Aptuvenais atmosfēras biezums. Galvenie Zemes atmosfēras slāņi augošā secībā

Zilā planēta...

Šai tēmai bija paredzēts parādīties vietnē viena no pirmajām. Galu galā helikopteri ir atmosfēras lidmašīnas. Zemes atmosfēra- viņu, tā teikt, dzīvotne :-). BET gaisa fizikālās īpašības tikai noteikt šī biotopa kvalitāti :-). Tātad tas ir viens no pamatiem. Un vienmēr vispirms tiek uzrakstīts pamats. Bet es to sapratu tikai tagad. Tomēr labāk, kā zināms, vēlu, nekā nekad... Pieskarsimies šim jautājumam, bet bez nokļūšanas mežonībā un liekām grūtībām :-).

Tātad… Zemes atmosfēra. Tas ir mūsu zilās planētas gāzveida apvalks. Ikviens zina šo vārdu. Kāpēc zils? Vienkārši tāpēc, ka saules gaismas (spektra) "zilā" (kā arī zilā un violetā) komponente ir vislabāk izkliedēta atmosfērā, tādējādi iekrāsojot to zilgani zilganā krāsā, dažreiz ar violetu nokrāsu (saulainā dienā, protams :-)) .

Zemes atmosfēras sastāvs.

Atmosfēras sastāvs ir diezgan plašs. Visas sastāvdaļas tekstā neuzskaitīšu, tam ir laba ilustrācija.Visu šo gāzu sastāvs ir gandrīz nemainīgs, izņemot oglekļa dioksīdu (CO 2 ). Turklāt atmosfērā obligāti ir ūdens tvaiku, suspendētu pilienu vai ledus kristālu veidā. Ūdens daudzums nav nemainīgs un ir atkarīgs no temperatūras un mazākā mērā no gaisa spiediena. Turklāt Zemes atmosfērā (sevišķi pašreizējā) arī ir zināms daudzums, es teiktu "visādas netīrības" :-). Tie ir SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, papildus ir dzīvsudraba tvaiki Hg. Tiesa, tas viss tur ir mazos daudzumos, paldies Dievam :-).

Zemes atmosfēra Ir ierasts sadalīt vairākās zonās, kas seko viena otrai augstumā virs virsmas.

Pirmā, vistuvāk Zemei, ir troposfēra. Tas ir zemākais un, tā sakot, galvenais slānis dažādu veidu dzīvei. Tas satur 80% no visa atmosfēras gaisa masas (lai gan pēc tilpuma tas veido tikai aptuveni 1% no visas atmosfēras) un apmēram 90% no visa atmosfēras ūdens. Lielākā daļa vēju, mākoņu, lietus un sniega 🙂 nāk no turienes. Troposfēra sniedzas aptuveni 18 km augstumā tropiskajos platuma grādos un līdz 10 km polārajos platuma grādos. Gaisa temperatūra tajā pazeminās, pieaugot par aptuveni 0,65º uz katriem 100 m.

atmosfēras zonas.

Otrā zona ir stratosfēra. Man jāsaka, ka starp troposfēru un stratosfēru tiek izdalīta vēl viena šaura zona - tropopauze. Tas aptur temperatūras kritumu līdz ar augstumu. Tropopauzes vidējais biezums ir 1,5-2 km, taču tās robežas ir neskaidras, un troposfēra bieži pārklājas ar stratosfēru.

Tātad stratosfēras vidējais augstums ir no 12 km līdz 50 km. Temperatūra tajā līdz 25 km paliek nemainīga (apmēram -57ºС), tad kaut kur līdz 40 km tā paaugstinās līdz aptuveni 0ºС un tālāk līdz 50 km tā paliek nemainīga. Stratosfēra ir relatīvi klusa zemes atmosfēras daļa. Tajā praktiski nav nelabvēlīgu laika apstākļu. Tieši stratosfērā slavenais ozona slānis atrodas augstumā no 15-20 km līdz 55-60 km.

Tam seko neliela robežslāņa stratopauze, kurā temperatūra saglabājas ap 0ºС, un tad nākamā zona ir mezosfēra. Tas stiepjas līdz 80-90 km augstumam, un tajā temperatūra nokrītas līdz aptuveni 80ºС. Mezosfērā parasti kļūst redzami nelieli meteori, kas tajā sāk mirdzēt un tur izdegt.

Nākamā šaurā plaisa ir mezopauze un aiz tās termosfēras zona. Tā augstums ir līdz 700-800 km. Šeit temperatūra atkal sāk celties un aptuveni 300 km augstumā tā var sasniegt 1200ºС. Pēc tam tas paliek nemainīgs. Jonosfēra atrodas termosfēras iekšpusē līdz aptuveni 400 km augstumam. Šeit gaiss ir stipri jonizēts saules starojuma iedarbības dēļ, un tam ir augsta elektrovadītspēja.

Nākamā un kopumā pēdējā zona ir eksosfēra. Šī ir tā sauktā izkliedes zona. Šeit galvenokārt sastopams ļoti retināts ūdeņradis un hēlijs (ar ūdeņraža pārsvaru). Apmēram 3000 km augstumā eksosfēra nonāk tuvējā kosmosa vakuumā.

Kaut kur tā ir. Kāpēc par? Jo šie slāņi ir diezgan nosacīti. Iespējamas dažādas augstuma, gāzu sastāva, ūdens, temperatūras, jonizācijas un tā tālāk izmaiņas. Turklāt ir daudz vairāk terminu, kas nosaka zemes atmosfēras struktūru un stāvokli.

Piemēram, homosfēra un heterosfēra. Pirmajā atmosfēras gāzes ir labi sajauktas, un to sastāvs ir diezgan viendabīgs. Otrais atrodas virs pirmās un tur tādas sajaukšanas praktiski nav. Gāzes atdala gravitācijas spēks. Robeža starp šiem slāņiem atrodas 120 km augstumā, un to sauc par turbopauzi.

Beigsim ar terminiem, bet noteikti piebildīšu, ka nosacīti pieņemts, ka atmosfēras robeža atrodas 100 km augstumā virs jūras līmeņa. Šo robežu sauc par Karmana līniju.

Pievienošu vēl divus attēlus, lai ilustrētu atmosfēras uzbūvi. Pirmā tomēr ir vācu valodā, taču tā ir pilnīga un pietiekami viegli saprotama :-). To var palielināt un labi pārdomāt. Otrais parāda atmosfēras temperatūras izmaiņas atkarībā no augstuma.

Zemes atmosfēras uzbūve.

Gaisa temperatūras maiņa līdz ar augstumu.

Mūsdienu pilotēti orbitālie kosmosa kuģi lido aptuveni 300-400 km augstumā. Tomēr tā vairs nav aviācija, lai gan šī joma, protams, savā ziņā ir cieši saistīta, un mēs par to noteikti vēl runāsim :-).

Aviācijas zona ir troposfēra. Mūsdienu atmosfēras lidmašīnas var lidot arī stratosfēras zemākajos slāņos. Piemēram, MIG-25RB praktiskie griesti ir 23000 m.

Lidojums stratosfērā.

Un tieši tā gaisa fizikālās īpašības troposfēras nosaka, kā būs lidojums, cik efektīva būs lidmašīnas vadības sistēma, kā to ietekmēs turbulence atmosfērā, kā darbosies dzinēji.

Pirmais galvenais īpašums ir gaisa temperatūra. Gāzes dinamikā to var noteikt pēc Celsija skalas vai Kelvina skalas.

Temperatūra t1 noteiktā augstumā H pēc Celsija skalas nosaka:

t 1 \u003d t - 6,5 N, kur t ir gaisa temperatūra pie zemes.

Temperatūru pēc Kelvina skalas sauc absolūtā temperatūra Nulle šajā skalā ir absolūta nulle. Pie absolūtās nulles molekulu termiskā kustība apstājas. Absolūtā nulle Kelvina skalā atbilst -273º pēc Celsija skalas.

Attiecīgi temperatūra T augstumā H pēc Kelvina skalas nosaka:

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

Gaisa spiediens. Atmosfēras spiedienu mēra paskalos (N / m 2), vecajā mērīšanas sistēmā atmosfērās (atm.). Ir arī tāda lieta kā barometriskais spiediens. Tas ir spiediens, ko mēra dzīvsudraba milimetros, izmantojot dzīvsudraba barometru. Barometriskais spiediens (spiediens jūras līmenī), kas vienāds ar 760 mm Hg. Art. sauc par standartu. Fizikā 1 atm. tikai vienāds ar 760 mm Hg.

Gaisa blīvums. Aerodinamikā visbiežāk izmantotais jēdziens ir gaisa masas blīvums. Tā ir gaisa masa 1 m3 tilpuma. Gaisa blīvums mainās līdz ar augstumu, gaiss kļūst retāks.

Gaisa mitrums. Parāda ūdens daudzumu gaisā. Ir jēdziens " relatīvais mitrums". Šī ir ūdens tvaika masas attiecība pret maksimāli iespējamo noteiktā temperatūrā. Jēdziens 0%, tas ir, kad gaiss ir pilnīgi sauss, kopumā var pastāvēt tikai laboratorijā. No otras puses, 100% mitrums ir diezgan reāls. Tas nozīmē, ka gaiss ir absorbējis visu ūdeni, ko tas varētu absorbēt. Kaut kas līdzīgs absolūti "pilnam sūklim". Augsts relatīvais mitrums samazina gaisa blīvumu, bet zems relatīvais mitrums to attiecīgi palielina.

Sakarā ar to, ka gaisa kuģu lidojumi notiek dažādos atmosfēras apstākļos, to lidojuma un aerodinamiskie parametri vienā lidojuma režīmā var atšķirties. Tāpēc, lai pareizi novērtētu šos parametrus, mēs ieviesām Starptautiskā standarta atmosfēra (ISA). Tas parāda gaisa stāvokļa izmaiņas, palielinoties augstumam.

Galvenie gaisa stāvokļa parametri pie nulles mitruma tiek pieņemti šādi:

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

temperatūra t = +15°C (288 K);

masas blīvums ρ \u003d 1,225 kg / m 3;

Attiecībā uz ISA tiek pieņemts (kā minēts iepriekš :-)), ka temperatūra troposfērā pazeminās par 0,65º uz katriem 100 augstuma metriem.

Standarta atmosfēra (piemēram, līdz 10000 m).

ISA tabulas tiek izmantotas instrumentu kalibrēšanai, kā arī navigācijas un inženiertehniskiem aprēķiniem.

Gaisa fizikālās īpašības ietver arī tādus jēdzienus kā inerce, viskozitāte un saspiežamība.

Inerce ir gaisa īpašība, kas raksturo tā spēju pretoties miera stāvokļa izmaiņām vai vienmērīgai taisnvirziena kustībai. . Inerces mērs ir gaisa masas blīvums. Jo augstāks tas ir, jo lielāks ir vides inerce un pretestības spēks, kad gaisa kuģis tajā pārvietojas.

Viskozitāte. Nosaka berzes pretestību pret gaisu, gaisa kuģim kustoties.

Saspiežamība mēra gaisa blīvuma izmaiņas, mainoties spiedienam. Lidmašīnas pie maziem ātrumiem (līdz 450 km/h), gaisa plūsmai ap to plūstot, spiediena izmaiņas nenotiek, bet lielā ātrumā sāk parādīties saspiežamības efekts. Īpaši izteikta ir tā ietekme uz virsskaņu. Šī ir atsevišķa aerodinamikas joma un atsevišķa raksta tēma :-).

Nu, izskatās, ka pagaidām viss... Laiks pabeigt šo nedaudz apnicīgo uzskaitījumu, no kura tomēr nevar iztikt :-). Zemes atmosfēra, tā parametri, gaisa fizikālās īpašības lidaparātam ir tikpat svarīgi kā paša aparāta parametri, un tos nevarēja nepieminēt.

Pagaidām līdz nākamajām tikšanām un interesantākām tēmām 🙂…

P.S. Desertā iesaku noskatīties video, kas filmēts no MIG-25PU dvīņa kabīnes tā lidojuma laikā stratosfērā. Filmēja, acīmredzot, tūrists, kuram ir nauda šādiem lidojumiem :-). Filmēts pārsvarā caur vējstiklu. Ievērojiet debesu krāsu...

Apkārtējā pasaule veidojas no trim ļoti dažādām daļām: zemes, ūdens un gaisa. Katrs no tiem ir unikāls un interesants savā veidā. Tagad mēs runāsim tikai par pēdējo no tiem. Kas ir atmosfēra? Kā tas radās? No kā tas ir izgatavots un kādās daļās tas ir sadalīts? Visi šie jautājumi ir ārkārtīgi interesanti.

Pats nosaukums "atmosfēra" ir veidots no diviem grieķu izcelsmes vārdiem, tulkojumā krievu valodā tie nozīmē "tvaiks" un "bumba". Un, ja paskatās uz precīzu definīciju, jūs varat izlasīt sekojošo: "Atmosfēra ir planētas Zeme gaisa apvalks, kas steidzas tai līdzi kosmosā." Tā attīstījās paralēli ģeoloģiskajiem un ģeoķīmiskajiem procesiem, kas norisinājās uz planētas. Un šodien no tā ir atkarīgi visi dzīvajos organismos notiekošie procesi. Bez atmosfēras planēta kļūtu par nedzīvu tuksnesi kā mēness.

No kā tas sastāv?

Jautājums par to, kas ir atmosfēra un kādus elementus tā ietver, interesējis cilvēkus jau ilgu laiku. Šīs čaulas galvenās sastāvdaļas bija zināmas jau 1774. gadā. Tos uzstādīja Antuāns Lavuazjē. Viņš atklāja, ka atmosfēras sastāvs lielākoties veidojas no slāpekļa un skābekļa. Laika gaitā tā sastāvdaļas ir pilnveidotas. Un tagad mēs zinām, ka tajā ir daudz vairāk gāzu, kā arī ūdens un putekļi.

Ļaujiet mums sīkāk apsvērt, no kā sastāv Zemes atmosfēra netālu no tās virsmas. Visizplatītākā gāze ir slāpeklis. Tas satur nedaudz vairāk par 78 procentiem. Bet, neskatoties uz tik lielu daudzumu, slāpeklis gaisā praktiski nav aktīvs.

Nākamais lielākais un svarīgākais elements ir skābeklis. Šī gāze satur gandrīz 21%, un tā vienkārši parāda ļoti augstu aktivitāti. Tā specifiskā funkcija ir oksidēt atmirušās organiskās vielas, kas šīs reakcijas rezultātā sadalās.

Zemas, bet svarīgas gāzes

Trešā gāze, kas ir daļa no atmosfēras, ir argons. Tas ir nedaudz mazāks par vienu procentu. Tam seko oglekļa dioksīds ar neonu, hēlijs ar metānu, kriptons ar ūdeņradi, ksenons, ozons un pat amonjaks. Bet to ir tik maz, ka šādu komponentu procentuālais daudzums ir vienāds ar simtdaļām, tūkstošdaļām un miljondaļām. No tiem nozīmīga loma ir tikai oglekļa dioksīdam, jo ​​tas ir būvmateriāls, kas augiem nepieciešams fotosintēzei. Otra svarīga funkcija ir novērst starojumu un absorbēt daļu no saules siltuma.

Vēl viena reta, bet svarīga gāze, ozons, pastāv, lai notvertu ultravioleto starojumu, kas nāk no saules. Pateicoties šim īpašumam, visa dzīvība uz planētas ir droši aizsargāta. No otras puses, ozons ietekmē stratosfēras temperatūru. Sakarā ar to, ka tas absorbē šo starojumu, gaiss tiek uzkarsēts.

Atmosfēras kvantitatīvā sastāva noturība tiek uzturēta ar nepārtrauktu maisīšanu. Tās slāņi pārvietojas gan horizontāli, gan vertikāli. Tāpēc jebkurā pasaules vietā ir pietiekami daudz skābekļa un nav oglekļa dioksīda pārpalikuma.

Kas vēl ir gaisā?

Jāpiebilst, ka gaisa telpā var konstatēt tvaiku un putekļus. Pēdējais sastāv no ziedputekšņiem un augsnes daļiņām, pilsētā tiem pievienojas izplūdes gāzu daļiņu emisiju piemaisījumi.

Bet atmosfērā ir daudz ūdens. Noteiktos apstākļos tas kondensējas, parādās mākoņi un migla. Patiesībā tas ir viens un tas pats, tikai pirmie parādās augstu virs Zemes virsmas, un pēdējais izplatās pa to. Mākoņi iegūst dažādas formas. Šis process ir atkarīgs no augstuma virs Zemes.

Ja tie veidojās 2 km virs zemes, tad tos sauc par slāņainiem. Tieši no tiem lietus krīt uz zemes vai snieg. Virs tiem līdz 8 km augstumam veidojas gubu mākoņi. Viņi vienmēr ir visskaistākie un gleznainākie. Tieši viņi tiek pārbaudīti un prāto, kā viņi izskatās. Ja šādi veidojumi parādīsies nākamajos 10 km, tie būs ļoti viegli un gaisīgi. Viņu vārds ir cirrus.

Kādi ir atmosfēras slāņi?

Lai gan tiem ir ļoti atšķirīgas temperatūras viena no otras, ir ļoti grūti pateikt, kādā augstumā sākas viens slānis un beidzas cits. Šis dalījums ir ļoti nosacīts un aptuvens. Tomēr atmosfēras slāņi joprojām pastāv un pilda savas funkcijas.

Gaisa čaulas zemāko daļu sauc par troposfēru. Tā biezums palielinās, pārejot no poliem uz ekvatoru no 8 līdz 18 km. Šī ir siltākā atmosfēras daļa, jo gaiss tajā tiek uzkarsēts no zemes virsmas. Lielākā daļa ūdens tvaiku ir koncentrēti troposfērā, tāpēc tajā veidojas mākoņi, nokrīt nokrišņi, dārd pērkona negaiss un pūš vēji.

Nākamais slānis ir aptuveni 40 km biezs, un to sauc par stratosfēru. Ja novērotājs pāriet uz šo gaisa daļu, viņš atklās, ka debesis ir kļuvušas purpursarkanas. Tas ir saistīts ar vielas zemo blīvumu, kas praktiski neizkliedē saules starus. Tieši šajā slānī lido reaktīvās lidmašīnas. Viņiem tur ir atvērtas visas atklātās vietas, jo mākoņu praktiski nav. Stratosfēras iekšpusē ir slānis, kas sastāv no liela daudzuma ozona.

Tam seko stratopauze un mezosfēra. Pēdējā biezums ir aptuveni 30 km. To raksturo straujš gaisa blīvuma un temperatūras pazemināšanās. Debesis novērotājam šķiet melnas. Šeit jūs pat varat vērot zvaigznes dienas laikā.

Slāņi ar mazu vai bez gaisa

Atmosfēras struktūra turpinās ar slāni, ko sauc par termosfēru - garāko no visiem pārējiem, tā biezums sasniedz 400 km. Šim slānim ir raksturīga milzīga temperatūra, kas var sasniegt 1700 ° C.

Pēdējās divas sfēras bieži tiek apvienotas vienā un to sauc par jonosfēru. Tas ir saistīts ar faktu, ka tajos notiek reakcijas ar jonu izdalīšanos. Tieši šie slāņi ļauj novērot tādu dabas parādību kā ziemeļblāzma.

Nākamie 50 km no Zemes ir rezervēti eksosfērai. Tas ir atmosfēras ārējais apvalks. Tajā gaisa daļiņas tiek izkliedētas kosmosā. Šajā slānī parasti pārvietojas laika pavadoņi.

Zemes atmosfēra beidzas ar magnetosfēru. Tā bija viņa, kas pasargāja lielāko daļu planētas mākslīgo pavadoņu.

Pēc visa teiktā nevajadzētu būt šaubām par to, kāda ir atmosfēra. Ja rodas šaubas par tā nepieciešamību, tad tās ir viegli kliedēt.

Atmosfēras vērtība

Atmosfēras galvenā funkcija ir aizsargāt planētas virsmu no pārkaršanas dienas laikā un pārmērīgas atdzišanas naktī. Nākamā šī apvalka nozīme, ko neviens neapstrīdēs, ir nodrošināt skābekli visām dzīvajām būtnēm. Bez tā viņi nosmaktu.

Lielākā daļa meteorītu sadeg augšējos slāņos, nekad nesasniedzot Zemes virsmu. Un cilvēki var apbrīnot lidojošās gaismas, sajaucot tās ar krītošām zvaigznēm. Bez atmosfēras visa Zeme būtu pilna ar krāteriem. Un par aizsardzību pret saules starojumu jau tika minēts iepriekš.

Kā cilvēks ietekmē atmosfēru?

Ļoti negatīvs. Tas ir saistīts ar cilvēku pieaugošo aktivitāti. Lielākā daļa no visiem negatīvajiem aspektiem attiecas uz rūpniecību un transportu. Starp citu, tieši automašīnas izdala gandrīz 60% no visiem piesārņotājiem, kas iekļūst atmosfērā. Atlikušie četrdesmit ir sadalīti starp enerģētiku un rūpniecību, kā arī atkritumu iznīcināšanas nozarēm.

Kaitīgo vielu saraksts, kas katru dienu papildina gaisa sastāvu, ir ļoti garš. Transporta dēļ atmosfērā ir: slāpeklis un sērs, ogleklis, zils un sodrēji, kā arī spēcīgs kancerogēns, kas izraisa ādas vēzi - benzopirēns.

Rūpniecībā ir šādi ķīmiskie elementi: sēra dioksīds, ogļūdeņraži un sērūdeņradis, amonjaks un fenols, hlors un fluors. Ja process turpināsies, tad drīz vien atbildes uz jautājumiem: “Kāda ir atmosfēra? No kā tas sastāv? būs pavisam savādāk.

Ikviens, kurš ir lidojis ar lidmašīnu, ir pieradis pie šāda veida ziņojuma: "mūsu lidojums ir 10 000 m augstumā, temperatūra pār bortu ir 50 ° C." Šķiet, ka nekas īpašs. Jo tālāk no Saules sildītās Zemes virsmas, jo aukstāks. Daudzi cilvēki domā, ka temperatūras pazemināšanās līdz ar augstumu turpinās nepārtraukti un pakāpeniski temperatūra pazeminās, tuvojoties telpas temperatūrai. Starp citu, zinātnieki tā domāja līdz 19. gadsimta beigām.

Apskatīsim tuvāk gaisa temperatūras sadalījumu virs Zemes. Atmosfēra ir sadalīta vairākos slāņos, kas galvenokārt atspoguļo temperatūras izmaiņu raksturu.

Atmosfēras apakšējo slāni sauc troposfēra, kas nozīmē "rotācijas sfēra". Visas laikapstākļu un klimata izmaiņas ir tieši šajā slānī notiekošo fizikālo procesu rezultāts. Šī slāņa augšējā robeža atrodas tur, kur temperatūras pazemināšanos ar augstumu aizstāj ar tās pieaugumu - aptuveni plkst. 15-16 km augstumā virs ekvatora un 7-8 km virs poliem.Tāpat kā pati Zeme, arī atmosfēra mūsu planētas rotācijas ietekmē ir nedaudz saplacināta virs poliem un uzbriest virs ekvatora.Tomēr šis efekts atmosfērā ir daudz spēcīgāks nekā Zemes cietajā čaulā Virzienā no Zemes virsmas uz troposfēras augšējo robežu gaisa temperatūra pazeminās Virs ekvatora minimālā gaisa temperatūra ir aptuveni -62° C, un virs poliem aptuveni -45 ° C. Mērenajos platuma grādos vairāk nekā 75% no atmosfēras masas atrodas troposfērā.Tropos apmēram 90% atrodas troposfēras atmosfēras masu ietvaros.

1899. gadā vertikālajā temperatūras profilā noteiktā augstumā tika konstatēts minimums, un tad temperatūra nedaudz paaugstinājās. Šī pieauguma sākums nozīmē pāreju uz nākamo atmosfēras slāni – uz stratosfēra, kas nozīmē "slāņa sfēra". Termins stratosfēra nozīmē un atspoguļo agrāko priekšstatu par slāņa, kas atrodas virs troposfēras, unikalitāti. Stratosfēra sniedzas aptuveni 50 km augstumā virs zemes virsmas. Tās iezīme ir , jo īpaši straujš gaisa temperatūras paaugstināšanās.Šo temperatūras paaugstināšanos izskaidro ozona veidošanās reakcija – viena no galvenajām ķīmiskajām reakcijām, kas notiek atmosfērā.

Lielākā ozona daļa ir koncentrēta aptuveni 25 km augstumā, bet kopumā ozona slānis ir gar augstumu stipri izstiepts apvalks, kas pārklāj gandrīz visu stratosfēru. Skābekļa mijiedarbība ar ultravioletajiem stariem ir viens no labvēlīgajiem procesiem zemes atmosfērā, kas veicina dzīvības uzturēšanu uz zemes. Šīs enerģijas absorbcija ar ozonu novērš tās pārmērīgu aizplūšanu uz zemes virsmu, kur rodas tieši tāds enerģijas līmenis, kas ir piemērots sauszemes dzīvības formu pastāvēšanai. Ozonosfēra absorbē daļu starojuma enerģijas, kas iet caur atmosfēru. Rezultātā ozonosfērā tiek izveidots vertikāls gaisa temperatūras gradients aptuveni 0,62 ° C uz 100 m, t.i., temperatūra ar augstumu paaugstinās līdz pat stratosfēras augšējai robežai - stratopauzei (50 km), sasniedzot saskaņā ar daži dati, 0 ° C.

Augstumā no 50 līdz 80 km atrodas atmosfēras slānis, ko sauc mezosfēra. Vārds "mezosfēra" nozīmē "starpsfēra", šeit gaisa temperatūra turpina pazemināties līdz ar augstumu. Virs mezosfēras, slānī, ko sauc termosfēra, temperatūra atkal paaugstinās līdz aptuveni 1000°C un pēc tam ļoti ātri pazeminās līdz -96°C. Tomēr tas nenokrīt bezgalīgi, tad temperatūra atkal paaugstinās.

Termosfēra ir pirmais slānis jonosfēra. Atšķirībā no iepriekš minētajiem slāņiem, jonosfēra neatšķiras pēc temperatūras. Jonosfēra ir elektriska rakstura reģions, pateicoties kuram kļūst iespējami daudzi radiosakaru veidi. Jonosfēra ir sadalīta vairākos slāņos, kurus apzīmē ar burtiem D, E, F1 un F2. Šiem slāņiem ir arī īpaši nosaukumi. Sadalījumu slāņos izraisa vairāki iemesli, no kuriem svarīgākais ir slāņu nevienlīdzīgā ietekme uz radioviļņu caurlaidību. Zemākais slānis D galvenokārt absorbē radioviļņus un tādējādi novērš to tālāku izplatīšanos. Vislabāk pētītais slānis E atrodas aptuveni 100 km augstumā virs zemes virsmas. To sauc arī par Kennellija-Hevisaidas slāni pēc to amerikāņu un angļu zinātnieku vārdiem, kuri to vienlaikus un neatkarīgi atklāja. E slānis, tāpat kā milzu spogulis, atspoguļo radioviļņus. Pateicoties šim slānim, garie radioviļņi virzās tālākos attālumos, nekā būtu sagaidāms, ja tie izplatītos tikai taisnā līnijā, neatspoguļojot E slāni. Arī F slānim ir līdzīgas īpašības.To sauc arī par Appleton slāni. Kopā ar Kennelly-Heviside slāni tas atstaro radioviļņus uz zemes radiostacijām.Šāda atstarošana var notikt dažādos leņķos. Appleton slānis atrodas aptuveni 240 km augstumā.

Atmosfēras attālāko reģionu, jonosfēras otro slāni, bieži sauc eksosfēra. Šis termins norāda uz kosmosa nomaļu esamību netālu no Zemes. Ir grūti precīzi noteikt, kur atmosfēra beidzas un sākas telpa, jo atmosfēras gāzu blīvums pakāpeniski samazinās līdz ar augstumu un pati atmosfēra pakāpeniski pārvēršas gandrīz vakuumā, kurā satiekas tikai atsevišķas molekulas. Jau aptuveni 320 km augstumā atmosfēras blīvums ir tik zems, ka molekulas var pārvietoties vairāk nekā 1 km, nesaskaroties viena ar otru. Atmosfēras visattālākā daļa it kā kalpo kā tās augšējā robeža, kas atrodas augstumā no 480 līdz 960 km.

Plašāka informācija par procesiem atmosfērā atrodama mājaslapā "Zemes klimats"

Atmosfēra stiepjas uz augšu daudzus simtus kilometru. Tās augšējā robeža, aptuveni 2000-3000 augstumā km, zināmā mērā nosacīts, jo to veidojošās gāzes, pamazām retinātas, nonāk pasaules telpā. Atmosfēras ķīmiskais sastāvs, spiediens, blīvums, temperatūra un citas tās fizikālās īpašības mainās līdz ar augstumu. Kā minēts iepriekš, gaisa ķīmiskais sastāvs līdz 100 augstumam km būtiski nemainās. Nedaudz augstāk, atmosfērā arī galvenokārt ir slāpeklis un skābeklis. Bet augstumā 100-110 km, Saules ultravioletā starojuma ietekmē skābekļa molekulas sadalās atomos un parādās atomu skābeklis. Virs 110-120 km gandrīz viss skābeklis kļūst par atomu. Tiek pieņemts, ka virs 400-500 km gāzes, kas veido atmosfēru, arī atrodas atomu stāvoklī.

Gaisa spiediens un blīvums strauji samazinās līdz ar augstumu. Lai gan atmosfēra stiepjas uz augšu simtiem kilometru, lielākā daļa tās atrodas diezgan plānā slānī blakus zemes virsmai tās zemākajās vietās. Tātad slānī starp jūras līmeni un augstumu 5-6 km puse no atmosfēras masas ir koncentrēta 0-16 slānī km-90%, un slānī 0-30 km- 99%. Tikpat straujš gaisa masas samazinājums notiek virs 30 km. Ja svars 1 m 3 gaiss uz zemes virsmas ir 1033 g, tad 20 augstumā km tas ir vienāds ar 43 g un 40 augstumā km tikai 4 gadi

300-400 augstumā km un augstāk, gaiss ir tik reti sastopams, ka dienas laikā tā blīvums mainās daudzas reizes. Pētījumi ir parādījuši, ka šīs blīvuma izmaiņas ir saistītas ar Saules stāvokli. Vislielākais gaisa blīvums ir ap pusdienlaiku, mazākais – naktī. Tas daļēji izskaidrojams ar to, ka atmosfēras augšējie slāņi reaģē uz Saules elektromagnētiskā starojuma izmaiņām.

Arī gaisa temperatūras izmaiņas ar augstumu ir nevienmērīgas. Atbilstoši temperatūras izmaiņu raksturam ar augstumu atmosfēra ir sadalīta vairākās sfērās, starp kurām atrodas pārejas slāņi, tā sauktās pauzes, kurās temperatūra mainās maz ar augstumu.

Šeit ir norādīti sfēru un pārejas slāņu nosaukumi un galvenie raksturlielumi.

Iesniegsim pamatdatus par šo sfēru fizikālajām īpašībām.

Troposfēra. Troposfēras fizikālās īpašības lielā mērā nosaka zemes virsmas ietekme, kas ir tās apakšējā robeža. Augstākais troposfēras augstums ir vērojams ekvatoriālajā un tropiskajā zonā. Šeit tas sasniedz 16-18 km un salīdzinoši maz pakļauti ikdienas un sezonālām izmaiņām. Virs polārajiem un blakus apgabaliem troposfēras augšējā robeža atrodas vidēji 8-10 līmenī. km. Vidējos platuma grādos tas svārstās no 6-8 līdz 14-16 km.

Troposfēras vertikālā jauda ir būtiski atkarīga no atmosfēras procesu rakstura. Bieži vien dienas laikā troposfēras augšējā robeža noteiktā punktā vai apgabalā nokrītas vai paceļas par vairākiem kilometriem. Tas galvenokārt ir saistīts ar gaisa temperatūras izmaiņām.

Vairāk nekā 4/5 no Zemes atmosfēras masas un gandrīz visi tajā esošie ūdens tvaiki ir koncentrēti troposfērā. Turklāt no zemes virsmas līdz troposfēras augšējai robežai temperatūra pazeminās vidēji par 0,6° uz katriem 100 m vai par 6° uz 1 km pacēlums . Tas ir saistīts ar faktu, ka troposfēras gaisu silda un atdzesē galvenokārt no zemes virsmas.

Saskaņā ar saules enerģijas pieplūdumu temperatūra pazeminās no ekvatora līdz poliem. Tādējādi vidējā gaisa temperatūra pie zemes virsmas pie ekvatora sasniedz +26°, virs polārajiem apgabaliem -34°, -36° ziemā un aptuveni 0° vasarā. Tādējādi temperatūras starpība starp ekvatoru un polu ir 60° ziemā un tikai 26° vasarā. Tiesa, tik zemas temperatūras Arktikā ziemā novērojamas tikai zemes virsmas tuvumā gaisa atdzišanas dēļ virs ledus plašumiem.

Ziemā Centrālajā Antarktīdā gaisa temperatūra uz ledus segas virsmas ir vēl zemāka. Vostokas stacijā 1960. gada augustā zemākā temperatūra uz zemeslodes tika reģistrēta -88,3°, un visbiežāk Centrālajā Antarktīdā tā ir -45°, -50°.

No augstuma temperatūras starpība starp ekvatoru un polu samazinās. Piemēram, 5 augstumā km pie ekvatora temperatūra sasniedz -2°, -4°, un tādā pašā augstumā Centrālajā Arktikā -37°, -39° ziemā un -19°, -20° vasarā; tāpēc temperatūras starpība ziemā ir 35-36°, bet vasarā 16-17°. Dienvidu puslodē šīs atšķirības ir nedaudz lielākas.

Atmosfēras cirkulācijas enerģiju var noteikt ar ekvatora-pola temperatūras līgumiem. Tā kā ziemā temperatūras kontrasti ir lielāki, atmosfēras procesi ir intensīvāki nekā vasarā. Tas arī izskaidro faktu, ka troposfērā dominējošie rietumu vēji ziemā ir lielāki nekā vasarā. Šajā gadījumā vēja ātrums, kā likums, palielinās līdz ar augstumu, sasniedzot maksimumu pie troposfēras augšējās robežas. Horizontālo transportu pavada vertikālas gaisa kustības un turbulenta (nesakārtota) kustība. Liela gaisa apjoma pieauguma un krituma dēļ veidojas un izklīst mākoņi, rodas un apstājas nokrišņi. Pārejas slānis starp troposfēru un pārklājošo sfēru ir tropopauze. Virs tā atrodas stratosfēra.

Stratosfēra stiepjas no 8-17 augstuma līdz 50-55 km. Tas tika atvērts mūsu gadsimta sākumā. Pēc fizikālajām īpašībām stratosfēra krasi atšķiras no troposfēras ar to, ka gaisa temperatūra šeit, kā likums, paaugstinās vidēji par 1 - 2 ° uz vienu kilometru augstuma un augšējā robežā 50-55 augstumā. km, pat kļūst pozitīvs. Temperatūras paaugstināšanos šajā zonā izraisa ozona (O 3) klātbūtne šeit, kas veidojas Saules ultravioletā starojuma ietekmē. Ozona slānis klāj gandrīz visu stratosfēru. Stratosfērā ir ļoti maz ūdens tvaiku. Nav vardarbīgu mākoņu veidošanās procesu un nav nokrišņu.

Pavisam nesen tika pieņemts, ka stratosfēra ir samērā mierīga vide, kurā nenotiek gaisa sajaukšanās, kā tas ir troposfērā. Tāpēc tika uzskatīts, ka stratosfērā esošās gāzes ir sadalītas slāņos atbilstoši to īpatnējam smagumam. Līdz ar to stratosfēras nosaukums ("stratus" - slāņains). Tika arī uzskatīts, ka temperatūra stratosfērā veidojas radiācijas līdzsvara ietekmē, t.i., kad absorbētais un atstarotais saules starojums ir vienāds.

Jauni dati no radiozondēm un meteoroloģiskajām raķetēm liecina, ka stratosfēra, tāpat kā troposfēras augšdaļa, ir pakļauta intensīvai gaisa cirkulācijai ar lielām temperatūras un vēja svārstībām. Šeit, tāpat kā troposfērā, gaiss piedzīvo ievērojamas vertikālas kustības, turbulentas kustības ar spēcīgām horizontālām gaisa straumēm. Tas viss ir nevienmērīga temperatūras sadalījuma rezultāts.

Pārejas slānis starp stratosfēru un pārklājošo sfēru ir stratopauze. Taču, pirms pāriet pie atmosfēras augstāko slāņu īpašībām, iepazīsimies ar tā saukto ozonosfēru, kuras robežas aptuveni atbilst stratosfēras robežām.

Ozons atmosfērā. Ozonam ir liela nozīme temperatūras režīma un gaisa plūsmu veidošanā stratosfērā. Ozonu (O 3) mēs jūtam pēc pērkona negaisa, kad ieelpojam tīru gaisu ar patīkamu pēcgaršu. Taču šeit mēs nerunāsim par šo pēc negaisa radušos ozonu, bet gan par ozonu, ko satur 10.-60. km ar maksimumu 22-25 augstumā km. Ozons veidojas saules ultravioleto staru ietekmē, un, lai gan tā kopējais daudzums ir nenozīmīgs, tam ir svarīga loma atmosfērā. Ozons spēj absorbēt saules ultravioleto starojumu un tādējādi aizsargā dzīvnieku un augu pasauli no tā kaitīgās ietekmes. Pat tā niecīgā ultravioleto staru daļiņa, kas sasniedz zemes virsmu, stipri sadedzina ķermeni, ja cilvēkam pārlieku patīk sauļoties.

Ozona daudzums dažādās Zemes daļās nav vienāds. Ozona ir vairāk augstajos platuma grādos, mazāk vidējos un zemajos platuma grādos, un šis daudzums mainās atkarībā no gadalaiku maiņas. Pavasarī vairāk ozona, rudenī mazāk. Turklāt tās neperiodiskās svārstības notiek atkarībā no atmosfēras horizontālās un vertikālās cirkulācijas. Daudzi atmosfēras procesi ir cieši saistīti ar ozona saturu, jo tam ir tieša ietekme uz temperatūras lauku.

Ziemā polārajā naktī augstos platuma grādos ozona slānis izstaro un atdzesē gaisu. Rezultātā augsto platuma grādu stratosfērā (Arktikā un Antarktikā) ziemā veidojas auksts reģions, stratosfēras ciklonisks virpulis ar lieliem horizontāliem temperatūras un spiediena gradientiem, kas izraisa rietumu vējus virs zemeslodes vidējiem platuma grādiem.

Vasarā, polārās dienas apstākļos, lielos platuma grādos ozona slānis absorbē saules siltumu un sasilda gaisu. Augsto platuma grādu stratosfērā temperatūras paaugstināšanās rezultātā veidojas karstuma apgabals un stratosfēras anticikloniskais virpulis. Tāpēc zemeslodes vidējos platuma grādos virs 20 km vasarā stratosfērā valda austrumu vēji.

Mezosfēra. Novērojumi ar meteoroloģiskajām raķetēm un citām metodēm ir atklājuši, ka kopējais stratosfērā novērotais temperatūras pieaugums beidzas 50-55 grādu augstumā. km. Virs šī slāņa temperatūra atkal pazeminās un tuvu mezosfēras augšējai robežai (apmēram 80 km) sasniedz -75°, -90°. Turklāt temperatūra atkal paaugstinās līdz ar augstumu.

Interesanti atzīmēt, ka mezosfērai raksturīgā temperatūras pazemināšanās līdz ar augstumu dažādos platuma grādos un visu gadu notiek atšķirīgi. Zemos platuma grādos temperatūras pazemināšanās notiek lēnāk nekā augstos platuma grādos: vidējais vertikālās temperatūras gradients mezosfērā ir attiecīgi 0,23° - 0,31° uz 100 m vai 2,3°-3,1° uz 1 km. Vasarā tas ir daudz lielāks nekā ziemā. Kā liecina jaunākie pētījumi augstos platuma grādos, temperatūra pie mezosfēras augšējās robežas vasarā ir par vairākiem desmitiem grādu zemāka nekā ziemā. Augšējā mezosfērā aptuveni 80 augstumā km mezopauzes slānī temperatūras pazemināšanās ar augstumu apstājas un sākas tās paaugstināšanās. Šeit zem inversijas slāņa krēslā vai pirms saullēkta skaidrā laikā novērojami izcili plāni mākoņi, kurus zem horizonta izgaismo saule. Uz tumšā debesu fona tie mirdz ar sudrabaini zilu gaismu. Tāpēc šos mākoņus sauc par sudrabainiem.

Noktilucento mākoņu būtība vēl nav labi izprotama. Ilgu laiku tika uzskatīts, ka tie sastāv no vulkāniskajiem putekļiem. Tomēr reāliem vulkāniskajiem mākoņiem raksturīgo optisko parādību trūkums noveda pie šīs hipotēzes noraidīšanas. Tad tika ierosināts, ka nokrišņu mākoņi sastāv no kosmiskiem putekļiem. Pēdējos gados ir izvirzīta hipotēze, ka šie mākoņi, tāpat kā parastie spalvu mākoņi, sastāv no ledus kristāliem. Noktilucentu mākoņu izvietojuma līmeni nosaka aizkaves slānis sakarā ar temperatūras inversija pārejas laikā no mezosfēras uz termosfēru aptuveni 80 augstumā km. Tā kā temperatūra subinversijas slānī sasniedz -80°C un zemāka, šeit tiek radīti vislabvēlīgākie apstākļi ūdens tvaiku kondensācijai, kas šeit nokļūst no stratosfēras vertikālas kustības rezultātā vai turbulentas difūzijas rezultātā. Skābņu mākoņi parasti novērojami vasarā, dažkārt ļoti lielā skaitā un vairākus mēnešus.

Novērojot nakts mākoņus, konstatēts, ka vasarā to līmenī vēji ir ļoti mainīgi. Vēja ātrums ir ļoti atšķirīgs: no 50-100 līdz vairākiem simtiem kilometru stundā.

Temperatūra augstumā. Vizuāls temperatūras sadalījuma raksturs ar augstumu starp zemes virsmu un 90-100 km augstumu virs jūras līmeņa ziemeļu puslodē ziemā un vasarā ir parādīts 5. attēlā. Virsmas, kas atdala sfēras, šeit ir attēlotas treknrakstā. pārtrauktas līnijas. Pašā apakšā labi izceļas troposfēra ar raksturīgu temperatūras pazemināšanos līdz ar augstumu. Gluži pretēji, virs tropopauzes stratosfērā temperatūra paaugstinās līdz ar augstumu kopumā un 50-55 augstumā. km sasniedz + 10°, -10°. Pievērsīsim uzmanību kādai svarīgai detaļai. Ziemā augstu platuma grādu stratosfērā temperatūra virs tropopauzes pazeminās no -60 līdz -75 ° un tikai virs 30 km atkal paaugstinās līdz -15°. Vasarā, sākot no tropopauzes, temperatūra paaugstinās līdz ar augstumu un par 50 km sasniedz +10°. Virs stratopauzes temperatūra atkal sāk pazemināties līdz ar augstumu un 80 grādu līmenī km tas nepārsniedz -70°, -90°.

No 5. attēla izriet, ka slānī 10-40 km gaisa temperatūra ziemā un vasarā augstos platuma grādos krasi atšķiras. Ziemā, polārajā naktī, temperatūra šeit sasniedz -60°, -75°, bet vasarā pie tropopauzes ir minimums -45°. Virs tropopauzes temperatūra paaugstinās un 30-35 augstumā km ir tikai -30°, -20°, ko izraisa gaisa sasilšana ozona slānī polārās dienas laikā. No attēla arī izriet, ka pat vienā sezonā un vienā līmenī temperatūra nav vienāda. To atšķirība starp dažādiem platuma grādiem pārsniedz 20-30°. Šajā gadījumā nehomogenitāte ir īpaši nozīmīga zemas temperatūras slānī (18-30 km) un maksimālās temperatūras slānī (50-60 km) stratosfērā, kā arī zemās temperatūras slānī augšējā mezosfērā (75-85km).

5. attēlā redzamās vidējās temperatūras ir iegūtas no novērojumiem ziemeļu puslodē, taču saskaņā ar pieejamo informāciju tās var attiecināt arī uz dienvidu puslodi. Dažas atšķirības galvenokārt pastāv augstos platuma grādos. Virs Antarktīdas ziemā gaisa temperatūra troposfērā un zemākajā stratosfērā ir ievērojami zemāka nekā virs Centrālās Arktikas.

Augsts vējš. Temperatūras sezonālais sadalījums nosaka diezgan sarežģītu gaisa plūsmu sistēmu stratosfērā un mezosfērā.

6. attēlā parādīts vēja lauka vertikālais griezums atmosfērā starp zemes virsmu un 90 grādu augstumu km ziema un vasara ziemeļu puslodē. Izolīnas parāda vidējos valdošā vēja ātrumus (in jaunkundze). No attēla izriet, ka vēja režīms ziemā un vasarā stratosfērā krasi atšķiras. Ziemā gan troposfērā, gan stratosfērā dominē rietumu vēji ar maksimālo ātrumu apm.

100 jaunkundze 60-65 augstumā km. Vasarā rietumu vēji valda tikai līdz 18-20 augstumam km. Augstāk tie kļūst par austrumiem ar maksimālo ātrumu līdz 70 jaunkundze 55-60 augstumākm.

Vasarā virs mezosfēras vēji kļūst rietumu, bet ziemā austrumu vēji.

Termosfēra. Virs mezosfēras atrodas termosfēra, kurai raksturīga temperatūras paaugstināšanās ar augstums. Pēc iegūtajiem datiem, galvenokārt ar raķešu palīdzību, tika konstatēts, ka termosfērā tas jau ir 150 līmenī. km gaisa temperatūra sasniedz 220-240° un 200 līmenī km virs 500°. Iepriekš temperatūra turpina paaugstināties un 500-600 līmenī km pārsniedz 1500°. Pamatojoties uz mākslīgo zemes pavadoņu palaišanas laikā iegūtajiem datiem, konstatēts, ka termosfēras augšdaļā temperatūra sasniedz aptuveni 2000° un dienas laikā ievērojami svārstās. Rodas jautājums, kā izskaidrot tik augstu temperatūru augstajos atmosfēras slāņos. Atcerieties, ka gāzes temperatūra ir molekulu vidējā ātruma mērs. Atmosfēras apakšējā, blīvākajā daļā gāzu molekulas, kas veido gaisu, kustoties, bieži saduras savā starpā un acumirklī nodod viena otrai kinētisko enerģiju. Tāpēc kinētiskā enerģija blīvā vidē ir vidēji vienāda. Augstos slāņos, kur gaisa blīvums ir ļoti zems, sadursmes starp molekulām, kas atrodas lielos attālumos, notiek retāk. Kad enerģija tiek absorbēta, molekulu ātrums intervālā starp sadursmēm ļoti mainās; turklāt vieglāku gāzu molekulas pārvietojas ar lielāku ātrumu nekā smago gāzu molekulas. Tā rezultātā gāzu temperatūra var būt atšķirīga.

Retajās gāzēs ir salīdzinoši maz ļoti mazu izmēru molekulu (vieglās gāzes). Ja tie pārvietojas ar lielu ātrumu, temperatūra noteiktā gaisa tilpumā būs augsta. Termosfērā katrs gaisa kubikcentimetrs satur desmitiem un simtiem tūkstošu dažādu gāzu molekulu, savukārt uz zemes virsmas to ir aptuveni simts miljoni miljardu. Tāpēc pārmērīgi augsta temperatūra augstajos atmosfēras slāņos, kas parāda molekulu kustības ātrumu šajā ļoti plānā vidē, nevar izraisīt pat nelielu šeit esošā ķermeņa uzkaršanu. Tāpat kā cilvēks nejūt siltumu, apžilbinot elektriskās lampas, lai gan kvēldiegi retinātā vidē uzreiz uzsilst līdz vairākiem tūkstošiem grādu.

Termosfēras lejasdaļā un mezosfērā lielākā meteoru lietus daļa izdeg, pirms sasniedz zemes virsmu.

Pieejamā informācija par atmosfēras slāņiem virs 60-80 km joprojām ir nepietiekami, lai izdarītu galīgos secinājumus par tajos esošo struktūru, režīmu un procesiem. Taču zināms, ka augšējā mezosfērā un apakšējā termosfērā temperatūras režīms veidojas molekulārā skābekļa (O 2) pārvēršanās rezultātā atomskābī (O), kas notiek ultravioletā saules starojuma ietekmē. Termosfērā temperatūras režīmu lielā mērā ietekmē korpuskulārais, rentgena starojums un starojums. ultravioletais starojums no saules. Šeit pat dienas laikā ir krasas temperatūras un vēja izmaiņas.

Atmosfēras jonizācija. Interesantākā atmosfēras iezīme virs 60-80 km ir viņa jonizācija, i., milzīga skaita elektriski lādētu daļiņu - jonu veidošanās process. Tā kā gāzu jonizācija ir raksturīga zemākajai termosfērai, to sauc arī par jonosfēru.

Gāzes jonosfērā lielākoties atrodas atomu stāvoklī. Saules ultravioletā un korpuskulārā starojuma, kam ir liela enerģija, iedarbībā notiek elektronu atdalīšanas process no neitrāliem atomiem un gaisa molekulām. Šādi atomi un molekulas, zaudējot vienu vai vairākus elektronus, kļūst pozitīvi lādētas, un brīvais elektrons var atkal pievienoties neitrālam atomam vai molekulai un apveltīt tos ar savu negatīvo lādiņu. Šos pozitīvi un negatīvi lādētos atomus un molekulas sauc joni, un gāzes jonizēts, i., saņēmis elektrisko lādiņu. Pie lielākas jonu koncentrācijas gāzes kļūst elektriski vadošas.

Jonizācijas process visintensīvāk notiek biezos slāņos, kuru augstums ir 60-80 un 220-400 km.Šajos slāņos ir optimāli apstākļi jonizācijai. Šeit gaisa blīvums ir manāmi lielāks nekā atmosfēras augšējos slāņos, un jonizācijas procesam pietiek ar ultravioletā un korpuskulārā starojuma pieplūdumu no Saules.

Jonosfēras atklāšana ir viens no svarīgākajiem un spožākajiem zinātnes sasniegumiem. Galu galā jonosfēras atšķirīgā iezīme ir tās ietekme uz radioviļņu izplatīšanos. Jonizētajos slāņos radioviļņi tiek atspoguļoti, un tāpēc kļūst iespējama liela attāluma radio saziņa. Uzlādētie atomi-joni atspoguļo īsus radioviļņus, un tie atkal atgriežas uz zemes virsmas, bet jau ievērojamā attālumā no radio pārraides vietas. Acīmredzot īsie radioviļņi šo ceļu veic vairākas reizes, un tādējādi tiek nodrošināta liela attāluma radio saziņa. Ja ne jonosfērai, tad radiostaciju signālu pārraidīšanai lielos attālumos būtu nepieciešams izbūvēt dārgas radioreleju līnijas.

Taču zināms, ka dažkārt tiek traucēti īsviļņu radio sakari. Tas notiek Saules hromosfēras uzliesmojumu rezultātā, kuru dēļ strauji palielinās Saules ultravioletais starojums, izraisot spēcīgus jonosfēras un Zemes magnētiskā lauka traucējumus – magnētiskās vētras. Magnētisko vētru laikā tiek traucēta radio saziņa, jo uzlādēto daļiņu kustība ir atkarīga no magnētiskā lauka. Magnētisko vētru laikā jonosfēra sliktāk atstaro radioviļņus vai nodod tos kosmosā. Galvenokārt mainoties saules aktivitātei, ko papildina ultravioletā starojuma palielināšanās, jonosfēras elektronu blīvums un radioviļņu absorbcija dienas laikā palielinās, izraisot īsviļņu radiosakaru traucējumus.

Saskaņā ar jauniem pētījumiem, jaudīgā jonizētā slānī ir zonas, kurās brīvo elektronu koncentrācija sasniedz nedaudz augstāku koncentrāciju nekā blakus esošajos slāņos. Ir zināmas četras šādas zonas, kas atrodas aptuveni 60-80, 100-120, 180-200 un 300-400 augstumos. km un ir atzīmēti ar burtiem D, E, F 1 un F 2 . Pieaugot Saules starojumam, lādētās daļiņas (ķermeņi) Zemes magnētiskā lauka ietekmē tiek novirzītas uz augstiem platuma grādiem. Nonākot atmosfērā, asinsķermenīši pastiprina gāzu jonizāciju tiktāl, ka sākas to mirdzums. Lūk, kā polārblāzmas- skaistu daudzkrāsainu loku veidā, kas iedegas naksnīgajās debesīs, galvenokārt Zemes augstajos platuma grādos. Auroras pavada spēcīgas magnētiskas vētras. Šādos gadījumos polārblāzmas kļūst redzamas vidējos platuma grādos, retos gadījumos pat tropu zonā. Tā, piemēram, 1957. gada 21. – 22. janvārī novērotā intensīvā polārblāzma bija redzama gandrīz visos mūsu valsts dienvidu reģionos.

Fotografējot polārblāzmas no diviem punktiem, kas atrodas vairāku desmitu kilometru attālumā, ar lielu precizitāti tiek noteikts polārblāzmas augstums. Polārblāzmas parasti atrodas aptuveni 100 augstumā km, bieži tie atrodas vairāku simtu kilometru augstumā un dažreiz aptuveni 1000 kilometru augstumā km. Lai gan polārblāzmu būtība ir noskaidrota, ar šo parādību joprojām ir daudz neatrisinātu jautājumu. Polārblāzmu formu daudzveidības iemesli joprojām nav zināmi.

Saskaņā ar trešo padomju satelītu, no 200 līdz 1000 augstumiem km dienas laikā dominē sadalītā molekulārā skābekļa pozitīvie joni, t.i., atomu skābeklis (O). Padomju zinātnieki pēta jonosfēru ar Kosmos sērijas mākslīgo pavadoņu palīdzību. Amerikāņu zinātnieki arī pēta jonosfēru ar satelītu palīdzību.

Virsma, kas atdala termosfēru no eksosfēras, svārstās atkarībā no Saules aktivitātes izmaiņām un citiem faktoriem. Vertikāli šīs svārstības sasniedz 100-200 km un vēl.

Eksosfēra (izkliedes sfēra) - atmosfēras augstākā daļa, kas atrodas virs 800 km. Viņa ir maz pētīta. Saskaņā ar novērojumu un teorētisko aprēķinu datiem temperatūra eksosfērā paaugstinās līdz ar augstumu, domājams, līdz 2000°. Atšķirībā no apakšējās jonosfēras, eksosfērā gāzes ir tik reti sastopamas, ka to daļiņas, pārvietojoties milzīgā ātrumā, gandrīz nekad nesaskaras.

Vēl salīdzinoši nesen tika pieņemts, ka atmosfēras nosacītā robeža atrodas aptuveni 1000 augstumā. km. Taču, pamatojoties uz mākslīgo Zemes pavadoņu palēninājumu, ir konstatēts, ka 700-800 augstumos km 1 cm 3 satur līdz 160 tūkstošiem pozitīvo atomu skābekļa un slāpekļa jonu. Tas dod pamatu pieņemt, ka uzlādētie atmosfēras slāņi izplatās kosmosā daudz lielākā attālumā.

Augstās temperatūrās uz atmosfēras nosacītās robežas gāzes daļiņu ātrumi sasniedz aptuveni 12 km/s Ar šiem ātrumiem gāzes pakāpeniski atstāj zemes gravitācijas apgabalu starpplanētu telpā. Tas notiek jau ilgu laiku. Piemēram, ūdeņraža un hēlija daļiņas tiek izvadītas starpplanētu telpā vairāku gadu laikā.

Atmosfēras augsto slāņu izpētē tika iegūti bagātīgi dati gan no Kosmos un Elektron sērijas satelītiem, gan ģeofizikālajām raķetēm un kosmosa stacijām Mars-1, Luna-4 u.c. Vērtīgi bija arī tiešie astronautu novērojumi. Tātad, pēc V. Nikolajevas-Tereškovas kosmosā uzņemtajām fotogrāfijām, tika konstatēts, ka 19 augstumā km ir putekļu slānis no Zemes. To apstiprināja arī kosmosa kuģa Voskhod apkalpes iegūtie dati. Acīmredzot pastāv cieša saistība starp putekļu slāni un t.s perlamutra mākoņi, dažreiz novērota aptuveni 20-30 augstumākm.

No atmosfēras līdz kosmosam. Iepriekšējie pieņēmumi, ka ārpus Zemes atmosfēras, starpplanētu

telpā, gāzes ir ļoti reti sastopamas, un daļiņu koncentrācija nepārsniedz vairākas vienības vienā cm3, nebija pamatoti. Pētījumi ir parādījuši, ka zemei ​​tuvākā telpa ir piepildīta ar lādētām daļiņām. Pamatojoties uz to, tika izvirzīta hipotēze par zonu esamību ap Zemi ar izteikti palielinātu lādēto daļiņu saturu, t.i. radiācijas jostas- iekšējais un ārējais. Jauni dati palīdzēja noskaidrot. Izrādījās, ka starp iekšējo un ārējo starojuma joslu atrodas arī uzlādētas daļiņas. To skaits mainās atkarībā no ģeomagnētiskās un saules aktivitātes. Tādējādi saskaņā ar jauno pieņēmumu radiācijas jostu vietā ir radiācijas zonas bez skaidri noteiktām robežām. Radiācijas zonu robežas mainās atkarībā no saules aktivitātes. Ar tās pastiprināšanos, t.i., uz Saules parādoties plankumiem un gāzes strūklām, kas izplūst simtiem tūkstošu kilometru garumā, palielinās kosmisko daļiņu plūsma, kas baro Zemes radiācijas zonas.

Radiācijas zonas ir bīstamas cilvēkiem, kas lido ar kosmosa kuģi. Tāpēc pirms lidojuma kosmosā tiek noteikts radiācijas zonu stāvoklis un novietojums, kā arī tiek izvēlēta kosmosa kuģa orbīta tā, lai tā izietu ārpus paaugstināta starojuma apgabaliem. Tomēr augstie atmosfēras slāņi, kā arī Zemei tuvu esošā kosmosa izplatība joprojām ir maz pētīta.

Atmosfēras augsto slāņu un Zemei tuvās telpas izpētē tiek izmantoti bagātīgi dati, kas iegūti no Kosmos sērijas satelītiem un kosmosa stacijām.

Atmosfēras augstie slāņi ir vismazāk pētīti. Tomēr mūsdienu metodes tās pētīšanā ļauj cerēt, ka tuvāko gadu laikā cilvēks zinās daudzas detaļas par tās atmosfēras uzbūvi, kuras apakšā viņš dzīvo.

Noslēgumā piedāvājam shematisku atmosfēras vertikālo griezumu (7. att.). Šeit augstumi kilometros un gaisa spiediens milimetros ir attēloti vertikāli, bet temperatūra - horizontāli. Cietā līkne parāda gaisa temperatūras izmaiņas līdz ar augstumu. Atbilstošajos augstumos tika atzīmētas svarīgākās atmosfērā novērotās parādības, kā arī radiozondu un citu atmosfēras zondēšanas līdzekļu sasniegtie maksimālie augstumi.

- Zemeslodes gaisa apvalks, kas griežas kopā ar Zemi. Atmosfēras augšējā robeža parasti tiek veikta 150-200 km augstumā. Apakšējā robeža ir Zemes virsma.

Atmosfēras gaiss ir gāzu maisījums. Lielāko daļu tā tilpuma virszemes gaisa slānī veido slāpeklis (78%) un skābeklis (21%). Turklāt gaiss satur inertas gāzes (argons, hēlijs, neons utt.), oglekļa dioksīdu (0,03), ūdens tvaikus un dažādas cietās daļiņas (putekļi, sodrēji, sāls kristāli).

Gaiss ir bezkrāsains, un debesu krāsa skaidrojama ar gaismas viļņu izkliedes īpatnībām.

Atmosfēra sastāv no vairākiem slāņiem: troposfēras, stratosfēras, mezosfēras un termosfēras.

Apakšējo gaisa slāni sauc troposfēra. Dažādos platuma grādos tā jauda nav vienāda. Troposfēra atkārto planētas formu un kopā ar Zemi piedalās aksiālajā rotācijā. Pie ekvatora atmosfēras biezums svārstās no 10 līdz 20 km. Pie ekvatora tas ir lielāks, un pie poliem tas ir mazāks. Troposfērai ir raksturīgs maksimālais gaisa blīvums, tajā ir koncentrētas 4/5 no visas atmosfēras masas. Troposfēra nosaka laika apstākļus: šeit veidojas dažādas gaisa masas, veidojas mākoņi un nokrišņi, notiek intensīva horizontāla un vertikāla gaisa kustība.

Virs troposfēras atrodas līdz 50 km augstumam stratosfēra. To raksturo mazāks gaisa blīvums, tajā nav ūdens tvaiku. Stratosfēras lejas daļā aptuveni 25 km augstumā. ir "ozona ekrāns" - atmosfēras slānis ar augstu ozona koncentrāciju, kas absorbē ultravioleto starojumu, kas ir nāvējošs organismiem.

Augstumā no 50 līdz 80-90 km stiepjas mezosfēra. Palielinoties augstumam, temperatūra pazeminās ar vidējo vertikālo gradientu (0,25-0,3)° / 100 m, un gaisa blīvums samazinās. Galvenais enerģijas process ir starojuma siltuma pārnese. Atmosfēras mirdzums ir saistīts ar sarežģītiem fotoķīmiskiem procesiem, kuros iesaistīti radikāļi, vibrācijas ierosinātas molekulas.

Termosfēra atrodas 80-90 līdz 800 km augstumā. Gaisa blīvums šeit ir minimāls, gaisa jonizācijas pakāpe ir ļoti augsta. Temperatūra mainās atkarībā no Saules aktivitātes. Lielā uzlādēto daļiņu skaita dēļ šeit tiek novērotas polārblāzmas un magnētiskās vētras.

Atmosfērai ir liela nozīme Zemes dabai. Bez skābekļa dzīvie organismi nevar elpot. Tās ozona slānis aizsargā visas dzīvās būtnes no kaitīgajiem ultravioletajiem stariem. Atmosfēra izlīdzina temperatūras svārstības: Zemes virsma naktī nepārdzesē un dienā nepārkarst. Atmosfēras gaisa blīvos slāņos, nesasniedzot planētas virsmu, meteorīti izdeg no ērkšķiem.

Atmosfēra mijiedarbojas ar visiem zemes čaumalām. Ar tās palīdzību notiek siltuma un mitruma apmaiņa starp okeānu un zemi. Bez atmosfēras nebūtu mākoņu, nokrišņu, vēju.

Cilvēka darbība būtiski negatīvi ietekmē atmosfēru. Rodas gaisa piesārņojums, kas izraisa oglekļa monoksīda (CO 2) koncentrācijas palielināšanos. Un tas veicina globālo sasilšanu un pastiprina "siltumnīcas efektu". Zemes ozona slānis tiek iznīcināts rūpniecisko atkritumu un transporta dēļ.

Atmosfēra ir jāsargā. Attīstītajās valstīs tiek veikts pasākumu kopums, lai aizsargātu atmosfēras gaisu no piesārņojuma.

Vai jums ir kādi jautājumi? Vai vēlaties uzzināt vairāk par atmosfēru?
Lai saņemtu pasniedzēja palīdzību - reģistrējieties.

vietne, pilnībā vai daļēji kopējot materiālu, ir nepieciešama saite uz avotu.