Setiap orang yang pernah terbang dengan pesawat terbang terbiasa dengan pesan seperti ini: "penerbangan kami berada di ketinggian 10.000 m, suhu di luar kapal adalah 50 ° C." Sepertinya tidak ada yang istimewa. Semakin jauh dari permukaan Bumi yang dipanaskan oleh Matahari, semakin dingin. Banyak orang beranggapan bahwa penurunan suhu dengan ketinggian berlangsung terus menerus dan berangsur-angsur suhu turun, mendekati suhu ruang. Omong-omong, para ilmuwan berpikir demikian sampai akhir abad ke-19.

Mari kita lihat lebih dekat distribusi suhu udara di atas Bumi. Atmosfer dibagi menjadi beberapa lapisan, yang terutama mencerminkan sifat perubahan suhu.

Lapisan atmosfer yang paling bawah disebut troposfer, yang berarti "bola rotasi". Semua perubahan cuaca dan iklim adalah hasil dari proses fisik yang terjadi tepatnya di lapisan ini. Batas atas lapisan ini terletak di mana penurunan suhu dengan ketinggian digantikan oleh kenaikannya - kira-kira pada ketinggian 15-16 km di atas khatulistiwa dan 7-8 km di atas kutub.Seperti Bumi itu sendiri, atmosfer di bawah pengaruh rotasi planet kita juga agak rata di atas kutub dan membengkak di atas khatulistiwa.Namun, efek ini jauh lebih kuat di atmosfer daripada di cangkang padat Bumi. Dari arah permukaan bumi ke batas atas troposfer, suhu udara turun. Di atas khatulistiwa, suhu udara minimum sekitar -62 ° C, dan di atas kutub sekitar -45 ° C. Di garis lintang sedang, lebih dari 75% massa atmosfer berada di troposfer.Di daerah tropis, sekitar 90% berada di dalam massa troposfer atmosfer.

Pada tahun 1899, minimum ditemukan dalam profil suhu vertikal pada ketinggian tertentu, dan kemudian suhu sedikit meningkat. Awal dari peningkatan ini berarti transisi ke lapisan atmosfer berikutnya - ke stratosfir, yang berarti "lapisan bola". Istilah stratosfer berarti dan mencerminkan gagasan sebelumnya tentang keunikan lapisan yang terletak di atas troposfer. Stratosfer memanjang hingga ketinggian sekitar 50 km di atas permukaan bumi. Ciri-cirinya adalah , khususnya, peningkatan tajam suhu udara Peningkatan suhu ini menjelaskan reaksi pembentukan ozon - salah satu reaksi kimia utama yang terjadi di atmosfer.

Sebagian besar ozon terkonsentrasi pada ketinggian sekitar 25 km, tetapi secara umum lapisan ozon adalah cangkang yang terbentang kuat di sepanjang ketinggian, menutupi hampir seluruh stratosfer. Interaksi oksigen dengan sinar ultraviolet adalah salah satu proses yang menguntungkan di atmosfer bumi yang berkontribusi pada pemeliharaan kehidupan di bumi. Penyerapan energi ini oleh ozon mencegah alirannya yang berlebihan ke permukaan bumi, di mana tepatnya tingkat energi seperti itu diciptakan yang cocok untuk keberadaan bentuk kehidupan terestrial. Ozonosfer menyerap sebagian energi radiasi yang melewati atmosfer. Akibatnya, gradien suhu udara vertikal sekitar 0,62 ° C per 100 m terbentuk di ozonosfer, yaitu, suhu naik dengan ketinggian hingga batas atas stratosfer - stratopause (50 km), mencapai, menurut beberapa data, 0 ° C.

Pada ketinggian 50 sampai 80 km terdapat lapisan atmosfer yang disebut mesosfer. Kata "mesosfer" berarti "bola menengah", di sini suhu udara terus menurun dengan ketinggian. Di atas mesosfer, dalam lapisan yang disebut termosfer, suhu naik lagi dengan ketinggian hingga sekitar 1000 ° C, dan kemudian turun dengan sangat cepat hingga -96 ° C. Namun, itu tidak turun tanpa batas, lalu suhunya naik lagi.

Termosfer adalah lapisan pertama ionosfir. Berbeda dengan lapisan yang disebutkan sebelumnya, ionosfer tidak dibedakan oleh suhu. Ionosfer adalah wilayah yang bersifat listrik yang memungkinkan berbagai jenis komunikasi radio. Ionosfer dibagi menjadi beberapa lapisan, yang diberi nama dengan huruf D, E, F1 dan F2. Lapisan ini juga memiliki nama khusus. Pembagian menjadi lapisan disebabkan oleh beberapa alasan, di antaranya yang paling penting adalah pengaruh lapisan yang tidak merata pada lewatnya gelombang radio. Lapisan terendah, D, terutama menyerap gelombang radio dan dengan demikian mencegah propagasi lebih lanjut. Lapisan E yang paling baik dipelajari terletak pada ketinggian sekitar 100 km di atas permukaan bumi. Itu juga disebut lapisan Kennelly-Heaviside setelah nama ilmuwan Amerika dan Inggris yang secara bersamaan dan independen menemukannya. Lapisan E, seperti cermin raksasa, memantulkan gelombang radio. Berkat lapisan ini, gelombang radio yang panjang menempuh jarak yang lebih jauh daripada yang diperkirakan jika mereka merambat hanya dalam garis lurus, tanpa dipantulkan dari lapisan E. Lapisan F juga memiliki sifat yang serupa. Lapisan ini juga disebut lapisan Appleton. Bersama dengan lapisan Kennelly-Heaviside, ia memantulkan gelombang radio ke stasiun radio terestrial.Pemantulan tersebut dapat terjadi pada berbagai sudut. Lapisan Appleton terletak di ketinggian sekitar 240 km.

Wilayah terluar atmosfer, lapisan kedua ionosfer, sering disebut eksosfer. Istilah ini menunjukkan adanya pinggiran luar angkasa di dekat Bumi. Sulit untuk menentukan dengan tepat di mana atmosfer berakhir dan ruang dimulai, karena kerapatan gas atmosfer secara bertahap berkurang dengan ketinggian dan atmosfer itu sendiri secara bertahap berubah menjadi hampir vakum, di mana hanya molekul individu yang bertemu. Sudah berada di ketinggian sekitar 320 km, kerapatan atmosfer sangat rendah sehingga molekul dapat melakukan perjalanan lebih dari 1 km tanpa bertabrakan satu sama lain. Bagian terluar atmosfer berfungsi sebagai batas atasnya, yang terletak di ketinggian 480 hingga 960 km.

Informasi lebih lanjut tentang proses di atmosfer dapat ditemukan di situs web "Iklim Bumi"

Ukuran pasti atmosfer tidak diketahui, karena batas atasnya tidak terlihat jelas. Namun, struktur atmosfer telah dipelajari cukup banyak sehingga setiap orang bisa mendapatkan gambaran tentang bagaimana cangkang gas planet kita diatur.

Ilmuwan fisika atmosfer mendefinisikannya sebagai area di sekitar Bumi yang berotasi dengan planet. FAI memberikan yang berikut: definisi:

• Batas antara ruang dan atmosfer membentang di sepanjang garis Karman. Garis ini, menurut definisi organisasi yang sama, adalah ketinggian di atas permukaan laut, terletak di ketinggian 100 km.

Segala sesuatu di atas garis ini adalah luar angkasa. Atmosfer berangsur-angsur masuk ke ruang antarplanet, itulah sebabnya ada gagasan berbeda tentang ukurannya.

Dengan batas bawah atmosfer, semuanya jauh lebih sederhana - ia melewati permukaan kerak bumi dan permukaan air Bumi - hidrosfer. Pada saat yang sama, batas itu, bisa dikatakan, menyatu dengan permukaan bumi dan air, karena partikel-partikel udara juga terlarut di sana.

Lapisan atmosfer apa yang termasuk dalam ukuran Bumi?

Fakta menarik: di musim dingin lebih rendah, di musim panas lebih tinggi.

Di lapisan inilah turbulensi, antisiklon dan siklon muncul, awan terbentuk. Bola inilah yang bertanggung jawab atas pembentukan cuaca, sekitar 80% dari semua massa udara berada di dalamnya.

Tropopause adalah lapisan di mana suhu tidak berkurang dengan ketinggian. Di atas tropopause, pada ketinggian di atas 11 dan hingga 50 km, adalah stratosfer. Stratosfer mengandung lapisan ozon, yang dikenal untuk melindungi planet dari sinar ultraviolet. Udara di lapisan ini dijernihkan, yang menjelaskan karakteristik rona ungu langit. Kecepatan arus udara di sini bisa mencapai 300 km/jam. Antara stratosfer dan mesosfer adalah stratopause - lingkup batas, di mana suhu maksimum terjadi.

Lapisan selanjutnya adalah mesosfer. Ini meluas ke ketinggian 85-90 kilometer. Warna langit di mesosfer adalah hitam, sehingga bintang dapat diamati bahkan pada pagi dan sore hari. Proses fotokimia yang paling kompleks terjadi di sana, di mana cahaya atmosfer terjadi.

Antara mesosfer dan lapisan berikutnya, termosfer, adalah mesopause. Ini didefinisikan sebagai lapisan transisi di mana suhu minimum diamati. Di atas, pada ketinggian 100 kilometer di atas permukaan laut, adalah garis Karman. Di atas garis ini adalah termosfer (batas ketinggian 800 km) dan eksosfer, yang juga disebut "zona dispersi". Pada ketinggian sekitar 2-3 ribu kilometer, ia melewati ruang hampa udara.

Mengingat lapisan atas atmosfer tidak terlihat jelas, ukuran pastinya tidak dapat dihitung. Selain itu, ada organisasi di berbagai negara dengan pendapat berbeda tentang masalah ini. Perlu dicatat bahwa garis karma dapat dianggap batas atmosfer bumi hanya secara kondisional, karena sumber yang berbeda menggunakan tanda batas yang berbeda. Jadi, di beberapa sumber Anda dapat menemukan informasi bahwa batas atas lewat di ketinggian 2500-3000 km.

NASA menggunakan tanda 122 kilometer untuk perhitungan. Belum lama ini, eksperimen dilakukan untuk memperjelas perbatasan yang terletak sekitar 118 km.

Atmosfer bumi adalah heterogen: kepadatan dan tekanan udara yang berbeda diamati pada ketinggian yang berbeda, suhu dan perubahan komposisi gas. Berdasarkan perilaku suhu lingkungan (yaitu, suhu naik atau turun), lapisan berikut dibedakan di dalamnya: troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer dan eksosfer. Batas antara lapisan disebut jeda: ada 4 di antaranya, karena. batas atas eksosfer sangat kabur dan sering mengacu pada ruang dekat. Struktur umum atmosfer dapat ditemukan pada diagram terlampir.

Gbr.1 Struktur atmosfer bumi. Kredit: situs web

Lapisan atmosfer terendah adalah troposfer, batas atasnya, yang disebut tropopause, bervariasi tergantung pada garis lintang geografis dan berkisar antara 8 km. di kutub hingga 20 km. di garis lintang tropis. Di lintang sedang atau sedang, batas atasnya terletak pada ketinggian 10-12 km. Sepanjang tahun, batas atas troposfer mengalami fluktuasi tergantung pada masuknya radiasi matahari. Jadi, sebagai hasil membunyikan Kutub Selatan Bumi oleh layanan meteorologi AS, terungkap bahwa dari Maret hingga Agustus atau September ada pendinginan troposfer yang stabil, akibatnya, untuk waktu yang singkat di Agustus atau September, perbatasannya naik menjadi 11,5 km. Kemudian, antara September dan Desember, turun dengan cepat dan mencapai posisi terendah - 7,5 km, setelah itu ketinggiannya praktis tidak berubah hingga Maret. Itu. Troposfer paling tebal di musim panas dan paling tipis di musim dingin.

Perlu dicatat bahwa selain variasi musim, ada juga fluktuasi harian pada ketinggian tropopause. Juga, posisinya dipengaruhi oleh siklon dan antisiklon: yang pertama, ia turun, karena. tekanan di dalamnya lebih rendah daripada di udara sekitarnya, dan kedua, itu naik sesuai.

Troposfer mengandung hingga 90% dari total massa udara bumi dan 9/10 dari semua uap air. Turbulensi sangat berkembang di sini, terutama di dekat permukaan dan lapisan tertinggi, awan dari semua tingkatan berkembang, siklon dan antisiklon terbentuk. Dan karena akumulasi gas rumah kaca (karbon dioksida, metana, uap air) dari sinar matahari yang dipantulkan dari permukaan bumi, efek rumah kaca berkembang.

Efek rumah kaca dikaitkan dengan penurunan suhu udara di troposfer dengan ketinggian (karena Bumi yang dipanaskan mengeluarkan lebih banyak panas ke lapisan permukaan). Gradien vertikal rata-rata adalah 0,65 °/100 m (yaitu suhu udara turun 0,65 ° C untuk setiap 100 meter Anda naik). Jadi jika di permukaan bumi dekat khatulistiwa rata-rata suhu udara tahunan adalah +26°, maka pada batas atas -70°. Suhu di wilayah tropopause di atas Kutub Utara bervariasi sepanjang tahun dari -45 ° di musim panas hingga -65 ° di musim dingin.

Dengan meningkatnya ketinggian, tekanan udara juga menurun, sebesar hanya 12-20% dari tingkat dekat permukaan dekat troposfer atas.

Di perbatasan troposfer dan lapisan stratosfer di atasnya terdapat lapisan tropopause, setebal 1-2 km. Lapisan udara di mana gradien vertikal menurun menjadi 0,2°/100 m versus 0,65°/100 m di daerah yang mendasari troposfer biasanya dianggap sebagai batas bawah tropopause.

Di dalam tropopause, aliran udara dari arah yang ditentukan secara ketat diamati, yang disebut aliran jet ketinggian tinggi atau "aliran jet", terbentuk di bawah pengaruh rotasi bumi di sekitar porosnya dan pemanasan atmosfer dengan partisipasi radiasi matahari. Arus diamati pada batas-batas zona dengan perbedaan suhu yang signifikan. Ada beberapa pusat lokalisasi arus ini, misalnya Arktik, subtropis, subpolar dan lain-lain. Mengetahui lokalisasi aliran jet sangat penting untuk meteorologi dan penerbangan: yang pertama menggunakan aliran untuk prakiraan cuaca yang lebih akurat, yang kedua untuk membangun rute penerbangan pesawat, karena Pada batas aliran terdapat pusaran turbulen yang kuat, mirip dengan pusaran air kecil, yang disebut "turbulensi langit cerah" karena tidak adanya awan pada ketinggian ini.

Di bawah pengaruh arus jet ketinggian tinggi, pecah sering terbentuk di tropopause, dan kadang-kadang menghilang sama sekali, meskipun kemudian terbentuk lagi. Ini terutama sering diamati di garis lintang subtropis di mana arus ketinggian tinggi subtropis yang kuat mendominasi. Selain itu, perbedaan lapisan tropopause dalam hal suhu udara ambien menyebabkan pembentukan istirahat. Misalnya, ada kesenjangan yang lebar antara tropopause kutub hangat dan rendah dan tropopause tinggi dan dingin di garis lintang tropis. Baru-baru ini, lapisan tropopause dari garis lintang sedang juga telah dibedakan, yang telah pecah dengan dua lapisan sebelumnya: kutub dan tropis.

Lapisan atmosfer bumi yang kedua adalah stratosfer. Stratosfer secara kondisional dapat dibagi menjadi 2 wilayah. Yang pertama, terletak hingga ketinggian 25 km, dicirikan oleh suhu yang hampir konstan, yang sama dengan suhu lapisan atas troposfer di area tertentu. Wilayah kedua, atau wilayah inversi, ditandai dengan peningkatan suhu udara hingga ketinggian sekitar 40 km. Hal ini disebabkan oleh penyerapan radiasi ultraviolet matahari oleh oksigen dan ozon. Di bagian atas stratosfer, karena pemanasan ini, suhunya sering positif atau bahkan sebanding dengan suhu udara permukaan.

Di atas wilayah inversi adalah lapisan suhu konstan, yang disebut stratopause dan merupakan batas antara stratosfer dan mesosfer. Ketebalannya mencapai 15 km.

Berbeda dengan troposfer, gangguan turbulen jarang terjadi di stratosfer, tetapi angin horizontal yang kuat atau aliran jet yang bertiup di zona sempit di sepanjang perbatasan garis lintang sedang yang menghadap kutub dicatat. Posisi zona-zona ini tidak konstan: mereka dapat bergeser, meluas, atau bahkan menghilang sama sekali. Seringkali, aliran jet menembus ke lapisan atas troposfer, atau sebaliknya, massa udara dari troposfer menembus ke lapisan bawah stratosfer. Pencampuran massa udara seperti itu di area front atmosfer sangat khas.

Sedikit di stratosfer dan uap air. Udara di sini sangat kering, sehingga hanya ada sedikit awan. Hanya pada ketinggian 20-25 km, berada di lintang tinggi, orang dapat melihat awan mutiara yang sangat tipis, terdiri dari tetesan air yang sangat dingin. Pada siang hari, awan-awan ini tidak terlihat, tetapi dengan permulaan kegelapan, mereka tampak bersinar karena penerangannya oleh Matahari yang telah terbenam di bawah cakrawala.

Pada ketinggian yang sama (20-25 km.) Di stratosfer bawah ada yang disebut lapisan ozon - area dengan kandungan ozon tertinggi, yang terbentuk di bawah pengaruh radiasi matahari ultraviolet (Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang proses ini di halaman). Lapisan ozon atau ozonosfer sangat penting untuk menopang kehidupan semua organisme yang hidup di darat dengan menyerap sinar ultraviolet yang mematikan hingga 290 nm. Karena alasan inilah organisme hidup tidak hidup di atas lapisan ozon, itu adalah batas atas penyebaran kehidupan di Bumi.

Di bawah pengaruh ozon, medan magnet juga berubah, atom memecah molekul, ionisasi terjadi, pembentukan baru gas dan senyawa kimia lainnya.

Lapisan atmosfer di atas stratosfer disebut mesosfer. Hal ini ditandai dengan penurunan suhu udara dengan ketinggian dengan gradien vertikal rata-rata 0,25-0,3°/100 m, yang menyebabkan turbulensi kuat. Di batas atas mesosfer di area yang disebut mesopause, suhu hingga -138 ° C dicatat, yang merupakan minimum absolut untuk seluruh atmosfer Bumi secara keseluruhan.

Di sini, di dalam mesopause, batas bawah wilayah penyerapan aktif sinar-X dan radiasi ultraviolet panjang gelombang pendek Matahari lewat. Proses energi ini disebut perpindahan panas radiasi. Akibatnya, gas dipanaskan dan terionisasi, yang menyebabkan cahaya atmosfer.

Pada ketinggian 75-90 km di dekat batas atas mesosfer, awan khusus dicatat, menempati area yang luas di wilayah kutub planet ini. Awan ini disebut perak karena cahayanya saat senja, yang disebabkan oleh pantulan sinar matahari dari kristal es yang membentuk awan ini.

Tekanan udara di dalam mesopause 200 kali lebih kecil daripada di permukaan bumi. Hal ini menunjukkan bahwa hampir semua udara di atmosfer terkonsentrasi di 3 lapisan bawahnya: troposfer, stratosfer, dan mesosfer. Lapisan termosfer dan eksosfer di atasnya hanya menyumbang 0,05% dari massa seluruh atmosfer.

Termosfer terletak pada ketinggian 90-800 km di atas permukaan bumi.

Termosfer dicirikan oleh peningkatan suhu udara secara terus-menerus hingga ketinggian 200-300 km, di mana ia dapat mencapai 2500 °C. Peningkatan suhu terjadi karena penyerapan oleh molekul gas sinar-X dan bagian gelombang pendek dari radiasi ultraviolet Matahari. Di atas 300 km di atas permukaan laut, kenaikan suhu berhenti.

Pada saat yang sama dengan kenaikan suhu, tekanan menurun, dan, akibatnya, kerapatan udara di sekitarnya. Jadi jika di batas bawah termosfer kerapatannya adalah 1,8 × 10 -8 g / cm 3, maka di atasnya sudah 1,8 × 10 -15 g / cm 3, yang kira-kira setara dengan 10 juta - 1 miliar partikel dalam 1cm3.

Semua karakteristik termosfer, seperti komposisi udara, suhu, kepadatannya, dapat mengalami fluktuasi yang kuat: tergantung pada lokasi geografis, musim, tahun, dan waktu. Bahkan letak batas atas termosfer pun berubah.

Lapisan atmosfer paling atas disebut eksosfer atau lapisan hamburan. Batas bawahnya terus berubah dalam batas yang sangat lebar; ketinggian 690-800 km diambil sebagai nilai rata-rata. Ditetapkan di mana kemungkinan tumbukan antarmolekul atau antar atom dapat diabaikan, mis. jarak rata-rata yang akan ditempuh oleh molekul yang bergerak secara acak sebelum bertabrakan dengan molekul lain yang serupa (disebut jalur bebas) akan sangat besar sehingga, pada kenyataannya, molekul-molekul tersebut tidak akan bertabrakan dengan kemungkinan mendekati nol. Lapisan di mana fenomena yang dijelaskan terjadi disebut thermopause.

Batas atas eksosfer terletak pada ketinggian 2-3 ribu km. Itu sangat kabur dan secara bertahap masuk ke ruang hampa udara dekat. Kadang-kadang, karena alasan ini, eksosfer dianggap sebagai bagian dari luar angkasa, dan batas atasnya dianggap setinggi 190 ribu km, di mana efek tekanan radiasi matahari pada kecepatan atom hidrogen melebihi gaya tarik gravitasi. bumi. Inilah yang disebut. korona bumi, yang terdiri dari atom hidrogen. Kepadatan korona bumi sangat rendah: hanya 1000 partikel per sentimeter kubik, tetapi bahkan jumlah ini lebih dari 10 kali lebih tinggi daripada konsentrasi partikel di ruang antarplanet.

Karena udara eksosfer yang sangat langka, partikel bergerak mengelilingi Bumi dalam orbit elips tanpa bertabrakan satu sama lain. Beberapa dari mereka, bergerak di sepanjang lintasan terbuka atau hiperbolik dengan kecepatan kosmik (atom hidrogen dan helium), meninggalkan atmosfer dan pergi ke luar angkasa, itulah sebabnya eksosfer disebut bola hamburan.

Atmosfer adalah kulit terluar benda langit. Di planet yang berbeda, itu berbeda dalam komposisi, sifat kimia dan fisik. Apa sifat utama atmosfer bumi? Terdiri dari apa? Bagaimana dan kapan asalnya? Kami akan belajar tentang ini lebih lanjut.

Pembentukan atmosfer

Atmosfer adalah campuran gas yang menyelimuti planet dari luar dan ditahan oleh gaya gravitasinya. Pada saat pembentukan, planet kita belum memiliki selubung gas. Itu dibentuk sedikit kemudian dan berhasil berubah beberapa kali. Tidak sepenuhnya diketahui apa sifat utama atmosfer saat itu.

Para ilmuwan menyarankan bahwa atmosfer pertama diambil dari nebula matahari dan terdiri dari helium dan hidrogen. Suhu tinggi planet ini dan dampak angin matahari dengan cepat menghancurkan cangkang ini.

Atmosfer selanjutnya dibentuk oleh gunung berapi yang mengeluarkan gas, tipis dan terdiri dari gas rumah kaca (metana, karbon dioksida, amonia), uap air dan asam.

Dua miliar tahun yang lalu, keadaan atmosfer mulai berubah menjadi masa kini. Proses eksternal (pelapukan, aktivitas matahari) di planet ini dan bakteri dan ganggang pertama mengambil bagian dalam hal ini, karena pelepasan oksigen oleh mereka.

Komposisi dan sifat atmosfer

Selubung gas planet kita tidak memiliki tepi yang jelas. Kontur luarnya kabur dan secara bertahap masuk ke luar angkasa, bergabung dengannya menjadi massa yang homogen. Tepi bagian dalam cangkang bersentuhan dengan kerak bumi dan hidrosfer bumi.

Apa sifat utama atmosfer sangat ditentukan oleh komposisinya. Sebagian besar diwakili oleh gas. Bagian utama jatuh pada nitrogen (75,5%) dan oksigen (23,1%). Selain mereka, udara atmosfer terdiri dari argon, karbon dioksida, hidrogen, metana, helium, xenon, dll.

Konsentrasi zat praktis tidak berubah. Nilai variabel adalah karakteristik air dan ditentukan oleh jumlah vegetasi. Air terkandung dalam bentuk uap air. Jumlahnya bervariasi tergantung pada garis lintang geografis dan hingga 2,5%. Atmosfer juga mengandung produk pembakaran, garam laut, pengotor debu, es dalam bentuk kristal kecil.

Sifat fisik atmosfer

Sifat utama atmosfer adalah tekanan, kelembaban, suhu, dan kepadatan. Di setiap lapisan atmosfer, nilainya berbeda. Udara di kulit bumi adalah kumpulan molekul dari berbagai zat. Gaya gravitasi menahan mereka di dalam planet, menarik mereka lebih dekat ke permukaannya.

Ada lebih banyak molekul di bagian bawah, sehingga kerapatan dan tekanan lebih besar di sana. Dengan ketinggian, mereka berkurang, dan di luar angkasa mereka menjadi hampir tidak terlihat. Di lapisan bawah atmosfer, tekanan berkurang 1 mm Hg. Seni. setiap 10 meter.

Berbeda dengan permukaan planet, atmosfer tidak dipanaskan oleh Matahari. Oleh karena itu, semakin dekat ke Bumi, semakin tinggi suhunya. Untuk setiap seratus meter, itu berkurang sekitar 0,6 derajat. Di bagian atas troposfer, mencapai -56 derajat.

Parameter udara sangat dipengaruhi oleh kandungan air di dalamnya, yaitu kelembaban. Massa udara total planet ini adalah (5.1-5.3) 10 18 kg, di mana proporsi uap air adalah 1,27 10 16 kg. Karena sifat-sifat atmosfer di berbagai daerah berbeda, nilai standar diturunkan, yang diambil sebagai "kondisi normal" di permukaan bumi:

Struktur cangkang gas Bumi

Sifat selubung gas berubah dengan ketinggian. Tergantung pada apa sifat utama atmosfer, itu dibagi menjadi beberapa lapisan:

• troposfer;
• stratosfir;
• mesosfer;
• termosfer;
• eksosfer.

Parameter utama untuk diferensiasi adalah suhu. Di antara lapisan, daerah batas dibedakan, yang disebut jeda, di mana indikator suhu konstan ditetapkan.

Troposfer merupakan lapisan paling bawah. Perbatasannya membentang pada ketinggian 8 hingga 18 kilometer, tergantung pada garis lintang. Apalagi letaknya di garis khatulistiwa. Sekitar 80% dari massa udara atmosfer berada di troposfer.

Lapisan luar atmosfer diwakili oleh eksosfer. Batas bawah dan ketebalannya bergantung pada aktivitas Matahari. Di Bumi, eksosfer dimulai pada ketinggian 500 hingga 1000 kilometer dan mencapai hingga seratus ribu kilometer. Di bagian bawah jenuh dengan oksigen dan nitrogen, di bagian atas - dengan hidrogen dan gas ringan lainnya.

Peran atmosfer

Atmosfer adalah udara yang kita hirup. Tanpa itu, seseorang tidak akan hidup bahkan lima menit. Ini menjenuhkan semua sel tumbuhan dan hewan, memfasilitasi pertukaran energi antara tubuh dan lingkungan.

Atmosfer adalah filter planet ini. Melewati itu, radiasi matahari tersebar. Ini mengurangi intensitasnya dan bahaya yang ditimbulkannya dalam bentuk terkonsentrasi. Cangkang memainkan peran perisai bumi, di lapisan atas yang banyak meteorit dan komet terbakar sebelum mencapai permukaan planet ini.

Suhu, kepadatan, kelembaban dan tekanan atmosfer membentuk iklim dan kondisi cuaca. Atmosfer terlibat dalam distribusi panas di planet ini. Tanpa itu, suhu akan berfluktuasi dalam dua ratus derajat.

Cangkang Bumi terlibat dalam sirkulasi zat, merupakan habitat beberapa makhluk hidup, dan berkontribusi pada transmisi suara. Ketidakhadirannya akan membuat kehidupan tidak mungkin ada di planet ini.

Di permukaan Bumi, meteorologi berhubungan dengan variasi jangka panjang - klimatologi.

Ketebalan atmosfer adalah 1500 km dari permukaan bumi. Massa total udara, yaitu campuran gas yang membentuk atmosfer, adalah 5.1-5.3 * 10 ^ 15 ton Berat molekul udara kering bersih adalah 29. Tekanan pada 0 ° C di permukaan laut adalah 101.325 Pa, atau 760 mm. rt. Seni.; suhu kritis - 140,7 °C; tekanan kritis 3,7 MPa. Kelarutan udara dalam air pada 0 ° C adalah 0,036%, pada 25 ° C - 0,22%.

Keadaan fisik atmosfer ditentukan. Parameter utama atmosfer: kerapatan udara, tekanan, suhu dan komposisi. Dengan bertambahnya ketinggian, kepadatan udara berkurang. Suhu juga berubah dengan perubahan ketinggian. Vertikal dicirikan oleh suhu dan sifat listrik yang berbeda, kondisi udara yang berbeda. Tergantung pada suhu di atmosfer, lapisan utama berikut dibedakan: troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer, eksosfer (bola hamburan). Daerah transisi atmosfer antara cangkang yang berdekatan masing-masing disebut tropopause, stratopause, dll.

Troposfer- lebih rendah, utama, paling banyak dipelajari, dengan ketinggian di daerah kutub 8-10 km, hingga 10-12 km, di khatulistiwa - 16-18 km. Sekitar 80-90% dari total massa atmosfer dan hampir semua uap air terkonsentrasi di troposfer. Saat naik setiap 100 m, suhu di troposfer menurun rata-rata 0,65 ° C dan mencapai -53 ° C di bagian atas. Lapisan atas troposfer ini disebut tropopause. Di troposfer, turbulensi dan konveksi sangat berkembang, bagian yang dominan terkonsentrasi, awan muncul, berkembang.

Stratosfir- lapisan atmosfer, terletak pada ketinggian 11-50 km. Sedikit perubahan suhu pada lapisan 11-25 km (lapisan bawah stratosfer) dan peningkatannya pada lapisan 25-40 km dari -56,5 menjadi 0,8 °C (lapisan atas stratosfer atau daerah inversi) adalah khas. Setelah mencapai nilai 273 K (0 °C) pada ketinggian sekitar 40 km, suhu tetap konstan hingga ketinggian 55 km. Daerah bersuhu konstan ini disebut stratopause dan merupakan batas antara stratosfer dan mesosfer.

Di stratosfer itulah lapisan itu berada ozonosfer("lapisan ozon", pada ketinggian 15-20 hingga 55-60 km), yang menentukan batas atas kehidupan di. Komponen penting dari stratosfer dan mesosfer adalah ozon, yang terbentuk sebagai hasil reaksi fotokimia paling intensif pada ketinggian 30 km. Massa total ozon pada tekanan normal akan menjadi lapisan setebal 1,7-4 mm, tetapi bahkan ini cukup untuk menyerap ultraviolet, yang berbahaya bagi kehidupan. Penghancuran ozon terjadi ketika berinteraksi dengan radikal bebas, oksida nitrat, senyawa yang mengandung halogen (termasuk "freon"). Ozon - alotropi oksigen, terbentuk sebagai hasil dari reaksi kimia berikut, biasanya setelah hujan, ketika senyawa yang dihasilkan naik ke lapisan atas troposfer; ozon memiliki bau tertentu.

Sebagian besar bagian panjang gelombang pendek dari radiasi ultraviolet (180-200 nm) disimpan di stratosfer dan energi gelombang pendek diubah. Di bawah pengaruh sinar ini, medan magnet berubah, molekul pecah, ionisasi, pembentukan baru gas dan senyawa kimia lainnya terjadi. Proses ini dapat diamati dalam bentuk cahaya utara, kilat, dan cahaya lainnya. Hampir tidak ada uap air di stratosfer.

Mesosfer dimulai pada ketinggian 50 km dan memanjang hingga 80-90 km. hingga ketinggian 75-85 km turun menjadi -88 °С. Batas atas mesosfer adalah mesopause.

Termosfer(nama lain adalah ionosfer) - lapisan atmosfer setelah mesosfer - dimulai pada ketinggian 80-90 km dan memanjang hingga 800 km. Suhu udara di termosfer dengan cepat dan mantap meningkat dan mencapai beberapa ratus bahkan ribuan derajat.

Eksosfer- zona hamburan, bagian luar termosfer, terletak di atas 800 km. Gas di eksosfer sangat langka, dan karenanya partikelnya bocor ke ruang antarplanet (disipasi).
Hingga ketinggian 100 km, atmosfer adalah campuran gas yang homogen (fase tunggal). Di lapisan yang lebih tinggi, distribusi gas di ketinggian tergantung pada berat molekulnya, konsentrasi gas yang lebih berat berkurang lebih cepat dengan jarak dari permukaan bumi. Karena penurunan densitas gas, suhu turun dari 0 °C di stratosfer menjadi -110 °C di mesosfer. Namun, energi kinetik partikel individu pada ketinggian 200-250 km sesuai dengan suhu sekitar 1500 °C. Di atas 200 km, fluktuasi suhu dan kerapatan gas yang signifikan diamati dalam ruang dan waktu.

Pada ketinggian sekitar 2000-3000 km, eksosfer secara bertahap melewati apa yang disebut ruang hampa udara dekat, yang diisi dengan partikel gas antarplanet yang sangat langka, terutama atom hidrogen. Tapi gas ini hanya bagian dari materi antarplanet. Bagian lainnya terdiri dari partikel seperti debu yang berasal dari komet dan meteorik. Selain partikel yang sangat langka ini, radiasi elektromagnetik dan sel-sel yang berasal dari matahari dan galaksi menembus ke dalam ruang ini.

Troposfer menyumbang sekitar 80% dari massa atmosfer, stratosfer menyumbang sekitar 20%; massa mesosfer tidak lebih dari 0,3%, termosfer kurang dari 0,05% dari total massa atmosfer. Berdasarkan sifat kelistrikan di atmosfer, neutrosfer dan ionosfer dibedakan. Saat ini diyakini bahwa atmosfer meluas ke ketinggian 2000-3000 km.

Tergantung pada komposisi gas di atmosfer, homosfer dan heterosfer dibedakan. heterosfer- ini adalah area di mana gravitasi mempengaruhi pemisahan gas, karena. pencampuran mereka pada ketinggian ini dapat diabaikan. Oleh karena itu mengikuti komposisi variabel dari heterosfer. Di bawahnya terletak bagian atmosfer yang tercampur dengan baik dan homogen yang disebut homosfer. Batas antara lapisan ini disebut turbopause dan terletak pada ketinggian sekitar 120 km.

Tekanan atmosfer adalah tekanan pada benda-benda di dalamnya dan permukaan bumi. Normal adalah indikator 760 mm Hg. Seni. (101 325 Pa). Untuk setiap peningkatan ketinggian kilometer, tekanan turun 100 mm.

Komposisi atmosfer

Cangkang udara Bumi, terutama terdiri dari gas dan berbagai kotoran (debu, tetesan air, kristal es, garam laut, produk pembakaran), yang jumlahnya tidak konstan. Gas utama adalah nitrogen (78%), oksigen (21%) dan argon (0,93%). Konsentrasi gas yang membentuk atmosfer hampir konstan, kecuali karbon dioksida CO2 (0,03%).

Atmosfer juga mengandung SO2, CH4, NH3, CO, hidrokarbon, HC1, HF, Hg uap, I2, serta NO dan banyak gas lainnya dalam jumlah kecil. Di troposfer selalu ada sejumlah besar partikel padat dan cair tersuspensi (aerosol).