> დედამიწის ატმოსფერო

აღწერა დედამიწის ატმოსფეროყველა ასაკის ბავშვებისთვის: რისგან შედგება ჰაერი, გაზების არსებობა, ფოტო ფენები, კლიმატი და მზის სისტემაში მესამე პლანეტის ამინდი.

პატარებისთვისუკვე ცნობილია, რომ დედამიწა არის ერთადერთი პლანეტა ჩვენს სისტემაში, რომელსაც აქვს სიცოცხლისუნარიანი ატმოსფერო. გაზის საბანი არა მხოლოდ მდიდარია ჰაერით, არამედ გვიცავს ზედმეტი სიცხისგან და მზის რადიაციისგან. Მნიშვნელოვანი აუხსენით ბავშვებსრომ სისტემა წარმოუდგენლად კარგად არის დაპროექტებული, რადგან ის საშუალებას აძლევს ზედაპირს დღისით გახურდეს და ღამით გაცივდეს, თანაც მისაღები ბალანსი შეინარჩუნოს.

Დაწყება ახსნა ბავშვებისთვისშესაძლებელია იმის გამო, რომ დედამიწის ატმოსფეროს გლობუსი ვრცელდება 480 კმ-ზე, მაგრამ მისი უმეტესი ნაწილი მდებარეობს ზედაპირიდან 16 კმ-ზე. რაც უფრო მაღალია სიმაღლე, მით უფრო დაბალია წნევა. თუ ზღვის დონეს ავიღებთ, მაშინ იქ წნევა არის 1 კგ კვადრატულ სანტიმეტრზე. მაგრამ 3 კმ სიმაღლეზე ის შეიცვლება - 0,7 კგ კვადრატულ სანტიმეტრზე. რა თქმა უნდა, ასეთ პირობებში სუნთქვა უფრო რთულია ( ბავშვებიშეიგრძნობდი ამას, თუ ოდესმე მთაში ლაშქრობაში წახვალ).

დედამიწის ჰაერის შემადგენლობა - ახსნა ბავშვებისთვის

აირები მოიცავს:

• აზოტი - 78%.
• ჟანგბადი - 21%.
• არგონი - 0,93%.
• ნახშირორჟანგი - 0,038%.
• მცირე რაოდენობით ასევე არის წყლის ორთქლი და სხვა გაზის მინარევები.

დედამიწის ატმოსფერული ფენები - ახსნა ბავშვებისთვის

მშობლებიან მასწავლებლები სკოლაშიშეგახსენებთ, რომ დედამიწის ატმოსფერო დაყოფილია 5 დონედ: ეგზოსფერო, თერმოსფერო, მეზოსფერო, სტრატოსფერო და ტროპოსფერო. ყოველი ფენით ატმოსფერო უფრო და უფრო იხსნება, სანამ აირები საბოლოოდ არ გაიფანტება კოსმოსში.

ტროპოსფერო ყველაზე ახლოს არის ზედაპირთან. 7-20 კმ სისქით იგი დედამიწის ატმოსფეროს ნახევარს შეადგენს. რაც უფრო ახლოსაა დედამიწასთან, მით უფრო თბება ჰაერი. აქ თითქმის მთელი წყლის ორთქლი და მტვერი გროვდება. ბავშვებს შეიძლება არ გაუკვირდეთ, რომ ღრუბლები სწორედ ამ დონეზე ცურავს.

სტრატოსფერო იწყება ტროპოსფეროდან და ამოდის ზედაპირიდან 50 კმ-ით. აქ ბევრია ოზონი, რომელიც ათბობს ატმოსფეროს და იცავს მზის მავნე გამოსხივებისგან. ჰაერი ზღვის დონიდან 1000-ჯერ თხელია და უჩვეულოდ მშრალი. სწორედ ამიტომ თვითმფრინავები აქ მშვენივრად გრძნობენ თავს.

მეზოსფერო: ზედაპირიდან 50 კმ-დან 85 კმ-მდე. მწვერვალს მეზოპაუზა ეწოდება და არის ყველაზე მაგარი ადგილი დედამიწის ატმოსფეროში (-90°C). მისი შესწავლა ძალიან რთულია, რადგან რეაქტიული თვითმფრინავები იქ ვერ მოხვდებიან და თანამგზავრების ორბიტალური სიმაღლე ძალიან მაღალია. მეცნიერებმა მხოლოდ ის იციან, რომ სწორედ აქ იწვის მეტეორები.

თერმოსფერო: 90 კმ და 500-1000 კმ შორის. ტემპერატურა 1500°C-ს აღწევს. იგი ითვლება დედამიწის ატმოსფეროს ნაწილად, მაგრამ მნიშვნელოვანია აუხსენით ბავშვებსრომ ჰაერის სიმკვრივე აქ იმდენად დაბალია, რომ მისი უმეტესი ნაწილი უკვე აღიქმება როგორც გარე სივრცე. სინამდვილეში, სწორედ აქ მდებარეობს კოსმოსური შატლები და საერთაშორისო კოსმოსური სადგური. გარდა ამისა, აქ ყალიბდება ავრორები. დამუხტული კოსმოსური ნაწილაკები კონტაქტში შედიან თერმოსფეროს ატომებთან და მოლეკულებთან, გადააქვთ მათ უფრო მაღალ ენერგეტიკულ დონეზე. ამის გამო სინათლის ამ ფოტონებს ავრორას სახით ვხედავთ.

ეგზოსფერო ყველაზე მაღალი ფენაა. ატმოსფეროს სივრცესთან შერწყმის წარმოუდგენლად თხელი ხაზი. შედგება ფართოდ გაფანტული წყალბადისა და ჰელიუმის ნაწილაკებისგან.

დედამიწის კლიმატი და ამინდი - ახსნა ბავშვებისთვის

პატარებისთვისსაჭიროება ახსნარომ დედამიწა ახერხებს მრავალი ცოცხალი სახეობის შენარჩუნებას რეგიონული კლიმატის გამო, რომელიც ხასიათდება ექსტრემალური სიცივით პოლუსებზე და ტროპიკული სიცხეებით ეკვატორზე. ბავშვებიუნდა იცოდეს, რომ რეგიონული კლიმატი არის ამინდი, რომელიც კონკრეტულ ტერიტორიაზე უცვლელი რჩება 30 წლის განმავლობაში. რა თქმა უნდა, ზოგჯერ ის შეიძლება შეიცვალოს რამდენიმე საათის განმავლობაში, მაგრამ უმეტესწილად ის სტაბილურად რჩება.

გარდა ამისა, გამორჩეულია გლობალური ხმელეთის კლიმატიც - რეგიონულის საშუალო. ის შეიცვალა კაცობრიობის ისტორიის მანძილზე. დღეს სწრაფი დათბობაა. მეცნიერები განგაშის ზარს აცხადებენ, რადგან ადამიანის მიერ გამოწვეული სათბურის გაზები ატმოსფეროში სითბოს იჭერს და ჩვენი პლანეტის ვენერად გადაქცევის საფრთხის ქვეშაა.

დედამიწის შემადგენლობა. Საჰაერო

ჰაერი არის სხვადასხვა გაზების მექანიკური ნაზავი, რომელიც ქმნის დედამიწის ატმოსფეროს. ჰაერი აუცილებელია ცოცხალი ორგანიზმების სუნთქვისთვის და ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში.

ის ფაქტი, რომ ჰაერი არის ნარევი და არა ერთგვაროვანი ნივთიერება, დადასტურდა შოტლანდიელი მეცნიერის ჯოზეფ ბლეკის ექსპერიმენტების დროს. ერთ-ერთი მათგანის დროს მეცნიერმა აღმოაჩინა, რომ თეთრი მაგნეზიის (მაგნიუმის კარბონატი) გაცხელებისას „შეკრული ჰაერი“, ანუ ნახშირორჟანგი გამოიყოფა და წარმოიქმნება დამწვარი მაგნეზია (მაგნიუმის ოქსიდი). ამის საპირისპიროდ, კირქვის გასროლისას "შეკრული ჰაერი" ამოღებულია. ამ ექსპერიმენტებზე დაყრდნობით, მეცნიერმა დაასკვნა, რომ განსხვავება ნახშირბადის და კაუსტიკური ტუტეებს შორის არის ის, რომ პირველში შედის ნახშირორჟანგი, რომელიც ჰაერის ერთ-ერთი კომპონენტია. დღეს ჩვენ ვიცით, რომ ნახშირორჟანგის გარდა, დედამიწის ჰაერის შემადგენლობა მოიცავს:

ცხრილში მითითებული აირების თანაფარდობა დედამიწის ატმოსფეროში დამახასიათებელია მისი ქვედა ფენებისთვის, 120 კმ სიმაღლემდე. ამ ადგილებში დევს კარგად შერეული, ერთგვაროვანი რეგიონი, რომელსაც ჰომოსფერო ეწოდება. ჰომოსფეროს ზემოთ დევს ჰეტეროსფერო, რომელიც ხასიათდება გაზის მოლეკულების ატომებად და იონებად დაშლით. რეგიონები ერთმანეთისგან გამოყოფილია ტურბოპაუზით.

ქიმიურ რეაქციას, რომლის დროსაც მზის და კოსმოსური გამოსხივების გავლენით მოლეკულები იშლება ატომებად, ეწოდება ფოტოდისოციაცია. მოლეკულური ჟანგბადის დაშლის დროს წარმოიქმნება ატომური ჟანგბადი, რომელიც წარმოადგენს ატმოსფეროს ძირითად გაზს 200 კმ-ზე მეტ სიმაღლეზე. 1200 კმ სიმაღლეზე ჭარბობს წყალბადი და ჰელიუმი, რომლებიც ყველაზე მსუბუქია გაზებს შორის.

ვინაიდან ჰაერის ძირითადი ნაწილი კონცენტრირებულია 3 ქვედა ატმოსფერულ ფენაში, ჰაერის შემადგენლობის ცვლილება 100 კმ სიმაღლეზე არ ახდენს შესამჩნევ გავლენას ატმოსფეროს საერთო შემადგენლობაზე.

აზოტი არის ყველაზე გავრცელებული გაზი, რომელიც დედამიწის ჰაერის მოცულობის სამ მეოთხედზე მეტს შეადგენს. თანამედროვე აზოტი წარმოიქმნა, როდესაც ადრეული ამიაკი-წყალბადის ატმოსფერო დაჟანგდა მოლეკულური ჟანგბადით, რომელიც წარმოიქმნება ფოტოსინთეზის დროს. ამჟამად ატმოსფეროში მცირე რაოდენობით აზოტი ხვდება დენიტრიფიკაციის შედეგად - ნიტრატების ნიტრიტებამდე დაყვანის პროცესი, რასაც მოჰყვება აირისებრი ოქსიდების და მოლეკულური აზოტის წარმოქმნა, რომელსაც აწარმოებენ ანაერობული პროკარიოტები. ვულკანური ამოფრქვევის დროს ატმოსფეროში აზოტის ნაწილი ხვდება.

ზედა ატმოსფეროში, როდესაც ექვემდებარება ელექტრულ გამონადენებს ოზონის მონაწილეობით, მოლეკულური აზოტი იჟანგება აზოტის მონოქსიდში:

N 2 + O 2 → 2NO

ნორმალურ პირობებში, მონოქსიდი დაუყოვნებლივ რეაგირებს ჟანგბადთან და წარმოქმნის აზოტის ოქსიდს:

2NO + O 2 → 2N 2 O

აზოტი არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ქიმიური ელემენტი დედამიწის ატმოსფეროში. აზოტი არის ცილების ნაწილი, უზრუნველყოფს მცენარეთა მინერალურ კვებას. ის განსაზღვრავს ბიოქიმიური რეაქციების სიჩქარეს, ასრულებს ჟანგბადის გამხსნელის როლს.

ჟანგბადი დედამიწის ატმოსფეროში სიმრავლით მეორე გაზია. ამ გაზის წარმოქმნა დაკავშირებულია მცენარეებისა და ბაქტერიების ფოტოსინთეზურ აქტივობასთან. რაც უფრო მრავალფეროვანი და მრავალრიცხოვანი ხდებოდა ფოტოსინთეზური ორგანიზმები, მით უფრო მნიშვნელოვანი ხდებოდა ატმოსფეროში ჟანგბადის შემცველობის პროცესი. მანტიის დეგაზირების დროს გამოიყოფა მძიმე ჟანგბადის მცირე რაოდენობა.

ტროპოსფეროსა და სტრატოსფეროს ზედა ფენებში, მზის ულტრაიისფერი გამოსხივების გავლენის ქვეშ (ჩვენ აღვნიშნავთ მას როგორც hν), წარმოიქმნება ოზონი:

O 2 + hν → 2O

იგივე ულტრაიისფერი გამოსხივების მოქმედების შედეგად ოზონი იშლება:

O 3 + hν → O 2 + O

O 3 + O → 2O 2

პირველი რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება ატომური ჟანგბადი, მეორეს - მოლეკულური ჟანგბადი. ოთხივე რეაქციას უწოდებენ ჩეპმენის მექანიზმს, ბრიტანელი მეცნიერის სიდნი ჩეპმენის სახელით, რომელმაც აღმოაჩინა ისინი 1930 წელს.

ჟანგბადი გამოიყენება ცოცხალი ორგანიზმების სუნთქვისთვის. მისი დახმარებით ხდება ჟანგვის და წვის პროცესები.

ოზონი ემსახურება ცოცხალი ორგანიზმების დაცვას ულტრაიისფერი გამოსხივებისგან, რაც შეუქცევად მუტაციებს იწვევს. ოზონის ყველაზე მაღალი კონცენტრაცია ქვედა სტრატოსფეროში შეინიშნება ე.წ. ოზონის ფენა ან ოზონის ეკრანი, რომელიც მდებარეობს 22-25 კმ სიმაღლეზე. ოზონის შემცველობა მცირეა: ნორმალური წნევის დროს, დედამიწის ატმოსფეროს მთელი ოზონი დაიკავებს მხოლოდ 2,91 მმ სისქის ფენას.

ატმოსფეროში მესამე ყველაზე გავრცელებული გაზის, არგონის, ისევე როგორც ნეონის, ჰელიუმის, კრიპტონისა და ქსენონის წარმოქმნა დაკავშირებულია ვულკანურ ამოფრქვევებთან და რადიოაქტიური ელემენტების დაშლასთან.

კერძოდ, ჰელიუმი არის ურანის, თორიუმის და რადიუმის რადიოაქტიური დაშლის პროდუქტი: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (ამ რეაქციებში, α- ნაწილაკი არის ჰელიუმის ბირთვი, რომელიც ენერგიის დაკარგვის პროცესში იჭერს ელექტრონებს და ხდება 4 He).

არგონი წარმოიქმნება კალიუმის რადიოაქტიური იზოტოპის დაშლის დროს: 40 K → 40 Ar + γ.

ნეონი გამოიქცევა ცეცხლოვანი კლდეებიდან.

კრიპტონი წარმოიქმნება, როგორც ურანის (235 U და 238 U) და თორიუმის დაშლის საბოლოო პროდუქტი.

ატმოსფერული კრიპტონის დიდი ნაწილი ჩამოყალიბდა დედამიწის ევოლუციის ადრეულ ეტაპებზე ტრანსურანის ელემენტების დაშლის შედეგად ფენომენალურად მოკლე ნახევარგამოყოფის პერიოდის ან კოსმოსიდან მომდინარე, კრიპტონის შემცველობა, რომელშიც ათი მილიონი ჯერ მეტია ვიდრე დედამიწაზე. .

ქსენონი არის ურანის დაშლის შედეგი, მაგრამ ამ გაზის უმეტესი ნაწილი რჩება დედამიწის ფორმირების ადრეული ეტაპებიდან, პირველადი ატმოსფეროდან.

ნახშირორჟანგი ატმოსფეროში შედის ვულკანური ამოფრქვევის შედეგად და ორგანული ნივთიერებების დაშლის პროცესში. მისი შემცველობა დედამიწის შუა განედების ატმოსფეროში მნიშვნელოვნად განსხვავდება წელიწადის სეზონების მიხედვით: ზამთარში CO 2-ის რაოდენობა იზრდება, ზაფხულში კი მცირდება. ეს რყევა დაკავშირებულია მცენარეების აქტივობასთან, რომლებიც იყენებენ ნახშირორჟანგს ფოტოსინთეზის პროცესში.

წყალბადი წარმოიქმნება მზის გამოსხივებით წყლის დაშლის შედეგად. მაგრამ, როგორც ატმოსფეროს შემადგენელი გაზებიდან ყველაზე მსუბუქია, ის მუდმივად გადის გარე სივრცეში და, შესაბამისად, მისი შემცველობა ატმოსფეროში ძალიან მცირეა.

წყლის ორთქლი არის წყლის აორთქლების შედეგი ტბების, მდინარეების, ზღვებისა და მიწის ზედაპირიდან.

ძირითადი გაზების კონცენტრაცია ატმოსფეროს ქვედა ფენებში, გარდა წყლის ორთქლისა და ნახშირორჟანგისა, მუდმივია. მცირე რაოდენობით, ატმოსფერო შეიცავს გოგირდის ოქსიდს SO 2, ამიაკის NH 3, ნახშირბადის მონოქსიდს, CO, ოზონს O 3, წყალბადის ქლორიდს HCl, წყალბადის ფტორს HF, აზოტის მონოქსიდს NO, ნახშირწყალბადებს, ვერცხლისწყლის ორთქლს Hg, იოდს I 2 და ბევრ სხვას. ტროპოსფეროს ქვედა ატმოსფერულ ფენაში მუდმივად არის დიდი რაოდენობით შეჩერებული მყარი და თხევადი ნაწილაკები.

დედამიწის ატმოსფეროში ნაწილაკების წყაროა ვულკანური ამოფრქვევები, მცენარეების მტვერი, მიკროორგანიზმები და, ახლახან, ადამიანის საქმიანობა, როგორიცაა წიაღისეული საწვავის დაწვა წარმოების პროცესებში. მტვრის უმცირესი ნაწილაკები, რომლებიც წარმოადგენს კონდენსაციის ბირთვს, არის ნისლებისა და ღრუბლების წარმოქმნის მიზეზი. ატმოსფეროში მუდმივად არსებული მყარი ნაწილაკების გარეშე, ნალექი დედამიწაზე არ დაეცემა.

ატმოსფეროს სტრუქტურა

ატმოსფერო(სხვა ბერძნულიდან ἀτμός - ორთქლი და σφαῖρα - ბურთი) - აირისებრი გარსი (გეოსფერო) დედამიწის პლანეტის გარშემო. მისი შიდა ზედაპირი ფარავს ჰიდროსფეროს და ნაწილობრივ დედამიწის ქერქს, ხოლო გარე ზედაპირი ესაზღვრება გარე სივრცის დედამიწის მახლობლად მდებარე ნაწილს.

ფიზიკური თვისებები

ატმოსფეროს სისქე დედამიწის ზედაპირიდან დაახლოებით 120 კმ-ია. ჰაერის საერთო მასა ატმოსფეროში არის (5,1-5,3) 10 18 კგ. აქედან მშრალი ჰაერის მასა არის (5,1352 ± 0,0003) 10 18 კგ, წყლის ორთქლის საერთო მასა საშუალოდ 1,27 10 16 კგ.

სუფთა მშრალი ჰაერის მოლური მასა არის 28,966 გ/მოლი, ჰაერის სიმკვრივე ზღვის ზედაპირთან არის დაახლოებით 1,2 კგ/მ3. წნევა 0 °C-ზე ზღვის დონეზე არის 101,325 კპა; კრიტიკული ტემპერატურა - -140,7 ° C; კრიტიკული წნევა - 3,7 მპა; C p 0 °C-ზე - 1,0048 10 3 J/(კგ K), C v - 0,7159 10 3 J/(კგ K) (0 °C-ზე). ჰაერის ხსნადობა წყალში (მასით) 0 ° C - 0,0036%, 25 ° C - 0,0023%.

დედამიწის ზედაპირზე "ნორმალური პირობებისთვის" აღებულია: სიმკვრივე 1,2 კგ / მ 3, ბარომეტრიული წნევა 101,35 კპა, ტემპერატურა პლუს 20 ° C და ფარდობითი ტენიანობა 50%. ამ პირობით ინდიკატორებს აქვთ წმინდა საინჟინრო ღირებულება.

ატმოსფეროს სტრუქტურა

ატმოსფეროს აქვს ფენიანი სტრუქტურა. ატმოსფეროს ფენები ერთმანეთისგან განსხვავდება ჰაერის ტემპერატურით, მისი სიმკვრივით, ჰაერში წყლის ორთქლის რაოდენობით და სხვა თვისებებით.

ტროპოსფერო(ძველი ბერძნული τρόπος - "მობრუნება", "შეცვლა" და σφαῖρα - "ბურთი") - ატმოსფეროს ქვედა, ყველაზე შესწავლილი ფენა, 8-10 კმ სიმაღლეზე პოლარულ რეგიონებში, 10-12 კმ-მდე ზომიერ განედებში, ეკვატორზე - 16-18 კმ.

ტროპოსფეროში აწევისას ტემპერატურა ყოველ 100 მ-ზე საშუალოდ 0,65 კ-ით ეცემა და ზედა ნაწილში 180-220 კ-ს აღწევს. ტროპოსფეროს ამ ზედა ფენას, რომელშიც ტემპერატურის კლება სიმაღლესთან ერთად ჩერდება, ტროპოპაუზა ეწოდება. ტროპოსფეროს ზემოთ ატმოსფეროს მომდევნო ფენას სტრატოსფერო ეწოდება.

ატმოსფერული ჰაერის მთლიანი მასის 80%-ზე მეტი კონცენტრირებულია ტროპოსფეროში, ტურბულენტობა და კონვექცია ძალიან განვითარებულია, წყლის ორთქლის უპირატესი ნაწილი კონცენტრირებულია, წარმოიქმნება ღრუბლები, ასევე იქმნება ატმოსფერული ფრონტები, ვითარდება ციკლონები და ანტიციკლონები, ისევე როგორც სხვა. პროცესები, რომლებიც განსაზღვრავენ ამინდს და კლიმატს. ტროპოსფეროში მიმდინარე პროცესები, პირველ რიგში, კონვექციის გამო ხდება.

ტროპოსფეროს ნაწილს, რომლის ფარგლებშიც მყინვარები შეიძლება წარმოიქმნას დედამიწის ზედაპირზე, ეწოდება ქიონოსფერო.

ტროპოპაუზა(ბერძნულიდან τροπος - შემობრუნება, ცვლილება და παῦσις - გაჩერება, შეწყვეტა) - ატმოსფეროს ფენა, რომელშიც ჩერდება ტემპერატურის კლება სიმაღლესთან ერთად; გარდამავალი ფენა ტროპოსფეროდან სტრატოსფეროში. დედამიწის ატმოსფეროში ტროპოპაუზი მდებარეობს 8-12 კმ სიმაღლეზე (ზღვის დონიდან) პოლარულ რეგიონებში და 16-18 კმ-მდე ეკვატორიდან. ტროპოპაუზის სიმაღლე ასევე დამოკიდებულია წელიწადის დროზე (ტროპოპაუზა უფრო მაღალია ზაფხულში, ვიდრე ზამთარში) და ციკლონურ აქტივობაზე (ციკლონებში ის უფრო დაბალია და ანტიციკლონებში უფრო მაღალია).

ტროპოპაუზის სისქე რამდენიმე ასეული მეტრიდან 2-3 კილომეტრამდე მერყეობს. სუბტროპიკებში შეინიშნება ტროპოპაუზის რღვევები მძლავრი რეაქტიული ნაკადების გამო. ტროპოპაუზა გარკვეულ ტერიტორიებზე ხშირად ნადგურდება და ხელახლა ყალიბდება.

სტრატოსფერო(ლათინური ფენიდან - იატაკი, ფენა) - ატმოსფეროს ფენა, რომელიც მდებარეობს 11-დან 50 კმ-მდე სიმაღლეზე. დამახასიათებელია ტემპერატურის უმნიშვნელო ცვლილება 11-25 კმ ფენაში (სტრატოსფეროს ქვედა ფენა) და მისი მატება 25-40 კმ ფენაში -56,5-დან 0,8 °C-მდე (ზედა სტრატოსფეროს ფენა ან ინვერსიის რეგიონი). დაახლოებით 40 კმ სიმაღლეზე დაახლოებით 273 K (თითქმის 0 °C) მნიშვნელობის მიღწევის შემდეგ, ტემპერატურა დაახლოებით 55 კმ სიმაღლემდე რჩება მუდმივი. მუდმივი ტემპერატურის ამ რეგიონს სტრატოპაუზა ეწოდება და არის საზღვარი სტრატოსფეროსა და მეზოსფეროს შორის. სტრატოსფეროში ჰაერის სიმკვრივე ათობით და ასეულჯერ ნაკლებია, ვიდრე ზღვის დონეზე.

სწორედ სტრატოსფეროში მდებარეობს ოზონოსფეროს ფენა („ოზონის შრე“) (15-20-დან 55-60 კმ-მდე სიმაღლეზე), რომელიც განსაზღვრავს ბიოსფეროში სიცოცხლის ზედა ზღვარს. ოზონი (O 3 ) წარმოიქმნება ფოტოქიმიური რეაქციების შედეგად ყველაზე ინტენსიურად ~30 კმ სიმაღლეზე. O 3-ის საერთო მასა ნორმალურ წნევაზე იქნება 1,7-4,0 მმ სისქის ფენა, მაგრამ ესეც საკმარისია მზის ულტრაიისფერი გამოსხივების შთანთქმისთვის, რომელიც საზიანოა სიცოცხლისთვის. O 3-ის განადგურება ხდება, როდესაც ის ურთიერთქმედებს თავისუფალ რადიკალებთან, NO, ჰალოგენის შემცველ ნაერთებთან (მათ შორის „ფრეონებთან“).

ულტრაიისფერი გამოსხივების მოკლე ტალღის სიგრძის ნაწილის უმეტესი ნაწილი (180-200 ნმ) ინახება სტრატოსფეროში და გარდაიქმნება მოკლე ტალღების ენერგია. ამ სხივების გავლენით იცვლება მაგნიტური ველები, იშლება მოლეკულები, ხდება იონიზაცია, გაზების და სხვა ქიმიური ნაერთების ახალი წარმოქმნა. ეს პროცესები შეიძლება შეინიშნოს ჩრდილოეთის განათების, ელვისა და სხვა ნათების სახით.

სტრატოსფეროში და მაღალ ფენებში, მზის რადიაციის გავლენით, გაზის მოლეკულები იშლება - ატომებად (80 კმ-ზე ზემოთ, CO 2 და H 2 დისოცირდება, 150 კმ-ზე - O 2, 300 კმ-ზე ზემოთ - N 2). 200-500 კმ სიმაღლეზე აირების იონიზაცია ასევე ხდება იონოსფეროში; 320 კმ სიმაღლეზე დამუხტული ნაწილაკების კონცენტრაცია (O + 2, O - 2, N + 2) არის ~ 1/300. ნეიტრალური ნაწილაკების კონცენტრაცია. ატმოსფეროს ზედა ფენებში არის თავისუფალი რადიკალები - OH, HO 2 და ა.შ.

სტრატოსფეროში წყლის ორთქლი თითქმის არ არის.

ფრენები სტრატოსფეროში 1930-იან წლებში დაიწყო. საყოველთაოდ ცნობილია ფრენა პირველ სტრატოსფერულ ბუშტზე (FNRS-1), რომელიც ოგიუსტ პიკარმა და პოლ კიპფერმა 1931 წლის 27 მაისს განახორციელეს 16,2 კმ სიმაღლეზე. თანამედროვე საბრძოლო და ზებგერითი კომერციული თვითმფრინავები დაფრინავენ სტრატოსფეროში ზოგადად 20 კმ სიმაღლეზე (თუმცა დინამიური ჭერი შეიძლება ბევრად უფრო მაღალი იყოს). მაღალმთიანი ამინდის ბუშტები ამოდის 40 კმ-მდე; უპილოტო ბურთის რეკორდი არის 51,8 კმ.

ბოლო დროს შეერთებული შტატების სამხედრო წრეებში დიდი ყურადღება ეთმობა სტრატოსფეროს ფენების განვითარებას 20 კმ-ზე მაღლა, რომელსაც ხშირად უწოდებენ "პრეკოსმოსს" (ინგლ. « სივრცის სიახლოვეს» ). ვარაუდობენ, რომ უპილოტო საჰაერო ხომალდები და მზის ენერგიით მომუშავე თვითმფრინავები (ნასას Pathfinder-ის მსგავსად) შეძლებენ დარჩნენ დაახლოებით 30 კმ სიმაღლეზე დიდი ხნის განმავლობაში და უზრუნველყონ დაკვირვება და კომუნიკაცია ძალიან დიდ ტერიტორიებზე, ხოლო დაუცველები დარჩებიან საჰაერო თავდაცვის სისტემების მიმართ; ასეთი მოწყობილობები ბევრჯერ იაფი იქნება ვიდრე თანამგზავრები.

სტრატოპაუზა- ატმოსფეროს ფენა, რომელიც არის საზღვარი ორ ფენას შორის, სტრატოსფეროსა და მეზოსფეროს შორის. სტრატოსფეროში ტემპერატურა იზრდება სიმაღლესთან ერთად, ხოლო სტრატოპაუზა არის ფენა, სადაც ტემპერატურა მაქსიმუმს აღწევს. სტრატოპაუზის ტემპერატურა დაახლოებით 0 °C-ია.

ეს ფენომენი შეინიშნება არა მხოლოდ დედამიწაზე, არამედ ატმოსფეროს მქონე სხვა პლანეტებზეც.

დედამიწაზე სტრატოპაუზა მდებარეობს ზღვის დონიდან 50 - 55 კმ სიმაღლეზე. ატმოსფერული წნევა ზღვის დონეზე წნევის დაახლოებით 1/1000-ია.

მეზოსფერო(ბერძნულიდან μεσο- - "შუა" და σφαῖρα - "ბურთი", "სფერო") - ატმოსფეროს ფენა 40-50-დან 80-90 კმ-მდე სიმაღლეებზე. ახასიათებს ტემპერატურის მატება სიმაღლესთან ერთად; მაქსიმალური (დაახლოებით +50°C) ტემპერატურა მდებარეობს დაახლოებით 60 კმ სიმაღლეზე, რის შემდეგაც ტემპერატურა იწყებს კლებას -70° ან −80°C-მდე. ტემპერატურის ასეთი კლება დაკავშირებულია ოზონის მიერ მზის რადიაციის (გამოსხივების) ენერგიულ შთანთქმასთან. ტერმინი გეოგრაფიულმა და გეოფიზიკურმა კავშირმა მიიღო 1951 წელს.

მეზოსფეროს, ისევე როგორც ატმოსფეროს ქვედა ფენების გაზის შემადგენლობა მუდმივია და შეიცავს დაახლოებით 80% აზოტს და 20% ჟანგბადს.

მეზოსფერო გამოყოფილია ქვემდებარე სტრატოსფეროდან სტრატოპაუზით, ხოლო ზედა თერმოსფეროსგან მეზოპაუზით. მეზოპაუზა ძირითადად ემთხვევა ტურბოპაუზას.

მეტეორები იწყებენ ნათებას და, როგორც წესი, მთლიანად იწვებიან მეზოსფეროში.

მეზოსფეროში შეიძლება გამოჩნდეს ღამის ღრუბლები.

ფრენისთვის, მეზოსფერო არის ერთგვარი "მკვდარი ზონა" - ჰაერი აქ ძალიან იშვიათია თვითმფრინავების ან ბუშტების დასახმარებლად (50 კმ სიმაღლეზე ჰაერის სიმკვრივე 1000-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე ზღვის დონიდან) და ამავე დროს. დრო ზედმეტად მკვრივია ხელოვნური ფრენებისთვის, თანამგზავრები ასეთ დაბალ ორბიტაზე. მეზოსფეროს პირდაპირი კვლევები ძირითადად ტარდება სუბორბიტალური მეტეოროლოგიური რაკეტების დახმარებით; ზოგადად, მეზოსფერო ატმოსფეროს სხვა ფენებზე უარესად იქნა შესწავლილი, ამასთან დაკავშირებით მეცნიერებმა მას "იგნოროსფერო" უწოდეს.

მეზოპაუზა

მეზოპაუზაატმოსფეროს ფენა, რომელიც ჰყოფს მეზოსფეროს და თერმოსფეროს. დედამიწაზე ის ზღვის დონიდან 80-90 კმ სიმაღლეზე მდებარეობს. მეზოპაუზაში არის ტემპერატურის მინიმალური ტემპერატურა, რომელიც არის დაახლოებით -100 °C. ქვემოთ (დაახლოებით 50 კმ სიმაღლიდან დაწყებული) ტემპერატურა ეცემა სიმაღლესთან ერთად, უფრო მაღლა (დაახლოებით 400 კმ სიმაღლემდე) ისევ მატულობს. მეზოპაუზა ემთხვევა რენტგენის აქტიური შთანთქმის რეგიონის ქვედა საზღვარს და მზის უმოკლეს ტალღის სიგრძის ულტრაიისფერ გამოსხივებას. ამ სიმაღლეზე შეიმჩნევა ვერცხლისფერი ღრუბლები.

მეზოპაუზა არსებობს არა მხოლოდ დედამიწაზე, არამედ ატმოსფეროს მქონე სხვა პლანეტებზეც.

კარმანის ხაზი- სიმაღლე ზღვის დონიდან, რომელიც პირობითად არის მიღებული, როგორც საზღვარი დედამიწის ატმოსფეროსა და სივრცეს შორის.

საერთაშორისო საავიაციო ფედერაციის (FAI) მიერ განსაზღვრული კარმანის ხაზი ზღვის დონიდან 100 კმ სიმაღლეზეა.

სიმაღლეს უნგრული წარმოშობის ამერიკელი მეცნიერის, თეოდორ ფონ კარმანის სახელი ეწოდა. მან პირველმა დაადგინა, რომ დაახლოებით ამ სიმაღლეზე ატმოსფერო იმდენად იშვიათდება, რომ აერონავტიკა შეუძლებელი ხდება, რადგან თვითმფრინავის სიჩქარე, რომელიც აუცილებელია საკმარისი აწევის შესაქმნელად, ხდება პირველ კოსმოსურ სიჩქარეზე მეტი და, შესაბამისად, უფრო მაღალი სიმაღლეების მისაღწევად. აუცილებელია ასტრონავტიკის საშუალებების გამოყენება.

დედამიწის ატმოსფერო გრძელდება კარმანის ხაზის მიღმა. დედამიწის ატმოსფეროს გარე ნაწილი, ეგზოსფერო, ვრცელდება 10000 კმ ან მეტ სიმაღლეზე, ასეთ სიმაღლეზე ატმოსფერო ძირითადად შედგება წყალბადის ატომებისგან, რომლებსაც შეუძლიათ ატმოსფეროს დატოვება.

კარმანის ხაზის მიღწევა იყო Ansari X პრიზის პირველი პირობა, რადგან ეს არის ფრენის კოსმოსურ ფრენად აღიარების საფუძველი.

ატმოსფერო
აირისებრი გარსი ციური სხეულის გარშემო. მისი მახასიათებლები დამოკიდებულია მოცემული ციური სხეულის ზომაზე, მასაზე, ტემპერატურაზე, ბრუნვის სიჩქარეზე და ქიმიურ შემადგენლობაზე და ასევე განისაზღვრება მისი წარმოქმნის ისტორიით დაბადების მომენტიდან. დედამიწის ატმოსფერო შედგება აირების ნარევისაგან, რომელსაც ჰქვია ჰაერი. მისი ძირითადი კომპონენტებია აზოტი და ჟანგბადი დაახლოებით 4:1 თანაფარდობით. ადამიანზე გავლენას ახდენს ძირითადად ატმოსფეროს ქვედა 15-25 კმ-ის მდგომარეობა, რადგან სწორედ ამ ქვედა ფენაშია კონცენტრირებული ჰაერის ძირითადი ნაწილი. მეცნიერებას, რომელიც სწავლობს ატმოსფეროს, მეტეოროლოგიას უწოდებენ, თუმცა ამ მეცნიერების საგანია ასევე ამინდი და მისი გავლენა ადამიანებზე. ასევე იცვლება ატმოსფეროს ზედა ფენების მდგომარეობა, რომლებიც მდებარეობს დედამიწის ზედაპირიდან 60-დან 300-მდე და თუნდაც 1000 კმ სიმაღლეზე. აქ ვითარდება ძლიერი ქარი, ქარიშხალი და ჩნდება ისეთი საოცარი ელექტრული ფენომენი, როგორიც ავრორაა. ამ ფენომენებიდან ბევრი დაკავშირებულია მზის რადიაციის ნაკადებთან, კოსმოსურ გამოსხივებასთან და დედამიწის მაგნიტურ ველთან. ატმოსფეროს მაღალი ფენები ასევე ქიმიური ლაბორატორიაა, რადგან იქ, ვაკუუმთან ახლოს მყოფ პირობებში, ზოგიერთი ატმოსფერული აირი, მზის ენერგიის მძლავრი ნაკადის გავლენის ქვეშ, შედის ქიმიურ რეაქციებში. მეცნიერებას, რომელიც სწავლობს ამ ურთიერთდაკავშირებულ მოვლენებსა და პროცესებს, ეწოდება ატმოსფეროს მაღალი ფენების ფიზიკა.
დედამიწის ატმოსფეროს ზოგადი მახასიათებლები
ზომები.სანამ რაკეტები და ხელოვნური თანამგზავრები არ იკვლევდნენ ატმოსფეროს გარე ფენებს დედამიწის რადიუსზე რამდენჯერმე დიდ მანძილზე, ითვლებოდა, რომ დედამიწის ზედაპირიდან მოშორებით, ატმოსფერო თანდათან უფრო იშვიათი ხდება და შეუფერხებლად გადადის პლანეტათაშორის სივრცეში. . ახლა დადგენილია, რომ მზის ღრმა ფენებიდან ნაკადები კოსმოსში აღწევს დედამიწის ორბიტის მიღმა, მზის სისტემის გარე საზღვრებამდე. ეს ე.წ. მზის ქარი მიედინება დედამიწის მაგნიტური ველის ირგვლივ, აყალიბებს წაგრძელებულ „ღრმულს“, რომელშიც კონცენტრირებულია დედამიწის ატმოსფერო. დედამიწის მაგნიტური ველი შესამჩნევად ვიწროვდება მზისკენ მიმართული დღის მხარეს და ქმნის გრძელ ენას, რომელიც სავარაუდოდ ვრცელდება მთვარის ორბიტის მიღმა, მოპირდაპირე, ღამის მხარეს. დედამიწის მაგნიტური ველის საზღვარს მაგნიტოპაუზა ეწოდება. დღის მხრივ, ეს საზღვარი გადის ზედაპირიდან დაახლოებით შვიდი დედამიწის რადიუსის დაშორებით, მაგრამ მზის გაზრდილი აქტივობის პერიოდში ის კიდევ უფრო ახლოსაა დედამიწის ზედაპირთან. მაგნიტოპაუზა ამავდროულად არის დედამიწის ატმოსფეროს საზღვარი, რომლის გარე გარსსაც მაგნიტოსფეროსაც უწოდებენ, ვინაიდან იგი შეიცავს დამუხტულ ნაწილაკებს (იონებს), რომელთა მოძრაობა განპირობებულია დედამიწის მაგნიტური ველით. ატმოსფერული აირების ჯამური წონა შეადგენს დაახლოებით 4,5*1015 ტონას.ამგვარად ატმოსფეროს „წონა“ ერთეულ ფართობზე ანუ ატმოსფერული წნევა ზღვის დონეზე დაახლოებით 11 ტონა/მ2-ია.
მნიშვნელობა სიცოცხლისთვის.ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარეობს, რომ დედამიწა პლანეტათაშორისი სივრცისგან გამოყოფილია მძლავრი დამცავი ფენით. გარე სივრცე გაჟღენთილია მზის ძლიერი ულტრაიისფერი და რენტგენის გამოსხივებით და კიდევ უფრო ძლიერი კოსმოსური გამოსხივებით და ამ ტიპის გამოსხივება საზიანოა ყველა ცოცხალი არსებისთვის. ატმოსფეროს გარე კიდეზე გამოსხივების ინტენსივობა ლეტალურია, მაგრამ მისი მნიშვნელოვანი ნაწილი ატმოსფეროში ინარჩუნებს დედამიწის ზედაპირიდან შორს. ამ გამოსხივების შთანთქმა ხსნის ატმოსფეროს მაღალი ფენების ბევრ თვისებას და განსაკუთრებით იქ მომხდარ ელექტრული მოვლენებს. ატმოსფეროს ყველაზე დაბალი, ზედაპირული ფენა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ადამიანისთვის, რომელიც ცხოვრობს დედამიწის მყარი, თხევადი და აირისებრი გარსების შეხების წერტილში. "მყარი" დედამიწის ზედა გარსს ლითოსფერო ეწოდება. დედამიწის ზედაპირის დაახლოებით 72% დაფარულია ოკეანეების წყლებით, რომლებიც ჰიდროსფეროს უმეტეს ნაწილს შეადგენს. ატმოსფერო ესაზღვრება როგორც ლითოსფეროს, ასევე ჰიდროსფეროს. ადამიანი ცხოვრობს ჰაერის ოკეანის ფსკერზე და წყლის ოკეანის დონესთან ახლოს ან ზემოთ. ამ ოკეანეების ურთიერთქმედება ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ფაქტორია, რომელიც განსაზღვრავს ატმოსფეროს მდგომარეობას.
ნაერთი.ატმოსფეროს ქვედა ფენები შედგება აირების ნარევისაგან (იხ. ცხრილი). ცხრილში ჩამოთვლილთა გარდა, სხვა გაზები ასევე გვხვდება ჰაერში მცირე მინარევების სახით: ოზონი, მეთანი, ნივთიერებები, როგორიცაა ნახშირბადის მონოქსიდი (CO), აზოტის და გოგირდის ოქსიდები, ამიაკი.

ატმოსფეროს შემადგენლობა

ატმოსფეროს მაღალ ფენებში ჰაერის შემადგენლობა იცვლება მზის მყარი გამოსხივების გავლენით, რაც იწვევს ჟანგბადის მოლეკულების ატომებად დაშლას. ატომური ჟანგბადი ატმოსფეროს მაღალი ფენების მთავარი კომპონენტია. და ბოლოს, დედამიწის ზედაპირიდან ატმოსფეროს ყველაზე შორეულ ფენებში, ყველაზე მსუბუქი აირები, წყალბადი და ჰელიუმი, ხდება მთავარი კომპონენტები. ვინაიდან მატერიის ძირითადი ნაწილი კონცენტრირებულია ქვედა 30 კმ-ზე, ჰაერის შემადგენლობის ცვლილება 100 კმ სიმაღლეზე არ ახდენს შესამჩნევ გავლენას ატმოსფეროს საერთო შემადგენლობაზე.
ენერგიის გაცვლა.მზე დედამიწაზე მოდის ენერგიის მთავარი წყაროა. დისტანციაზე ყოფნა დაახლ. მზიდან 150 მილიონი კმ-ის დაშორებით, დედამიწა იღებს ენერგიის დაახლოებით ორ მილიარდი ნაწილის, რომელსაც ის ასხივებს, ძირითადად სპექტრის ხილულ ნაწილში, რომელსაც ადამიანი „სინათლეს“ უწოდებს. ამ ენერგიის უმეტესი ნაწილი შეიწოვება ატმოსფეროში და ლითოსფეროში. დედამიწა ასევე ასხივებს ენერგიას, ძირითადად შორს ინფრაწითელი გამოსხივების სახით. ამრიგად, მყარდება ბალანსი მზისგან მიღებულ ენერგიას, დედამიწისა და ატმოსფეროს გათბობას და კოსმოსში გამოსხივებულ თერმული ენერგიის უკუ ნაკადს შორის. ამ ბალანსის მექანიზმი უკიდურესად რთულია. მტვრისა და გაზის მოლეკულები ფანტავს სინათლეს, ნაწილობრივ ასახავს მას მსოფლიო სივრცეში. ღრუბლები ასახავს კიდევ უფრო მეტ შემომავალ გამოსხივებას. ენერგიის ნაწილი შეიწოვება უშუალოდ გაზის მოლეკულებით, მაგრამ უმეტესად ქანების, მცენარეული საფარის და ზედაპირული წყლების მიერ. ატმოსფეროში არსებული წყლის ორთქლი და ნახშირორჟანგი გადასცემს ხილულ გამოსხივებას, მაგრამ შთანთქავს ინფრაწითელ გამოსხივებას. თერმული ენერგია ძირითადად ატმოსფეროს ქვედა ფენებში გროვდება. მსგავსი ეფექტი ხდება სათბურში, როდესაც მინა უშვებს სინათლეს და ნიადაგი თბება. ვინაიდან მინა შედარებით გაუმჭვირვალეა ინფრაწითელი გამოსხივების მიმართ, სითბო გროვდება სათბურში. წყლის ორთქლისა და ნახშირორჟანგის არსებობის გამო ქვედა ატმოსფეროს გათბობას ხშირად სათბურის ეფექტს უწოდებენ. ღრუბლიანობა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ატმოსფეროს ქვედა ფენებში სითბოს შენარჩუნებაში. თუ ღრუბლები გაიფანტება ან ჰაერის მასების გამჭვირვალობა გაიზრდება, ტემპერატურა აუცილებლად შემცირდება, რადგან დედამიწის ზედაპირი თავისუფლად ასხივებს თერმულ ენერგიას მიმდებარე სივრცეში. დედამიწის ზედაპირზე წყალი შთანთქავს მზის ენერგიას და აორთქლდება, გადაიქცევა გაზად - წყლის ორთქლად, რომელიც უზარმაზარ ენერგიას ატარებს ქვედა ატმოსფეროში. როდესაც წყლის ორთქლი კონდენსირდება და ქმნის ღრუბლებს ან ნისლს, ეს ენერგია გამოიყოფა სითბოს სახით. დედამიწის ზედაპირზე მოხვედრილი მზის ენერგიის დაახლოებით ნახევარი იხარჯება წყლის აორთქლებაზე და შედის ატმოსფეროს ქვედა ნაწილში. ამრიგად, სათბურის ეფექტის და წყლის აორთქლების გამო ატმოსფერო ქვემოდან თბება. ეს ნაწილობრივ ხსნის მისი ცირკულაციის მაღალ აქტივობას მსოფლიო ოკეანის მიმოქცევასთან შედარებით, რომელიც მხოლოდ ზემოდან თბება და, შესაბამისად, ატმოსფეროზე ბევრად სტაბილურია.
აგრეთვე იხილეთ მეტეოროლოგია და კლიმატოლოგია. მზის "სინათლით" ატმოსფეროს ზოგადი გაცხელების გარდა, მისი ზოგიერთი ფენის მნიშვნელოვანი გათბობა ხდება მზის ულტრაიისფერი და რენტგენის გამოსხივების გამო. სტრუქტურა. სითხეებთან და მყარ სხეულებთან შედარებით, აირისებრ ნივთიერებებში მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალა მინიმალურია. მოლეკულებს შორის მანძილის ზრდასთან ერთად, გაზებს შეუძლიათ განუსაზღვრელი ვადით გაფართოება, თუ მათ არაფერი უშლის ხელს. ატმოსფეროს ქვედა საზღვარი არის დედამიწის ზედაპირი. მკაცრად რომ ვთქვათ, ეს ბარიერი შეუვალია, რადგან გაზის გაცვლა ხდება ჰაერსა და წყალს შორის და თუნდაც ჰაერსა და ქვებს შორის, მაგრამ ამ შემთხვევაში ეს ფაქტორები შეიძლება უგულებელყო. ვინაიდან ატმოსფერო არის სფერული გარსი, მას არ აქვს გვერდითი საზღვრები, მაგრამ მხოლოდ ქვედა საზღვარი და ზედა (გარე) საზღვარი ღიაა პლანეტათაშორისი სივრცის მხრიდან. გარე საზღვრიდან გამოდის ზოგიერთი ნეიტრალური აირი, ისევე როგორც მატერიის ნაკადი მიმდებარე გარე სივრციდან. დამუხტული ნაწილაკების უმეტესობა, მაღალი ენერგიის კოსმოსური სხივების გამოკლებით, ან იჭერს მაგნიტოსფეროს, ან იგერიებს მას. ატმოსფეროზე ასევე მოქმედებს გრავიტაციის ძალა, რომელიც ინარჩუნებს ჰაერის გარსს დედამიწის ზედაპირზე. ატმოსფერული აირები შეკუმშულია საკუთარი წონით. ეს შეკუმშვა მაქსიმალურია ატმოსფეროს ქვედა საზღვარზე და ამიტომ ჰაერის სიმკვრივე აქ ყველაზე მაღალია. დედამიწის ზედაპირიდან ნებისმიერ სიმაღლეზე ჰაერის შეკუმშვის ხარისხი დამოკიდებულია ჰაერის სვეტის მასაზე, ამიტომ ჰაერის სიმკვრივე სიმაღლესთან ერთად მცირდება. წნევა, რომელიც უდრის ჰაერის ზემოდან ერთეულ ფართობზე მდებარე სვეტის მასას, პირდაპირ კავშირშია სიმკვრივესთან და, შესაბამისად, ასევე მცირდება სიმაღლესთან ერთად. თუ ატმოსფერო იქნებოდა „იდეალური გაზი“, სიმაღლისგან დამოუკიდებელი მუდმივი შემადგენლობით, მუდმივი ტემპერატურისა და მასზე მოქმედი მუდმივი სიმძიმის ძალით, მაშინ წნევა შემცირდებოდა 10-ჯერ ყოველ 20 კმ სიმაღლეზე. რეალური ატმოსფერო ოდნავ განსხვავდება იდეალური გაზისგან დაახლოებით 100 კმ-მდე, შემდეგ კი წნევა უფრო ნელა იკლებს სიმაღლესთან ერთად, რადგან იცვლება ჰაერის შემადგენლობა. აღწერილ მოდელში მცირე ცვლილებები შეიტანება აგრეთვე მიზიდულობის ძალის შემცირებით დედამიწის ცენტრიდან დაშორებით, რაც შეადგენს დაახლ. 3% ყოველ 100 კმ სიმაღლეზე. ატმოსფერული წნევისგან განსხვავებით, ტემპერატურა მუდმივად არ იკლებს სიმაღლეზე. როგორც ნაჩვენებია ნახ. 1, ის მცირდება დაახლოებით 10 კმ-მდე და შემდეგ კვლავ იწყებს აწევას. ეს ხდება მაშინ, როდესაც ჟანგბადი შთანთქავს მზის ულტრაიისფერ გამოსხივებას. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ოზონის აირი, რომლის მოლეკულები შედგება სამი ჟანგბადის ატომისგან (O3). ის ასევე შთანთქავს ულტრაიისფერ გამოსხივებას და ამიტომ ატმოსფეროს ეს ფენა, რომელსაც ოზონოსფერო ეწოდება, თბება. უფრო მაღლა, ტემპერატურა ისევ ეცემა, რადგან გაზის მოლეკულები გაცილებით ნაკლებია და ენერგიის შთანთქმა შესაბამისად მცირდება. კიდევ უფრო მაღალ ფენებში ტემპერატურა კვლავ იმატებს მზისგან ყველაზე მოკლე ტალღის სიგრძის ულტრაიისფერი და რენტგენის გამოსხივების ატმოსფეროს მიერ შთანთქმის გამო. ამ ძლიერი გამოსხივების ზემოქმედებით ატმოსფერო იონიზებულია, ე.ი. გაზის მოლეკულა კარგავს ელექტრონს და იძენს დადებით ელექტრულ მუხტს. ასეთი მოლეკულები იქცევა დადებითად დამუხტულ იონებად. თავისუფალი ელექტრონებისა და იონების არსებობის გამო ატმოსფეროს ეს ფენა იძენს ელექტრული გამტარის თვისებებს. ითვლება, რომ ტემპერატურა აგრძელებს სიმაღლეების მატებას, სადაც იშვიათი ატმოსფერო გადადის პლანეტათაშორის სივრცეში. დედამიწის ზედაპირიდან რამდენიმე ათასი კილომეტრის მანძილზე, სავარაუდოდ ჭარბობს ტემპერატურა 5000°-დან 10000°C-მდე. მიუხედავად იმისა, რომ მოლეკულებსა და ატომებს აქვთ მოძრაობის ძალიან მაღალი სიჩქარე და, შესაბამისად, მაღალი ტემპერატურა, ეს იშვიათი გაზი არ არის "ცხელი". ჩვეულებრივი გაგებით.. მაღალ სიმაღლეებზე მოლეკულების მწირი რაოდენობის გამო მათი მთლიანი თერმული ენერგია ძალიან მცირეა. ამრიგად, ატმოსფერო შედგება ცალკეული ფენებისგან (ანუ კონცენტრული გარსების ან სფეროების სერია), რომელთა შერჩევა დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელი თვისებაა ყველაზე დიდი ინტერესი. საშუალო ტემპერატურის განაწილებიდან გამომდინარე, მეტეოროლოგებმა შეიმუშავეს იდეალური „შუა ატმოსფეროს“ სტრუქტურის სქემა (იხ. სურ. 1).

ტროპოსფერო - ატმოსფეროს ქვედა ფენა, რომელიც ვრცელდება პირველ თერმულ მინიმუმამდე (ე.წ. ტროპოპაუზა). ტროპოსფეროს ზედა ზღვარი დამოკიდებულია გეოგრაფიულ განედზე (ტროპიკებში - 18-20 კმ, ზომიერ განედებში - დაახლოებით 10 კმ) და წელიწადის დროზე. აშშ-ის ნაციონალურმა მეტეოროლოგიურმა სამსახურმა ჩაატარა ზონდირება სამხრეთ პოლუსთან და გამოავლინა სეზონური ცვლილებები ტროპოპაუზის სიმაღლეში. მარტში ტროპოპაუზის სიმაღლეზეა დაახლ. 7,5 კმ. მარტიდან აგვისტომდე ან სექტემბრამდე ხდება ტროპოსფეროს სტაბილური გაგრილება და მისი საზღვარი მცირე პერიოდით აგვისტოში ან სექტემბერში იზრდება დაახლოებით 11,5 კმ სიმაღლემდე. შემდეგ სექტემბრიდან დეკემბრამდე ის სწრაფად ეცემა და აღწევს ყველაზე დაბალ პოზიციას - 7,5 კმ, სადაც რჩება მარტამდე, მერყეობს მხოლოდ 0,5 კმ-ში. სწორედ ტროპოსფეროში ყალიბდება ძირითადად ამინდი, რომელიც განაპირობებს ადამიანის არსებობის პირობებს. ატმოსფერული წყლის ორთქლის უმეტესი ნაწილი კონცენტრირებულია ტროპოსფეროში და, შესაბამისად, ღრუბლები ძირითადად აქ წარმოიქმნება, თუმცა ზოგიერთი მათგანი, რომელიც შედგება ყინულის კრისტალებისგან, ასევე გვხვდება მაღალ ფენებში. ტროპოსფეროს ახასიათებს ტურბულენტობა და ძლიერი ჰაერის ნაკადები (ქარები) და შტორმები. ზედა ტროპოსფეროში არის მკაცრად განსაზღვრული მიმართულების ძლიერი ჰაერის ნაკადები. ტურბულენტური მორევები, როგორც პატარა მორევები, წარმოიქმნება ხახუნის და დინამიური ურთიერთქმედების გავლენის ქვეშ ნელი და სწრაფად მოძრავი ჰაერის მასებს შორის. ვინაიდან ამ მაღალ ფენებში ჩვეულებრივ ღრუბლოვანი საფარი არ არის, ამ ტურბულენტობას მოიხსენიებენ, როგორც "მკაფიო ჰაერის ტურბულენტობას".
სტრატოსფერო. ატმოსფეროს ზედა ფენას ხშირად შეცდომით აღწერენ, როგორც ფენას შედარებით მუდმივი ტემპერატურით, სადაც ქარები მეტ-ნაკლებად სტაბილურად უბერავს და სადაც მეტეოროლოგიური ელემენტები ოდნავ განსხვავდება. სტრატოსფეროს ზედა ფენები თბება, რადგან ჟანგბადი და ოზონი შთანთქავენ მზის ულტრაიისფერ გამოსხივებას. სტრატოსფეროს ზედა საზღვარი (სტრატოპაუზა) დახაზულია იქ, სადაც ტემპერატურა ოდნავ იზრდება, აღწევს შუალედურ მაქსიმუმს, რაც ხშირად შედარებულია ზედაპირული ჰაერის ფენის ტემპერატურასთან. მუდმივ სიმაღლეზე ფრენისთვის ადაპტირებულ თვითმფრინავებსა და ბუშტებზე დაკვირვების საფუძველზე, სტრატოსფეროში დაფიქსირდა ტურბულენტური არეულობა და ძლიერი ქარი, რომელიც უბერავს სხვადასხვა მიმართულებით. როგორც ტროპოსფეროში, აღინიშნება მძლავრი საჰაერო მორევები, რომლებიც განსაკუთრებით საშიშია მაღალსიჩქარიანი თვითმფრინავებისთვის. ძლიერი ქარები, რომელსაც რეაქტიული ნაკადები ჰქვია, უბერავს ვიწრო ზონებში ზომიერი განედების საზღვრების გასწვრივ, რომლებიც მიმართულია ბოძებისკენ. თუმცა, ეს ზონები შეიძლება გადაინაცვლოს, გაქრეს და კვლავ გამოჩნდეს. რეაქტიული ნაკადები ჩვეულებრივ შეაღწევს ტროპოპაუზას და ჩნდება ზედა ტროპოსფეროში, მაგრამ მათი სიჩქარე სწრაფად მცირდება სიმაღლის კლებასთან ერთად. შესაძლებელია, რომ სტრატოსფეროში შემომავალი ენერგიის ნაწილი (ძირითადად ოზონის წარმოქმნაზე იხარჯება) ზემოქმედებდეს ტროპოსფეროში მიმდინარე პროცესებზე. განსაკუთრებით აქტიური შერევა დაკავშირებულია ატმოსფერულ ფრონტებთან, სადაც სტრატოსფერული ჰაერის ვრცელი ნაკადები დაფიქსირდა ტროპოპაუზის ქვემოთ, ხოლო ტროპოსფერული ჰაერი შედიოდა სტრატოსფეროს ქვედა ფენებში. მნიშვნელოვანი პროგრესი იქნა მიღწეული ატმოსფეროს ქვედა ფენების ვერტიკალური სტრუქტურის შესწავლაში რადიოსონდების გაშვების ტექნიკის გაუმჯობესებასთან დაკავშირებით 25-30 კმ სიმაღლეზე. მეზოსფერო, რომელიც მდებარეობს სტრატოსფეროს ზემოთ, არის გარსი, რომელშიც 80-85 კმ სიმაღლემდე ტემპერატურა მცირდება მთლიანად ატმოსფეროსთვის. რეკორდულად დაბალი ტემპერატურა -110°C-მდე დაფიქსირდა მეტეოროლოგიურმა რაკეტებმა, რომლებიც გაშვებულ იქნა ამერიკულ-კანადური ინსტალაციის ფორტ ჩერჩილში (კანადა). მეზოსფეროს ზედა ზღვარი (მეზოპაუზა) დაახლოებით ემთხვევა რენტგენის აქტიური შთანთქმის რეგიონის ქვედა ზღვარს და მზის უმოკლეს ტალღის სიგრძის ულტრაიისფერ გამოსხივებას, რომელსაც თან ახლავს გაზის გათბობა და იონიზაცია. პოლარულ რეგიონებში ზაფხულში ღრუბლოვანი სისტემები ხშირად ჩნდება მეზოპაუზაში, რომლებიც დიდ ტერიტორიას იკავებს, მაგრამ მცირე ვერტიკალური განვითარება აქვთ. ასეთი ღრუბლები, რომლებიც ღამით ანათებენ, ხშირად შესაძლებელს ხდის მეზოსფეროში ფართომასშტაბიანი ტალღოვანი ჰაერის მოძრაობის აღმოჩენას. ამ ღრუბლების შემადგენლობა, ტენიანობისა და კონდენსაციის ბირთვების წყაროები, დინამიკა და კავშირი მეტეოროლოგიურ ფაქტორებთან ჯერ კიდევ არასაკმარისად არის შესწავლილი. თერმოსფერო არის ატმოსფეროს ფენა, რომელშიც ტემპერატურა მუდმივად იზრდება. მისი სიმძლავრე 600 კმ-ს აღწევს. წნევა და, შესაბამისად, გაზის სიმკვრივე მუდმივად მცირდება სიმაღლესთან ერთად. დედამიწის ზედაპირთან ახლოს 1 მ3 ჰაერი შეიცავს დაახლ. 2.5x1025 მოლეკულა, სიმაღლეზე დაახლ. 100 კმ, თერმოსფეროს ქვედა ფენებში - დაახლოებით 1019, 200 კმ სიმაღლეზე, იონოსფეროში - 5 * 10 15 და, გათვლებით, სიმაღლეზე დაახლ. 850 კმ - დაახლოებით 1012 მოლეკულა. პლანეტათაშორის სივრცეში მოლეკულების კონცენტრაციაა 10 8-10 9 1 მ3-ზე. სიმაღლეზე დაახლ. 100 კმ-ზე მოლეკულების რაოდენობა მცირეა და ისინი იშვიათად ეჯახებიან ერთმანეთს. შემთხვევით მოძრავი მოლეკულის მიერ გავლილ საშუალო მანძილს სხვა მსგავს მოლეკულასთან შეჯახებამდე მის საშუალო თავისუფალ გზას უწოდებენ. ფენა, რომელშიც ეს მნიშვნელობა იმდენად იზრდება, რომ მოლეკულათაშორისი ან ატომთაშორისი შეჯახების ალბათობა შეიძლება იყოს უგულებელყოფილი, მდებარეობს თერმოსფეროსა და გადახურულ გარსს (ეგზოსფეროს) შორის საზღვარზე და ეწოდება თერმული პაუზა. თერმოპაუზა დედამიწის ზედაპირიდან დაახლოებით 650 კმ-ში მდებარეობს. გარკვეულ ტემპერატურაზე მოლეკულის მოძრაობის სიჩქარე დამოკიდებულია მის მასაზე: მსუბუქი მოლეკულები უფრო სწრაფად მოძრაობენ ვიდრე მძიმეები. ქვედა ატმოსფეროში, სადაც თავისუფალი გზა ძალიან მოკლეა, არ არის შესამჩნევი აირების განცალკევება მათი მოლეკულური წონის მიხედვით, მაგრამ ის გამოხატულია 100 კმ-ზე ზემოთ. გარდა ამისა, მზის ულტრაიისფერი და რენტგენის გამოსხივების გავლენით, ჟანგბადის მოლეკულები იშლება ატომებად, რომელთა მასა მოლეკულის მასის ნახევარია. მაშასადამე, როგორც ჩვენ ვშორდებით დედამიწის ზედაპირს, ატომური ჟანგბადი სულ უფრო მნიშვნელოვანი ხდება ატმოსფეროს შემადგენლობაში და დაახლოებით სიმაღლეზე. 200 კმ ხდება მისი მთავარი კომპონენტი. უფრო მაღლა, დედამიწის ზედაპირიდან დაახლოებით 1200 კმ მანძილზე, ჭარბობს მსუბუქი აირები - ჰელიუმი და წყალბადი. ისინი ატმოსფეროს გარე შრეა. წონის მიხედვით ეს განცალკევება, რომელსაც დიფუზური განცალკევება ეწოდება, ჰგავს ნარევების გამოყოფას ცენტრიფუგის გამოყენებით. ეგზოსფერო არის ატმოსფეროს გარე ფენა, რომელიც იზოლირებულია ტემპერატურის ცვლილებებისა და ნეიტრალური აირის თვისებების საფუძველზე. ეგზოსფეროში მოლეკულები და ატომები დედამიწის გარშემო ბრუნავენ ბალისტიკურ ორბიტებში გრავიტაციის გავლენის ქვეშ. ზოგიერთი ორბიტა პარაბოლურია და ჭურვების ტრაექტორიების მსგავსია. მოლეკულებს შეუძლიათ დედამიწის ირგვლივ და ელიფსურ ორბიტებზე, თანამგზავრების მსგავსად, ბრუნავდნენ. ზოგიერთ მოლეკულას, ძირითადად წყალბადს და ჰელიუმს, აქვს ღია ტრაექტორია და გადის გარე სივრცეში (ნახ. 2).

მზე-ხმელეთის ურთიერთობა და მათი გავლენა ატმოსფეროზე
ატმოსფერული ტალღები. მზისა და მთვარის მიზიდულობა იწვევს ატმოსფეროში მოქცევას, ხმელეთისა და ზღვის მოქცევის მსგავსი. მაგრამ ატმოსფერულ მოქცევას მნიშვნელოვანი განსხვავება აქვს: ატმოსფერო ყველაზე მძაფრად რეაგირებს მზის მიზიდულობაზე, ხოლო დედამიწის ქერქი და ოკეანე - მთვარის მიზიდულობაზე. ეს აიხსნება იმით, რომ ატმოსფერო თბება მზის მიერ და გრავიტაციული მოქცევის გარდა, წარმოიქმნება ძლიერი თერმული ტალღა. ზოგადად, ატმოსფერული და ზღვის მოქცევის ფორმირების მექანიზმები მსგავსია, გარდა იმისა, რომ გრავიტაციულ და თერმულ ზემოქმედებაზე ჰაერის რეაქციის პროგნოზირებისთვის აუცილებელია მისი შეკუმშვისა და ტემპერატურის განაწილების გათვალისწინება. სრულიად გაუგებარია, რატომ ჭარბობს ატმოსფეროში ნახევრადდღიური (12-საათიანი) მზის ტალღები მზის და ნახევარდღიური მთვარის მოქცევაზე, თუმცა უკანასკნელი ორი პროცესის მამოძრავებელი ძალები გაცილებით ძლიერია. ადრე ითვლებოდა, რომ ატმოსფეროში ხდება რეზონანსი, რომელიც აძლიერებს ზუსტად რხევებს 12-საათიანი პერიოდით. თუმცა, გეოფიზიკური რაკეტების დახმარებით გაკეთებული დაკვირვებები მიუთითებს, რომ ასეთი რეზონანსის თერმული მიზეზები არ არსებობს. ამ პრობლემის გადაჭრისას, ალბათ, უნდა გავითვალისწინოთ ატმოსფეროს ყველა ჰიდროდინამიკური და თერმული მახასიათებელი. დედამიწის ზედაპირზე ეკვატორთან ახლოს, სადაც მოქცევის რყევების გავლენა მაქსიმალურია, ის უზრუნველყოფს ატმოსფერული წნევის ცვლილებას 0,1%-ით. მოქცევის ქარების სიჩქარე დაახლ. 0.3 კმ/სთ. ატმოსფეროს რთული თერმული სტრუქტურის გამო (განსაკუთრებით მეზოპაუზაში ტემპერატურის მინიმალური არსებობის გამო), ძლიერდება მოქცევის ჰაერის ნაკადები და, მაგალითად, 70 კმ სიმაღლეზე, მათი სიჩქარე დაახლოებით 160-ჯერ მეტია, ვიდრე დედამიწის სიჩქარეზე. ზედაპირი, რომელსაც აქვს მნიშვნელოვანი გეოფიზიკური შედეგები. მიჩნეულია, რომ იონოსფეროს ქვედა ნაწილში (ფენა E) მოქცევის რხევები იონიზებული აირის ვერტიკალურად გადაადგილდება დედამიწის მაგნიტურ ველში და, შესაბამისად, აქ წარმოიქმნება ელექტრული დენები. დედამიწის ზედაპირზე დენების ეს მუდმივად წარმოქმნილი სისტემები ჩამოყალიბებულია მაგნიტური ველის აშლილობით. მაგნიტური ველის დღიური ვარიაციები კარგად ემთხვევა გამოთვლილ მნიშვნელობებს, რაც დამაჯერებლად მოწმობს "ატმოსფერული დინამოს" მოქცევის მექანიზმების თეორიის სასარგებლოდ. იონოსფეროს ქვედა ნაწილში (ფენა E) წარმოქმნილი ელექტრული დენები სადღაც უნდა მოძრაობდეს და, შესაბამისად, წრე უნდა დაიხუროს. დინამოსთან ანალოგია სრული ხდება, თუ მოახლოებულ მოძრაობას ძრავის მუშაობად მივიჩნევთ. ვარაუდობენ, რომ ელექტრული დენის საპირისპირო ცირკულაცია ხორციელდება იონოსფეროს უფრო მაღალ ფენაში (F) და ამ კონტრ ნაკადს შეუძლია ახსნას ამ ფენის ზოგიერთი თავისებური მახასიათებელი. საბოლოოდ, მოქცევის ეფექტმა ასევე უნდა წარმოქმნას ჰორიზონტალური დინებები E ფენაში და, შესაბამისად, F ფენაში.
იონოსფერო.მე-19 საუკუნის მეცნიერები ცდილობენ ახსნან ავრორას წარმოშობის მექანიზმი. ვარაუდობენ, რომ ატმოსფეროში არის ზონა, რომელშიც ელექტრული დამუხტული ნაწილაკებია. მე-20 საუკუნეში ექსპერიმენტულად მოიპოვეს დამაჯერებელი მტკიცებულება რადიოტალღების ამრეკლავი ფენის არსებობისთვის 85-დან 400 კმ-მდე სიმაღლეზე. ახლა ცნობილია, რომ მისი ელექტრული თვისებები ატმოსფერული აირის იონიზაციის შედეგია. ამიტომ, ამ ფენას ჩვეულებრივ იონოსფეროს უწოდებენ. რადიოტალღებზე ზემოქმედება ძირითადად განპირობებულია იონოსფეროში თავისუფალი ელექტრონების არსებობით, თუმცა რადიოტალღების გავრცელების მექანიზმი დაკავშირებულია დიდი იონების არსებობასთან. ეს უკანასკნელი ასევე საინტერესოა ატმოსფეროს ქიმიური თვისებების შესწავლით, რადგან ისინი უფრო აქტიურები არიან ვიდრე ნეიტრალური ატომები და მოლეკულები. იონოსფეროში მომხდარი ქიმიური რეაქციები მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მის ენერგეტიკულ და ელექტრულ ბალანსში.
ნორმალური იონოსფერო.გეოფიზიკური რაკეტების და თანამგზავრების დახმარებით განხორციელებულმა დაკვირვებებმა ბევრი ახალი ინფორმაცია მოგვცა, რაც იმაზე მიუთითებს, რომ ატმოსფეროს იონიზაცია ხდება მზის ფართო სპექტრის გამოსხივების გავლენის ქვეშ. მისი ძირითადი ნაწილი (90%-ზე მეტი) კონცენტრირებულია სპექტრის ხილულ ნაწილში. ულტრაიისფერი გამოსხივება უფრო მოკლე ტალღის სიგრძით და მეტი ენერგიით, ვიდრე იისფერი სინათლის სხივები, გამოიყოფა მზის ატმოსფეროს შიდა ნაწილის წყალბადით (ქრომოსფერო), ხოლო რენტგენის გამოსხივება, რომელსაც კიდევ უფრო მეტი ენერგია აქვს, მზის გაზებით. გარე გარსი (კორონა). იონოსფეროს ნორმალური (საშუალო) მდგომარეობა განპირობებულია მუდმივი ძლიერი გამოსხივებით. რეგულარული ცვლილებები ხდება ნორმალურ იონოსფეროში დედამიწის ყოველდღიური ბრუნვის გავლენის ქვეშ და სეზონური განსხვავებები მზის სხივების დაცემის კუთხით შუადღისას, მაგრამ ასევე ხდება იონოსფეროს მდგომარეობის არაპროგნოზირებადი და მკვეთრი ცვლილებები.
დარღვევები იონოსფეროში. როგორც ცნობილია, მზეზე წარმოიქმნება ძლიერი ციკლურად განმეორებადი აურზაური, რომელიც მაქსიმუმს ყოველ 11 წელიწადში აღწევს. საერთაშორისო გეოფიზიკური წლის (IGY) პროგრამის ფარგლებში დაკვირვებები დაემთხვა მზის ყველაზე მაღალი აქტივობის პერიოდს სისტემატური მეტეოროლოგიური დაკვირვებების მთელი პერიოდის განმავლობაში, ე.ი. მე-18 საუკუნის დასაწყისიდან მაღალი აქტივობის პერიოდში მზის ზოგიერთი უბანი რამდენჯერმე მატულობს სიკაშკაშეს და ისინი აგზავნიან ულტრაიისფერი და რენტგენის გამოსხივების ძლიერ იმპულსებს. ასეთ მოვლენებს მზის ანთებები ეწოდება. ისინი გრძელდება რამდენიმე წუთიდან ერთ ან ორ საათამდე. აფეთქების დროს მზის გაზი (ძირითადად პროტონები და ელექტრონები) ამოიფრქვევა და ელემენტარული ნაწილაკები გარე სივრცეში შედიან. მზის ელექტრომაგნიტური და კორპუსკულური გამოსხივება ასეთი აფეთქების მომენტებში ძლიერ გავლენას ახდენს დედამიწის ატმოსფეროზე. თავდაპირველი რეაქცია შეინიშნება ციმციმის შემდეგ 8 წუთის შემდეგ, როდესაც ინტენსიური ულტრაიისფერი და რენტგენის გამოსხივება აღწევს დედამიწას. შედეგად, იონიზაცია მკვეთრად იზრდება; რენტგენის სხივები ატმოსფეროში იონოსფეროს ქვედა საზღვრამდე აღწევს; ამ ფენებში ელექტრონების რაოდენობა იმდენად იზრდება, რომ რადიოსიგნალები თითქმის მთლიანად შეიწოვება („ჩაქრება“). რადიაციის დამატებითი შთანთქმა იწვევს გაზის გათბობას, რაც ხელს უწყობს ქარის განვითარებას. იონიზებული გაზი არის ელექტრული გამტარი და როდესაც ის მოძრაობს დედამიწის მაგნიტურ ველში, ჩნდება დინამოს ეფექტი და წარმოიქმნება ელექტრული დენი. ასეთმა დინებმა შეიძლება გამოიწვიოს მაგნიტური ველის შესამჩნევი აშლილობა და გამოვლინდეს მაგნიტური ქარიშხლის სახით. ამ საწყის ფაზას მხოლოდ მცირე დრო სჭირდება, რაც შეესაბამება მზის აფეთქების ხანგრძლივობას. მზეზე მძლავრი აფეთქებების დროს, აჩქარებული ნაწილაკების ნაკადი გარე სივრცეში მიედინება. როდესაც ის დედამიწისკენ არის მიმართული, იწყება მეორე ფაზა, რომელიც დიდ გავლენას ახდენს ატმოსფეროს მდგომარეობაზე. ბევრი ბუნებრივი მოვლენა, რომელთა შორის ყველაზე ცნობილია ავრორა, მიუთითებს იმაზე, რომ დამუხტული ნაწილაკების მნიშვნელოვანი რაოდენობა აღწევს დედამიწას (იხ. ასევე პოლარული შუქები). მიუხედავად ამისა, ამ ნაწილაკების მზიდან გამოყოფის პროცესები, მათი ტრაექტორია პლანეტათაშორის სივრცეში და დედამიწის მაგნიტურ ველთან და მაგნიტოსფეროსთან ურთიერთქმედების მექანიზმები ჯერ კიდევ არასაკმარისად არის შესწავლილი. პრობლემა უფრო გართულდა მას შემდეგ, რაც 1958 წელს ჯეიმს ვან ალენმა აღმოაჩინა გეომაგნიტური ველის ჭურვი, რომელიც შედგება დამუხტული ნაწილაკებისგან. ეს ნაწილაკები ერთი ნახევარსფეროდან მეორეზე გადადიან და სპირალურად ბრუნავენ მაგნიტური ველის ხაზების გარშემო. დედამიწის მახლობლად, ძალის ხაზების ფორმიდან და ნაწილაკების ენერგიაზე დამოკიდებულ სიმაღლეზე, არის „არეკვლის წერტილები“, რომლებშიც ნაწილაკები მოძრაობის მიმართულებას საპირისპიროდ ცვლიან (ნახ. 3). ვინაიდან მაგნიტური ველის სიძლიერე დედამიწიდან დაშორებით მცირდება, ორბიტები, რომლებზეც მოძრაობენ ეს ნაწილაკები, გარკვეულწილად დამახინჯებულია: ელექტრონები გადახრილია აღმოსავლეთისაკენ, პროტონები კი დასავლეთისკენ. აქედან გამომდინარე, ისინი გავრცელებულია ქამრების სახით მთელს მსოფლიოში.

მზის მიერ ატმოსფეროს გახურების ზოგიერთი შედეგი.მზის ენერგია გავლენას ახდენს მთელ ატმოსფეროზე. უკვე აღვნიშნეთ დედამიწის მაგნიტურ ველში დამუხტული ნაწილაკების მიერ წარმოქმნილი და მის ირგვლივ მოძრავი სარტყლები. ეს სარტყლები დედამიწის ზედაპირთან ყველაზე ახლოს არის ცირკულარული რეგიონებში (იხ. სურ. 3), სადაც აუროები შეინიშნება. სურათი 1 გვიჩვენებს, რომ ავრორას რეგიონებს კანადაში აქვთ მნიშვნელოვნად მაღალი თერმოსფერული ტემპერატურა, ვიდრე აშშ-ს სამხრეთ-დასავლეთში. სავარაუდოა, რომ დატყვევებული ნაწილაკები თავიანთი ენერგიის გარკვეულ ნაწილს ატმოსფეროს უთმობენ, განსაკუთრებით არეკვლის წერტილებთან ახლოს გაზის მოლეკულებთან შეჯახებისას და ტოვებენ ყოფილ ორბიტებს. ასე თბება ატმოსფეროს მაღალი ფენები ავრორას ზონაში. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი აღმოჩენა გაკეთდა ხელოვნური თანამგზავრების ორბიტების შესწავლისას. სმიტსონის ასტროფიზიკური ობსერვატორიის ასტრონომი ლუიჯი იაკია თვლის, რომ ამ ორბიტების მცირე გადახრები გამოწვეულია ატმოსფეროს სიმკვრივის ცვლილებებით, რადგან ის მზე თბება. მან შესთავაზა იონოსფეროში ელექტრონის მაქსიმალური სიმკვრივის არსებობა 200 კმ-ზე მეტ სიმაღლეზე, რაც არ შეესაბამება მზის შუადღეს, მაგრამ ხახუნის ძალების გავლენის ქვეშ ჩამორჩება მის მიმართ დაახლოებით ორი საათით. ამ დროს 600 კმ სიმაღლეზე დამახასიათებელი ატმოსფერული სიმკვრივის მნიშვნელობები შეინიშნება დაახლოებით დონეზე. 950 კმ. გარდა ამისა, ელექტრონის მაქსიმალური კონცენტრაცია განიცდის არარეგულარულ რყევებს მზის ულტრაიისფერი და რენტგენის გამოსხივების მოკლევადიანი ციმციმების გამო. ლ. იაკიამ ასევე აღმოაჩინა ჰაერის სიმკვრივის მოკლევადიანი რყევები, რომლებიც შეესაბამება მზის ანთებებს და მაგნიტური ველის დარღვევას. ეს ფენომენები აიხსნება დედამიწის ატმოსფეროში მზის წარმოშობის ნაწილაკების შეჭრით და იმ ფენების გათბობით, სადაც თანამგზავრები ორბიტაზე მოძრაობენ.
ატმოსფერული ელექტროენერგია
ატმოსფეროს ზედაპირულ ფენაში მოლეკულების მცირე ნაწილი განიცდის იონიზაციას კოსმოსური სხივების, რადიოაქტიური ქანების გამოსხივების და თვით ჰაერში რადიუმის (ძირითადად რადონის) დაშლის პროდუქტების გავლენის ქვეშ. იონიზაციის პროცესში ატომი კარგავს ელექტრონს და იძენს დადებით მუხტს. თავისუფალი ელექტრონი სწრაფად ერწყმის სხვა ატომს და ქმნის უარყოფითად დამუხტულ იონს. ასეთ დაწყვილებულ დადებით და უარყოფით იონებს აქვთ მოლეკულური ზომები. ატმოსფეროში არსებული მოლეკულები ამ იონების გარშემო გროვდება. იონთან შერწყმული რამდენიმე მოლეკულა ქმნის კომპლექსს, რომელსაც ჩვეულებრივ უწოდებენ "მსუბუქ იონს". ატმოსფერო ასევე შეიცავს მოლეკულების კომპლექსებს, რომლებიც მეტეოროლოგიაში ცნობილია როგორც კონდენსაციის ბირთვები, რომელთა ირგვლივ, როდესაც ჰაერი ტენით არის გაჯერებული, იწყება კონდენსაციის პროცესი. ეს ბირთვები არის მარილისა და მტვრის ნაწილაკები, ასევე დამაბინძურებლები, რომლებიც ჰაერში გამოიყოფა სამრეწველო და სხვა წყაროებიდან. მსუბუქი იონები ხშირად ერთვის ასეთ ბირთვებს და წარმოქმნის „მძიმე იონებს“. ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ, მსუბუქი და მძიმე იონები გადადიან ატმოსფეროს ერთი უბნიდან მეორეზე, გადააქვთ ელექტრო მუხტები. მიუხედავად იმისა, რომ ატმოსფერო ზოგადად არ ითვლება ელექტროგამტარ საშუალებად, მას აქვს მცირე გამტარობა. ამიტომ ჰაერში დარჩენილი დამუხტული სხეული ნელ-ნელა კარგავს მუხტს. ატმოსფერული გამტარობა იზრდება სიმაღლესთან ერთად კოსმოსური სხივების ინტენსივობის გაზრდის, დაბალი წნევის პირობებში იონების დაკარგვის შემცირების გამო (და შესაბამისად უფრო გრძელი საშუალო თავისუფალი გზა) და ნაკლები მძიმე ბირთვების გამო. ატმოსფეროს გამტარობა მაქსიმალურ მნიშვნელობას აღწევს დაახლოებით. 50 კმ, ე.წ. "კომპენსაციის დონე". ცნობილია, რომ დედამიწის ზედაპირსა და „კომპენსაციის დონეს“ შორის ყოველთვის არის რამდენიმე ასეული კილოვოლტის პოტენციური სხვაობა, ე.ი. მუდმივი ელექტრული ველი. აღმოჩნდა, რომ პოტენციური სხვაობა ჰაერის გარკვეულ წერტილს რამდენიმე მეტრის სიმაღლეზე და დედამიწის ზედაპირს შორის ძალიან დიდია - 100 ვ-ზე მეტი. ატმოსფეროს აქვს დადებითი მუხტი, ხოლო დედამიწის ზედაპირი უარყოფითად დამუხტულია. ვინაიდან ელექტრული ველი არის ფართობი, რომლის თითოეულ წერტილში არის გარკვეული პოტენციური მნიშვნელობა, შეგვიძლია ვისაუბროთ პოტენციურ გრადიენტზე. წმინდა ამინდში, რამდენიმე მეტრში, ატმოსფეროს ელექტრული ველის სიძლიერე თითქმის მუდმივია. ზედაპირის ფენაში ჰაერის ელექტრული გამტარობის განსხვავებების გამო, პოტენციური გრადიენტი ექვემდებარება დღიურ რყევებს, რომელთა მიმდინარეობა მნიშვნელოვნად განსხვავდება ადგილიდან ადგილზე. ჰაერის დაბინძურების ადგილობრივი წყაროების არარსებობის შემთხვევაში - ოკეანეებზე, მთებში ან პოლარულ რეგიონებში - ნათელ ამინდში პოტენციური გრადიენტის ყოველდღიური კურსი იგივეა. გრადიენტის სიდიდე დამოკიდებულია უნივერსალურ, ან გრინვიჩის საშუალო დროზე (UT) და აღწევს მაქსიმუმს 19:00 E. Appleton-ის ვარაუდით, რომ ეს მაქსიმალური ელექტრული გამტარობა ალბათ ემთხვევა პლანეტარული მასშტაბის უდიდეს ჭექა-ქუხილის აქტივობას. ელვისებური გამონადენი ჭექა-ქუხილის დროს უარყოფით მუხტს ატარებს დედამიწის ზედაპირზე, რადგან ყველაზე აქტიური კუმულონიმბუსის ჭექა-ქუხილის ფუძეებს აქვთ მნიშვნელოვანი უარყოფითი მუხტი. ჭექა-ქუხილის მწვერვალებს აქვთ დადებითი მუხტი, რომელიც, ჰოლცერისა და საქსონის გამოთვლებით, ჭექა-ქუხილის დროს მათი მწვერვალებიდან მოედინება. მუდმივი შევსების გარეშე, დედამიწის ზედაპირზე მუხტი განეიტრალდებოდა ატმოსფეროს გამტარობით. ვარაუდი, რომ დედამიწის ზედაპირსა და „კომპენსაციის დონეს“ შორის პოტენციური სხვაობა შენარჩუნებულია ჭექა-ქუხილის გამო, მყარდება სტატისტიკური მონაცემებით. მაგალითად, ჭექა-ქუხილის მაქსიმალური რაოდენობა ფიქსირდება მდინარის ხეობაში. ამორძალები. ყველაზე ხშირად იქ ჭექა-ქუხილი ხდება დღის ბოლოს, ე.ი. ᲙᲐᲠᲒᲘ. 19:00 გრინვიჩის დროით, როდესაც პოტენციური გრადიენტი მაქსიმუმზეა მსოფლიოს ნებისმიერ წერტილში. უფრო მეტიც, პოტენციური გრადიენტის დღიური ცვალებადობის მრუდების ფორმის სეზონური ცვალებადობა ასევე სრულ შესაბამისობაშია ჭექა-ქუხილის გლობალური განაწილების მონაცემებთან. ზოგიერთი მკვლევარი ამტკიცებს, რომ დედამიწის ელექტრული ველის წყარო შეიძლება იყოს გარეგანი წარმოშობისა, ვინაიდან ელექტრული ველების არსებობა იონოსფეროსა და მაგნიტოსფეროში ითვლება. ეს გარემოება ალბათ ხსნის აურორების ძალიან ვიწრო წაგრძელებული ფორმების გამოჩენას, კულისებისა და თაღების მსგავსი.
(იხილეთ აგრეთვე პოლარული ნათურები). „კომპენსაციის დონესა“ და დედამიწის ზედაპირს შორის ატმოსფეროს პოტენციური გრადიენტისა და გამტარობის გამო, დამუხტული ნაწილაკები იწყებენ მოძრაობას: დადებითად დამუხტული იონები - დედამიწის ზედაპირისკენ და უარყოფითად დამუხტული - მისგან ზემოთ. ეს დენი არის დაახლ. 1800 A. მიუხედავად იმისა, რომ ეს მნიშვნელობა დიდი ჩანს, უნდა გვახსოვდეს, რომ ის განაწილებულია დედამიწის მთელ ზედაპირზე. ჰაერის სვეტში, რომლის ბაზის ფართობია 1 მ2, არის მხოლოდ 4 * 10 -12 ა. მეორეს მხრივ, ელვისებური გამონადენის დროს დენის ძალა შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე ამპერს, თუმცა, რა თქმა უნდა, ასეთი გამონადენი. აქვს ხანმოკლე ხანგრძლივობა - წამის ნაწილებიდან მთელ წამამდე ან ცოტა მეტი განმეორებითი გამონადენით. ელვა დიდ ინტერესს იწვევს არა მხოლოდ როგორც ბუნების თავისებური ფენომენი. ეს შესაძლებელს ხდის აიროვან გარემოში ელექტრული გამონადენის დაკვირვებას რამდენიმე ასეული მილიონი ვოლტის ძაბვისა და ელექტროდებს შორის რამდენიმე კილომეტრის მანძილზე. 1750 წელს ბ. ფრანკლინმა შესთავაზა ლონდონის სამეფო საზოგადოებას, რომ ექსპერიმენტები გაეკეთებინათ საიზოლაციო ბაზაზე დამაგრებული და მაღალ კოშკზე დამაგრებული რკინის ჯოხით. ის ელოდა, რომ როდესაც ჭექა-ქუხილი უახლოვდება კოშკს, საპირისპირო ნიშნის მუხტი კონცენტრირებული იქნება თავდაპირველად ნეიტრალური ღეროს ზედა ბოლოზე, ხოლო იმავე ნიშნის მუხტი, როგორც ღრუბლის ძირში, კონცენტრირებული იქნება ქვედა ბოლოში. . თუ ელექტრული ველის სიძლიერე ელვისებური გამონადენის დროს საკმარისად გაიზრდება, მუხტი ღეროს ზედა ბოლოდან ნაწილობრივ ჩაედინება ჰაერში და ღერო შეიძენს იმავე ნიშნის მუხტს, როგორც ღრუბლის ფუძე. ფრანკლინის მიერ შემოთავაზებული ექსპერიმენტი ინგლისში არ განხორციელებულა, მაგრამ ის 1752 წელს პარიზთან ახლოს მარლიში მოაწყო ფრანგმა ფიზიკოსმა ჟან დ'ალმბერმა. მან გამოიყენა 12 მ სიგრძის რკინის ღერო ჩასმული მინის ბოთლში (რომელიც ემსახურებოდა როგორც იზოლატორი), მაგრამ არ დააყენა იგი კოშკზე. 10 მაისს მისმა თანაშემწემ იტყობინება, რომ როდესაც ჭექა-ქუხილი ღეროზე იყო, ნაპერწკლები წარმოიქმნება, როდესაც მასზე დამიწებული მავთული მიიტანეს. თავად ფრანკლინი, არ იცოდა საფრანგეთში განხორციელებული წარმატებული გამოცდილების შესახებ, იმავე წლის ივნისში ჩაატარა თავისი ცნობილი ექსპერიმენტი ფუტკრით და დააკვირდა ელექტრო ნაპერწკლებს მასზე მიბმული მავთულის ბოლოს. მომდევნო წელს, ღეროდან შეგროვებული მუხტების შესწავლისას, ფრანკლინმა აღმოაჩინა, რომ ჭექა-ქუხილის ფუძეები ჩვეულებრივ უარყოფითად არის დამუხტული. ელვის უფრო დეტალური შესწავლა შესაძლებელი გახდა მე-19 საუკუნის ბოლოს ფოტოგრაფიული მეთოდების გაუმჯობესების გამო, განსაკუთრებით მბრუნავი ლინზებით აპარატის გამოგონების შემდეგ, რამაც შესაძლებელი გახადა სწრაფად განვითარებადი პროცესების დაფიქსირება. ასეთი კამერა ფართოდ გამოიყენებოდა ნაპერწკლების გამონადენის შესასწავლად. დადგინდა, რომ არსებობს რამდენიმე სახის ელვა, მათ შორის ყველაზე გავრცელებულია ხაზოვანი, ბრტყელი (ღრუბელშიდა) და გლობულური (ჰაერის გამონადენი). ხაზოვანი ელვა არის ნაპერწკლის გამონადენი ღრუბელსა და დედამიწის ზედაპირს შორის, რომელიც მიჰყვება არხს დაღმავალი ტოტებით. ბრტყელი ელვა ჩნდება ჭექა-ქუხილის შიგნით და გაფანტული სინათლის ციმციმებს ჰგავს. ბურთის ელვის ჰაერის გამონადენი, დაწყებული ჭექა-ქუხილიდან, ხშირად მიმართულია ჰორიზონტალურად და არ აღწევს დედამიწის ზედაპირს.

ელვისებური გამონადენი ჩვეულებრივ შედგება სამი ან მეტი განმეორებითი გამონადენისგან - იმპულსებისგან, რომლებიც მიჰყვებიან იმავე გზას. ზედიზედ იმპულსებს შორის ინტერვალები ძალიან მოკლეა, 1/100-დან 1/10 წმ-მდე (ეს არის ის, რაც იწვევს ელვის ციმციმს). ზოგადად, ფლეში გრძელდება დაახლოებით ერთი წამით ან ნაკლები. ტიპიური ელვისებური განვითარების პროცესი შეიძლება აღწერილი იყოს შემდეგნაირად. პირველ რიგში, სუსტად მანათობელი გამონადენი-მიმყვანი მიდის ზემოდან დედამიწის ზედაპირზე. როდესაც ის მიაღწევს მას, კაშკაშა უკუღმა, ანუ მთავარი გამონადენი დედამიწიდან გადის ლიდერის მიერ დაყენებულ არხზე. განმუხტვის ლიდერი, როგორც წესი, ზიგზაგში მოძრაობს. მისი გავრცელების სიჩქარე წამში ასიდან რამდენიმე ასეულ კილომეტრამდე მერყეობს. თავის გზაზე, ის იონიზებს ჰაერის მოლეკულებს, ქმნის არხს გაზრდილი გამტარობით, რომლის მეშვეობითაც საპირისპირო გამონადენი მაღლა მოძრაობს დაახლოებით ასჯერ მეტი სიჩქარით, ვიდრე ლიდერის გამონადენი. არხის ზომის დადგენა ძნელია, მაგრამ ლიდერის გამონადენის დიამეტრი ფასდება 1-10 მ, ხოლო საპირისპირო გამონადენის - რამდენიმე სანტიმეტრი. ელვისებური გამონადენი ქმნის რადიო ჩარევას რადიოტალღების გამოსხივებით ფართო დიაპაზონში - 30 kHz-დან ულტრა დაბალ სიხშირემდე. რადიოტალღების ყველაზე დიდი გამოსხივება ალბათ 5-დან 10 kHz-მდეა. ასეთი დაბალი სიხშირის რადიო ჩარევა "კონცენტრირებულია" იონოსფეროს ქვედა საზღვარსა და დედამიწის ზედაპირს შორის და შეუძლია გავრცელდეს წყაროდან ათასობით კილომეტრის მანძილზე.
ცვლილებები ატმოსფეროში
მეტეორებისა და მეტეორიტების ზემოქმედება.მიუხედავად იმისა, რომ ზოგჯერ მეტეორული წვიმა ღრმა შთაბეჭდილებას ახდენს მათი განათების ეფექტით, ცალკეული მეტეორები იშვიათად ჩანს. ბევრად უფრო მრავალრიცხოვანია უხილავი მეტეორები, რომლებიც ზედმეტად მცირეა იმ მომენტში, როდესაც ისინი ატმოსფეროს შთანთქავენ. ზოგიერთი ყველაზე პატარა მეტეორი, ალბათ, საერთოდ არ თბება, მაგრამ მხოლოდ ატმოსფეროს მიერ არის დაფიქსირებული. ამ მცირე ნაწილაკებს, რომელთა ზომებია რამდენიმე მილიმეტრიდან ათიათასმეასედი მილიმეტრამდე, მიკრომეტეორიტები ეწოდება. მეტეორიული ნივთიერების რაოდენობა, რომელიც ყოველდღიურად შედის ატმოსფეროში, 100-დან 10000 ტონამდეა, ამ ნივთიერების უმეტესობა მიკრომეტეორიტებია. მას შემდეგ, რაც მეტეორიული მატერია ნაწილობრივ იწვის ატმოსფეროში, მისი გაზის შემადგენლობა ივსება სხვადასხვა ქიმიური ელემენტების კვალით. მაგალითად, ქვის მეტეორებს ლითიუმი შემოაქვს ატმოსფეროში. მეტალის მეტეორების წვა იწვევს პაწაწინა სფერული რკინის, რკინა-ნიკელის და სხვა წვეთების წარმოქმნას, რომლებიც გადიან ატმოსფეროში და დეპონირდება დედამიწის ზედაპირზე. ისინი გვხვდება გრენლანდიასა და ანტარქტიდაში, სადაც ყინულის ფურცლები თითქმის უცვლელი რჩება წლების განმავლობაში. ოკეანოლოგები მათ პოულობენ ოკეანის ქვედა ნალექებში. ატმოსფეროში შემავალი მეტეორის ნაწილაკების უმეტესობა დეპონირდება დაახლოებით 30 დღეში. ზოგიერთი მეცნიერი თვლის, რომ ეს კოსმოსური მტვერი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ატმოსფერული ფენომენების ფორმირებაში, როგორიცაა წვიმა, რადგან ის ემსახურება როგორც წყლის ორთქლის კონდენსაციის ბირთვს. აქედან გამომდინარე, ვარაუდობენ, რომ ნალექი სტატისტიკურად ასოცირდება დიდ მეტეორულ წვიმასთან. თუმცა, ზოგიერთი ექსპერტი თვლის, რომ იმის გამო, რომ მეტეორიული მატერიის მთლიანი შეყვანა ათჯერ მეტია, ვიდრე თუნდაც ყველაზე დიდი მეტეორული წვიმის დროს, ამ მასალის მთლიანი რაოდენობის ცვლილება, რომელიც ხდება ერთი ასეთი შხაპის შედეგად, შეიძლება უგულებელყო. თუმცა, ეჭვგარეშეა, რომ ყველაზე დიდი მიკრომეტეორიტები და, რა თქმა უნდა, ხილული მეტეორიტები ტოვებენ იონიზაციის გრძელ კვალს ატმოსფეროს მაღალ ფენებში, ძირითადად იონოსფეროში. ასეთი კვალი შეიძლება გამოყენებულ იქნას შორ მანძილზე რადიო კომუნიკაციებისთვის, რადგან ისინი ასახავს მაღალი სიხშირის რადიოტალღებს. ატმოსფეროში შემავალი მეტეორების ენერგია ძირითადად და შესაძლოა მთლიანად მის გაცხელებაზე იხარჯება. ეს არის ატმოსფეროს სითბოს ბალანსის ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი კომპონენტი.
სამრეწველო წარმოშობის ნახშირორჟანგი.კარბონიფერულ პერიოდში დედამიწაზე გავრცელებული იყო მერქნიანი მცენარეულობა. იმ დროს მცენარეების მიერ შთანთქმული ნახშირორჟანგის უმეტესი ნაწილი გროვდებოდა ნახშირის საბადოებში და ნავთობის შემცველ საბადოებში. ადამიანებმა ისწავლეს ამ მინერალების უზარმაზარი მარაგების გამოყენება ენერგიის წყაროდ და ახლა სწრაფად აბრუნებენ ნახშირორჟანგს ნივთიერებების მიმოქცევაში. ნამარხი სავარაუდოდ დაახლოებით. 4*10 13 ტონა ნახშირბადი. გასული საუკუნის განმავლობაში კაცობრიობამ დაწვა იმდენი წიაღისეული საწვავი, რომ დაახლოებით 4 * 10 11 ტონა ნახშირბადი კვლავ შევიდა ატმოსფეროში. ამჟამად არის დაახ. 2 * 10 12 ტონა ნახშირბადი და მომდევნო ას წელიწადში ეს მაჩვენებელი შეიძლება გაორმაგდეს წიაღისეული საწვავის დაწვის გამო. თუმცა, ყველა ნახშირბადი არ დარჩება ატმოსფეროში: მისი ნაწილი დაიშლება ოკეანის წყლებში, ნაწილი შეიწოვება მცენარეების მიერ, ნაწილი კი შეკრული იქნება ქანების ამინდობის პროცესში. ჯერჯერობით შეუძლებელია იმის პროგნოზირება, თუ რამდენი ნახშირორჟანგი იქნება ატმოსფეროში ან რა გავლენას მოახდენს ის მსოფლიოს კლიმატზე. მიუხედავად ამისა, ითვლება, რომ მისი შემცველობის ნებისმიერი მატება გამოიწვევს დათბობას, თუმცა სულაც არ არის აუცილებელი, რომ რაიმე დათბობა მნიშვნელოვან გავლენას მოახდენს კლიმატზე. ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია ატმოსფეროში, გაზომვების შედეგების მიხედვით, შესამჩნევად იზრდება, თუმცა ნელი ტემპით. ანტარქტიდაში როსის ყინულის შელფზე სვალბარდისა და პატარა ამერიკის სადგურის კლიმატის მონაცემები მიუთითებს საშუალო წლიური ტემპერატურის ზრდაზე დაახლოებით 50 წლის განმავლობაში, შესაბამისად 5° და 2,5°C-ით.
კოსმოსური გამოსხივების გავლენა.როდესაც მაღალი ენერგიის კოსმოსური სხივები ურთიერთქმედებენ ატმოსფეროს ცალკეულ კომპონენტებთან, წარმოიქმნება რადიოაქტიური იზოტოპები. მათ შორის გამოირჩევა 14C ნახშირბადის იზოტოპი, რომელიც გროვდება მცენარეულ და ცხოველურ ქსოვილებში. ორგანული ნივთიერებების რადიოაქტიურობის გაზომვით, რომლებიც დიდი ხნის განმავლობაში არ ცვლიდნენ ნახშირბადს გარემოსთან, მათი ასაკის დადგენა შესაძლებელია. რადიოკარბონის მეთოდმა დაიმკვიდრა თავი, როგორც ყველაზე საიმედო მეთოდი ნამარხი ორგანიზმებისა და მატერიალური კულტურის ობიექტების დათარიღებისთვის, რომელთა ასაკი არ აღემატება 50 ათას წელს. სხვა რადიოაქტიური იზოტოპები, რომლებსაც აქვთ ნახევრადგამოყოფის პერიოდი, შეიძლება გამოყენებულ იქნეს ასობით ათასი წლის ასაკის მასალების დასათვლელად, თუ გადაიჭრება რადიოაქტიურობის უკიდურესად დაბალი დონის გაზომვის ფუნდამენტური პრობლემა.
(იხ. აგრეთვე რადიოკარბონის გაცნობა).
დედამიწის ატმოსფეროს წარმოშობა
ატმოსფეროს ფორმირების ისტორია ჯერ კიდევ არ არის აბსოლუტურად საიმედოდ აღდგენილი. მიუხედავად ამისა, გამოვლინდა ზოგიერთი სავარაუდო ცვლილება მის შემადგენლობაში. ატმოსფეროს ფორმირება დედამიწის ჩამოყალიბებისთანავე დაიწყო. არსებობს საკმაოდ კარგი მიზეზები იმის დასაჯერებლად, რომ პრა-დედამიწის ევოლუციის და მისი თანამედროვე ზომებისა და მასის შეძენის პროცესში მან თითქმის მთლიანად დაკარგა თავდაპირველი ატმოსფერო. ითვლება, რომ ადრეულ ეტაპზე დედამიწა დნობის მდგომარეობაში იყო და დაახლ. 4,5 მილიარდი წლის წინ მან ფორმა მიიღო მყარ სხეულში. ეს ეტაპი აღებულია როგორც გეოლოგიური ქრონოლოგიის დასაწყისი. მას შემდეგ ატმოსფეროში ნელი ევოლუცია მოხდა. ზოგიერთ გეოლოგიურ პროცესს, როგორიცაა ვულკანური ამოფრქვევის დროს ლავის ამოფრქვევა, თან ახლდა დედამიწის ნაწლავებიდან აირების გამოყოფა. მათში ალბათ შედიოდა აზოტი, ამიაკი, მეთანი, წყლის ორთქლი, ნახშირბადის მონოქსიდი და ნახშირორჟანგი. მზის ულტრაიისფერი გამოსხივების გავლენის ქვეშ წყლის ორთქლი იშლება წყალბადად და ჟანგბადად, მაგრამ გამოთავისუფლებული ჟანგბადი რეაგირებს ნახშირბადის მონოქსიდთან და წარმოქმნის ნახშირორჟანგს. ამიაკი დაიშალა აზოტად და წყალბადად. დიფუზიის პროცესში წყალბადი ამაღლდა და დატოვა ატმოსფერო, ხოლო მძიმე აზოტი ვერ გავიდა და თანდათან გროვდებოდა, გახდა მისი მთავარი კომპონენტი, თუმცა მისი ნაწილი შებოჭილი იყო ქიმიური რეაქციების დროს. ულტრაიისფერი სხივების და ელექტრული გამონადენის გავლენის ქვეშ, აირების ნარევი, რომელიც სავარაუდოდ იმყოფება დედამიწის თავდაპირველ ატმოსფეროში, შევიდა ქიმიურ რეაქციებში, რის შედეგადაც წარმოიქმნა ორგანული ნივთიერებები, კერძოდ, ამინომჟავები. შესაბამისად, ცხოვრება შეიძლება წარმოიშვას თანამედროვესგან ფუნდამენტურად განსხვავებულ ატმოსფეროში. პრიმიტიული მცენარეების მოსვლასთან ერთად დაიწყო ფოტოსინთეზის პროცესი (იხ. აგრეთვე ფოტოსინთეზი), რომელსაც თან ახლდა თავისუფალი ჟანგბადის გამოყოფა. ამ გაზმა, განსაკუთრებით ზედა ატმოსფეროში დიფუზიის შემდეგ, დაიწყო მისი ქვედა ფენების და დედამიწის ზედაპირის დაცვა სიცოცხლისათვის საშიში ულტრაიისფერი და რენტგენის გამოსხივებისგან. სავარაუდოა, რომ დღევანდელი მოცულობის ჟანგბადის 0,00004-მა შეიძლება გამოიწვიოს ფენის წარმოქმნა, რომელსაც აქვს ოზონის კონცენტრაციის ნახევარი, რაც, მიუხედავად ამისა, უზრუნველყოფს ძალიან მნიშვნელოვან დაცვას ულტრაიისფერი სხივებისგან. ასევე სავარაუდოა, რომ პირველადი ატმოსფერო შეიცავს უამრავ ნახშირორჟანგს. მას მოიხმარდნენ ფოტოსინთეზის დროს და მისი კონცენტრაცია უნდა შემცირებულიყო მცენარეთა სამყაროს განვითარებასთან ერთად და ასევე ზოგიერთი გეოლოგიური პროცესის დროს შეწოვის გამო. ვინაიდან სათბურის ეფექტი დაკავშირებულია ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის არსებობასთან, ზოგიერთი მეცნიერი თვლის, რომ მისი კონცენტრაციის რყევები დედამიწის ისტორიაში ფართომასშტაბიანი კლიმატური ცვლილებების ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მიზეზია, როგორიცაა გამყინვარება. თანამედროვე ატმოსფეროში არსებული ჰელიუმი, ალბათ, ძირითადად ურანის, თორიუმის და რადიუმის რადიოაქტიური დაშლის პროდუქტია. ეს რადიოაქტიური ელემენტები ასხივებენ ალფა ნაწილაკებს, რომლებიც ჰელიუმის ატომების ბირთვებია. ვინაიდან რადიოაქტიური დაშლის დროს ელექტრული მუხტი არ იქმნება ან განადგურებულია, ყველა ალფა ნაწილაკზე ორი ელექტრონია. შედეგად, ის აერთიანებს მათ და ქმნის ნეიტრალურ ჰელიუმის ატომებს. რადიოაქტიურ ელემენტებს შეიცავს ქანების სისქეში გაფანტული მინერალები, ამიტომ რადიოაქტიური დაშლის შედეგად წარმოქმნილი ჰელიუმის მნიშვნელოვანი ნაწილი ინახება მათში, რომელიც ძალიან ნელა აორთქლდება ატმოსფეროში. ჰელიუმის გარკვეული რაოდენობა დიფუზიის გამო ამოდის ეგზოსფეროში, მაგრამ დედამიწის ზედაპირიდან მუდმივი შემოდინების გამო, ამ გაზის მოცულობა ატმოსფეროში უცვლელია. ვარსკვლავების შუქის სპექტრული ანალიზისა და მეტეორიტების შესწავლის საფუძველზე, შესაძლებელია შეფასდეს სამყაროში სხვადასხვა ქიმიური ელემენტების შედარებითი სიმრავლე. ნეონის კონცენტრაცია კოსმოსში დაახლოებით ათ მილიარდჯერ მეტია ვიდრე დედამიწაზე, კრიპტონი - ათ მილიონჯერ და ქსენონი - მილიონჯერ. აქედან გამომდინარეობს, რომ ამ ინერტული აირების კონცენტრაცია, რომლებიც თავდაპირველად იმყოფებოდნენ დედამიწის ატმოსფეროში და არ ავსებდნენ ქიმიური რეაქციების დროს, მნიშვნელოვნად შემცირდა, ალბათ, დედამიწის პირველადი ატმოსფეროს დაკარგვის ეტაპზეც კი. გამონაკლისს წარმოადგენს ინერტული აირი არგონი, რადგან ის კვლავ წარმოიქმნება 40Ar იზოტოპის სახით კალიუმის იზოტოპის რადიოაქტიური დაშლის პროცესში.
ოპტიკური ფენომენები
ატმოსფეროში ოპტიკური ფენომენების მრავალფეროვნება განპირობებულია სხვადასხვა მიზეზით. ყველაზე გავრცელებულ ფენომენებს შორისაა ელვა (იხ. ზემოთ) და ძალიან თვალწარმტაცი aurora borealis და aurora borealis (იხ. ასევე პოლარული შუქები). გარდა ამისა, განსაკუთრებით საინტერესოა ცისარტყელა, გალი, პარჰელიონი (ცრუ მზე) და რკალი, გვირგვინი, ბროკენის ჰალოები და მოჩვენებები, მირაჟები, წმინდა ელმოს ცეცხლი, მანათობელი ღრუბლები, მწვანე და ბინდის სხივები. ცისარტყელა ყველაზე ლამაზი ატმოსფერული ფენომენია. ჩვეულებრივ, ეს არის უზარმაზარი თაღი, რომელიც შედგება მრავალფერადი ზოლებისგან, რომელიც შეინიშნება მაშინ, როდესაც მზე ანათებს ცის მხოლოდ ნაწილს და ჰაერი გაჯერებულია წყლის წვეთებით, მაგალითად, წვიმის დროს. მრავალფერადი რკალი განლაგებულია სპექტრის თანმიმდევრობით (წითელი, ნარინჯისფერი, ყვითელი, მწვანე, ციანი, ინდიგო, იისფერი), მაგრამ ფერები თითქმის არასოდეს არის სუფთა, რადგან ზოლები ერთმანეთს ემთხვევა. როგორც წესი, ცისარტყელების ფიზიკური მახასიათებლები მნიშვნელოვნად განსხვავდება და, შესაბამისად, ისინი ძალიან მრავალფეროვანია გარეგნულად. მათი საერთო მახასიათებელია ის, რომ რკალის ცენტრი ყოველთვის განლაგებულია მზიდან დამკვირვებლისკენ დახაზულ სწორ ხაზზე. მთავარი ცისარტყელა არის რკალი, რომელიც შედგება ყველაზე ნათელი ფერებისაგან - გარედან წითელი და შიგნიდან მეწამული. ზოგჯერ მხოლოდ ერთი რკალი ჩანს, მაგრამ ხშირად მეორადი ჩნდება მთავარი ცისარტყელის გარედან. მას არ აქვს ისეთი ნათელი ფერები, როგორც პირველი, და მასში წითელი და მეწამული ზოლები ცვლის ადგილს: წითელი მდებარეობს შიგნით. მთავარი ცისარტყელის წარმოქმნა აიხსნება ორმაგი რეფრაქციით (იხ. აგრეთვე ოპტიკა) და მზის სხივების ერთჯერადი შიდა არეკვით (იხ. სურ. 5). წყლის წვეთში (A) შეღწევისას სინათლის სხივი ირღვევა და იშლება, როგორც პრიზმაში გავლისას. შემდეგ აღწევს წვეთი (B) მოპირდაპირე ზედაპირს, აირეკლება მისგან და გამოდის წვეთიდან გარედან (C). ამ შემთხვევაში, სინათლის სხივი, სანამ დამკვირვებელს მიაღწევს, მეორედ ირღვევა. საწყისი თეთრი სხივი იშლება სხვადასხვა ფერის სხივებად, განსხვავების კუთხით 2°. როდესაც მეორადი ცისარტყელა წარმოიქმნება, ხდება ორმაგი რეფრაქცია და მზის სხივების ორმაგი არეკვლა (იხ. სურ. 6). ამ შემთხვევაში, სინათლე ირღვევა, შეაღწევს წვეთში მისი ქვედა ნაწილის მეშვეობით (A) და აირეკლება წვეთის შიდა ზედაპირიდან ჯერ B წერტილში, შემდეგ C წერტილში. D წერტილში სინათლე ირღვევა. ტოვებს წვეთს დამკვირვებლისკენ.

მზის ამოსვლისა და მზის ჩასვლისას დამკვირვებელი ხედავს ცისარტყელას ნახევარ წრის ტოლი რკალის სახით, ვინაიდან ცისარტყელას ღერძი ჰორიზონტის პარალელურია. თუ მზე ჰორიზონტზე მაღლა დგას, ცისარტყელის რკალი ნახევარ წრეზე ნაკლებია. როდესაც მზე ჰორიზონტზე 42°-ზე მაღლა ამოდის, ცისარტყელა ქრება. ყველგან, გარდა მაღალი განედებისა, ცისარტყელა ვერ გამოჩნდება შუადღისას, როდესაც მზე ძალიან მაღალია. საინტერესოა ცისარტყელამდე მანძილის შეფასება. მიუხედავად იმისა, რომ როგორც ჩანს, მრავალფეროვანი რკალი მდებარეობს იმავე სიბრტყეში, ეს არის ილუზია. სინამდვილეში, ცისარტყელას აქვს დიდი სიღრმე და ის შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც ღრუ კონუსის ზედაპირი, რომლის ზედა ნაწილში არის დამკვირვებელი. კონუსის ღერძი აკავშირებს მზეს, დამკვირვებელს და ცისარტყელის ცენტრს. დამკვირვებელი უყურებს, როგორც იქნა, ამ კონუსის ზედაპირის გასწვრივ. ორი ადამიანი ვერასოდეს დაინახავს ზუსტად ერთსა და იმავე ცისარტყელას. რა თქმა უნდა, ერთი და იგივე ეფექტი შეიძლება დაფიქსირდეს ზოგადად, მაგრამ ორი ცისარტყელა განსხვავებულ მდგომარეობაშია და წარმოიქმნება სხვადასხვა წყლის წვეთებით. როდესაც წვიმა ან ნისლი აყალიბებს ცისარტყელას, სრული ოპტიკური ეფექტი მიიღწევა ყველა წყლის წვეთების კომბინირებული ეფექტით, რომლებიც კვეთენ ცისარტყელას კონუსის ზედაპირს დამკვირვებელთან მწვერვალზე. თითოეული წვეთის როლი წარმავალია. ცისარტყელას კონუსის ზედაპირი რამდენიმე ფენისგან შედგება. სწრაფად გადაკვეთს მათ და გადის კრიტიკული წერტილების სერიას, თითოეული წვეთი მყისიერად ანადგურებს მზის სხივს მთელ სპექტრში მკაცრად განსაზღვრული თანმიმდევრობით - წითელიდან მეწამულამდე. მრავალი წვეთი ერთნაირად კვეთს კონუსის ზედაპირს, ასე რომ ცისარტყელა დამკვირვებელს უწყვეტად ეჩვენება როგორც მის რკალის გასწვრივ, ასევე მის გასწვრივ. ჰალო - თეთრი ან მოლურჯო სინათლის რკალი და წრეები მზის ან მთვარის დისკის გარშემო. ისინი გამოწვეულია ატმოსფეროში ყინულის ან თოვლის კრისტალების მიერ სინათლის გარდატეხის ან არეკვლის შედეგად. კრისტალები, რომლებიც ქმნიან ჰალოს, განლაგებულია წარმოსახვითი კონუსის ზედაპირზე, რომლის ღერძი მიმართულია დამკვირვებლიდან (კონუსის ზემოდან) მზისკენ. გარკვეულ პირობებში, ატმოსფერო გაჯერებულია პატარა კრისტალებით, რომელთაგან ბევრი სახე სწორ კუთხეს ქმნის მზეზე, დამკვირვებელთან და ამ კრისტალებთან გამავალ თვითმფრინავთან. ასეთი ასპექტები ასახავს შემომავალ სინათლის სხივებს 22 °-იანი გადახრით, ქმნის ჰალოს, რომელიც შიგნიდან მოწითალოა, მაგრამ ის ასევე შეიძლება შედგებოდეს სპექტრის ყველა ფერისგან. ნაკლებად გავრცელებულია ჰალო, რომლის კუთხური რადიუსია 46°, რომელიც მდებარეობს კონცენტრულად 22 გრადუსიანი ჰალოს გარშემო. მის შიდა მხარეს ასევე აქვს მოწითალო ელფერი. ამის მიზეზი ასევე არის სინათლის გარდატეხა, რომელიც ამ შემთხვევაში ხდება ბროლის სახეებზე, რომლებიც ქმნიან სწორ კუთხეებს. ასეთი ჰალოს რგოლის სიგანე 2,5°-ს აღემატება. ორივე 46-გრადუსიანი და 22-გრადუსიანი ჰალოები, როგორც წესი, ყველაზე კაშკაშაა რგოლის ზედა და ქვედა ნაწილში. იშვიათი 90 გრადუსიანი ჰალო არის სუსტად მანათობელი, თითქმის უფერო რგოლი, რომელსაც აქვს საერთო ცენტრი დანარჩენ ორ ჰალოსთან. თუ ის ფერადია, ბეჭდის გარედან აქვს წითელი ფერი. ამ ტიპის ჰალოს გამოჩენის მექანიზმი ბოლომდე არ არის განმარტებული (ნახ. 7).

პარჰელია და რკალი. პარჰელიური წრე (ან ცრუ მზის წრე) - თეთრი რგოლი, რომელიც ორიენტირებულია ზენიტის წერტილში, რომელიც გადის მზეზე ჰორიზონტის პარალელურად. მისი ფორმირების მიზეზი არის მზის შუქის ასახვა ყინულის კრისტალების ზედაპირის კიდეებიდან. თუ კრისტალები საკმარისად თანაბრად არის განაწილებული ჰაერში, ხილული ხდება სრული წრე. პარჰელია, ანუ ცრუ მზეები, მზის მსგავსი კაშკაშა ლაქებია, რომლებიც წარმოიქმნება პარჰელიური წრის ჰალოსთან გადაკვეთის წერტილებში, კუთხური რადიუსით 22°, 46° და 90°. ყველაზე ხშირად წარმოქმნილი და ყველაზე კაშკაშა პარჰელიონი იქმნება 22-გრადუსიანი ჰალოს კვეთაზე, რომელიც ჩვეულებრივ ცისარტყელის თითქმის ყველა ფერშია შეღებილი. ცრუ მზეები 46- და 90-გრადუსიანი ჰალოების კვეთებზე გაცილებით ნაკლებად შეინიშნება. პარჰელიებს, რომლებიც წარმოიქმნება 90 გრადუსიანი ჰალოების კვეთაზე, ეწოდება პარანთელია, ანუ ცრუ მზე. ზოგჯერ ჩანს ანთელიუმი (მზე-მზე) - ნათელი ლაქა, რომელიც მდებარეობს პარჰელიონის რგოლზე ზუსტად მზის საპირისპიროდ. ვარაუდობენ, რომ ამ ფენომენის მიზეზი მზის სინათლის ორმაგი შიდა არეკლია. არეკლილი სხივი მიჰყვება იმავე გზას, როგორც დაცემის სხივი, მაგრამ საპირისპირო მიმართულებით. ცირკუმზენიტალური რკალი, რომელსაც ზოგჯერ არასწორად მოიხსენიებენ, როგორც 46-გრადუსიანი ჰალოს ზედა ტანგენტის რკალს, არის 90° ან ნაკლები რკალი, ცენტრით ზენიტის წერტილზე და დაახლოებით 46° მზეზე. ის იშვიათად ჩანს და მხოლოდ რამდენიმე წუთის განმავლობაში, აქვს ნათელი ფერები და წითელი ფერი შემოიფარგლება რკალის გარე მხარეს. ცირკუმზენიტალური რკალი გამოირჩევა შეფერილობით, სიკაშკაშით და მკაფიო კონტურებით. ჰალო ტიპის კიდევ ერთი საინტერესო და ძალიან იშვიათი ოპტიკური ეფექტია ლოვიცის რკალი. ისინი წარმოიქმნება პარჰელიის გაგრძელებად 22-გრადუსიან ჰალოსთან კვეთაზე, გადიან ჰალოს გარე მხრიდან და ოდნავ ჩაზნექილი არიან მზისკენ. მოთეთრო სინათლის სვეტები, ისევე როგორც სხვადასხვა ჯვრები, ზოგჯერ ჩანს გამთენიისას ან შებინდებისას, განსაკუთრებით პოლარულ რეგიონებში და შეიძლება თან ახლდეს როგორც მზეს, ასევე მთვარეს. დროდადრო შეინიშნება მთვარის ჰალოები და ზემოთ აღწერილის მსგავსი სხვა ეფექტები, ყველაზე გავრცელებული მთვარის ჰალო (რგოლი მთვარის გარშემო) კუთხის რადიუსით 22°. ცრუ მზეების მსგავსად, ყალბი მთვარეები შეიძლება წარმოიშვას. გვირგვინები, ან გვირგვინები, არის პატარა კონცენტრული ფერის რგოლები მზის, მთვარის ან სხვა კაშკაშა ობიექტების გარშემო, რომლებიც დროდადრო შეინიშნება, როდესაც სინათლის წყარო არის გამჭვირვალე ღრუბლების მიღმა. გვირგვინის რადიუსი ჰალოს რადიუსზე მცირეა და არის დაახლ. 1-5°, ლურჯი ან იისფერი რგოლი ყველაზე ახლოს არის მზესთან. კორონა წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც სინათლე იფანტება წყლის პატარა წვეთებით, რომლებიც ქმნიან ღრუბელს. ზოგჯერ გვირგვინი ჰგავს მანათობელ ლაქას (ან ჰალო) მზის (ან მთვარის) გარშემო, რომელიც მთავრდება მოწითალო რგოლით. სხვა შემთხვევაში, ჰალოს გარეთ ჩანს, სულ მცირე, ორი კონცენტრული რგოლი დიდი დიამეტრით, ძალიან სუსტად შეფერილი. ამ ფენომენს თან ახლავს მოლურჯო ღრუბლები. ზოგჯერ ძალიან მაღალი ღრუბლების კიდეები შეღებილია ნათელი ფერებით.
გლორია (ჰალოები).განსაკუთრებულ პირობებში წარმოიქმნება უჩვეულო ატმოსფერული მოვლენები. თუ მზე დამკვირვებლის უკან დგას და მისი ჩრდილი დაპროექტებულია ახლომდებარე ღრუბლებზე ან ნისლის ფარდაზე, ატმოსფეროს გარკვეული მდგომარეობის ქვეშ, ადამიანის თავის ჩრდილის გარშემო, შეგიძლიათ იხილოთ ფერადი მანათობელი წრე - ჰალო. ჩვეულებრივ, ასეთი ჰალო იქმნება ბალახიან გაზონზე ნამის წვეთებით სინათლის არეკვლის გამო. გლორია ასევე საკმაოდ გავრცელებულია იმ ჩრდილის ირგვლივ, რომელსაც თვითმფრინავი აყენებს ქვემო ღრუბლებს.
ბროკენის აჩრდილები.დედამიწის ზოგიერთ რეგიონში, როდესაც დამკვირვებლის ჩრდილი გორაზე, მზის ამოსვლისას ან მზის ჩასვლისას, მის უკან ეცემა ღრუბლებზე, რომლებიც მდებარეობს მცირე მანძილზე, ვლინდება გასაოცარი ეფექტი: ჩრდილი იძენს კოლოსალურ ზომებს. ეს გამოწვეულია ნისლში წყლის უმცირესი წვეთებით სინათლის არეკვით და გარდატეხით. აღწერილ ფენომენს გერმანიაში ჰარცის მთებში მწვერვალის მიხედვით უწოდებენ "ბროკენის აჩრდილს".
მირაჟები- ოპტიკური ეფექტი, რომელიც გამოწვეულია სინათლის გარდატეხით სხვადასხვა სიმკვრივის ჰაერის ფენებში გავლისას და გამოიხატება ვირტუალური გამოსახულების გარეგნობაში. ამ შემთხვევაში, შორეული ობიექტები შეიძლება აღმოჩნდეს აწეული ან დაშვებული მათი რეალური პოზიციის მიმართ, ასევე შეიძლება დამახინჯდეს და შეიძინოს არარეგულარული, ფანტასტიკური ფორმები. მირაჟები ხშირად შეინიშნება ცხელ კლიმატში, მაგალითად, ქვიშიან დაბლობებზე. დაბალი მირაჟები ხშირია, როდესაც შორეული, თითქმის ბრტყელი უდაბნოს ზედაპირი ღია წყლის იერს იძენს, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც დანახულია ოდნავ მაღლიდან ან უბრალოდ გახურებული ჰაერის ფენის ზემოთ. მსგავსი ილუზია, როგორც წესი, ჩნდება გახურებულ მოასფალტებულ გზაზე, რომელიც შორს მდებარე წყლის ზედაპირს ჰგავს. სინამდვილეში, ეს ზედაპირი ცის ანარეკლია. თვალის დონის ქვემოთ ამ „წყალში“ შესაძლოა აღმოჩნდეს საგნები, ჩვეულებრივ თავდაყირა. „ჰაერის ფენის ნამცხვარი“ იქმნება გახურებული მიწის ზედაპირის ზემოთ, ხოლო დედამიწასთან ყველაზე ახლოს მდებარე ფენა ყველაზე მწვავეა და იმდენად იშვიათია, რომ მასში გამავალი სინათლის ტალღები დამახინჯებულია, რადგან მათი გავრცელების სიჩქარე მერყეობს საშუალო სიმკვრივის მიხედვით. უმაღლესი მირაჟები ნაკლებად გავრცელებული და უფრო თვალწარმტაცია, ვიდრე ქვედა მირაჟები. შორეული ობიექტები (ხშირად ზღვის ჰორიზონტის ქვემოთ) ცაზე თავდაყირა ჩნდება და ზოგჯერ ზემოთ იმავე ობიექტის პირდაპირი გამოსახულებაც ჩნდება. ეს ფენომენი დამახასიათებელია ცივი რეგიონებისთვის, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ხდება ტემპერატურის მნიშვნელოვანი ინვერსია, როდესაც ჰაერის თბილი ფენა ცივ ფენაზე მაღლა დგას. ეს ოპტიკური ეფექტი ვლინდება არაერთგვაროვანი სიმკვრივის მქონე ჰაერის ფენებში მსუბუქი ტალღების წინა ნაწილის გავრცელების რთული ნიმუშების შედეგად. ძალიან უჩვეულო მირაჟები ხდება დროდადრო, განსაკუთრებით პოლარულ რეგიონებში. როდესაც მირაჟები ხდება ხმელეთზე, ხეები და ლანდშაფტის სხვა კომპონენტები თავდაყირა დგება. ყველა შემთხვევაში ზედა მირაჟებში ობიექტები უფრო ნათლად ჩანს, ვიდრე ქვედაში. როდესაც ორი ჰაერის მასის საზღვარი ვერტიკალური სიბრტყეა, ზოგჯერ შეინიშნება გვერდითი მირაჟები.
წმინდა ელმოს ცეცხლი.ზოგიერთი ოპტიკური ფენომენი ატმოსფეროში (მაგალითად, სიკაშკაშე და ყველაზე გავრცელებული მეტეოროლოგიური ფენომენი - ელვა) ელექტრული ხასიათისაა. გაცილებით ნაკლებად გავრცელებულია სენტ ელმოს ცეცხლი - მანათობელი ღია ცისფერი ან მეწამული ჯაგრისები 30 სმ-დან 1 მ ან მეტ სიგრძემდე, ჩვეულებრივ ანძების თავზე ან ზღვაზე გემების ეზოების ბოლოებზე. ზოგჯერ ჩანს, რომ გემის მთელი გაყალბება დაფარულია ფოსფორით და ანათებს. ელმოს ხანძარი ხანდახან ჩნდება მთის მწვერვალებზე, ასევე შუბებსა და მაღალი შენობების მკვეთრ კუთხეებზე. ეს ფენომენი არის ფუნჯის ელექტრული გამონადენი ელექტრული გამტარების ბოლოებზე, როდესაც ელექტრული ველის სიძლიერე მნიშვნელოვნად იზრდება მათ ირგვლივ ატმოსფეროში. Will-o'-the-wisps არის სუსტი მოლურჯო ან მომწვანო ბზინვარება, რომელიც ზოგჯერ ჩანს ჭაობებში, სასაფლაოებსა და საძვალოებში. ისინი ხშირად ჩნდებიან, როგორც მშვიდად ანთებული, არ გაცხელება, სანთლის ალი, რომელიც ამაღლებულია მიწიდან დაახლოებით 30 სმ სიმაღლეზე, რომელიც ტრიალებს ობიექტზე წამით. სინათლე თითქოს სრულიად გაუგებარია და, როგორც დამკვირვებელი უახლოვდება, თითქოს სხვა ადგილას გადადის. ამ ფენომენის მიზეზი არის ორგანული ნარჩენების დაშლა და ჭაობის გაზის მეთანის (CH4) ან ფოსფინის (PH3) სპონტანური წვა. მოხეტიალე ნათურებს განსხვავებული ფორმა აქვთ, ზოგჯერ სფერულიც კი. მწვანე სხივი - ზურმუხტისფერი მწვანე მზის ნათება იმ მომენტში, როდესაც მზის ბოლო სხივი ქრება ჰორიზონტის ქვემოთ. მზის შუქის წითელი კომპონენტი პირველი ქრება, ყველა დანარჩენი თანმიმდევრობით მიჰყვება, ხოლო ზურმუხტისფერი მწვანე რჩება ბოლოს. ეს ფენომენი ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც მზის დისკის მხოლოდ კიდე რჩება ჰორიზონტის ზემოთ, წინააღმდეგ შემთხვევაში ფერების ნაზავია. კრეპუსკულური სხივები არის მზის სინათლის განსხვავებული სხივები, რომლებიც ხილული ხდება, როდესაც ისინი ანათებენ მტვერს მაღალ ატმოსფეროში. ღრუბლების ჩრდილები ქმნიან ბნელ ზოლებს და მათ შორის სხივები ვრცელდება. ეს ეფექტი ხდება მაშინ, როდესაც მზე ჰორიზონტზე დაბლა დგას გამთენიისას ან მზის ჩასვლის შემდეგ.

აირისებრი გარსი, რომელიც გარს აკრავს ჩვენს პლანეტას დედამიწას, რომელიც ცნობილია როგორც ატმოსფერო, შედგება ხუთი ძირითადი ფენისგან. ეს ფენები წარმოიქმნება პლანეტის ზედაპირზე, ზღვის დონიდან (ზოგჯერ ქვემოთ) და ამოდის გარე სივრცეში შემდეგი თანმიმდევრობით:

• ტროპოსფერო;
• სტრატოსფერო;
• მეზოსფერო;
• თერმოსფერო;
• ეგზოსფერო.

დედამიწის ატმოსფეროს ძირითადი ფენების დიაგრამა

ამ ხუთი ძირითადი ფენის თითოეულ ფენას შორის არის გარდამავალი ზონები, რომელსაც ეწოდება "პაუზები", სადაც ხდება ჰაერის ტემპერატურის, შემადგენლობისა და სიმკვრივის ცვლილებები. პაუზებთან ერთად დედამიწის ატმოსფერო სულ 9 ფენას მოიცავს.

ტროპოსფერო: სადაც ამინდი ხდება

ატმოსფეროს ყველა ფენიდან, ტროპოსფერო არის ის, რომელსაც ჩვენ ყველაზე კარგად ვიცნობთ (გაცნობიერებთ თუ არა ამას), რადგან ჩვენ ვცხოვრობთ მის ფსკერზე - პლანეტის ზედაპირზე. იგი მოიცავს დედამიწის ზედაპირს და ვრცელდება ზევით რამდენიმე კილომეტრზე. სიტყვა ტროპოსფერო ნიშნავს "ბურთის შეცვლას". ძალიან შესაფერისი სახელია, რადგან ეს ფენა არის ჩვენი ყოველდღიური ამინდი.

პლანეტის ზედაპირიდან დაწყებული, ტროპოსფერო იზრდება 6-დან 20 კმ-მდე სიმაღლეზე. ჩვენთან ყველაზე ახლოს ფენის ქვედა მესამედი შეიცავს ყველა ატმოსფერული აირების 50%-ს. ეს არის ატმოსფეროს მთელი შემადგენლობის ერთადერთი ნაწილი, რომელიც სუნთქავს. იმის გამო, რომ ჰაერი თბება ქვემოდან დედამიწის ზედაპირით, რომელიც შთანთქავს მზის სითბურ ენერგიას, ტროპოსფეროს ტემპერატურა და წნევა სიმაღლეზე მატებასთან ერთად მცირდება.

ზედა ნაწილში არის თხელი ფენა, რომელსაც ტროპოპაუზა ეწოდება, რომელიც მხოლოდ ბუფერია ტროპოსფეროსა და სტრატოსფეროს შორის.

სტრატოსფერო: ოზონის სახლი

სტრატოსფერო არის ატმოსფეროს შემდეგი ფენა. იგი ვრცელდება დედამიწის ზედაპირიდან 6-20 კმ-დან 50 კმ-მდე. ეს არის ის ფენა, რომელშიც კომერციული თვითმფრინავების უმეტესობა დაფრინავს და ბუშტები მოგზაურობენ.

აქ ჰაერი არ მიედინება ზევით-ქვევით, არამედ მოძრაობს ზედაპირის პარალელურად ძალიან სწრაფი ჰაერის ნაკადებით. ტემპერატურა იზრდება ასვლისას, ბუნებრივი ოზონის (O3) სიმრავლის წყალობით, მზის რადიაციის გვერდითი პროდუქტი და ჟანგბადი, რომელსაც აქვს მზის მავნე ულტრაიისფერი სხივების შთანთქმის უნარი (ტემპერატურის ნებისმიერი მატება სიმაღლესთან ერთად ცნობილია მეტეოროლოგია, როგორც "ინვერსია").

იმის გამო, რომ სტრატოსფეროს აქვს უფრო თბილი ტემპერატურა ქვედა ნაწილში და უფრო დაბალი ტემპერატურა ზედა, კონვექცია (ჰაერის მასების ვერტიკალური მოძრაობა) იშვიათია ატმოსფეროს ამ ნაწილში. სინამდვილეში, თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ ტროპოსფეროში მძვინვარებული ქარიშხალი სტრატოსფეროდან, რადგან ფენა მოქმედებს როგორც "ქუდა" კონვექციისთვის, რომლის მეშვეობითაც ქარიშხლის ღრუბლები არ შეაღწევენ.

სტრატოსფეროს კვლავ ბუფერული ფენა მოსდევს, ამჯერად სტრატოპაუზას უწოდებენ.

მეზოსფერო: საშუალო ატმოსფერო

მეზოსფერო მდებარეობს დედამიწის ზედაპირიდან დაახლოებით 50-80 კმ-ში. ზედა მეზოსფერო არის ყველაზე ცივი ბუნებრივი ადგილი დედამიწაზე, სადაც ტემპერატურა შეიძლება დაეცეს -143°C-ზე დაბლა.

თერმოსფერო: ზედა ატმოსფერო

მეზოსფეროსა და მეზოპაუზას მოსდევს თერმოსფერო, რომელიც მდებარეობს პლანეტის ზედაპირიდან 80-დან 700 კმ-მდე და შეიცავს ატმოსფერულ გარსში მთლიანი ჰაერის 0,01%-ზე ნაკლებს. ტემპერატურა აქ +2000°C-მდე აღწევს, მაგრამ ჰაერის ძლიერი იშვიათობისა და სითბოს გადასაცემი გაზის მოლეკულების ნაკლებობის გამო, ეს მაღალი ტემპერატურა აღიქმება, როგორც ძალიან ცივი.

ეგზოსფერო: ატმოსფეროსა და სივრცის საზღვარი

დედამიწის ზედაპირიდან დაახლოებით 700-10000 კმ სიმაღლეზე მდებარეობს ეგზოსფერო - ატმოსფეროს გარე კიდე, ესაზღვრება სივრცე. აქ მეტეოროლოგიური თანამგზავრები დედამიწის გარშემო ბრუნავენ.

რაც შეეხება იონოსფეროს?

იონოსფერო არ არის ცალკე ფენა და სინამდვილეში ეს ტერმინი გამოიყენება 60-დან 1000 კმ-მდე სიმაღლეზე მდებარე ატმოსფეროს აღსანიშნავად. იგი მოიცავს მეზოსფეროს ზედა ნაწილებს, მთელ თერმოსფეროს და ეგზოსფეროს ნაწილს. იონოსფერო მიიღო თავისი სახელი, რადგან ატმოსფეროს ამ ნაწილში მზის გამოსხივება იონიზირებულია, როდესაც ის გადის დედამიწის მაგნიტურ ველებს და . ეს ფენომენი შეინიშნება დედამიწიდან, როგორც ჩრდილოეთის ნათება.