère sont largement déterminées par l'influence de la surface terrestre, qui est sa limite inférieure. La plus haute hauteur de la troposphère est observée dans les zones équatoriales et tropicales. Ici, il atteint 16-18 kilomètres et relativement peu sujet aux changements quotidiens et saisonniers. Au-dessus des régions polaires et adjacentes, la limite supérieure de la troposphère se situe en moyenne à un niveau de 8-10 km. Aux latitudes moyennes, il varie de 6-8 à 14-16 km.

La puissance verticale de la troposphère dépend de manière significative de la nature des processus atmosphériques. Souvent pendant la journée, la limite supérieure de la troposphère au-dessus d'un point ou d'une zone donnée baisse ou s'élève de plusieurs kilomètres. Cela est principalement dû aux changements de température de l'air.

Plus des 4/5 de la masse de l'atmosphère terrestre et la quasi-totalité de la vapeur d'eau qu'elle contient sont concentrés dans la troposphère. De plus, depuis la surface terrestre jusqu'à la limite supérieure de la troposphère, la température baisse en moyenne de 0,6° tous les 100 m, soit 6° tous les 1 kilomètres soulèvement . Cela est dû au fait que l'air dans la troposphère est chauffé et refroidi principalement à partir de la surface de la terre.

Conformément à l'afflux d'énergie solaire, la température diminue de l'équateur aux pôles. Ainsi, la température moyenne de l'air près de la surface terrestre à l'équateur atteint +26°, sur les régions polaires -34°, -36° en hiver, et environ 0° en été. Ainsi, l'écart de température entre l'équateur et le pôle est de 60° en hiver et de seulement 26° en été. Certes, des températures aussi basses dans l'Arctique en hiver ne sont observées que près de la surface de la terre en raison du refroidissement de l'air au-dessus des étendues de glace.

En hiver, dans l'Antarctique central, la température de l'air à la surface de la calotte glaciaire est encore plus basse. A la station Vostok en août 1960, la température la plus basse du globe a été enregistrée -88,3°, et le plus souvent en Antarctique central elle est de -45°, -50°.

A partir d'une hauteur, la différence de température entre l'équateur et le pôle diminue. Par exemple, à hauteur 5 kilomètresà l'équateur la température atteint -2°, -4°, et à la même hauteur dans l'Arctique central -37°, -39° en hiver et -19°, -20° en été ; par conséquent, la différence de température en hiver est de 35-36° et en été de 16-17°. Dans l'hémisphère sud, ces différences sont un peu plus importantes.

L'énergie de la circulation atmosphérique peut être déterminée par des contrats de température au pôle équatorial. Les contrastes de température étant plus importants en hiver, les processus atmosphériques sont plus intenses qu'en été. Cela explique également le fait que les vents dominants d'ouest dans la troposphère en hiver ont des vitesses plus élevées qu'en été. Dans ce cas, la vitesse du vent augmente généralement avec la hauteur, atteignant un maximum à la limite supérieure de la troposphère. Le transport horizontal s'accompagne de mouvements d'air verticaux et de mouvements turbulents (désordonnés). En raison de la montée et de la descente de grands volumes d'air, des nuages ​​se forment et se dispersent, des précipitations se produisent et s'arrêtent. La couche de transition entre la troposphère et la sphère sus-jacente est tropopause. Au-dessus se trouve la stratosphère.

Stratosphère s'étend des hauteurs 8-17 à 50-55 km. Il a été ouvert au début de notre siècle. En termes de propriétés physiques, la stratosphère diffère fortement de la troposphère en ce que la température de l'air ici, en règle générale, augmente en moyenne de 1 à 2 ° par kilomètre d'altitude et à la limite supérieure, à une hauteur de 50-55 kilomètres, devient même positif. L'augmentation de la température dans cette zone est causée par la présence d'ozone (O 3) ici, qui se forme sous l'influence du rayonnement ultraviolet du Soleil. La couche d'ozone recouvre presque toute la stratosphère. La stratosphère est très pauvre en vapeur d'eau. Il n'y a pas de processus violents de formation de nuages ​​et pas de précipitations.

Plus récemment, on a supposé que la stratosphère est un environnement relativement calme, où le mélange d'air ne se produit pas, comme dans la troposphère. Par conséquent, on pensait que les gaz de la stratosphère étaient divisés en couches, en fonction de leur gravité spécifique. D'où le nom de la stratosphère ("stratus" - en couches). On croyait également que la température dans la stratosphère se formait sous l'influence de l'équilibre radiatif, c'est-à-dire lorsque le rayonnement solaire absorbé et réfléchi étaient égaux.

De nouvelles données de radiosondes et de fusées météorologiques ont montré que la stratosphère, comme la haute troposphère, est soumise à une circulation d'air intense avec de fortes variations de température et de vent. Ici, comme dans la troposphère, l'air connaît des mouvements verticaux importants, des mouvements turbulents avec de forts courants d'air horizontaux. Tout cela est le résultat d'une distribution de température non uniforme.

La couche de transition entre la stratosphère et la sphère sus-jacente est stratopause. Cependant, avant de passer aux caractéristiques des couches supérieures de l'atmosphère, familiarisons-nous avec la soi-disant ozonosphère, dont les limites correspondent approximativement aux limites de la stratosphère.

Ozone dans l'atmosphère. L'ozone joue un rôle important dans la création du régime de température et des courants d'air dans la stratosphère. L'ozone (O 3) est ressenti par nous après un orage lorsque nous inhalons de l'air pur avec un arrière-goût agréable. Cependant, nous ne parlerons pas ici de cet ozone formé après un orage, mais de l'ozone contenu dans la couche 10-60 kilomètres avec un maximum à une hauteur de 22-25 km. L'ozone est produit par l'action des rayons ultraviolets du soleil et, bien que sa quantité totale soit insignifiante, il joue un rôle important dans l'atmosphère. L'ozone a la capacité d'absorber le rayonnement ultraviolet du soleil et protège ainsi le monde animal et végétal de ses effets nocifs. Même cette infime fraction de rayons ultraviolets qui atteint la surface de la terre brûle gravement le corps lorsqu'une personne aime excessivement prendre un bain de soleil.

La quantité d'ozone n'est pas la même sur différentes parties de la Terre. Il y a plus d'ozone dans les hautes latitudes, moins dans les latitudes moyennes et basses, et cette quantité change en fonction du changement des saisons de l'année. Plus d'ozone au printemps, moins en automne. De plus, ses fluctuations non périodiques se produisent en fonction de la circulation horizontale et verticale de l'atmosphère. De nombreux processus atmosphériques sont étroitement liés à la teneur en ozone, car elle a un effet direct sur le champ de température.

En hiver, pendant la nuit polaire, aux hautes latitudes, la couche d'ozone émet et refroidit l'air. En conséquence, dans la stratosphère des hautes latitudes (dans l'Arctique et l'Antarctique), une région froide se forme en hiver, un tourbillon cyclonique stratosphérique avec de grands gradients horizontaux de température et de pression, ce qui provoque des vents d'ouest sur les latitudes moyennes du globe.

En été, dans les conditions d'une journée polaire, aux hautes latitudes, la couche d'ozone absorbe la chaleur solaire et réchauffe l'air. À la suite de l'augmentation de la température dans la stratosphère des hautes latitudes, une région de chaleur et un vortex anticyclonique stratosphérique se forment. Ainsi, sur les latitudes moyennes du globe au-dessus de 20 kilomètres en été, les vents d'est dominent dans la stratosphère.

Mésosphère. Les observations avec des fusées météorologiques et d'autres méthodes ont établi que l'augmentation globale de la température observée dans la stratosphère se termine à des altitudes de 50-55 km. Au-dessus de cette couche, la température chute à nouveau et près de la limite supérieure de la mésosphère (environ 80 kilomètres) atteint -75°, -90°. De plus, la température augmente à nouveau avec l'altitude.

Il est intéressant de noter que la décroissance de la température avec l'altitude, caractéristique de la mésosphère, se produit différemment selon les latitudes et tout au long de l'année. Aux basses latitudes, la chute de température est plus lente qu'aux hautes latitudes : le gradient vertical moyen de température pour la mésosphère est respectivement de 0,23° - 0,31° pour 100 m ou 2.3°-3.1° par 1 km. En été, il est beaucoup plus grand qu'en hiver. Comme le montrent les dernières recherches dans les hautes latitudes, la température à la limite supérieure de la mésosphère en été est inférieure de plusieurs dizaines de degrés à celle en hiver. Dans la mésosphère supérieure à une hauteur d'environ 80 kilomètres dans la couche mésopause, la diminution de la température avec la hauteur s'arrête et son augmentation commence. Ici, sous la couche d'inversion au crépuscule ou avant le lever du soleil par temps clair, on observe de minces nuages ​​brillants, éclairés par le soleil sous l'horizon. Sur le fond sombre du ciel, ils brillent d'une lumière bleu argenté. Par conséquent, ces nuages ​​sont appelés argentés.

La nature des nuages ​​noctilescents n'est pas encore bien comprise. On a longtemps cru qu'ils étaient composés de poussière volcanique. Cependant, l'absence de phénomènes optiques caractéristiques des vrais nuages ​​volcaniques a conduit au rejet de cette hypothèse. Ensuite, il a été suggéré que les nuages ​​noctilescents sont composés de poussière cosmique. Ces dernières années, une hypothèse a été proposée selon laquelle ces nuages ​​seraient composés de cristaux de glace, comme les cirrus ordinaires. Le niveau de localisation des nuages ​​noctulescents est déterminé par la couche de retard due à inversion de température lors de la transition de la mésosphère à la thermosphère à une hauteur d'environ 80 km. Puisque la température dans la couche de subinversion atteint -80°C et moins, les conditions les plus favorables sont créées ici pour la condensation de la vapeur d'eau, qui entre ici depuis la stratosphère à la suite d'un mouvement vertical ou par diffusion turbulente. Les nuages ​​noctulescents sont généralement observés en été, parfois en très grand nombre et pendant plusieurs mois.

Les observations de nuages ​​noctulescents ont établi qu'en été à leur niveau les vents sont très variables. Les vitesses du vent varient considérablement : de 50-100 à plusieurs centaines de kilomètres par heure.

Température en altitude. Une représentation visuelle de la nature de la distribution de température avec l'altitude, entre la surface terrestre et des altitudes de 90-100 km, en hiver et en été dans l'hémisphère nord, est donnée sur la figure 5. Les surfaces séparant les sphères sont représentées ici par des lignes en pointillé. Tout en bas, la troposphère se détache bien, avec une diminution caractéristique de la température avec l'altitude. Au-dessus de la tropopause, dans la stratosphère, au contraire, la température augmente avec l'altitude en général et à des hauteurs de 50-55 kilomètres atteint + 10°, -10°. Faisons attention à un détail important. En hiver, dans la stratosphère des hautes latitudes, la température au dessus de la tropopause chute de -60 à -75° et seulement au dessus de 30 kilomètres remonte à -15°. En été, à partir de la tropopause, la température augmente avec l'altitude et de 50 kilomètres atteint + 10°. Au-dessus de la stratopause, la température recommence à diminuer avec l'altitude, et à un niveau de 80 kilomètres il ne dépasse pas -70°, -90°.

De la figure 5, il s'ensuit que dans la couche 10-40 kilomètres la température de l'air en hiver et en été dans les hautes latitudes est très différente. En hiver, pendant la nuit polaire, la température atteint ici -60°, -75°, et en été un minimum de -45° est proche de la tropopause. Au-dessus de la tropopause, la température augmente et à des altitudes de 30-35 kilomètres n'est que de -30°, -20°, ce qui est causé par le réchauffement de l'air dans la couche d'ozone pendant le jour polaire. Il ressort également de la figure que même en une saison et au même niveau, la température n'est pas la même. Leur différence entre différentes latitudes dépasse 20-30°. Dans ce cas, l'inhomogénéité est particulièrement importante dans la couche à basse température (18-30 kilomètres) et dans la couche des températures maximales (50-60 kilomètres) dans la stratosphère, ainsi que dans la couche de basses températures de la mésosphère supérieure (75-85kilomètres).

Les températures moyennes indiquées sur la figure 5 sont dérivées d'observations dans l'hémisphère nord, mais selon les informations disponibles, elles peuvent également être attribuées à l'hémisphère sud. Certaines différences existent principalement aux hautes latitudes. Au-dessus de l'Antarctique en hiver, la température de l'air dans la troposphère et la basse stratosphère est sensiblement plus basse qu'au-dessus de l'Arctique central.

Vents forts. La distribution saisonnière de la température détermine un système assez complexe de courants d'air dans la stratosphère et la mésosphère.

La figure 6 montre une coupe verticale du champ de vent dans l'atmosphère entre la surface de la terre et une hauteur de 90 kilomètresété comme hiver dans l'hémisphère nord. Les isolignes montrent les vitesses moyennes du vent dominant (en Mme). Il ressort de la figure que le régime des vents en hiver et en été dans la stratosphère est très différent. En hiver, tant dans la troposphère que dans la stratosphère, les vents d'ouest dominent avec des vitesses maximales égales à environ

100 Mmeà une hauteur de 60-65 km. En été, les vents d'ouest ne prédominent que jusqu'à des hauteurs de 18-20 km. Plus haut, ils deviennent orientaux, avec des vitesses maximales allant jusqu'à 70 Mmeà une hauteur de 55-60km.

En été, au-dessus de la mésosphère, les vents deviennent d'ouest et en hiver, ils deviennent d'est.

Thermosphère. Au-dessus de la mésosphère se trouve la thermosphère, caractérisée par une augmentation de la température à partir de la taille. Selon les données obtenues, principalement à l'aide de fusées, il a été constaté que dans la thermosphère, il est déjà au niveau de 150 kilomètres la température de l'air atteint 220-240°, et au niveau de 200 kilomètres plus de 500°. Au-dessus, la température continue de monter et au niveau de 500-600 kilomètres dépasse 1500°. Sur la base de données obtenues lors de lancements de satellites terrestres artificiels, il a été constaté que dans la haute thermosphère la température atteint environ 2000° et fluctue considérablement au cours de la journée. La question se pose de savoir comment expliquer une température aussi élevée dans les hautes couches de l'atmosphère. Rappelons que la température d'un gaz est une mesure de la vitesse moyenne des molécules. Dans la partie inférieure et la plus dense de l'atmosphère, les molécules de gaz qui composent l'air entrent souvent en collision lorsqu'elles se déplacent et se transfèrent instantanément de l'énergie cinétique. Par conséquent, l'énergie cinétique dans un milieu dense est en moyenne la même. Dans les hautes couches, où la densité de l'air est très faible, les collisions entre molécules situées à de grandes distances se produisent moins fréquemment. Lorsque l'énergie est absorbée, la vitesse des molécules dans l'intervalle entre les collisions change considérablement ; de plus, les molécules de gaz plus légers se déplacent à une vitesse plus élevée que les molécules de gaz lourds. Par conséquent, la température des gaz peut être différente.

Dans les gaz raréfiés, il y a relativement peu de molécules de très petites tailles (gaz légers). S'ils se déplacent à grande vitesse, la température dans un volume d'air donné sera élevée. Dans la thermosphère, chaque centimètre cube d'air contient des dizaines et des centaines de milliers de molécules de divers gaz, alors qu'à la surface de la terre, il y en a environ une centaine de millions de milliards. Par conséquent, des températures excessivement élevées dans les hautes couches de l'atmosphère, montrant la vitesse de déplacement des molécules dans ce milieu très mince, ne peuvent provoquer un échauffement même léger du corps qui s'y trouve. Tout comme une personne ne ressent pas de chaleur lorsqu'elle éblouit des lampes électriques, bien que les filaments d'un milieu raréfié chauffent instantanément jusqu'à plusieurs milliers de degrés.

Dans la basse thermosphère et la mésosphère, la majeure partie des pluies de météorites brûle avant d'atteindre la surface de la Terre.

Informations disponibles sur les couches atmosphériques supérieures à 60-80 kilomètres sont encore insuffisants pour tirer des conclusions définitives sur la structure, le régime et les processus qui s'y développent. Cependant, on sait que dans la mésosphère supérieure et la thermosphère inférieure, le régime de température est créé à la suite de la transformation de l'oxygène moléculaire (O 2) en oxygène atomique (O), qui se produit sous l'action du rayonnement solaire ultraviolet. Dans la thermosphère, le régime de température est fortement influencé par les corpuscules, les rayons X et le rayonnement. rayonnement ultraviolet du soleil. Ici, même pendant la journée, il y a de brusques changements de température et de vent.

Ionisation atmosphérique. La caractéristique la plus intéressante de l'atmosphère au-dessus de 60-80 kilomètres est-elle ionisation, c'est-à-dire le processus de formation d'un grand nombre de particules chargées électriquement - les ions. L'ionisation des gaz étant caractéristique de la basse thermosphère, on l'appelle aussi ionosphère.

Les gaz de l'ionosphère sont pour la plupart à l'état atomique. Sous l'action du rayonnement ultraviolet et corpusculaire du Soleil, qui ont une énergie élevée, le processus de séparation des électrons des atomes neutres et des molécules d'air se produit. De tels atomes et molécules, ayant perdu un ou plusieurs électrons, deviennent chargés positivement, et un électron libre peut se rattacher à un atome ou une molécule neutre et les doter de sa charge négative. Ces atomes et molécules chargés positivement et négativement sont appelés des ions, et les gaz ionisé, c'est-à-dire avoir reçu une charge électrique. À une concentration plus élevée d'ions, les gaz deviennent conducteurs d'électricité.

Le processus d'ionisation se produit le plus intensément dans des couches épaisses limitées par des hauteurs de 60-80 et 220-400 km. Dans ces couches, il existe des conditions optimales pour l'ionisation. Ici, la densité de l'air est sensiblement plus élevée que dans la haute atmosphère et l'afflux de rayonnement ultraviolet et corpusculaire du Soleil est suffisant pour le processus d'ionisation.

La découverte de l'ionosphère est l'une des réalisations les plus importantes et les plus brillantes de la science. Après tout, une caractéristique distinctive de l'ionosphère est son influence sur la propagation des ondes radio. Dans les couches ionisées, les ondes radio sont réfléchies, et donc la communication radio à longue portée devient possible. Les atomes-ions chargés réfléchissent les ondes radio courtes et reviennent à nouveau à la surface de la Terre, mais déjà à une distance considérable du lieu de transmission radio. Évidemment, les ondes radio courtes effectuent ce trajet plusieurs fois, et ainsi la communication radio longue portée est assurée. Si ce n'était pas pour l'ionosphère, alors pour la transmission des signaux des stations radio sur de longues distances, il serait nécessaire de construire des lignes de relais radio coûteuses.

Cependant, on sait que parfois les communications radio en ondes courtes sont perturbées. Cela se produit à la suite d'éruptions chromosphériques sur le Soleil, à cause desquelles le rayonnement ultraviolet du Soleil augmente fortement, entraînant de fortes perturbations de l'ionosphère et du champ magnétique terrestre - des orages magnétiques. Lors d'orages magnétiques, la communication radio est perturbée, car le mouvement des particules chargées dépend du champ magnétique. Pendant les orages magnétiques, l'ionosphère réfléchit moins bien les ondes radio ou les fait passer dans l'espace. Principalement avec une modification de l'activité solaire, accompagnée d'une augmentation du rayonnement ultraviolet, la densité électronique de l'ionosphère et l'absorption des ondes radio dans la journée augmentent, entraînant une perturbation des communications radio à ondes courtes.

Selon de nouvelles recherches, dans une couche ionisée puissante, il existe des zones où la concentration d'électrons libres atteint une concentration légèrement supérieure à celle des couches voisines. Quatre de ces zones sont connues, situées à des altitudes d'environ 60-80, 100-120, 180-200 et 300-400 kilomètres et sont marqués de lettres ré, E, F 1 Et F 2 . Avec l'augmentation du rayonnement solaire, les particules chargées (corpuscules) sous l'influence du champ magnétique terrestre sont déviées vers les hautes latitudes. En entrant dans l'atmosphère, les corpuscules intensifient l'ionisation des gaz à tel point que leur lueur commence. C'est ainsi aurores- sous la forme de beaux arcs multicolores qui s'illuminent dans le ciel nocturne, principalement aux hautes latitudes de la Terre. Les aurores sont accompagnées de fortes tempêtes magnétiques. Dans de tels cas, les aurores deviennent visibles aux latitudes moyennes, et dans de rares cas même dans la zone tropicale. Ainsi, par exemple, l'aurore intense observée les 21 et 22 janvier 1957 était visible dans presque toutes les régions du sud de notre pays.

En photographiant les aurores depuis deux points situés à une distance de plusieurs dizaines de kilomètres, la hauteur de l'aurore est déterminée avec une grande précision. Les aurores sont généralement situées à une altitude d'environ 100 kilomètres, on les trouve souvent à plusieurs centaines de kilomètres d'altitude, et parfois à un niveau d'environ 1000 km. Bien que la nature des aurores ait été élucidée, il reste encore de nombreux problèmes non résolus liés à ce phénomène. Les raisons de la diversité des formes d'aurores boréales sont encore inconnues.

Selon le troisième satellite soviétique, entre les hauteurs 200 et 1000 kilomètres pendant la journée, les ions positifs de l'oxygène moléculaire fractionné, c'est-à-dire l'oxygène atomique (O), prédominent. Les scientifiques soviétiques étudient l'ionosphère à l'aide de satellites artificiels de la série Kosmos. Des scientifiques américains étudient également l'ionosphère à l'aide de satellites.

La surface séparant la thermosphère de l'exosphère fluctue en fonction des changements de l'activité solaire et d'autres facteurs. Verticalement, ces fluctuations atteignent 100-200 kilomètres et plus.

Exosphère (sphère de diffusion) - la partie la plus élevée de l'atmosphère, située au-dessus de 800 km. Elle est peu étudiée. D'après les données d'observations et de calculs théoriques, la température dans l'exosphère augmente avec l'altitude vraisemblablement jusqu'à 2000°. Contrairement à l'ionosphère inférieure, dans l'exosphère, les gaz sont si raréfiés que leurs particules, se déplaçant à des vitesses énormes, ne se rencontrent presque jamais.

Jusqu'à relativement récemment, on supposait que la limite conditionnelle de l'atmosphère se situait à une altitude d'environ 1000 km. Cependant, sur la base de la décélération des satellites artificiels de la Terre, il a été établi qu'à des altitudes de 700 à 800 kilomètres en 1 cm3 contient jusqu'à 160 000 ions positifs d'oxygène et d'azote atomiques. Cela donne des raisons de supposer que les couches chargées de l'atmosphère s'étendent dans l'espace sur une distance beaucoup plus grande.

A haute température, à la limite conditionnelle de l'atmosphère, les vitesses des particules de gaz atteignent environ 12 km/s A ces vitesses, les gaz quittent progressivement la région de la gravité terrestre dans l'espace interplanétaire. Cela dure depuis longtemps. Par exemple, des particules d'hydrogène et d'hélium sont transportées dans l'espace interplanétaire pendant plusieurs années.

Dans l'étude des hautes couches de l'atmosphère, des données riches ont été obtenues à la fois des satellites des séries Kosmos et Elektron, et des fusées géophysiques et des stations spatiales Mars-1, Luna-4, etc. Les observations directes des astronautes ont également été précieuses. Ainsi, selon des photographies prises dans l'espace par V. Nikolaeva-Terechkova, il a été constaté qu'à une altitude de 19 kilomètres il y a une couche de poussière de la Terre. Cela a également été confirmé par les données obtenues par l'équipage du vaisseau spatial Voskhod. Apparemment, il existe une relation étroite entre la couche de poussière et la soi-disant nuages ​​de nacre, parfois observé à des altitudes d'environ 20-30km.

De l'atmosphère à l'espace extra-atmosphérique. Les hypothèses précédentes selon lesquelles en dehors de l'atmosphère terrestre, dans l'espace interplanétaire

l'espace, les gaz sont très raréfiés et la concentration des particules ne dépasse pas plusieurs unités en 1 3 cm, n'étaient pas justifiés. Des études ont montré que l'espace proche de la Terre est rempli de particules chargées. Sur cette base, une hypothèse a été émise sur l'existence de zones autour de la Terre avec une teneur nettement accrue en particules chargées, c'est-à-dire ceintures de rayonnement- interne et externe. De nouvelles données ont aidé à clarifier. Il s'est avéré qu'il y a aussi des particules chargées entre les ceintures de rayonnement interne et externe. Leur nombre varie en fonction de l'activité géomagnétique et solaire. Ainsi, selon la nouvelle hypothèse, au lieu de ceintures de rayonnement, il existe des zones de rayonnement sans limites clairement définies. Les limites des zones de rayonnement changent en fonction de l'activité solaire. Avec son intensification, c'est-à-dire lorsque des taches et des jets de gaz apparaissent sur le Soleil, éjectés sur des centaines de milliers de kilomètres, le flux de particules cosmiques augmente, qui alimentent les zones de rayonnement de la Terre.

Les zones de rayonnement sont dangereuses pour les personnes volant à bord d'engins spatiaux. Par conséquent, avant le vol dans l'espace, l'état et la position des zones de rayonnement sont déterminés et l'orbite de l'engin spatial est choisie de manière à ce qu'elle passe en dehors des régions de rayonnement accru. Cependant, les hautes couches de l'atmosphère, ainsi que l'espace extra-atmosphérique proche de la Terre, n'ont pas encore été suffisamment étudiés.

Dans l'étude des hautes couches de l'atmosphère et de l'espace proche de la Terre, de riches données obtenues à partir de satellites de la série Kosmos et de stations spatiales sont utilisées.

Les hautes couches de l'atmosphère sont les moins étudiées. Cependant, les méthodes modernes d'étude de celle-ci nous permettent d'espérer que dans les années à venir, une personne connaîtra de nombreux détails sur la structure de l'atmosphère au fond de laquelle elle vit.

En conclusion, nous présentons une coupe verticale schématique de l'atmosphère (Fig. 7). Ici, les altitudes en kilomètres et la pression atmosphérique en millimètres sont tracées verticalement et la température est tracée horizontalement. La courbe en trait plein montre le changement de température de l'air avec l'altitude. Aux hauteurs correspondantes, les phénomènes les plus importants observés dans l'atmosphère, ainsi que les hauteurs maximales atteintes par les radiosondes et autres moyens de sondage atmosphérique, ont été notés.

- la coquille d'air du globe qui tourne avec la Terre. La limite supérieure de l'atmosphère est classiquement réalisée à des altitudes de 150-200 km. La limite inférieure est la surface de la Terre.

L'air atmosphérique est un mélange de gaz. La majeure partie de son volume dans la couche d'air de surface est constituée d'azote (78%) et d'oxygène (21%). De plus, l'air contient des gaz inertes (argon, hélium, néon, etc.), du dioxyde de carbone (0,03), de la vapeur d'eau et diverses particules solides (poussière, suie, cristaux de sel).

L'air est incolore et la couleur du ciel s'explique par les particularités de la diffusion des ondes lumineuses.

L'atmosphère est constituée de plusieurs couches : troposphère, stratosphère, mésosphère et thermosphère.

La couche d'air inférieure s'appelle troposphère. A différentes latitudes, sa puissance n'est pas la même. La troposphère reprend la forme de la planète et participe avec la Terre à la rotation axiale. A l'équateur, l'épaisseur de l'atmosphère varie de 10 à 20 km. A l'équateur, elle est plus grande, et aux pôles, elle est moindre. La troposphère est caractérisée par la densité maximale de l'air, 4/5 de la masse de toute l'atmosphère y est concentrée. La troposphère détermine les conditions météorologiques : diverses masses d'air se forment ici, des nuages ​​et des précipitations se forment, et un mouvement d'air horizontal et vertical intense se produit.

Au-dessus de la troposphère, jusqu'à 50 km d'altitude, se trouve stratosphère. Il se caractérise par une densité d'air plus faible, il ne contient pas de vapeur d'eau. Dans la partie inférieure de la stratosphère à des altitudes d'environ 25 km. il existe un "écran d'ozone" - une couche de l'atmosphère à forte concentration d'ozone, qui absorbe le rayonnement ultraviolet, qui est mortel pour les organismes.

A une altitude de 50 à 80-90 km s'étend mésosphère.À mesure que l'altitude augmente, la température diminue avec un gradient vertical moyen de (0,25-0,3)° / 100 m, et la densité de l'air diminue. Le principal processus énergétique est le transfert de chaleur rayonnante. La lueur de l'atmosphère est due à des processus photochimiques complexes impliquant des radicaux, des molécules excitées par vibration.

Thermosphère situé à une altitude de 80-90 à 800 km. La densité de l'air ici est minimale, le degré d'ionisation de l'air est très élevé. La température change en fonction de l'activité du Soleil. En raison du grand nombre de particules chargées, on y observe des aurores et des orages magnétiques.

L'atmosphère est d'une grande importance pour la nature de la Terre. Sans oxygène, les organismes vivants ne peuvent pas respirer. Sa couche d'ozone protège tous les êtres vivants des rayons ultraviolets nocifs. L'atmosphère atténue les fluctuations de température : la surface de la Terre ne se sur-refroidit pas la nuit et ne surchauffe pas le jour. Dans les couches denses d'air atmosphérique, n'atteignant pas la surface de la planète, les météorites brûlent des épines.

L'atmosphère interagit avec toutes les coquilles de la terre. Avec son aide, l'échange de chaleur et d'humidité entre l'océan et la terre. Sans l'atmosphère, il n'y aurait pas de nuages, de précipitations, de vents.

Les activités humaines ont un effet néfaste important sur l'atmosphère. La pollution de l'air se produit, ce qui entraîne une augmentation de la concentration de monoxyde de carbone (CO 2). Et cela contribue au réchauffement climatique et renforce « l'effet de serre ». La couche d'ozone de la Terre est détruite à cause des déchets industriels et des transports.

L'atmosphère doit être protégée. Dans les pays développés, un ensemble de mesures sont prises pour protéger l'air atmosphérique de la pollution.

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