Grosimea aproximativă a atmosferei. Straturile principale ale atmosferei terestre în ordine crescătoare

Planeta albastra...

Acest subiect trebuia să apară pe site-ul unul dintre primele. La urma urmei, elicopterele sunt aeronave atmosferice. Atmosfera Pământului- habitatul lor, ca să spunem așa :-). DAR proprietățile fizice ale aerului doar determinați calitatea acestui habitat :-). Deci acesta este unul dintre elementele de bază. Și baza este întotdeauna scrisă întâi. Dar tocmai acum mi-am dat seama de asta. Cu toate acestea, este mai bine, după cum știți, mai târziu decât niciodată... Să atingem această problemă, dar fără a intra în sălbăticie și dificultăți inutile :-).

Asa de… Atmosfera Pământului. Aceasta este învelișul gazos al planetei noastre albastre. Toată lumea știe acest nume. De ce albastru? Pur și simplu pentru că componenta „albastru” (precum și albastru și violet) a luminii solare (spectrul) este cel mai bine împrăștiată în atmosferă, colorându-l astfel în albăstrui-albăstrui, uneori cu o notă de violet (într-o zi însorită, desigur :-)) .

Compoziția atmosferei Pământului.

Compoziția atmosferei este destul de largă. Nu voi enumera toate componentele din text, există o ilustrare bună pentru aceasta.Compoziția tuturor acestor gaze este aproape constantă, cu excepția dioxidului de carbon (CO 2 ). În plus, atmosfera conține în mod necesar apă sub formă de vapori, picături în suspensie sau cristale de gheață. Cantitatea de apă nu este constantă și depinde de temperatură și, într-o măsură mai mică, de presiunea aerului. În plus, atmosfera Pământului (în special cea actuală) conține și o anumită cantitate, aș spune „tot felul de mizerii” :-). Acestea sunt SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, în plus există vapori de mercur Hg. Adevărat, toate acestea sunt acolo în cantități mici, slavă Domnului :-).

Atmosfera Pământului Se obișnuiește să se împartă în mai multe zone succesive în înălțime deasupra suprafeței.

Prima, cea mai apropiată de pământ, este troposfera. Acesta este cel mai jos și, ca să spunem așa, stratul principal pentru viața diferitelor tipuri. Conține 80% din masa întregului aer atmosferic (deși în volum reprezintă doar aproximativ 1% din întreaga atmosferă) și aproximativ 90% din toată apa atmosferică. Cea mai mare parte a tuturor vânturilor, norilor, ploilor și ninsorilor 🙂 provin de acolo. Troposfera se extinde până la înălțimi de aproximativ 18 km la latitudini tropicale și până la 10 km la latitudini polare. Temperatura aerului din acesta scade cu o creștere de aproximativ 0,65 ° C la fiecare 100 m.

zonele atmosferice.

A doua zonă este stratosfera. Trebuie să spun că o altă zonă îngustă se distinge între troposferă și stratosferă - tropopauza. Oprește scăderea temperaturii odată cu înălțimea. Tropopauza are o grosime medie de 1,5-2 km, dar limitele sale sunt neclare, iar troposfera se suprapune adesea cu stratosfera.

Deci stratosfera are o înălțime medie de 12 km până la 50 km. Temperatura din el până la 25 km rămâne neschimbată (aproximativ -57ºС), apoi undeva până la 40 km se ridică la aproximativ 0ºС și mai departe până la 50 km rămâne neschimbată. Stratosfera este o parte relativ liniștită a atmosferei pământului. Practic nu există condiții meteorologice nefavorabile în el. În stratosferă se află celebrul strat de ozon la altitudini de la 15-20 km până la 55-60 km.

Aceasta este urmată de o mică stratopauză a stratului limită, în care temperatura rămâne în jurul valorii de 0ºС, iar apoi zona următoare este mezosfera. Se extinde la altitudini de 80-90 km, iar în el temperatura scade la aproximativ 80ºС. În mezosferă, meteorii mici devin de obicei vizibili, care încep să strălucească în ea și să ard acolo.

Următorul decalaj îngust este mezopauza și dincolo de ea zona termosferei. Înălțimea sa este de până la 700-800 km. Aici temperatura începe din nou să crească și la altitudini de aproximativ 300 km poate atinge valori de ordinul a 1200ºС. După aceea, rămâne constantă. Ionosfera este situată în interiorul termosferei până la o înălțime de aproximativ 400 km. Aici, aerul este puternic ionizat din cauza expunerii la radiația solară și are o conductivitate electrică ridicată.

Următoarea și, în general, ultima zonă este exosfera. Aceasta este așa-numita zonă de împrăștiere. Aici sunt prezente în principal hidrogenul foarte rarefiat și heliul (cu predominanța hidrogenului). La altitudini de aproximativ 3000 km, exosfera trece în vidul spațial apropiat.

Asa e pe undeva. De ce despre? Pentru că aceste straturi sunt mai degrabă condiționate. Sunt posibile diferite modificări ale altitudinii, compoziției gazelor, apei, temperaturii, ionizării și așa mai departe. În plus, există mult mai mulți termeni care definesc structura și starea atmosferei pământului.

De exemplu, homosferă și heterosferă. În primul, gazele atmosferice sunt bine amestecate și compoziția lor este destul de omogenă. Al doilea este situat deasupra primului și practic nu există o astfel de amestecare acolo. Gazele sunt separate prin gravitație. Limita dintre aceste straturi este situată la o altitudine de 120 km și se numește turbopauză.

Poate că vom termina cu termenii, dar cu siguranță voi adăuga că se presupune în mod convențional că limita atmosferei este situată la o altitudine de 100 km deasupra nivelului mării. Această graniță se numește Linia Karman.

Voi adăuga încă două imagini pentru a ilustra structura atmosferei. Prima, insa, este in germana, dar este suficient de completa si usor de inteles :-). Poate fi mărită și bine considerată. Al doilea arată schimbarea temperaturii atmosferice cu altitudinea.

Structura atmosferei Pământului.

Schimbarea temperaturii aerului cu altitudinea.

Navele spațiale orbitale moderne cu echipaj zboară la altitudini de aproximativ 300-400 km. Totuși, aceasta nu mai este aviație, deși zona, desigur, este într-un anumit sens strâns legată și cu siguranță vom mai vorbi despre asta :-).

Zona de aviație este troposfera. Avioanele atmosferice moderne pot zbura și în straturile inferioare ale stratosferei. De exemplu, plafonul practic al MIG-25RB este de 23000 m.

Zbor în stratosferă.

Și exact proprietățile fizice ale aerului troposferele determină cum va fi zborul, cât de eficient va fi sistemul de control al aeronavei, cum îl vor afecta turbulențele din atmosferă, cum vor funcționa motoarele.

Prima proprietate principală este temperatura aerului. În dinamica gazelor, acesta poate fi determinat pe scara Celsius sau pe scara Kelvin.

Temperatura t1 la o înălțime dată H pe scara Celsius se determină:

t 1 \u003d t - 6,5N, Unde t este temperatura aerului la sol.

Temperatura pe scara Kelvin se numește temperatura absolută Zero pe această scară este zero absolut. La zero absolut, mișcarea termică a moleculelor se oprește. Zero absolut pe scara Kelvin corespunde cu -273º pe scara Celsius.

În consecință, temperatura T la inaltime H pe scara Kelvin se determină:

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

Presiunea aerului. Presiunea atmosferică se măsoară în pascali (N/m2), în vechiul sistem de măsurare în atmosfere (atm.). Există, de asemenea, presiunea barometrică. Aceasta este presiunea măsurată în milimetri de mercur folosind un barometru cu mercur. Presiunea barometrică (presiunea la nivelul mării) egală cu 760 mm Hg. Artă. numit standard. La fizică, 1 atm. doar egal cu 760 mm Hg.

Densitatea aerului. În aerodinamică, conceptul cel mai des folosit este densitatea masei aerului. Aceasta este masa de aer în 1 m3 de volum. Densitatea aerului se modifică odată cu înălțimea, aerul devine mai rarefiat.

Umiditatea aerului. Afișează cantitatea de apă din aer. Există un concept" umiditate relativă". Acesta este raportul dintre masa vaporilor de apă și maximul posibil la o anumită temperatură. Conceptul de 0%, adică atunci când aerul este complet uscat, poate exista în general doar în laborator. Pe de altă parte, umiditatea 100% este destul de reală. Aceasta înseamnă că aerul a absorbit toată apa pe care ar putea-o absorbi. Ceva ca un absolut „burete plin”. Umiditatea relativă ridicată reduce densitatea aerului, în timp ce umiditatea relativă scăzută o crește în consecință.

Datorită faptului că zborurile cu aeronave au loc în condiții atmosferice diferite, parametrii lor de zbor și aerodinamici într-un singur mod de zbor pot fi diferiți. Prin urmare, pentru o evaluare corectă a acestor parametri, am introdus Atmosferă standard internațională (ISA). Arată schimbarea stării aerului odată cu creșterea altitudinii.

Parametrii principali ai stării aerului la umiditate zero sunt luați ca:

presiunea P = 760 mm Hg. Artă. (101,3 kPa);

temperatura t = +15°C (288 K);

densitatea masei ρ \u003d 1,225 kg / m 3;

Pentru ISA, se presupune (după cum am menționat mai sus :-)) că temperatura scade în troposferă cu 0,65º pentru fiecare 100 de metri de altitudine.

Atmosferă standard (de exemplu până la 10000 m).

Tabelele ISA sunt folosite pentru calibrarea instrumentelor, precum și pentru calcule de navigație și inginerie.

Proprietățile fizice ale aerului include, de asemenea, concepte precum inerția, vâscozitatea și compresibilitatea.

Inerția este o proprietate a aerului care caracterizează capacitatea acestuia de a rezista la schimbarea stării de repaus sau la mișcare rectilinie uniformă. . Măsura inerției este densitatea masei aerului. Cu cât este mai mare, cu atât este mai mare inerția și forța de tracțiune a mediului atunci când aeronava se deplasează în el.

Viscozitate. Determină rezistența la frecare împotriva aerului pe măsură ce aeronava se mișcă.

Compresibilitatea măsoară modificarea densității aerului pe măsură ce presiunea se modifică. La viteze mici ale aeronavei (până la 450 km/h), nu există nicio modificare a presiunii atunci când fluxul de aer curge în jurul ei, dar la viteze mari începe să apară efectul compresibilității. Influența sa asupra supersonicului este deosebit de pronunțată. Aceasta este o zonă separată de aerodinamică și un subiect pentru un articol separat :-).

Ei bine, se pare că asta e tot deocamdată... E timpul să terminăm această enumerare puțin plictisitoare, de care, însă, nu se poate dispensa :-). Atmosfera Pământului, parametrii săi, proprietățile fizice ale aerului sunt la fel de importanți pentru aeronavă ca și parametrii aparatului în sine și era imposibil să nu le menționăm.

Deocamdată, până la următoarele întâlniri și mai multe subiecte interesante 🙂…

P.S. Pentru desert, vă sugerez să vizionați un videoclip filmat din cabina unui geamăn MIG-25PU în timpul zborului său în stratosferă. Filmat, se pare, de un turist care are bani pentru astfel de zboruri :-). Filmat mai ales prin parbriz. Observați culoarea cerului...

Lumea din jurul nostru este formată din trei părți foarte diferite: pământ, apă și aer. Fiecare dintre ele este unică și interesantă în felul său. Acum vom vorbi doar despre ultimul dintre ei. Ce este atmosfera? Cum a apărut? Din ce este făcut și în ce părți este împărțit? Toate aceste întrebări sunt extrem de interesante.

Însuși numele „atmosferă” este format din două cuvinte de origine greacă, traduse în rusă, ele înseamnă „abur” și „minge”. Și dacă te uiți la definiția exactă, poți citi următoarele: „Atmosfera este învelișul de aer al planetei Pământ, care se grăbește împreună cu ea în spațiul cosmic”. S-a dezvoltat în paralel cu procesele geologice și geochimice care au avut loc pe planetă. Și astăzi toate procesele care au loc în organismele vii depind de el. Fără atmosferă, planeta ar deveni un deșert fără viață precum luna.

În ce constă?

Întrebarea care este atmosfera și ce elemente sunt incluse în ea îi interesează pe oameni de multă vreme. Componentele principale ale acestei cochilii erau deja cunoscute în 1774. Au fost instalate de Antoine Lavoisier. El a descoperit că compoziția atmosferei este formată în mare parte din azot și oxigen. De-a lungul timpului, componentele sale au fost rafinate. Și acum știm că conține mult mai multe gaze, precum și apă și praf.

Să luăm în considerare mai detaliat în ce constă atmosfera Pământului de lângă suprafața sa. Cel mai comun gaz este azotul. Conține puțin mai mult de 78 la sută. Dar, în ciuda unei cantități atât de mari, azotul din aer practic nu este activ.

Următorul element ca mărime și cel mai important este oxigenul. Acest gaz conține aproape 21% și arată doar o activitate foarte mare. Funcția sa specifică este de a oxida materia organică moartă, care se descompune în urma acestei reacții.

Gaze scăzute, dar importante

Al treilea gaz care face parte din atmosferă este argonul. Este puțin mai puțin de unu la sută. Urmează dioxid de carbon cu neon, heliu cu metan, cripton cu hidrogen, xenon, ozon și chiar amoniac. Dar ele sunt conținute atât de puțin încât procentul acestor componente este egal cu sutimi, miimi și milionimi. Dintre acestea, doar dioxidul de carbon joacă un rol semnificativ, deoarece este materialul de construcție de care plantele au nevoie pentru fotosinteză. Cealaltă funcție importantă a acesteia este de a împiedica radiațiile și de a absorbi o parte din căldura soarelui.

Un alt gaz rar, dar important, ozonul, există pentru a capta radiațiile ultraviolete provenite de la soare. Datorită acestei proprietăți, toată viața de pe planetă este protejată în mod fiabil. Pe de altă parte, ozonul afectează temperatura stratosferei. Datorită faptului că absoarbe această radiație, aerul este încălzit.

Constanța compoziției cantitative a atmosferei este menținută prin amestecare non-stop. Straturile sale se deplasează atât pe orizontală, cât și pe verticală. Prin urmare, oriunde în lume există suficient oxigen și nu există exces de dioxid de carbon.

Ce altceva este în aer?

Trebuie remarcat faptul că aburul și praful pot fi detectați în spațiul aerian. Acesta din urmă este format din polen și particule de sol, în oraș li se alătură impuritățile emisiilor de particule din gazele de eșapament.

Dar este multă apă în atmosferă. În anumite condiții, se condensează și apar nori și ceață. De fapt, acesta este același lucru, doar primele apar sus deasupra suprafeței Pământului, iar ultima se răspândește de-a lungul acesteia. Norii iau o varietate de forme. Acest proces depinde de înălțimea deasupra Pământului.

Dacă s-au format la 2 km deasupra pământului, atunci se numesc stratificat. Din ele cade ploaia pe pământ sau zăpada. Deasupra lor se formează norii cumulus până la o înălțime de 8 km. Sunt întotdeauna cele mai frumoase și pitorești. Ei sunt examinați și se întrebă cum arată. Dacă astfel de formațiuni apar în următorii 10 km, acestea vor fi foarte ușoare și aerisite. Numele lor este cirrus.

Care sunt straturile atmosferei?

Deși au temperaturi foarte diferite unul de celălalt, este foarte greu de spus la ce înălțime anume începe un strat și se termină altul. Această împărțire este foarte condiționată și este aproximativă. Cu toate acestea, straturile atmosferei încă există și își îndeplinesc funcțiile.

Partea cea mai de jos a învelișului de aer se numește troposferă. Grosimea sa crește la trecerea de la poli la ecuator de la 8 la 18 km. Aceasta este cea mai caldă parte a atmosferei, deoarece aerul din ea este încălzit de la suprafața pământului. Cea mai mare parte a vaporilor de apă este concentrat în troposferă, astfel încât în ​​ea se formează nori, precipitațiile cad, furtunile bubuie și vânturile bat.

Următorul strat are aproximativ 40 km grosime și se numește stratosferă. Dacă observatorul se deplasează în această parte a aerului, va descoperi că cerul a devenit violet. Acest lucru se datorează densității scăzute a substanței, care practic nu împrăștie razele soarelui. În acest strat zboară avioanele cu reacție. Pentru ei, toate spațiile deschise sunt deschise acolo, deoarece practic nu există nori. În interiorul stratosferei există un strat format dintr-o cantitate mare de ozon.

Este urmată de stratopauză și mezosferă. Acesta din urmă are o grosime de aproximativ 30 km. Se caracterizează printr-o scădere bruscă a densității și a temperaturii aerului. Cerul pare negru pentru observator. Aici puteți urmări chiar și stelele în timpul zilei.

Straturi cu puțin sau deloc aer

Structura atmosferei continuă cu un strat numit termosferă - cel mai lung dintre toate celelalte, grosimea sa ajunge la 400 km. Acest strat este caracterizat de o temperatură uriașă, care poate ajunge la 1700 ° C.

Ultimele două sfere sunt adesea combinate într-una singură și o numesc ionosferă. Acest lucru se datorează faptului că în ele apar reacții cu eliberarea de ioni. Aceste straturi vă permit să observați un astfel de fenomen natural precum aurora boreală.

Următorii 50 de km de Pământ sunt rezervați exosferei. Aceasta este învelișul exterior al atmosferei. În ea, particulele de aer sunt împrăștiate în spațiu. Sateliții meteorologici se deplasează de obicei în acest strat.

Atmosfera Pământului se termină cu o magnetosferă. Ea a fost cea care a adăpostit majoritatea sateliților artificiali ai planetei.

După tot ce s-a spus, nu ar trebui să se pună la îndoială care este atmosfera. Dacă există îndoieli cu privire la necesitatea sa, atunci este ușor să le risipiți.

Valoarea atmosferei

Funcția principală a atmosferei este de a proteja suprafața planetei de supraîncălzirea în timpul zilei și răcirea excesivă noaptea. Următoarea importanță a acestui înveliș, pe care nimeni nu o va contesta, este furnizarea de oxigen tuturor ființelor vii. Fără el, s-ar sufoca.

Majoritatea meteoriților ard în straturile superioare, fără a ajunge niciodată la suprafața Pământului. Și oamenii pot admira luminile zburătoare, confundându-le cu stele căzătoare. Fără atmosferă, întregul Pământ ar fi plin de cratere. Și despre protecția împotriva radiațiilor solare a fost deja menționat mai sus.

Cum afectează o persoană atmosfera?

Foarte negativ. Acest lucru se datorează activității în creștere a oamenilor. Cota principală a tuturor aspectelor negative revine industriei și transporturilor. Apropo, mașinile care emit aproape 60% din toți poluanții pătrund în atmosferă. Restul de patruzeci sunt împărțiți între energie și industrie, precum și industrii pentru distrugerea deșeurilor.

Lista substanțelor nocive care reînnoiesc compoziția aerului în fiecare zi este foarte lungă. Din cauza transportului în atmosferă sunt: ​​azotul și sulful, carbonul, albastrul și funinginea, precum și un puternic cancerigen care provoacă cancer de piele - benzopiren.

Industria contabilizează următoarele elemente chimice: dioxid de sulf, hidrocarburi și hidrogen sulfurat, amoniac și fenol, clor și fluor. Dacă procesul continuă, atunci în curând răspunsurile la întrebările: „Care este atmosfera? În ce constă? va fi complet diferit.

Toți cei care au zburat cu un avion sunt obișnuiți cu acest tip de mesaj: „zborul nostru este la o altitudine de 10.000 m, temperatura peste bord este de 50 ° C”. Nu pare nimic deosebit. Cu cât este mai departe de suprafața Pământului încălzită de Soare, cu atât mai rece. Mulți oameni cred că scăderea temperaturii odată cu înălțimea continuă continuu și treptat temperatura scade, apropiindu-se de temperatura spațiului. Apropo, oamenii de știință au crezut așa până la sfârșitul secolului al XIX-lea.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra distribuției temperaturii aerului pe Pământ. Atmosfera este împărțită în mai multe straturi, care reflectă în primul rând natura schimbărilor de temperatură.

Stratul inferior al atmosferei se numește troposfera, care înseamnă „sfera de rotație". Toate schimbările de vreme și climă sunt rezultatul proceselor fizice care au loc tocmai în acest strat. Limita superioară a acestui strat este situată acolo unde scăderea temperaturii cu înălțimea este înlocuită de creșterea acesteia - aproximativ la o altitudine de 15-16 km deasupra ecuatorului și 7-8 km deasupra polilor.Ca și Pământul însuși, atmosfera sub influența rotației planetei noastre este, de asemenea, oarecum aplatizată peste poli și se umflă peste ecuator.Totuși, acest efect este mult mai puternic în atmosferă decât în ​​învelișul solid al Pământului.În direcția de la suprafața Pământului până la limita superioară a troposferei, temperatura aerului scade.Deasupra ecuatorului, temperatura minimă a aerului este de aproximativ -62 ° C, iar deasupra polilor aproximativ -45 ° C. În latitudinile temperate, mai mult de 75% din masa atmosferei se află în troposferă.La tropice, aproximativ 90% se află în masele troposferei atmosferei.

În 1899, s-a găsit un minim în profilul vertical de temperatură la o anumită înălțime, iar apoi temperatura a crescut ușor. Începutul acestei creșteri înseamnă trecerea la următorul strat al atmosferei - la stratosferă, care înseamnă „sfera stratului". Termenul stratosferă înseamnă și reflectă ideea anterioară a unicității stratului situat deasupra troposferei. Stratosfera se extinde la o înălțime de aproximativ 50 km deasupra suprafeței pământului. Caracteristica sa este , în special, o creștere bruscă a temperaturii aerului Această creștere a temperaturii este explicată reacția de formare a ozonului - una dintre principalele reacții chimice care au loc în atmosferă.

Cea mai mare parte a ozonului este concentrată la altitudini de aproximativ 25 km, dar în general stratul de ozon este o înveliș puternic întins pe înălțime, acoperind aproape toată stratosfera. Interacțiunea oxigenului cu razele ultraviolete este unul dintre procesele favorabile din atmosfera terestră care contribuie la menținerea vieții pe pământ. Absorbția acestei energii de către ozon previne curgerea excesivă a acesteia la suprafața pământului, unde se creează exact un astfel de nivel de energie care este potrivit pentru existența formelor de viață terestre. Ozonosfera absoarbe o parte din energia radiantă care trece prin atmosferă. Ca urmare, în ozonosferă se stabilește un gradient vertical de temperatură a aerului de aproximativ 0,62°C la 100 m, adică temperatura crește odată cu înălțimea până la limita superioară a stratosferei - stratopauza (50 km), atingând, conform unele date, 0 ° C.

La altitudini de la 50 la 80 km există un strat al atmosferei numit mezosferă. Cuvântul „mezosferă” înseamnă „sferă intermediară”, aici temperatura aerului continuă să scadă odată cu înălțimea. Deasupra mezosferei, într-un strat numit termosferă, temperatura crește din nou cu altitudinea până la aproximativ 1000°C, iar apoi scade foarte repede la -96°C. Cu toate acestea, nu scade la infinit, apoi temperatura crește din nou.

Termosferă este primul strat ionosferă. Spre deosebire de straturile menționate anterior, ionosfera nu se distinge prin temperatură. Ionosfera este o regiune de natură electrică care face posibile multe tipuri de comunicații radio. Ionosfera este împărțită în mai multe straturi, desemnându-le cu literele D, E, F1 și F2. Aceste straturi au și denumiri speciale. Împărțirea în straturi este cauzată de mai multe motive, dintre care cel mai important este influența inegală a straturilor asupra trecerii undelor radio. Stratul cel mai de jos, D, absoarbe în principal undele radio și astfel împiedică propagarea lor ulterioară. Cel mai bine studiat stratul E este situat la o altitudine de aproximativ 100 km deasupra suprafeței pământului. Se mai numește și stratul Kennelly-Heaviside după numele oamenilor de știință americani și englezi care l-au descoperit simultan și independent. Stratul E, ca o oglindă gigantică, reflectă undele radio. Datorită acestui strat, undele radio lungi parcurg distanțe mai mari decât ar fi de așteptat dacă s-ar propaga doar în linie dreaptă, fără a fi reflectate de stratul E. Stratul F are și ele proprietăți similare.Se mai numește și stratul Appleton. Împreună cu stratul Kennelly-Heaviside, reflectă undele radio către stațiile radio terestre.O astfel de reflexie poate avea loc în diferite unghiuri. Stratul Appleton este situat la o altitudine de aproximativ 240 km.

Regiunea cea mai exterioară a atmosferei, al doilea strat al ionosferei, este adesea numită exosfera. Acest termen indică existența periferiei spațiului în apropierea Pământului. Este dificil de determinat exact unde se termină atmosfera și unde începe spațiul, deoarece densitatea gazelor atmosferice scade treptat odată cu înălțimea, iar atmosfera însăși se transformă treptat într-un vid aproape, în care doar moleculele individuale se întâlnesc. Deja la o altitudine de aproximativ 320 km, densitatea atmosferei este atât de scăzută încât moleculele pot călători mai mult de 1 km fără să se ciocnească între ele. Partea cea mai exterioară a atmosferei servește drept graniță superioară, care este situată la altitudini de la 480 la 960 km.

Mai multe informații despre procesele din atmosferă pot fi găsite pe site-ul „Earth climate”

Atmosfera se extinde în sus pe multe sute de kilometri. Limita sa superioară, la o altitudine de aproximativ 2000-3000 km,într-o oarecare măsură condiționată, întrucât gazele care o alcătuiesc, rarefiate treptat, trec în spațiul mondial. Compoziția chimică a atmosferei, presiunea, densitatea, temperatura și celelalte proprietăți fizice ale acesteia se modifică odată cu înălțimea. După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 km nu se modifica semnificativ. Ceva mai sus, atmosfera este formată în principal din azot și oxigen. Dar la altitudini 100-110 km, Sub influența radiațiilor ultraviolete de la soare, moleculele de oxigen sunt împărțite în atomi și apare oxigenul atomic. Peste 110-120 km aproape tot oxigenul devine atomic. Se presupune că peste 400-500 km gazele care alcătuiesc atmosfera sunt și ele în stare atomică.

Presiunea și densitatea aerului scad rapid odată cu înălțimea. Deși atmosfera se extinde în sus pe sute de kilometri, cea mai mare parte este situată într-un strat destul de subțire adiacent suprafeței pământului în părțile sale cele mai joase. Deci, în stratul dintre nivelul mării și altitudinile 5-6 km jumătate din masa atmosferei este concentrată în stratul 0-16 km-90%, iar în strat 0-30 km- 99%. Aceeași scădere rapidă a masei de aer are loc peste 30 km. Dacă greutatea 1 m 3 aerul de la suprafața pământului este de 1033 g, apoi la o înălțime de 20 km este egal cu 43 g și la o înălțime de 40 km doar 4 ani

La o altitudine de 300-400 km iar mai sus, aerul este atât de rarefiat încât în ​​timpul zilei densitatea lui se schimbă de multe ori. Studiile au arătat că această modificare a densității este legată de poziția Soarelui. Cea mai mare densitate a aerului este în jurul prânzului, cea mai scăzută noaptea. Acest lucru se explică parțial prin faptul că straturile superioare ale atmosferei reacționează la modificările radiației electromagnetice ale Soarelui.

Schimbarea temperaturii aerului cu înălțimea este, de asemenea, neuniformă. După natura schimbării temperaturii cu înălțimea, atmosfera este împărțită în mai multe sfere, între care există straturi de tranziție, așa-numitele pauze, unde temperatura se modifică puțin cu înălțimea.

Iată numele și principalele caracteristici ale sferelor și straturilor de tranziție.

Să prezentăm datele de bază despre proprietățile fizice ale acestor sfere.

troposfera. Proprietățile fizice ale troposferei sunt în mare măsură determinate de influența suprafeței pământului, care este limita sa inferioară. Cea mai mare înălțime a troposferei se observă în zonele ecuatoriale și tropicale. Aici se ajunge la 16-18 kmși relativ puțin supus schimbărilor zilnice și sezoniere. Deasupra regiunilor polare și adiacente, limita superioară a troposferei se află în medie la un nivel de 8-10. km. La latitudini medii, variază de la 6-8 la 14-16 km.

Puterea verticală a troposferei depinde în mod semnificativ de natura proceselor atmosferice. Adesea, în timpul zilei, limita superioară a troposferei într-un anumit punct sau zonă scade sau crește cu câțiva kilometri. Acest lucru se datorează în principal schimbărilor de temperatură a aerului.

Mai mult de 4/5 din masa atmosferei terestre si aproape toti vaporii de apa continuti in aceasta sunt concentrati in troposfera. În plus, de la suprafața pământului până la limita superioară a troposferei, temperatura scade cu o medie de 0,6° pentru fiecare 100 m, sau 6° pentru 1. kmînălţa . Acest lucru se datorează faptului că aerul din troposferă este încălzit și răcit în principal de la suprafața pământului.

În conformitate cu afluxul de energie solară, temperatura scade de la ecuator la poli. Astfel, temperatura medie a aerului de lângă suprafața pământului la ecuator atinge +26°, peste regiunile polare -34°, -36° iarna și aproximativ 0° vara. Astfel, diferența de temperatură dintre ecuator și pol este de 60° iarna și de doar 26° vara. Adevărat, astfel de temperaturi scăzute în Arctica în timpul iernii se observă numai în apropierea suprafeței pământului, datorită răcirii aerului deasupra întinderilor de gheață.

Iarna, în Antarctica Centrală, temperatura aerului de la suprafața calotei de gheață este și mai scăzută. La stația Vostok, în august 1960, cea mai scăzută temperatură de pe glob a fost înregistrată -88,3°, iar cel mai adesea în Antarctica Centrală este -45°, -50°.

De la înălțime, diferența de temperatură dintre ecuator și pol scade. De exemplu, la înălțimea 5 km la ecuator temperatura atinge -2°, -4°, iar la aceeași înălțime în Arctica Centrală -37°, -39° iarna și -19°, -20° vara; prin urmare, diferența de temperatură iarna este de 35-36°, iar vara de 16-17°. În emisfera sudică, aceste diferențe sunt ceva mai mari.

Energia circulației atmosferice poate fi determinată prin contracte de temperatură ecuator-pol. Întrucât contrastele de temperatură sunt mai mari iarna, procesele atmosferice sunt mai intense decât vara. Așa se explică și faptul că vânturile de vest predominante în troposferă în timpul iernii au viteze mai mari decât vara. În acest caz, viteza vântului, de regulă, crește odată cu înălțimea, atingând un maxim la limita superioară a troposferei. Transportul orizontal este însoțit de mișcări verticale ale aerului și mișcări turbulente (dezordonate). Datorită creșterii și căderii unor volume mari de aer, norii se formează și se dispersează, apar și se oprește precipitațiile. Stratul de tranziție dintre troposferă și sfera de deasupra este tropopauza. Deasupra ei se află stratosfera.

Stratosferă se extinde de la înălțimile 8-17 până la 50-55 km. A fost deschis la începutul secolului nostru. În ceea ce privește proprietățile fizice, stratosfera diferă puternic de troposferă prin faptul că temperatura aerului aici, de regulă, crește cu o medie de 1 - 2 ° pe kilometru de altitudine și la limita superioară, la o înălțime de 50-55 km, chiar devine pozitiv. Creșterea temperaturii în această zonă este cauzată de prezența aici a ozonului (O 3), care se formează sub influența radiațiilor ultraviolete de la Soare. Stratul de ozon acoperă aproape toată stratosfera. Stratosfera este foarte săracă în vapori de apă. Nu există procese violente de formare a norilor și nici precipitații.

Mai recent, s-a presupus că stratosfera este un mediu relativ calm, în care amestecarea aerului nu are loc, ca în troposferă. Prin urmare, se credea că gazele din stratosferă sunt împărțite în straturi, în funcție de greutatea lor specifică. De aici și numele stratosferei („stratus” – stratificat). De asemenea, se credea că temperatura din stratosferă se formează sub influența echilibrului radiativ, adică atunci când radiația solară absorbită și reflectată sunt egale.

Date noi de la radiosonde și rachete meteorologice au arătat că stratosfera, ca și troposfera superioară, este supusă unei circulații intense a aerului, cu variații mari de temperatură și vânt. Aici, ca și în troposferă, aerul experimentează mișcări verticale semnificative, mișcări turbulente cu curenți puternici de aer orizontal. Toate acestea sunt rezultatul unei distribuții neuniforme a temperaturii.

Stratul de tranziție dintre stratosferă și sfera de deasupra este stratopauza. Cu toate acestea, înainte de a trece la caracteristicile straturilor superioare ale atmosferei, să facem cunoștință cu așa-numita ozonosferă, ale cărei limite corespund aproximativ limitelor stratosferei.

Ozon în atmosferă. Ozonul joacă un rol important în crearea regimului de temperatură și a curenților de aer din stratosferă. Ozonul (O 3) este resimțit de noi după o furtună atunci când inhalăm aer curat cu un gust plăcut. Totuși, aici nu vom vorbi despre acest ozon format în urma unei furtuni, ci despre ozonul conținut în stratul 10-60. km cu maxim la inaltimea de 22-25 km. Ozonul este produs prin acțiunea razelor ultraviolete ale soarelui și, deși cantitatea sa totală este nesemnificativă, joacă un rol important în atmosferă. Ozonul are capacitatea de a absorbi radiațiile ultraviolete ale soarelui și, prin urmare, protejează lumea animală și vegetală de efectele sale nocive. Chiar și acea mică fracțiune de raze ultraviolete care ajunge la suprafața pământului arde puternic corpul atunci când unei persoane îi place excesiv să facă plajă.

Cantitatea de ozon nu este aceeași în diferite părți ale Pământului. Există mai mult ozon la latitudinile mari, mai puțin la latitudinile mijlocii și joase, iar această cantitate se modifică în funcție de schimbarea anotimpurilor anului. Mai mult ozon primăvara, mai puțin toamna. În plus, fluctuațiile sale neperiodice apar în funcție de circulația orizontală și verticală a atmosferei. Multe procese atmosferice sunt strâns legate de conținutul de ozon, deoarece acesta are un efect direct asupra câmpului de temperatură.

Iarna, în timpul nopții polare, la latitudini mari, stratul de ozon emite și răcește aerul. Drept urmare, în stratosfera latitudinilor înalte (în Arctica și Antarctica), se formează iarna o regiune rece, un vâltoare ciclonic stratosferic cu gradiente orizontale mari de temperatură și presiune, care provoacă vânturi de vest peste latitudinile mijlocii ale globului.

Vara, în condițiile unei zile polare, la latitudini mari, stratul de ozon absoarbe căldura solară și încălzește aerul. Ca urmare a creșterii temperaturii în stratosfera la latitudini înalte, se formează o regiune de căldură și un vortex anticiclonic stratosferic. Prin urmare, peste latitudinile medii ale globului peste 20 km vara, vânturile de est predomină în stratosferă.

Mezosfera. Observațiile cu ajutorul rachetelor meteorologice și a altor metode au stabilit că creșterea generală a temperaturii observată în stratosferă se termină la altitudini de 50-55 km. Deasupra acestui strat, temperatura scade din nou și aproape de limita superioară a mezosferei (aproximativ 80 km) atinge -75°, -90°. În plus, temperatura crește din nou odată cu înălțimea.

Este interesant de observat că scăderea temperaturii odată cu înălțimea, caracteristică mezosferei, are loc diferit la diferite latitudini și pe tot parcursul anului. La latitudini joase, scăderea temperaturii are loc mai lent decât la latitudini înalte: gradientul de temperatură vertical mediu pentru mezosferă este, respectiv, 0,23° - 0,31° la 100. m sau 2,3°-3,1° pe 1 km. Vara este mult mai mare decât iarna. După cum arată cele mai recente cercetări la latitudini înalte, temperatura la limita superioară a mezosferei vara este cu câteva zeci de grade mai mică decât în ​​timpul iernii. În mezosfera superioară la o înălțime de aproximativ 80 kmîn stratul de mezopauză se oprește scăderea temperaturii odată cu înălțimea și începe creșterea acesteia. Aici, sub stratul de inversare în amurg sau înainte de răsăritul soarelui pe vreme senină, se observă nori subțiri strălucitori, luminați de soare sub orizont. Pe fundalul întunecat al cerului, strălucesc cu o lumină albastru-argintiu. Prin urmare, acești nori sunt numiți argintii.

Natura norilor noctilucenți nu este încă bine înțeleasă. Multă vreme s-a crezut că sunt compuse din praf vulcanic. Cu toate acestea, absența fenomenelor optice caracteristice norilor vulcanici reali a dus la respingerea acestei ipoteze. Apoi s-a sugerat că norii noctilucenți sunt alcătuiți din praf cosmic. În ultimii ani, s-a propus o ipoteză conform căreia acești nori sunt alcătuiți din cristale de gheață, ca norii cirus obișnuiți. Nivelul de localizare al norilor noctilucenți este determinat de stratul de întârziere datorat inversarea temperaturiiîn timpul trecerii de la mezosferă la termosferă la o înălțime de aproximativ 80 km.Întrucât temperatura în stratul de subinversiune atinge -80°C și mai mică, aici se creează condițiile cele mai favorabile pentru condensarea vaporilor de apă, care intră aici din stratosferă ca urmare a mișcării verticale sau prin difuzie turbulentă. Norii noctilucenți sunt de obicei observați vara, uneori în număr foarte mare și timp de câteva luni.

Observațiile norilor noctilucenți au stabilit că vara la nivelul lor vânturile sunt foarte variabile. Viteza vântului variază foarte mult: de la 50-100 la câteva sute de kilometri pe oră.

Temperatura la altitudine. O reprezentare vizuală a naturii distribuției temperaturii cu înălțimea, între suprafața pământului și altitudini de 90-100 km, iarna și vara în emisfera nordică, este dată în Figura 5. Suprafețele care separă sferele sunt prezentate aici cu caractere aldine. linii întrerupte. În partea de jos, troposfera iese bine în evidență, cu o scădere caracteristică a temperaturii odată cu înălțimea. Deasupra tropopauzei, în stratosferă, dimpotrivă, temperatura crește odată cu înălțimea în general și la înălțimi de 50-55 km atinge + 10°, -10°. Să fim atenți la un detaliu important. Iarna, în stratosfera latitudinilor înalte, temperatura de deasupra tropopauzei scade de la -60 la -75 ° și numai peste 30 °C. km se ridică din nou la -15°. Vara, începând de la tropopauză, temperatura crește odată cu înălțimea și cu 50 km atinge + 10°. Deasupra stratopauzei, temperatura începe din nou să scadă odată cu înălțimea și la un nivel de 80 km nu depășește -70°, -90°.

Din figura 5 rezultă că în stratul 10-40 km temperatura aerului iarna și vara la latitudini mari este puternic diferită. Iarna, în timpul nopții polare, temperatura aici ajunge la -60°, -75°, iar vara un minim de -45° este aproape de tropopauză. Deasupra tropopauzei, temperatura crește și la altitudini de 30-35 km este de numai -30°, -20°, ceea ce este cauzat de încălzirea aerului din stratul de ozon în timpul zilei polare. Din cifră mai rezultă că, chiar și într-un sezon și la același nivel, temperatura nu este aceeași. Diferența lor între diferitele latitudini depășește 20-30°. În acest caz, neomogenitatea este deosebit de semnificativă în stratul de temperatură scăzută (18-30 km) iar în stratul de temperaturi maxime (50-60 km)în stratosferă, precum și în stratul de temperaturi scăzute din mezosfera superioară (75-85km).

Temperaturile medii prezentate în Figura 5 sunt derivate din observații din emisfera nordică, dar conform informațiilor disponibile, ele pot fi atribuite și emisferei sudice. Unele diferențe există în principal la latitudini mari. Iarna peste Antarctica, temperatura aerului din troposferă și stratosferă inferioară este vizibil mai scăzută decât peste Arctica Centrală.

Vânturi înalte. Distribuția sezonieră a temperaturii determină un sistem destul de complex de curenți de aer în stratosferă și mezosferă.

Figura 6 prezintă o secțiune verticală a câmpului de vânt în atmosferă între suprafața pământului și o înălțime de 90. km iarna si vara peste emisfera nordica. Izoliniile arată vitezele medii ale vântului dominant (in Domnișoară). Din figură rezultă că regimul vântului iarna și vara în stratosferă este puternic diferit. Iarna, atât în ​​troposferă, cât și în stratosferă, predomină vânturile de vest cu viteze maxime egale cu aproximativ

100 Domnișoară la o înălţime de 60-65 km. Vara, vânturile de vest domină doar până la înălțimi de 18-20 km. Mai sus devin estice, cu viteze maxime de până la 70 Domnișoară la o înălţime de 55-60km.

Vara, deasupra mezosferei, vânturile devin vest, iar iarna, devin est.

Termosferă. Deasupra mezosferei se află termosfera, care se caracterizează printr-o creștere a temperaturii dinînălţime. Conform datelor obținute, în principal cu ajutorul rachetelor, s-a constatat că în termosferă este deja la nivelul de 150. km temperatura aerului ajunge la 220-240°, iar la nivelul de 200 km peste 500°. Deasupra, temperatura continuă să crească și la nivelul de 500-600 km depășește 1500°. Pe baza datelor obținute în timpul lansărilor de sateliți artificiali Pământeni, s-a constatat că în termosfera superioară temperatura atinge aproximativ 2000° și fluctuează semnificativ în timpul zilei. Se pune întrebarea cum se explică o temperatură atât de ridicată în straturile înalte ale atmosferei. Amintiți-vă că temperatura unui gaz este o măsură a vitezei medii a moleculelor. În partea inferioară, cea mai densă a atmosferei, moleculele gazelor care alcătuiesc aerul se ciocnesc adesea între ele atunci când se mișcă și transferă instantaneu energie cinetică. Prin urmare, energia cinetică într-un mediu dens este în medie aceeași. În straturile înalte, unde densitatea aerului este foarte scăzută, ciocnirile între moleculele situate la distanțe mari apar mai rar. Când energia este absorbită, viteza moleculelor în intervalul dintre ciocniri se modifică foarte mult; în plus, moleculele gazelor mai ușoare se mișcă cu o viteză mai mare decât moleculele gazelor grele. Ca urmare, temperatura gazelor poate fi diferită.

În gazele rarefiate, există relativ puține molecule de dimensiuni foarte mici (gaze ușoare). Dacă se mișcă la viteze mari, atunci temperatura într-un anumit volum de aer va fi ridicată. În termosferă, fiecare centimetru cub de aer conține zeci și sute de mii de molecule de diferite gaze, în timp ce la suprafața pământului sunt aproximativ o sută de milioane de miliarde. Prin urmare, temperaturile excesiv de ridicate din straturile înalte ale atmosferei, care arată viteza de mișcare a moleculelor în acest mediu foarte subțire, nu pot provoca nici măcar o încălzire ușoară a corpului situat aici. Așa cum o persoană nu simte căldură atunci când orbiește lămpile electrice, deși filamentele într-un mediu rarefiat se încălzesc instantaneu până la câteva mii de grade.

În termosfera inferioară și mezosferă, cea mai mare parte a ploilor de meteori se stinge înainte de a ajunge la suprafața pământului.

Informații disponibile despre straturile atmosferice peste 60-80 km sunt încă insuficiente pentru concluziile finale despre structura, regimul și procesele care se desfășoară în ele. Cu toate acestea, se știe că în mezosfera superioară și termosfera inferioară, regimul de temperatură este creat ca urmare a transformării oxigenului molecular (O 2) în oxigen atomic (O), care are loc sub acțiunea radiației solare ultraviolete. În termosferă, regimul de temperatură este foarte influențat de corpuscular, de raze X și de radiații. radiații ultraviolete de la soare. Aici, chiar și în timpul zilei, au loc schimbări bruște de temperatură și vânt.

Ionizarea atmosferei. Cea mai interesantă caracteristică a atmosferei peste 60-80 km este ea ionizare, adică procesul de formare a unui număr mare de particule încărcate electric - ioni. Deoarece ionizarea gazelor este caracteristică termosferei inferioare, se mai numește și ionosferă.

Gazele din ionosferă sunt în mare parte în stare atomică. Sub influența radiațiilor ultraviolete și corpusculare ale Soarelui, care au energie mare, are loc procesul de separare a electronilor din atomii neutri și moleculele de aer. Asemenea atomi și molecule, după ce au pierdut unul sau mai mulți electroni, devin încărcate pozitiv, iar un electron liber se poate reatașa la un atom sau o moleculă neutră și le înzestra cu sarcina sa negativă. Acești atomi și molecule încărcate pozitiv și negativ sunt numite ioni, si gazele ionizat, adică, după ce a primit o încărcare electrică. La o concentrație mai mare de ioni, gazele devin conductoare electric.

Procesul de ionizare are loc cel mai intens în straturi groase limitate de înălțimi de 60-80 și 220-400 km.În aceste straturi, există condiții optime pentru ionizare. Aici, densitatea aerului este vizibil mai mare decât în ​​atmosfera superioară, iar afluxul de radiații ultraviolete și corpusculare de la Soare este suficient pentru procesul de ionizare.

Descoperirea ionosferei este una dintre cele mai importante și strălucitoare realizări ale științei. La urma urmei, o trăsătură distinctivă a ionosferei este influența acesteia asupra propagării undelor radio. În straturile ionizate, undele radio sunt reflectate și, prin urmare, comunicarea radio pe distanță lungă devine posibilă. Atomii-ioni încărcați reflectă undele radio scurte și se întorc din nou la suprafața pământului, dar deja la o distanță considerabilă de locul transmisiei radio. Evident, undele radio scurte fac acest drum de mai multe ori și astfel se asigură comunicația radio pe distanță lungă. Dacă nu pentru ionosferă, atunci pentru transmiterea semnalelor stațiilor radio pe distanțe lungi ar fi necesară construirea unor linii de releu radio costisitoare.

Cu toate acestea, se știe că uneori comunicațiile radio cu unde scurte sunt întrerupte. Acest lucru se întâmplă ca urmare a erupțiilor cromosferice de pe Soare, din cauza cărora radiația ultravioletă a Soarelui crește brusc, ducând la perturbări puternice ale ionosferei și ale câmpului magnetic al Pământului - furtuni magnetice. În timpul furtunilor magnetice, comunicația radio este întreruptă, deoarece mișcarea particulelor încărcate depinde de câmpul magnetic. În timpul furtunilor magnetice, ionosfera reflectă undele radio mai rău sau le trece în spațiu. În principal, cu o modificare a activității solare, însoțită de o creștere a radiației ultraviolete, densitatea electronică a ionosferei și absorbția undelor radio în timpul zilei cresc, ceea ce duce la întreruperea comunicațiilor radio cu unde scurte.

Potrivit unor noi cercetări, într-un strat ionizat puternic există zone în care concentrația de electroni liberi atinge o concentrație puțin mai mare decât în ​​straturile învecinate. Sunt cunoscute patru astfel de zone, care sunt situate la altitudini de aproximativ 60-80, 100-120, 180-200 și 300-400. kmși sunt marcate cu litere D, E, F 1 Și F 2 . Odată cu creșterea radiației de la Soare, particulele încărcate (corpuscule) sub influența câmpului magnetic al Pământului sunt deviate către latitudini înalte. La intrarea în atmosferă, corpusculii intensifică ionizarea gazelor într-o asemenea măsură încât începe strălucirea lor. Acesta este cum aurore- sub formă de arce frumoase multicolore care se luminează pe cerul nopții, în principal la latitudinile înalte ale Pământului. Aurorele sunt însoțite de furtuni magnetice puternice. În astfel de cazuri, aurorele devin vizibile la latitudinile mijlocii și, în cazuri rare, chiar și în zona tropicală. Astfel, de exemplu, aurora intensă observată în perioada 21-22 ianuarie 1957, a fost vizibilă în aproape toate regiunile sudice ale ţării noastre.

Prin fotografierea aurorelor din două puncte situate la o distanță de câteva zeci de kilometri, înălțimea aurorei este determinată cu mare precizie. Aurorele sunt de obicei situate la o altitudine de aproximativ 100 km, adesea se găsesc la o altitudine de câteva sute de kilometri și uneori la un nivel de aproximativ 1000 km. Deși natura aurorelor a fost elucidată, există încă multe probleme nerezolvate legate de acest fenomen. Motivele diversității formelor de aurore sunt încă necunoscute.

Potrivit celui de-al treilea satelit sovietic, între înălțimile 200 și 1000 kmîn timpul zilei, predomină ionii pozitivi ai oxigenului molecular divizat, adică oxigenul atomic (O). Oamenii de știință sovietici studiază ionosfera cu ajutorul sateliților artificiali din seria Kosmos. Oamenii de știință americani studiază și ionosfera cu ajutorul sateliților.

Suprafața care separă termosfera de exosferă fluctuează în funcție de modificările activității solare și de alți factori. Pe verticală, aceste fluctuații ajung la 100-200 kmși altele.

Exosfera (sfera de împrăștiere) - partea superioară a atmosferei, situată peste 800 km. E puțin studiată. Conform datelor observațiilor și calculelor teoretice, temperatura din exosferă crește cu înălțimea probabil până la 2000°. Spre deosebire de ionosfera inferioară, în exosferă gazele sunt atât de rarefiate încât particulele lor, mișcându-se cu viteze extraordinare, nu se întâlnesc aproape niciodată.

Până relativ recent, se presupunea că limita condiționată a atmosferei este situată la o altitudine de aproximativ 1000. km. Cu toate acestea, pe baza decelerarii sateliților artificiali de pe Pământ, s-a stabilit că la altitudini de 700-800 kmîn 1 cm 3 conține până la 160 de mii de ioni pozitivi de oxigen atomic și azot. Acest lucru dă motive să presupunem că straturile încărcate ale atmosferei se extind în spațiu pe o distanță mult mai mare.

La temperaturi ridicate, la limita condiționată a atmosferei, vitezele particulelor de gaz ajung la aproximativ 12 km/s La aceste viteze, gazele părăsesc treptat regiunea gravitațională a Pământului în spațiul interplanetar. Acest lucru se întâmplă de mult timp. De exemplu, particulele de hidrogen și heliu sunt îndepărtate în spațiul interplanetar pe parcursul mai multor ani.

În studiul straturilor înalte ale atmosferei, s-au obținut date bogate atât de la sateliții din seriile Kosmos și Elektron, cât și de la rachete geofizice și stațiile spațiale Mars-1, Luna-4 etc. Observațiile directe ale astronauților au fost, de asemenea, valoroase. Deci, conform fotografiilor făcute în spațiu de V. Nikolaeva-Tereshkova, s-a constatat că la o altitudine de 19 km există un strat de praf de pe Pământ. Acest lucru a fost confirmat și de datele obținute de echipajul navei spațiale Voskhod. Aparent, există o relație strânsă între stratul de praf și așa-numitul nori sidefați, observată uneori la altitudini de aproximativ 20-30km.

De la atmosferă la spațiul cosmic. Ipotezele anterioare că în afara atmosferei Pământului, în interplanetar

spațiu, gazele sunt foarte rarefiate și concentrația particulelor nu depășește câteva unități în 1 cm 3, nu erau justificate. Studiile au arătat că spațiul din apropierea Pământului este umplut cu particule încărcate. Pe această bază, a fost formulată o ipoteză despre existența unor zone în jurul Pământului cu un conținut semnificativ crescut de particule încărcate, adică. curele de radiații- intern si extern. Date noi au ajutat la clarificare. S-a dovedit că există și particule încărcate între centurile de radiații interioare și exterioare. Numărul lor variază în funcție de activitatea geomagnetică și solară. Astfel, conform noii ipoteze, în locul centurilor de radiații, există zone de radiații fără limite clar definite. Limitele zonelor de radiație se modifică în funcție de activitatea solară. Odată cu intensificarea sa, adică atunci când pe Soare apar pete și jeturi de gaz, aruncate pe sute de mii de kilometri, crește fluxul de particule cosmice, care alimentează zonele de radiații ale Pământului.

Zonele de radiații sunt periculoase pentru oamenii care zboară cu nave spațiale. Prin urmare, înainte de zborul în spațiu, se determină starea și poziția zonelor de radiație, iar orbita navei spațiale este aleasă în așa fel încât să treacă în afara regiunilor de radiație crescută. Cu toate acestea, straturile înalte ale atmosferei, precum și spațiul cosmic apropiat de Pământ, nu au fost încă studiate suficient.

În studiul straturilor înalte ale atmosferei și al spațiului din apropierea Pământului, sunt utilizate date bogate obținute de la sateliții din seria Kosmos și stațiile spațiale.

Straturile înalte ale atmosferei sunt cele mai puțin studiate. Cu toate acestea, metodele moderne de studiu ne permit să sperăm că în următorii ani o persoană va cunoaște multe detalii despre structura atmosferei în baza căreia trăiește.

În concluzie, prezentăm o secțiune verticală schematică a atmosferei (Fig. 7). Aici, altitudinile în kilometri și presiunea aerului în milimetri sunt reprezentate vertical, iar temperatura este reprezentată pe orizontală. Curba solidă arată modificarea temperaturii aerului cu altitudinea. La înălțimile corespunzătoare s-au remarcat cele mai importante fenomene observate în atmosferă, precum și înălțimile maxime atinse de radiosonde și alte mijloace de sondare atmosferică.

- învelișul de aer al globului care se rotește cu Pământul. Limita superioară a atmosferei se realizează în mod convențional la altitudini de 150-200 km. Limita inferioară este suprafața Pământului.

Aerul atmosferic este un amestec de gaze. Majoritatea volumului său în stratul de aer de suprafață este azot (78%) și oxigen (21%). În plus, aerul conține gaze inerte (argon, heliu, neon etc.), dioxid de carbon (0,03), vapori de apă și diverse particule solide (praf, funingine, cristale de sare).

Aerul este incolor, iar culoarea cerului se explică prin particularitățile împrăștierii undelor luminoase.

Atmosfera este formată din mai multe straturi: troposferă, stratosferă, mezosferă și termosferă.

Stratul inferior de aer se numește troposfera. La diferite latitudini, puterea sa nu este aceeași. Troposfera repetă forma planetei și participă împreună cu Pământul la rotația axială. La ecuator, grosimea atmosferei variază de la 10 la 20 km. La ecuator este mai mare, iar la poli este mai mică. Troposfera se caracterizează prin densitatea maximă a aerului, 4/5 din masa întregii atmosfere este concentrată în ea. Troposfera determină condițiile meteorologice: aici se formează diverse mase de aer, se formează nori și precipitații și are loc o mișcare intensă a aerului orizontal și vertical.

Deasupra troposferei, până la o altitudine de 50 km, se află stratosferă. Se caracterizează printr-o densitate mai mică a aerului, nu conține vapori de apă. În partea inferioară a stratosferei la altitudini de aproximativ 25 km. există un „ecran de ozon” - un strat al atmosferei cu o concentrație mare de ozon, care absoarbe radiația ultravioletă, care este fatală pentru organism.

La o altitudine de 50 până la 80-90 km se extinde mezosferă. Pe măsură ce altitudinea crește, temperatura scade cu un gradient vertical mediu de (0,25-0,3)° / 100 m, iar densitatea aerului scade. Procesul energetic principal este transferul de căldură radiantă. Strălucirea atmosferei se datorează proceselor fotochimice complexe care implică radicali, molecule excitate vibrațional.

Termosferă situat la o altitudine de 80-90 până la 800 km. Densitatea aerului aici este minimă, gradul de ionizare a aerului este foarte mare. Temperatura se modifică în funcție de activitatea Soarelui. Datorită numărului mare de particule încărcate, aici se observă aurore și furtuni magnetice.

Atmosfera este de mare importanță pentru natura Pământului. Fără oxigen, organismele vii nu pot respira. Stratul său de ozon protejează toate lucrurile vii de razele ultraviolete dăunătoare. Atmosfera atenuează fluctuațiile de temperatură: suprafața Pământului nu se suprarăci noaptea și nu se supraîncălzi în timpul zilei. În straturile dense de aer atmosferic, care nu ajung la suprafața planetei, meteoriții ard din spini.

Atmosfera interacționează cu toate învelișurile pământului. Cu ajutorul lui, schimbul de căldură și umiditate între ocean și uscat. Fără atmosferă nu ar fi nori, precipitații, vânturi.

Activitățile umane au un efect negativ semnificativ asupra atmosferei. Are loc poluarea aerului, ceea ce duce la o creștere a concentrației de monoxid de carbon (CO 2). Și aceasta contribuie la încălzirea globală și sporește „efectul de seră”. Stratul de ozon al Pământului este distrus din cauza deșeurilor industriale și a transportului.

Atmosfera trebuie protejată. În țările dezvoltate, se iau un set de măsuri pentru a proteja aerul atmosferic de poluare.

Aveti vreo intrebare? Vrei să afli mai multe despre atmosferă?
Pentru a obține ajutorul unui tutore - înregistrați-vă.

site, cu copierea integrală sau parțială a materialului, este necesară un link către sursă.