Mudou a superfície da Terra. Não menos importante foi a atividade do vento, que transportou pequenas frações de rochas por longas distâncias. As flutuações de temperatura e outros fatores atmosféricos influenciaram significativamente a destruição das rochas. Junto com isso, A. protege a superfície da Terra da ação destrutiva da queda de meteoritos, a maioria dos quais queimam quando entram nas densas camadas da atmosfera.

A atividade dos organismos vivos, que teve uma forte influência no desenvolvimento do próprio A., depende em grande parte das condições atmosféricas. A. retarda a maior parte da radiação ultravioleta do sol, que tem um efeito prejudicial em muitos organismos. O oxigênio atmosférico é usado no processo de respiração de animais e plantas, dióxido de carbono atmosférico - no processo de nutrição das plantas. Fatores climáticos, em particular o regime térmico e o regime de umidade, afetam o estado de saúde e a atividade humana. A agricultura é especialmente fortemente dependente das condições climáticas. Por sua vez, a atividade humana exerce uma influência cada vez maior na composição da atmosfera e no regime climático.

A estrutura da atmosfera

Distribuição vertical da temperatura na atmosfera e terminologia relacionada.

A supervisão numerosa mostra que E. exprimiu exatamente a estrutura em camadas (ver o figo.). As principais características da estrutura em camadas de uma atmosfera são determinadas principalmente pelas características da distribuição vertical de temperatura. Na parte mais baixa de A. - a troposfera, onde se observa intensa mistura turbulenta (ver Turbulência na atmosfera e hidrosfera), a temperatura diminui com o aumento da altitude, e a diminuição da temperatura ao longo das médias verticais é de 6 ° por 1 km. A altura da troposfera varia de 8-10 km em latitudes polares a 16-18 km perto do equador. Devido ao fato de que a densidade do ar diminui rapidamente com a altura, cerca de 80% da massa total A está concentrada na troposfera. Acima da troposfera há uma camada de transição - a tropopausa com uma temperatura de 190-220, acima da qual a estratosfera começa. Na parte inferior da estratosfera, a diminuição da temperatura com a altura pára, e a temperatura permanece aproximadamente constante até uma altitude de 25 km - o chamado. área isotérmica(estratosfera inferior); temperatura mais alta começa a aumentar - região de inversão (estratosfera superior). A temperatura atinge um pico de ~270 K ao nível da estratopausa, localizada a uma altitude de cerca de 55 km. A camada A., localizada em altitudes de 55 a 80 km, onde a temperatura novamente diminui com a altura, foi chamada de mesosfera. Acima dela está uma camada de transição - mesopausa, acima da qual está a termosfera, onde a temperatura, aumentando com a altura, atinge valores muito altos (acima de 1000 K). Ainda mais alta (em altitudes ~ 1.000 km ou mais) é a exosfera, de onde os gases atmosféricos são dissipados no espaço mundial devido à dissipação e onde ocorre uma transição gradual do ar atmosférico para o espaço interplanetário. Normalmente, todas as camadas da atmosfera acima da troposfera são chamadas de camadas superiores, embora às vezes a estratosfera ou sua parte inferior também sejam chamadas de camadas inferiores da atmosfera.

Todos os parâmetros estruturais de uma atmosfera (temperatura, pressão, densidade) apresentam significativa variabilidade espacial e temporal (latitudinal, anual, sazonal, diária, etc.). Portanto, os dados da Fig. refletem apenas o estado médio da atmosfera.

Esquema da estrutura da atmosfera:
1 - nível do mar; 2 - o ponto mais alto da Terra - Monte Chomolungma (Everest), 8848 m; 3 - nuvens cumulus de bom tempo; 4 - nuvens cumulus poderosas; 5 - nuvens de chuva (trovoada); 6 - nuvens nimbostratus; 7 - nuvens cirros; 8 - aeronaves; 9 - camada de concentração máxima de ozônio; 10 - nuvens de madrepérola; 11 - balão estratosférico; 12 - radiossonda; 1З - meteoros; 14 - nuvens noctilucentes; 15 - auroras; 16 - Foguete americano X-15; 17, 18, 19 - ondas de rádio refletidas de camadas ionizadas e retornando à Terra; 20 - onda sonora refletida da camada quente e retornando à Terra; 21 - o primeiro satélite artificial soviético da Terra; 22 - míssil balístico intercontinental; 23 - foguetes de pesquisa geofísica; 24 - satélites meteorológicos; 25 - nave espacial "Soyuz-4" e "Soyuz-5"; 26 - foguetes espaciais saindo da atmosfera, bem como uma onda de rádio penetrando nas camadas ionizadas e saindo da atmosfera; 27, 28 - dissipação (deslizamento) de átomos de H e He; 29 - trajetória dos prótons solares P; 30 - penetração de raios ultravioleta (comprimento de onda l> 2000 e l< 900).

A estrutura em camadas da atmosfera tem muitas outras manifestações diversas. A composição química da atmosfera é heterogênea em altura. Se em altitudes de até 90 km, onde há intensa mistura da atmosfera, a composição relativa dos componentes constantes da atmosfera permanece praticamente inalterada (toda essa espessura da atmosfera é chamada de a homosfera), então acima de 90 km - em heterosfera- sob a influência da dissociação de moléculas de gases atmosféricos pela radiação ultravioleta do sol, ocorre uma forte mudança na composição química dos agentes atmosféricos com a altura. As características típicas desta parte da A. são as camadas de ozônio e o próprio brilho da atmosfera. Uma estrutura complexa em camadas é característica do aerossol atmosférico – partículas sólidas de origem terrestre e cósmica suspensas no ar. As camadas de aerossol mais comuns estão abaixo da tropopausa e a uma altitude de cerca de 20 km. Em camadas é a distribuição vertical de elétrons e íons na atmosfera, que é expressa na existência de camadas D, E e F da ionosfera.

Composição da atmosfera

Um dos componentes opticamente mais ativos é o aerossol atmosférico - partículas suspensas no ar que variam em tamanho de vários nm a várias dezenas de mícrons, formadas durante a condensação do vapor de água e entrando na atmosfera a partir da superfície terrestre como resultado da poluição industrial, erupções vulcânicas, e também do espaço. O aerossol é observado tanto na troposfera quanto nas camadas superiores de A. A concentração de aerossóis diminui rapidamente com a altitude, mas numerosos máximos secundários associados à existência de camadas de aerossóis se sobrepõem a esta tendência.

atmosfera superior

Acima de 20-30 km, as moléculas de um átomo, como resultado da dissociação, se decompõem em um grau ou outro em átomos, e átomos livres e novas moléculas mais complexas aparecem em um átomo. Um pouco mais altos, os processos de ionização tornam-se significativos.

A região mais instável é a heterosfera, onde os processos de ionização e dissociação dão origem a inúmeras reações fotoquímicas que determinam a mudança na composição do ar com a altura. A separação gravitacional de gases também ocorre aqui, que se expressa no enriquecimento gradual da atmosfera com gases mais leves à medida que a altitude aumenta. De acordo com as medições do foguete, a separação gravitacional de gases neutros - argônio e nitrogênio - é observada acima de 105-110 km. Os principais componentes de A. em uma camada de 100-210 km são nitrogênio molecular, oxigênio molecular e oxigênio atômico (a concentração deste último em um nível de 210 km atinge 77 ± 20% da concentração de nitrogênio molecular).

A parte superior da termosfera consiste principalmente de oxigênio atômico e nitrogênio. A uma altitude de 500 km, o oxigênio molecular está praticamente ausente, mas o nitrogênio molecular, cuja concentração relativa diminui muito, ainda domina o nitrogênio atômico.

Na termosfera, um papel importante é desempenhado pelos movimentos das marés (veja Ebb e fluxo), ondas gravitacionais, processos fotoquímicos, um aumento no caminho livre médio das partículas e outros fatores. Os resultados das observações da desaceleração do satélite em altitudes de 200-700 km levaram à conclusão de que existe uma relação entre densidade, temperatura e atividade solar, que está associada à existência de uma variação diária, semestral e anual dos parâmetros estruturais. . É possível que as variações diurnas sejam em grande parte devidas às marés atmosféricas. Durante os períodos de erupções solares, a temperatura a uma altitude de 200 km em baixas latitudes pode chegar a 1700-1900°C.

Acima de 600 km, o hélio se torna o componente predominante, e ainda mais alto, em altitudes de 2 a 20 mil km, a coroa de hidrogênio da Terra se estende. Nessas alturas, a Terra é cercada por uma concha de partículas carregadas, cuja temperatura atinge várias dezenas de milhares de graus. Aqui estão os cinturões de radiação internos e externos da Terra. O cinturão interno, preenchido principalmente com prótons com uma energia de centenas de MeV, é limitado por altitudes de 500-1600 km em latitudes do equador a 35-40°. O cinturão externo consiste em elétrons com energias da ordem de centenas de keV. Atrás do cinturão externo, existe um "cinturão mais externo", no qual a concentração e os fluxos de elétrons são muito maiores. A intrusão da radiação solar corpuscular (vento solar) nas camadas superiores de uma aurora dá origem às auroras. Sob a influência desse bombardeio da atmosfera superior pelos elétrons e prótons da coroa solar, o brilho natural da atmosfera também é excitado, o que antigamente era chamado de o brilho do céu noturno. Quando o vento solar interage com o campo magnético da Terra, é criada uma zona, que recebeu o nome. a magnetosfera da Terra, onde os fluxos de plasma solar não penetram.

As camadas superiores de A. caracterizam-se pela existência de ventos fortes, cuja velocidade atinge os 100-200 m/s. A velocidade e direção do vento dentro da troposfera, mesosfera e termosfera inferior têm uma grande variabilidade espaço-temporal. Embora a massa das camadas superiores da atmosfera seja insignificante em comparação com a massa das camadas inferiores, e a energia dos processos atmosféricos nas camadas altas seja relativamente pequena, aparentemente há alguma influência das camadas altas da atmosfera na tempo e clima na troposfera.

Balanços de radiação, calor e água da atmosfera

Praticamente a única fonte de energia para todos os processos físicos que se desenvolvem na Armênia é a radiação solar. A principal característica do regime de radiação de A. - assim chamado. efeito estufa: A. absorve fracamente a radiação solar de ondas curtas (a maior parte atinge a superfície da Terra), mas atrasa a radiação térmica de ondas longas (inteiramente infravermelha) da superfície da Terra, o que reduz significativamente a transferência de calor da Terra para o espaço sideral e aumenta sua temperatura.

A radiação solar que entra em A. é parcialmente absorvida em A., principalmente por vapor de água, dióxido de carbono, ozônio e aerossóis, e é espalhada por partículas de aerossol e flutuações na densidade de A. energia do Sol, não apenas a energia solar direta é observada em A., mas também a radiação espalhada, juntas elas compõem a radiação total. Atingindo a superfície da Terra, a radiação total é parcialmente refletida por ela. A quantidade de radiação refletida é determinada pela refletividade da superfície subjacente, o chamado. albedo. Devido à radiação absorvida, a superfície da Terra se aquece e se torna uma fonte de sua própria radiação de onda longa direcionada para a Terra. radiação da Terra) e no espaço do mundo (o chamado espaço). radiação de saída). A troca de calor racional entre a superfície da Terra e A. é determinada pela radiação efetiva - a diferença entre a radiação da própria superfície da Terra e a anti-radiação A absorvida por ela. A diferença entre a radiação de ondas curtas absorvida pela superfície da Terra e a radiação efetiva é chamado de balanço de radiação.

A conversão da energia da radiação solar depois de absorvida na superfície terrestre e em energia atmosférica constitui o balanço térmico da Terra. A principal fonte de calor para a atmosfera é a superfície terrestre, que absorve a maior parte da radiação solar. Uma vez que a absorção de radiação solar em A é menor que a perda de calor de A para o espaço mundial por radiação de onda longa, o consumo de calor radiativo é reabastecido pelo influxo de calor para A da superfície da Terra na forma da transferência turbulenta de calor e da chegada de calor como resultado da condensação do vapor d'água em A. Desde o final, a quantidade de condensação em toda a África é igual à quantidade de precipitação e também à quantidade de evaporação da superfície da terra; o influxo de calor de condensação no Azerbaijão é numericamente igual ao calor gasto na evaporação na superfície da Terra (veja também Balanço de água).

Parte da energia da radiação solar é gasta na manutenção da circulação geral da atmosfera e em outros processos atmosféricos, mas essa parte é insignificante em comparação com os principais componentes do balanço térmico.

movimento do ar

Devido à alta mobilidade do ar atmosférico, os ventos são observados em todas as altitudes do céu. Os movimentos do ar dependem de muitos fatores, sendo o principal o aquecimento desigual do ar em diferentes regiões do globo.

Particularmente grandes contrastes de temperatura perto da superfície da Terra existem entre o equador e os pólos devido à diferença na chegada da energia solar em diferentes latitudes. Junto com isso, a distribuição da temperatura é influenciada pela localização dos continentes e oceanos. Devido à alta capacidade calorífica e condutividade térmica das águas oceânicas, os oceanos atenuam significativamente as flutuações de temperatura que ocorrem como resultado das mudanças na chegada da radiação solar durante o ano. A este respeito, em latitudes temperadas e altas, a temperatura do ar sobre os oceanos no verão é visivelmente mais baixa do que nos continentes, e no inverno é mais alta.

O aquecimento desigual da atmosfera contribui para o desenvolvimento de um sistema de correntes de ar em grande escala - o chamado. circulação geral da atmosfera, que cria uma transferência horizontal de calor no ar, como resultado da qual as diferenças no aquecimento do ar atmosférico em regiões individuais são visivelmente suavizadas. Junto com isso, a circulação geral realiza um ciclo de umidade na África, durante o qual o vapor de água é transferido dos oceanos para a terra e os continentes são umedecidos. O movimento do ar em um sistema de circulação geral está intimamente relacionado à distribuição da pressão atmosférica e também depende da rotação da Terra (ver força de Coriolis). Ao nível do mar, a distribuição da pressão é caracterizada por uma diminuição perto do equador, um aumento nos subtrópicos (zonas de alta pressão) e uma diminuição nas latitudes temperadas e altas. Ao mesmo tempo, sobre os continentes de latitudes extratropicais, a pressão geralmente aumenta no inverno e diminui no verão.

Um complexo sistema de correntes de ar está associado à distribuição planetária de pressão, algumas delas são relativamente estáveis, enquanto outras estão em constante mudança no espaço e no tempo. As correntes de ar estáveis ​​incluem os ventos alísios, que são direcionados das latitudes subtropicais de ambos os hemisférios para o equador. As monções também são relativamente estáveis ​​- correntes de ar que surgem entre o oceano e o continente e têm caráter sazonal. Nas latitudes temperadas, predominam as correntes de ar de oeste (de oeste para leste). Essas correntes incluem grandes redemoinhos - ciclones e anticiclones, geralmente se estendendo por centenas e milhares de quilômetros. Os ciclones também são observados em latitudes tropicais, onde se distinguem por seu tamanho menor, mas velocidades de vento particularmente altas, muitas vezes atingindo a força de um furacão (os chamados ciclones tropicais). Na troposfera superior e na estratosfera inferior, existem correntes de jato relativamente estreitas (centenas de quilômetros de largura) com limites bem definidos, dentro dos quais o vento atinge velocidades enormes - até 100-150 m / s. As observações mostram que as características da circulação atmosférica na parte inferior da estratosfera são determinadas por processos na troposfera.

Na metade superior da estratosfera, onde há um aumento da temperatura com a altura, a velocidade do vento aumenta com a altura, com ventos de leste dominando no verão e ventos de oeste no inverno. A circulação aqui é determinada pela fonte de calor estratosférica, cuja existência está associada à absorção intensiva da radiação solar ultravioleta pelo ozônio.

Na parte inferior da mesosfera em latitudes temperadas, a velocidade do transporte ocidental no inverno aumenta para valores máximos - cerca de 80 m/seg e no transporte oriental no verão - até 60 m/seg a um nível de cerca de 70 km. Estudos recentes mostraram claramente que as características do campo de temperatura na mesosfera não podem ser explicadas apenas pela influência dos fatores de radiação. Fatores dinâmicos são de importância primordial (em particular, aquecimento ou resfriamento quando o ar é abaixado ou elevado), e fontes de calor resultantes de reações fotoquímicas (por exemplo, recombinação de oxigênio atômico) também são possíveis.

Acima da camada fria da mesopausa (na termosfera), a temperatura do ar começa a aumentar rapidamente com a altura. Em muitos aspectos, esta região da África é semelhante à metade inferior da estratosfera. Provavelmente, a circulação na parte inferior da termosfera é determinada pelos processos na mesosfera, enquanto a dinâmica das camadas superiores da termosfera se deve à absorção da radiação solar aqui. No entanto, é difícil estudar o movimento atmosférico nessas alturas devido à sua considerável complexidade. De grande importância na termosfera são os movimentos das marés (principalmente as marés solares semidiurnas e diurnas), sob a influência da qual a velocidade do vento em alturas superiores a 80 km pode atingir 100-120 m/s. Uma característica das marés atmosféricas é sua forte variabilidade dependendo da latitude, estação do ano, altura acima do nível do mar e hora do dia. Na termosfera, também ocorrem mudanças significativas na velocidade do vento com a altura (principalmente próximo ao nível de 100 km), atribuídas à influência das ondas gravitacionais. Localizado na faixa de altitude de 100-110 km t. a turbopausa separa nitidamente a região localizada acima da zona de intensa mistura turbulenta.

Junto com as correntes de ar em grande escala, numerosas circulações de ar locais são observadas nas camadas mais baixas da atmosfera (brisa, bora, ventos de vale de montanha, etc.; ver Ventos locais). Em todas as correntes de ar, geralmente são observadas pulsações de vento, correspondentes ao movimento de vórtices de ar de tamanhos médios e pequenos. Tais pulsações estão associadas à turbulência atmosférica, que afeta significativamente muitos processos atmosféricos.

Clima e tempo

As diferenças na quantidade de radiação solar que atinge diferentes latitudes da superfície da Terra e a complexidade de sua estrutura, incluindo a distribuição dos oceanos, continentes e principais sistemas montanhosos, determinam a variedade de climas da Terra (veja Clima).

Literatura

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M. I. Budyko, K. Ya. Kondratiev.

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A atmosfera da Terra é o invólucro gasoso do planeta. O limite inferior da atmosfera passa perto da superfície da Terra (a hidrosfera e a crosta terrestre), e o limite superior é a região de contato com o espaço exterior (122 km). A atmosfera contém muitos elementos diferentes. Os principais são: 78% de nitrogênio, 20% de oxigênio, 1% de argônio, dióxido de carbono, néon gálio, hidrogênio, etc. Fatos interessantes podem ser vistos no final do artigo ou clicando em.

A atmosfera tem camadas distintas de ar. As camadas de ar diferem em temperatura, diferença de gás e sua densidade e. Deve-se notar que as camadas da estratosfera e troposfera protegem a Terra da radiação solar. Nas camadas superiores, um organismo vivo pode receber uma dose letal do espectro solar ultravioleta. Para pular rapidamente para a camada desejada da atmosfera, clique na camada correspondente:

Troposfera e tropopausa

Troposfera - temperatura, pressão, altitude

O limite superior é mantido em cerca de 8 a 10 km aproximadamente. Nas latitudes temperadas de 16 a 18 km e nas polares de 10 a 12 km. TroposferaÉ a camada principal inferior da atmosfera. Esta camada contém mais de 80% da massa total de ar atmosférico e cerca de 90% do vapor de água total. É na troposfera que a convecção e a turbulência surgem, os ciclones se formam e ocorrem. Temperatura diminui com a altura. Inclinação: 0,65°/100 m. A terra e a água aquecidas aquecem o ar envolvente. O ar aquecido sobe, esfria e forma nuvens. A temperatura nos limites superiores da camada pode atingir -50/70 °C.

É nessa camada que ocorrem as mudanças nas condições climáticas climáticas. O limite inferior da troposfera é chamado superfície pois tem muitos microorganismos voláteis e poeira. A velocidade do vento aumenta com a altura nesta camada.

tropopausa

Esta é a camada de transição da troposfera para a estratosfera. Aqui, cessa a dependência da diminuição da temperatura com o aumento da altitude. A tropopausa é a altura mínima onde o gradiente vertical de temperatura cai para 0,2°C/100 m. A altura da tropopausa depende de eventos climáticos fortes, como ciclones. A altura da tropopausa diminui acima dos ciclones e aumenta acima dos anticiclones.

Estratosfera e estratopausa

A altura da camada da estratosfera é aproximadamente de 11 a 50 km. Há uma ligeira mudança de temperatura a uma altitude de 11-25 km. A uma altitude de 25 a 40 km, inversão temperatura, de 56,5 sobe para 0,8°C. De 40 km a 55 km a temperatura fica em torno de 0°C. Esta área é chamada - estratopausa.

Na Estratosfera, observa-se o efeito da radiação solar nas moléculas de gás, elas se dissociam em átomos. Quase não há vapor de água nesta camada. Aeronaves comerciais supersônicas modernas voam em altitudes de até 20 km devido a condições de voo estáveis. Balões meteorológicos de alta altitude sobem a uma altura de 40 km. Há correntes de ar constantes aqui, sua velocidade chega a 300 km/h. Também nesta camada se concentra ozônio, uma camada que absorve os raios ultravioleta.

Mesosfera e Mesopausa - composição, reações, temperatura

A camada da mesosfera começa em cerca de 50 km e termina em cerca de 80-90 km. As temperaturas diminuem com a elevação em cerca de 0,25-0,3°C/100 m. A troca de calor radiante é o principal efeito de energia aqui. Processos fotoquímicos complexos envolvendo radicais livres (tem 1 ou 2 elétrons desemparelhados) desde eles implementam brilho atmosfera.

Quase todos os meteoros queimam na mesosfera. Os cientistas nomearam esta área Ignorosfera. Esta zona é difícil de explorar, pois a aviação aerodinâmica aqui é muito pobre devido à densidade do ar, que é 1000 vezes menor que na Terra. E para o lançamento de satélites artificiais, a densidade ainda é muito alta. A pesquisa é realizada com a ajuda de foguetes meteorológicos, mas isso é uma perversão. mesopausa camada de transição entre a mesosfera e a termosfera. Tem uma temperatura mínima de -90°C.

Linha Karman

Linha de bolso chamado de fronteira entre a atmosfera da Terra e o espaço sideral. Segundo a Federação Internacional de Aviação (FAI), a altura dessa fronteira é de 100 km. Esta definição foi dada em homenagem ao cientista americano Theodor von Karman. Ele determinou que nessa altura a densidade da atmosfera é tão baixa que a aviação aerodinâmica se torna impossível aqui, pois a velocidade da aeronave deve ser maior primeira velocidade espacial. A tal altura, o conceito de barreira do som perde o seu significado. Aqui você pode controlar a aeronave apenas devido a forças reativas.

Termosfera e Termopausa

O limite superior desta camada é de cerca de 800 km. A temperatura sobe até cerca de 300 km, onde atinge cerca de 1500 K. Acima, a temperatura permanece inalterada. Nesta camada há Luzes polares- ocorre como resultado do efeito da radiação solar no ar. Este processo também é chamado de ionização do oxigênio atmosférico.

Devido à baixa rarefação do ar, voos acima da linha de Karman só são possíveis ao longo de trajetórias balísticas. Todos os voos orbitais tripulados (exceto voos para a Lua) ocorrem nesta camada da atmosfera.

Exosfera - Densidade, Temperatura, Altura

A altura da exosfera está acima de 700 km. Aqui o gás é muito rarefeito, e o processo ocorre dissipação— vazamento de partículas no espaço interplanetário. A velocidade dessas partículas pode chegar a 11,2 km/s. O crescimento da atividade solar leva à expansão da espessura dessa camada.

• A concha de gás não voa para o espaço devido à gravidade. O ar é formado por partículas que possuem massa própria. Da lei da gravitação, pode-se concluir que todo objeto com massa é atraído pela Terra.
• A lei de Buys-Ballot afirma que, se você estiver no Hemisfério Norte e ficar de costas para o vento, a zona de alta pressão estará localizada à direita e a baixa pressão à esquerda. No Hemisfério Sul, será o contrário.

A atmosfera é uma mistura de vários gases. Estende-se desde a superfície da Terra até uma altura de até 900 km, protegendo o planeta do espectro nocivo da radiação solar, e contém gases necessários para toda a vida no planeta. A atmosfera retém o calor do sol, aquecendo perto da superfície da Terra e criando um clima favorável.

Composição da atmosfera

A atmosfera da Terra consiste principalmente de dois gases - nitrogênio (78%) e oxigênio (21%). Além disso, contém impurezas de dióxido de carbono e outros gases. na atmosfera existe na forma de vapor, gotas de umidade nas nuvens e cristais de gelo.

Camadas da atmosfera

A atmosfera consiste em muitas camadas, entre as quais não há limites claros. As temperaturas das diferentes camadas diferem marcadamente umas das outras.

magnetosfera sem ar. A maioria dos satélites da Terra voa aqui fora da atmosfera da Terra. Exosfera (450-500 km da superfície). Quase não contém gases. Alguns satélites meteorológicos voam na exosfera. A termosfera (80-450 km) é caracterizada por altas temperaturas atingindo 1700°C na camada superior. Mesosfera (50-80 km). Nesta esfera, a temperatura cai à medida que a altitude aumenta. É aqui que a maioria dos meteoritos (fragmentos de rochas espaciais) que entram na atmosfera são queimados. Estratosfera (15-50 km). Contém uma camada de ozônio, ou seja, uma camada de ozônio que absorve a radiação ultravioleta do sol. Isso leva a um aumento da temperatura perto da superfície da Terra. Aviões a jato costumam voar aqui, pois a visibilidade nesta camada é muito boa e quase não há interferência causada pelas condições climáticas. Troposfera. A altura varia de 8 a 15 km da superfície da Terra. É aqui que se forma o clima do planeta, já que em esta camada contém mais vapor de água, poeira e ventos. A temperatura diminui com a distância da superfície da Terra.

Pressão atmosférica

Embora não o sintamos, as camadas da atmosfera exercem pressão sobre a superfície da Terra. O mais alto está perto da superfície e, à medida que você se afasta, diminui gradualmente. Depende da diferença de temperatura entre a terra e o oceano e, portanto, em áreas localizadas na mesma altura acima do nível do mar, geralmente há uma pressão diferente. A baixa pressão traz o clima úmido, enquanto a alta pressão geralmente define o clima claro.

O movimento das massas de ar na atmosfera

E as pressões fazem com que a atmosfera inferior se misture. Isso cria ventos que sopram de áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão. Em muitas regiões, também ocorrem ventos locais, causados ​​por diferenças nas temperaturas da terra e do mar. As montanhas também têm uma influência significativa na direção dos ventos.

o efeito estufa

O dióxido de carbono e outros gases na atmosfera terrestre retêm o calor do sol. Esse processo é comumente chamado de efeito estufa, pois é em muitos aspectos semelhante à circulação de calor em estufas. O efeito estufa provoca o aquecimento global do planeta. Em áreas de alta pressão - anticiclones - um claro solar é estabelecido. Em áreas de baixa pressão - ciclones - o clima costuma ser instável. Calor e luz entrando na atmosfera. Os gases retêm o calor refletido da superfície da Terra, fazendo com que a temperatura na Terra suba.

Existe uma camada especial de ozônio na estratosfera. O ozônio bloqueia a maior parte da radiação ultravioleta do Sol, protegendo a Terra e toda a vida nela. Os cientistas descobriram que a causa da destruição da camada de ozônio são gases especiais de dióxido de clorofluorocarbono contidos em alguns aerossóis e equipamentos de refrigeração. Sobre o Ártico e a Antártida, enormes buracos foram encontrados na camada de ozônio, contribuindo para um aumento na quantidade de radiação ultravioleta que afeta a superfície da Terra.

O ozônio é formado na baixa atmosfera como resultado entre a radiação solar e vários gases e gases de exaustão. Normalmente, ele se dispersa pela atmosfera, mas se uma camada fechada de ar frio se forma sob uma camada de ar quente, o ozônio se concentra e ocorre o smog. Infelizmente, isso não pode compensar a perda de ozônio nos buracos de ozônio.

A imagem de satélite mostra claramente um buraco na camada de ozônio sobre a Antártida. O tamanho do buraco varia, mas os cientistas acreditam que está aumentando constantemente. Estão a ser feitas tentativas para reduzir o nível de gases de escape na atmosfera. Reduzir a poluição do ar e usar combustíveis sem fumaça nas cidades. O smog causa irritação nos olhos e asfixia em muitas pessoas.

O surgimento e evolução da atmosfera da Terra

A atmosfera moderna da Terra é o resultado de um longo desenvolvimento evolutivo. Surgiu como resultado da ação conjunta de fatores geológicos e da atividade vital dos organismos. Ao longo da história geológica, a atmosfera da Terra passou por vários rearranjos profundos. Com base em dados geológicos e teóricos (pré-requisitos), a atmosfera primordial da jovem Terra, que existia há cerca de 4 bilhões de anos, poderia consistir em uma mistura de gases inertes e nobres com uma pequena adição de nitrogênio passivo (N. A. Yasamanov, 1985). ; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993. Atualmente, a visão sobre a composição e estrutura da atmosfera primitiva mudou um pouco. A atmosfera primária (protoatmosfera) está no estágio protoplanetário inicial. 4,2 bilhões de anos. , pode consistir em uma mistura de metano, amônia e dióxido de carbono. Como resultado da desgaseificação do manto e dos processos de intemperismo ativo que ocorrem na superfície da Terra, vapor de água, compostos de carbono na forma de CO 2 e CO, enxofre e seus compostos começaram a entrar na atmosfera, assim como ácidos de halogênio fortes - HCI, HF, HI e ácido bórico, que foram suplementados por metano, amônia, hidrogênio, argônio e alguns outros gases nobres na atmosfera. extremamente fino. Portanto, a temperatura próxima à superfície da Terra estava próxima da temperatura de equilíbrio radiativo (AS Monin, 1977).

Com o tempo, a composição gasosa da atmosfera primária começou a se transformar sob a influência do intemperismo das rochas que se projetavam na superfície terrestre, da atividade vital de cianobactérias e algas verde-azuladas, dos processos vulcânicos e da ação da luz solar. Isso levou à decomposição do metano em dióxido de carbono, amônia - em nitrogênio e hidrogênio; dióxido de carbono começou a se acumular na atmosfera secundária, que desceu lentamente para a superfície da terra, e nitrogênio. Graças à atividade vital das algas verde-azuladas, o oxigênio começou a ser produzido no processo de fotossíntese, que, no entanto, no início era gasto principalmente na “oxidação de gases atmosféricos e depois nas rochas. Ao mesmo tempo, a amônia, oxidada em nitrogênio molecular, começou a se acumular intensamente na atmosfera. Supõe-se que uma parte significativa do nitrogênio na atmosfera moderna seja relíquia. Metano e monóxido de carbono foram oxidados a dióxido de carbono. O enxofre e o sulfeto de hidrogênio foram oxidados a SO 2 e SO 3, que, devido à sua alta mobilidade e leveza, foram rapidamente removidos da atmosfera. Assim, a atmosfera de redutora, como era no Arqueano e no início do Proterozóico, gradualmente se transformou em oxidante.

O dióxido de carbono entrou na atmosfera como resultado da oxidação do metano e como resultado da desgaseificação do manto e do intemperismo das rochas. Caso todo o dióxido de carbono liberado ao longo de toda a história da Terra permanecesse na atmosfera, sua pressão parcial poderia se tornar a mesma de Vênus (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Mas na Terra, o processo foi invertido. Parte significativa do dióxido de carbono da atmosfera foi dissolvida na hidrosfera, na qual foi utilizada por organismos aquáticos para construir suas conchas e convertida biogenicamente em carbonatos. Posteriormente, os estratos mais poderosos de carbonatos quimiogênicos e organogênicos foram formados a partir deles.

O oxigênio foi fornecido à atmosfera a partir de três fontes. Por muito tempo, a partir do momento da formação da Terra, foi liberado durante a desgaseificação do manto e foi gasto principalmente em processos oxidativos.Outra fonte de oxigênio foi a fotodissociação do vapor d'água pela radiação solar ultravioleta forte. aparências; o oxigênio livre na atmosfera levou à morte da maioria dos procariontes que viviam em condições redutoras. Organismos procariontes mudaram seus habitats. Eles deixaram a superfície da Terra em suas profundezas e regiões onde as condições redutoras ainda eram preservadas. Eles foram substituídos por eucariotos, que começaram a processar vigorosamente o dióxido de carbono em oxigênio.

Durante o Arqueano e uma parte significativa do Proterozóico, quase todo o oxigênio, oriundo tanto abiogenicamente quanto biogenicamente, foi gasto principalmente na oxidação de ferro e enxofre. No final do Proterozóico, todo o ferro bivalente metálico que estava na superfície da Terra oxidou ou moveu-se para o núcleo da Terra. Isso levou ao fato de que a pressão parcial de oxigênio na atmosfera proterozóica inicial mudou.

Em meados do Proterozóico, a concentração de oxigênio na atmosfera atingiu o ponto Urey e atingiu 0,01% do nível atual. A partir dessa época, o oxigênio começou a se acumular na atmosfera e, provavelmente, já no final do Rifeu, seu teor atingiu o ponto de Pasteur (0,1% do nível atual). É possível que a camada de ozônio tenha surgido no período vendiano e nunca tenha desaparecido.

O surgimento do oxigênio livre na atmosfera terrestre estimulou a evolução da vida e levou ao surgimento de novas formas com metabolismo mais perfeito. Se as algas e cianetos unicelulares eucarióticos anteriores, que apareceram no início do Proterozóico, exigiam um teor de oxigênio na água de apenas 10 -3 de sua concentração moderna, então com o surgimento de Metazoa não esquelético no final do Vendian inicial, ou seja, cerca de 650 milhões de anos atrás, a concentração de oxigênio na atmosfera deveria ter sido muito maior. Afinal, Metazoa usava respiração de oxigênio e isso exigia que a pressão parcial de oxigênio atingisse um nível crítico - o ponto de Pasteur. Neste caso, o processo de fermentação anaeróbica foi substituído por um metabolismo de oxigênio energeticamente mais promissor e progressivo.

Depois disso, o acúmulo adicional de oxigênio na atmosfera da Terra ocorreu muito rapidamente. O aumento progressivo do volume de algas verde-azuladas contribuiu para a obtenção na atmosfera do nível de oxigênio necessário para a manutenção da vida do mundo animal. Uma certa estabilização do teor de oxigênio na atmosfera ocorreu desde o momento em que as plantas chegaram à terra - cerca de 450 milhões de anos atrás. O surgimento de plantas em terra, ocorrido no período Siluriano, levou à estabilização final do nível de oxigênio na atmosfera. Desde então, sua concentração começou a flutuar dentro de limites bastante estreitos, nunca ultrapassando a existência da vida. A concentração de oxigênio na atmosfera se estabilizou completamente desde o aparecimento das plantas com flores. Este evento ocorreu no meio do período Cretáceo, ou seja, cerca de 100 milhões de anos atrás.

A maior parte do nitrogênio foi formada nos estágios iniciais do desenvolvimento da Terra, principalmente devido à decomposição da amônia. Com o advento dos organismos, iniciou-se o processo de ligar o nitrogênio atmosférico à matéria orgânica e enterrá-lo em sedimentos marinhos. Após a liberação de organismos em terra, o nitrogênio começou a ser enterrado em sedimentos continentais. Os processos de processamento do nitrogênio livre foram especialmente intensificados com o advento das plantas terrestres.

Na virada do Criptozóico e Fanerozóico, ou seja, cerca de 650 milhões de anos atrás, o teor de dióxido de carbono na atmosfera diminuiu para décimos de por cento, e atingiu um teor próximo ao nível atual apenas recentemente, cerca de 10-20 milhões anos atrás.

Assim, a composição gasosa da atmosfera não apenas forneceu espaço vital para os organismos, mas também determinou as características de sua atividade vital, promoveu o assentamento e a evolução. As falhas resultantes na distribuição da composição gasosa da atmosfera favorável aos organismos, tanto por causas cósmicas quanto planetárias, levaram a extinções em massa do mundo orgânico, que ocorreram repetidamente durante o Criptozóico e em certos marcos da história Fanerozóica.

Funções etnosféricas da atmosfera

A atmosfera da Terra fornece a substância necessária, a energia e determina a direção e a velocidade dos processos metabólicos. A composição gasosa da atmosfera moderna é ideal para a existência e desenvolvimento da vida. Como área de formação de clima e clima, a atmosfera deve criar condições confortáveis ​​para a vida de pessoas, animais e vegetação. Desvios em uma direção ou outra na qualidade do ar atmosférico e nas condições climáticas criam condições extremas para a vida do mundo animal e vegetal, incluindo os humanos.

A atmosfera da Terra não fornece apenas as condições para a existência da humanidade, sendo o principal fator na evolução da etnosfera. Ao mesmo tempo, revela-se um recurso energético e de matéria-prima para a produção. Em geral, a atmosfera é um fator que preserva a saúde humana, e algumas áreas, devido às condições físicas e geográficas e qualidade do ar atmosférico, servem como áreas de lazer e são áreas destinadas ao tratamento sanatório e recreação para as pessoas. Assim, a atmosfera é um fator de impacto estético e emocional.

As funções etnosféricas e tecnosféricas da atmosfera, determinadas muito recentemente (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), precisam de um estudo independente e aprofundado. Assim, o estudo das funções energéticas atmosféricas é muito relevante tanto do ponto de vista da ocorrência e operação de processos que danificam o meio ambiente, quanto do ponto de vista do impacto na saúde e bem-estar humano. Neste caso, estamos falando da energia de ciclones e anticiclones, vórtices atmosféricos, pressão atmosférica e outros fenômenos atmosféricos extremos, cujo uso efetivo contribuirá para a solução bem sucedida do problema de obtenção de fontes alternativas de energia que não poluem o meio ambiente. meio Ambiente. Afinal, o ambiente aéreo, especialmente a parte dele que está localizada acima do Oceano Mundial, é uma área de liberação de uma quantidade colossal de energia livre.

Por exemplo, foi estabelecido que ciclones tropicais de força média liberam energia equivalente à energia de 500.000 bombas atômicas lançadas sobre Hiroshima e Nagasaki em apenas um dia. Para 10 dias da existência de tal ciclone, é liberada energia suficiente para atender todas as necessidades energéticas de um país como os Estados Unidos por 600 anos.

Nos últimos anos, tem sido publicado um grande número de trabalhos de cientistas naturais, em certa medida relacionados a vários aspectos da atividade e da influência da atmosfera nos processos terrestres, o que indica a intensificação das interações interdisciplinares nas ciências naturais modernas. Ao mesmo tempo, manifesta-se o papel integrador de algumas de suas direções, entre as quais cabe destacar a direção funcional-ecológica em geoecologia.

Essa direção estimula a análise e generalização teórica das funções ecológicas e do papel planetário das diversas geosferas, e isso, por sua vez, é um pré-requisito importante para o desenvolvimento de metodologia e fundamentos científicos para um estudo holístico de nosso planeta, o uso racional e proteção de seus recursos naturais.

A atmosfera da Terra consiste em várias camadas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, ionosfera e exosfera. Na parte superior da troposfera e na parte inferior da estratosfera existe uma camada enriquecida com ozônio, chamada de camada de ozônio. Certas regularidades (diárias, sazonais, anuais, etc.) na distribuição do ozônio foram estabelecidas. Desde a sua criação, a atmosfera influenciou o curso dos processos planetários. A composição primária da atmosfera era completamente diferente da atual, mas ao longo do tempo a proporção e o papel do nitrogênio molecular aumentaram constantemente, cerca de 650 milhões de anos atrás apareceu o oxigênio livre, cuja quantidade aumentou continuamente, mas a concentração de dióxido de carbono diminuiu correspondentemente . A alta mobilidade da atmosfera, sua composição gasosa e a presença de aerossóis determinam seu papel de destaque e participação ativa em diversos processos geológicos e biosféricos. O papel da atmosfera na redistribuição da energia solar e no desenvolvimento de fenômenos naturais catastróficos e desastres é grande. Redemoinhos atmosféricos - tornados (tornados), furacões, tufões, ciclones e outros fenômenos têm um impacto negativo no mundo orgânico e nos sistemas naturais. As principais fontes de poluição, juntamente com os fatores naturais, são várias formas de atividade econômica humana. Os impactos antropogênicos na atmosfera se expressam não apenas no aparecimento de vários aerossóis e gases de efeito estufa, mas também no aumento da quantidade de vapor d'água, e se manifestam na forma de smog e chuva ácida. Os gases de efeito estufa alteram o regime de temperatura da superfície terrestre, as emissões de certos gases reduzem o volume da tela de ozônio e contribuem para a formação de buracos de ozônio. O papel etnosférico da atmosfera da Terra é grande.

O papel da atmosfera nos processos naturais

A atmosfera superficial em seu estado intermediário entre a litosfera e o espaço sideral e sua composição gasosa criam condições para a vida dos organismos. Ao mesmo tempo, o intemperismo e a intensidade da destruição das rochas, a transferência e o acúmulo de material detrítico dependem da quantidade, natureza e frequência da precipitação, da frequência e força dos ventos e especialmente da temperatura do ar. A atmosfera é o componente central do sistema climático. Temperatura e umidade do ar, nebulosidade e precipitação, vento - tudo isso caracteriza o clima, ou seja, o estado em constante mudança da atmosfera. Ao mesmo tempo, esses mesmos componentes também caracterizam o clima, ou seja, o regime climático médio de longo prazo.

A composição dos gases, a presença de nuvens e várias impurezas, que são chamadas de partículas de aerossol (cinzas, poeira, partículas de vapor d'água), determinam as características da passagem da radiação solar pela atmosfera e impedem o escape da radiação térmica da Terra para o espaço sideral.

A atmosfera da Terra é muito móvel. Os processos que surgem nele e as mudanças em sua composição gasosa, espessura, nebulosidade, transparência e a presença de várias partículas de aerossol nele afetam tanto o clima quanto o clima.

A ação e a direção dos processos naturais, assim como a vida e a atividade na Terra, são determinadas pela radiação solar. Dá 99,98% do calor que chega à superfície da Terra. Anualmente faz 134*1019 kcal. Essa quantidade de calor pode ser obtida queimando 200 bilhões de toneladas de carvão. As reservas de hidrogênio, que criam esse fluxo de energia termonuclear na massa do Sol, serão suficientes por pelo menos mais 10 bilhões de anos, ou seja, por um período duas vezes maior do que nosso planeta existe.

Cerca de 1/3 da quantidade total de energia solar que entra no limite superior da atmosfera é refletida de volta ao espaço mundial, 13% é absorvida pela camada de ozônio (incluindo quase toda a radiação ultravioleta). 7% - o resto da atmosfera e apenas 44% atinge a superfície da Terra. A radiação solar total que atinge a Terra em um dia é igual à energia que a humanidade recebeu como resultado da queima de todos os tipos de combustível no último milênio.

A quantidade e a natureza da distribuição da radiação solar na superfície da Terra dependem intimamente da nebulosidade e transparência da atmosfera. A quantidade de radiação espalhada é afetada pela altura do Sol acima do horizonte, a transparência da atmosfera, o conteúdo de vapor de água, poeira, a quantidade total de dióxido de carbono, etc.

A quantidade máxima de radiação espalhada cai nas regiões polares. Quanto mais baixo o Sol estiver acima do horizonte, menos calor entra em uma determinada área.

A transparência atmosférica e a nebulosidade são de grande importância. Em um dia nublado de verão, geralmente é mais frio do que em um claro, pois as nuvens diurnas impedem o aquecimento da superfície da Terra.

O teor de poeira da atmosfera desempenha um papel importante na distribuição de calor. As partículas sólidas finamente dispersas de poeira e cinzas, que afetam sua transparência, afetam negativamente a distribuição da radiação solar, a maior parte da qual é refletida. As partículas finas entram na atmosfera de duas maneiras: são cinzas emitidas durante erupções vulcânicas ou poeira do deserto transportada pelos ventos de regiões tropicais e subtropicais áridas. Especialmente muita poeira é formada durante as secas, quando é transportada para as camadas superiores da atmosfera por correntes de ar quente e pode permanecer lá por muito tempo. Após a erupção do vulcão Krakatoa em 1883, a poeira lançada dezenas de quilômetros na atmosfera permaneceu na estratosfera por cerca de 3 anos. Como resultado da erupção do vulcão El Chichon (México) em 1985, a poeira atingiu a Europa e, portanto, houve uma ligeira diminuição nas temperaturas da superfície.

A atmosfera da Terra contém uma quantidade variável de vapor de água. Em termos absolutos, em peso ou volume, sua quantidade varia de 2 a 5%.

O vapor de água, como o dióxido de carbono, aumenta o efeito estufa. Nas nuvens e neblinas que surgem na atmosfera, ocorrem processos físico-químicos peculiares.

A principal fonte de vapor de água na atmosfera é a superfície dos oceanos. Dela evapora anualmente uma camada de água de 95 a 110 cm de espessura, parte da umidade retorna ao oceano após a condensação e a outra é direcionada para os continentes pelas correntes de ar. Em regiões com clima variável e úmido, a precipitação umedece o solo e, em regiões úmidas, cria reservas de água subterrânea. Assim, a atmosfera é um acumulador de umidade e um reservatório de precipitação. e nevoeiros que se formam na atmosfera fornecem umidade à cobertura do solo e, assim, desempenham um papel decisivo no desenvolvimento do mundo animal e vegetal.

A umidade atmosférica é distribuída sobre a superfície da Terra devido à mobilidade da atmosfera. Possui um sistema muito complexo de distribuição de ventos e pressão. Devido ao fato de que a atmosfera está em movimento contínuo, a natureza e a extensão da distribuição dos fluxos e da pressão do vento estão mudando constantemente. As escalas de circulação variam desde a micrometeorológica, com tamanho de apenas algumas centenas de metros, até a global, com tamanho de várias dezenas de milhares de quilômetros. Enormes vórtices atmosféricos estão envolvidos na criação de sistemas de correntes de ar em grande escala e determinam a circulação geral da atmosfera. Além disso, são fontes de fenômenos atmosféricos catastróficos.

A distribuição do tempo e das condições climáticas e o funcionamento da matéria viva dependem da pressão atmosférica. No caso de a pressão atmosférica flutuar dentro de pequenos limites, ela não desempenha um papel decisivo no bem-estar das pessoas e no comportamento dos animais e não afeta as funções fisiológicas das plantas. Como regra, fenômenos frontais e mudanças climáticas estão associados a mudanças de pressão.

A pressão atmosférica é de fundamental importância para a formação do vento, que, por ser um fator formador de relevo, tem o efeito mais forte sobre a flora e a fauna.

O vento é capaz de suprimir o crescimento das plantas e ao mesmo tempo promover a transferência de sementes. O papel do vento na formação do tempo e das condições climáticas é grande. Ele também atua como um regulador das correntes marítimas. O vento como um dos fatores exógenos contribui para a erosão e deflação do material intemperizado em longas distâncias.

Papel ecológico e geológico dos processos atmosféricos

A diminuição da transparência da atmosfera devido ao aparecimento de partículas de aerossol e poeira sólida na mesma afeta a distribuição da radiação solar, aumentando o albedo ou refletividade. Várias reações químicas levam ao mesmo resultado, causando a decomposição do ozônio e a geração de nuvens "pérolas", constituídas de vapor d'água. As mudanças globais na refletividade, bem como as mudanças na composição dos gases da atmosfera, principalmente os gases de efeito estufa, são a causa das mudanças climáticas.

O aquecimento desigual, que causa diferenças na pressão atmosférica em diferentes partes da superfície da Terra, leva à circulação atmosférica, que é a marca registrada da troposfera. Quando há uma diferença de pressão, o ar corre de áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão. Esses movimentos das massas de ar, juntamente com a umidade e a temperatura, determinam as principais características ecológicas e geológicas dos processos atmosféricos.

Dependendo da velocidade, o vento produz vários trabalhos geológicos na superfície da Terra. A uma velocidade de 10 m/s, sacode galhos grossos de árvores, recolhe e carrega poeira e areia fina; quebra galhos de árvores a uma velocidade de 20 m/s, carrega areia e cascalho; a uma velocidade de 30 m/s (tempestade) arranca telhados de casas, arranca árvores, quebra postes, move pedregulhos e carrega pequenos cascalhos, e um furacão a uma velocidade de 40 m/s destrói casas, quebra e derruba linha de energia postes, arranca grandes árvores.

Tempestades e tornados (tornados) têm um grande impacto ambiental negativo com consequências catastróficas - vórtices atmosféricos que ocorrem na estação quente em poderosas frentes atmosféricas com velocidade de até 100 m/s. Squalls são turbilhões horizontais com velocidades de vento de furacão (até 60-80 m/s). Eles são frequentemente acompanhados por chuvas fortes e trovoadas que duram de alguns minutos a meia hora. As rajadas cobrem áreas de até 50 km de largura e percorrem uma distância de 200 a 250 km. Uma forte tempestade em Moscou e na região de Moscou em 1998 danificou os telhados de muitas casas e derrubou árvores.

Os tornados, chamados tornados na América do Norte, são poderosos redemoinhos atmosféricos em forma de funil, muitas vezes associados a nuvens de trovoada. São colunas de ar que se estreitam no meio com um diâmetro de várias dezenas a centenas de metros. O tornado tem a aparência de um funil, muito parecido com a tromba de um elefante, descendo das nuvens ou subindo da superfície da terra. Possuindo uma forte rarefação e alta velocidade de rotação, o tornado viaja até várias centenas de quilômetros, atraindo poeira, água de reservatórios e vários objetos. Tornados poderosos são acompanhados por trovoadas, chuva e têm grande poder destrutivo.

Os tornados raramente ocorrem em regiões subpolares ou equatoriais, onde está constantemente frio ou quente. Poucos tornados em mar aberto. Os tornados ocorrem na Europa, Japão, Austrália, EUA e na Rússia são especialmente frequentes na região da Terra Negra Central, nas regiões de Moscou, Yaroslavl, Nizhny Novgorod e Ivanovo.

Tornados levantam e movem carros, casas, vagões, pontes. Tornados particularmente destrutivos (tornados) são observados nos Estados Unidos. De 450 a 1500 tornados são registrados anualmente, com uma média de cerca de 100 vítimas. Tornados são processos atmosféricos catastróficos de ação rápida. Eles são formados em apenas 20 a 30 minutos e o tempo de existência é de 30 minutos. Portanto, é quase impossível prever a hora e o local de ocorrência dos tornados.

Os ciclones são outros vórtices atmosféricos destrutivos, mas duradouros. Eles são formados devido a uma queda de pressão, que, sob certas condições, contribui para a ocorrência de um movimento circular das correntes de ar. Os vórtices atmosféricos se originam em torno de poderosas correntes ascendentes de ar úmido e quente e giram em alta velocidade no sentido horário no hemisfério sul e no sentido anti-horário no hemisfério norte. Os ciclones, ao contrário dos tornados, se originam sobre os oceanos e produzem seus efeitos destrutivos sobre os continentes. Os principais fatores destrutivos são ventos fortes, precipitação intensa na forma de neve, chuvas fortes, granizo e enchentes. Ventos com velocidades de 19 a 30 m / s formam uma tempestade, 30 a 35 m / s - uma tempestade e mais de 35 m / s - um furacão.

Os ciclones tropicais - furacões e tufões - têm uma largura média de várias centenas de quilômetros. A velocidade do vento dentro do ciclone atinge a força do furacão. Os ciclones tropicais duram de vários dias a várias semanas, movendo-se a uma velocidade de 50 a 200 km/h. Os ciclones de latitude média têm um diâmetro maior. Suas dimensões transversais variam de mil a vários milhares de quilômetros, a velocidade do vento é tempestuosa. Eles se movem no hemisfério norte a partir do oeste e são acompanhados por granizo e neve, que são catastróficos. Os ciclones e seus furacões e tufões associados são os maiores desastres naturais após as inundações em termos de número de vítimas e danos causados. Em áreas densamente povoadas da Ásia, o número de vítimas durante os furacões é medido em milhares. Em 1991, em Bangladesh, durante um furacão que provocou a formação de ondas do mar de 6 m de altura, 125 mil pessoas morreram. Tufões causam grandes danos aos Estados Unidos. Como resultado, dezenas e centenas de pessoas morrem. Na Europa Ocidental, os furacões causam menos danos.

As tempestades são consideradas um fenômeno atmosférico catastrófico. Eles ocorrem quando o ar quente e úmido sobe muito rapidamente. Na fronteira das zonas tropicais e subtropicais, as tempestades ocorrem por 90-100 dias por ano, na zona temperada por 10-30 dias. Em nosso país, o maior número de tempestades ocorre no norte do Cáucaso.

As tempestades geralmente duram menos de uma hora. Chuvas intensas, tempestades de granizo, relâmpagos, rajadas de vento e correntes de ar verticais representam um perigo particular. O risco de granizo é determinado pelo tamanho das pedras de granizo. No norte do Cáucaso, a massa de granizo chegou a 0,5 kg e, na Índia, foram observados granizos pesando 7 kg. As áreas mais perigosas em nosso país estão localizadas no norte do Cáucaso. Em julho de 1992, granizo danificou 18 aeronaves no aeroporto de Mineralnye Vody.

O relâmpago é um fenômeno climático perigoso. Eles matam pessoas, gado, causam incêndios, danificam a rede elétrica. Cerca de 10.000 pessoas morrem todos os anos devido a tempestades e suas consequências em todo o mundo. Além disso, em algumas partes da África, na França e nos Estados Unidos, o número de vítimas de raios é maior do que de outros fenômenos naturais. O dano econômico anual das tempestades nos Estados Unidos é de pelo menos US$ 700 milhões.

As secas são típicas das regiões de deserto, estepe e estepe florestal. A falta de precipitação provoca o ressecamento do solo, baixando o nível das águas subterrâneas e nos reservatórios até que sequem completamente. A deficiência de umidade leva à morte da vegetação e das culturas. As secas são especialmente severas na África, Oriente Próximo e Médio, Ásia Central e sul da América do Norte.

As secas alteram as condições de vida humana, impactam negativamente o ambiente natural através de processos como a salinização do solo, ventos secos, tempestades de poeira, erosão do solo e incêndios florestais. Os incêndios são especialmente fortes durante a seca nas regiões de taiga, florestas tropicais e subtropicais e savanas.

As secas são processos de curto prazo que duram uma temporada. Quando as secas duram mais de duas estações, há uma ameaça de fome e mortalidade em massa. Normalmente, o efeito da seca se estende ao território de um ou mais países. Especialmente secas prolongadas com consequências trágicas ocorrem na região do Sahel da África.

Fenômenos atmosféricos como nevascas, chuvas fortes intermitentes e chuvas prolongadas prolongadas causam grandes danos. As quedas de neve causam avalanches maciças nas montanhas, e o rápido derretimento da neve caída e as chuvas pesadas prolongadas levam a inundações. Uma enorme massa de água caindo na superfície da terra, especialmente em áreas sem árvores, causa severa erosão da cobertura do solo. Há um crescimento intensivo de sistemas de ravina-viga. As inundações ocorrem como resultado de grandes inundações durante um período de forte precipitação ou inundações após um aquecimento súbito ou degelo da primavera e, portanto, são fenômenos atmosféricos de origem (discutidos no capítulo sobre o papel ecológico da hidrosfera).

Mudanças antropogênicas na atmosfera

Atualmente, existem diversas fontes de natureza antrópica que causam poluição atmosférica e levam a graves violações do equilíbrio ecológico. Em termos de escala, duas fontes têm maior impacto na atmosfera: transporte e indústria. Em média, os transportes representam cerca de 60% da quantidade total de poluição atmosférica, indústria - 15%, energia térmica - 15%, tecnologias para a destruição de resíduos domésticos e industriais - 10%.

O transporte, dependendo do combustível utilizado e dos tipos de agentes oxidantes, emite na atmosfera óxidos de nitrogênio, enxofre, óxidos e dióxidos de carbono, chumbo e seus compostos, fuligem, benzopireno (uma substância do grupo dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, que é um forte agente cancerígeno que causa câncer de pele).

A indústria emite dióxido de enxofre, óxidos e dióxidos de carbono, hidrocarbonetos, amônia, sulfeto de hidrogênio, ácido sulfúrico, fenol, cloro, flúor e outros compostos e produtos químicos na atmosfera. Mas a posição dominante entre as emissões (até 85%) é ocupada pela poeira.

Como resultado da poluição, a transparência da atmosfera muda, aerossóis, smog e chuvas ácidas aparecem nela.

Aerossóis são sistemas dispersos constituídos por partículas sólidas ou gotículas líquidas suspensas em um meio gasoso. O tamanho de partícula da fase dispersa é geralmente 10 -3 -10 -7 cm Dependendo da composição da fase dispersa, os aerossóis são divididos em dois grupos. Um inclui aerossóis que consistem em partículas sólidas dispersas em um meio gasoso, o segundo - aerossóis, que são uma mistura de fases gasosa e líquida. Os primeiros são chamados de fumaça e o segundo - neblina. Os centros de condensação desempenham um papel importante no processo de sua formação. Cinzas vulcânicas, poeira cósmica, produtos de emissões industriais, várias bactérias, etc. atuam como núcleos de condensação.O número de possíveis fontes de núcleos de concentração está em constante crescimento. Assim, por exemplo, quando a grama seca é destruída pelo fogo em uma área de 4000 m 2, forma-se uma média de 11 * 10 22 núcleos de aerossol.

Os aerossóis começaram a se formar a partir do momento do surgimento do nosso planeta e influenciaram as condições naturais. No entanto, seu número e ações, equilibrados com a circulação geral de substâncias na natureza, não causaram mudanças ecológicas profundas. Fatores antropogênicos de sua formação deslocaram esse equilíbrio para sobrecargas biosféricas significativas. Essa característica foi especialmente pronunciada desde que a humanidade começou a usar aerossóis especialmente criados, tanto na forma de substâncias tóxicas quanto para proteção de plantas.

Os mais perigosos para a cobertura vegetal são os aerossóis de dióxido de enxofre, fluoreto de hidrogênio e nitrogênio. Quando em contato com a superfície molhada da folha, eles formam ácidos que têm um efeito prejudicial sobre os seres vivos. Névoas ácidas, juntamente com o ar inalado, entram nos órgãos respiratórios de animais e humanos e afetam agressivamente as membranas mucosas. Alguns deles decompõem tecidos vivos e aerossóis radioativos causam câncer. Entre os isótopos radioativos, o SG 90 é de particular perigo não apenas por causa de sua carcinogenicidade, mas também como um análogo do cálcio, substituindo-o nos ossos dos organismos, causando sua decomposição.

Durante as explosões nucleares, nuvens de aerossóis radioativos se formam na atmosfera. Pequenas partículas com um raio de 1 a 10 mícrons caem não apenas nas camadas superiores da troposfera, mas também na estratosfera, na qual podem permanecer por muito tempo. Nuvens de aerossóis também são formadas durante a operação de reatores de plantas industriais que produzem combustível nuclear, bem como em decorrência de acidentes em usinas nucleares.

Smog é uma mistura de aerossóis com fases dispersas líquidas e sólidas que formam uma cortina de neblina sobre áreas industriais e grandes cidades.

Existem três tipos de smog: gelo, úmido e seco. A poluição do gelo é chamada do Alasca. Esta é uma combinação de poluentes gasosos com a adição de partículas empoeiradas e cristais de gelo que ocorrem quando as gotículas de neblina e o vapor dos sistemas de aquecimento congelam.

O smog úmido, ou smog do tipo Londres, às vezes é chamado de smog de inverno. É uma mistura de poluentes gasosos (principalmente dióxido de enxofre), partículas de poeira e gotículas de neblina. O pré-requisito meteorológico para o aparecimento do smog de inverno é o clima calmo, no qual uma camada de ar quente está localizada acima da camada superficial de ar frio (abaixo de 700 m). Ao mesmo tempo, não apenas a troca horizontal, mas também a vertical está ausente. Poluentes, que geralmente estão dispersos em camadas altas, neste caso se acumulam na camada superficial.

O smog seco ocorre durante o verão e é frequentemente chamado de smog do tipo LA. É uma mistura de ozônio, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e vapores ácidos. Tal smog é formado como resultado da decomposição de poluentes pela radiação solar, especialmente sua parte ultravioleta. O pré-requisito meteorológico é a inversão atmosférica, que se expressa no aparecimento de uma camada de ar frio acima da quente. Gases e partículas sólidas geralmente levantadas por correntes de ar quente são então dispersos nas camadas frias superiores, mas neste caso eles se acumulam na camada de inversão. No processo de fotólise, os dióxidos de nitrogênio formados durante a combustão do combustível nos motores dos carros se decompõem:

NÃO 2 → NÃO + O

Então ocorre a síntese de ozônio:

O + O 2 + M → O 3 + M

NÃO + O → NÃO 2

Os processos de fotodissociação são acompanhados por um brilho amarelo-esverdeado.

Além disso, as reações ocorrem de acordo com o tipo: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, ou seja, ácido sulfúrico forte é formado.

Com uma mudança nas condições meteorológicas (aparecimento de vento ou mudança de umidade), o ar frio se dissipa e o smog desaparece.

A presença de carcinógenos no smog leva à insuficiência respiratória, irritação das membranas mucosas, distúrbios circulatórios, asfixia asmática e muitas vezes a morte. O smog é especialmente perigoso para crianças pequenas.

A chuva ácida é a precipitação atmosférica acidificada por emissões industriais de óxidos de enxofre, óxidos de nitrogênio e vapores de ácido perclórico e cloro neles dissolvidos. No processo de queima de carvão e gás, a maior parte do enxofre nele contido, tanto na forma de óxido quanto em compostos com ferro, em particular em pirita, pirrotita, calcopirita, etc., se transforma em óxido de enxofre, que, juntamente com carbono dióxido de carbono é liberado na atmosfera. Quando o nitrogênio atmosférico e as emissões técnicas são combinados com o oxigênio, vários óxidos de nitrogênio são formados, e o volume de óxidos de nitrogênio formado depende da temperatura de combustão. A maior parte dos óxidos de nitrogênio ocorre durante a operação de veículos automotores e locomotivas a diesel, e uma parte menor ocorre no setor de energia e empresas industriais. Os óxidos de enxofre e nitrogênio são os principais formadores de ácidos. Ao reagir com o oxigênio atmosférico e o vapor de água nele, formam-se ácidos sulfúrico e nítrico.

Sabe-se que o equilíbrio ácido-alcalino do meio é determinado pelo valor do pH. Um ambiente neutro tem um valor de pH de 7, um ambiente ácido tem um valor de pH de 0 e um ambiente alcalino tem um valor de pH de 14. Na era moderna, o valor de pH da água da chuva é de 5,6, embora no passado recente era neutro. Uma diminuição do valor de pH em um corresponde a um aumento de dez vezes na acidez e, portanto, atualmente, as chuvas com maior acidez caem em quase todos os lugares. A acidez máxima das chuvas registradas na Europa Ocidental foi de 4-3,5 pH. Deve-se levar em consideração que o valor de pH igual a 4-4,5 é fatal para a maioria dos peixes.

As chuvas ácidas têm um efeito agressivo na cobertura vegetal da Terra, em edifícios industriais e residenciais e contribuem para uma aceleração significativa do intemperismo das rochas expostas. Um aumento da acidez impede a autorregulação da neutralização dos solos nos quais os nutrientes são dissolvidos. Por sua vez, isso leva a uma queda acentuada nos rendimentos e causa a degradação da cobertura vegetal. A acidez do solo contribui para a liberação de pesados, que estão em estado ligado, que são gradativamente absorvidos pelas plantas, causando sérios danos aos tecidos das mesmas e penetrando na cadeia alimentar humana.

Uma alteração no potencial alcalino-ácido das águas do mar, especialmente em águas rasas, leva à cessação da reprodução de muitos invertebrados, causa a morte de peixes e perturba o equilíbrio ecológico nos oceanos.

Como resultado da chuva ácida, as florestas da Europa Ocidental, Estados Bálticos, Carélia, Urais, Sibéria e Canadá estão sob ameaça de morte.

ATMOSFERA DA TERRA(Vapor atmos grego + bola sphaira) - concha gasosa que envolve a Terra. A massa da atmosfera é de cerca de 5,15·10 15 O significado biológico da atmosfera é enorme. Na atmosfera, há uma troca de massa-energia entre natureza animada e inanimada, entre flora e fauna. O nitrogênio atmosférico é assimilado por microorganismos; as plantas sintetizam substâncias orgânicas a partir de dióxido de carbono e água devido à energia do sol e liberam oxigênio. A presença da atmosfera garante a preservação da água na Terra, que também é uma condição importante para a existência de organismos vivos.

Estudos realizados com a ajuda de foguetes geofísicos de alta altitude, satélites terrestres artificiais e estações automáticas interplanetárias estabeleceram que a atmosfera terrestre se estende por milhares de quilômetros. Os limites da atmosfera são instáveis, são influenciados pelo campo gravitacional da lua e pela pressão do fluxo da luz solar. Acima do equador na região da sombra da Terra, a atmosfera atinge alturas de cerca de 10.000 km, e acima dos pólos, seus limites estão a 3.000 km da superfície da Terra. A maior parte da atmosfera (80-90%) está dentro de altitudes de até 12-16 km, o que é explicado pela natureza exponencial (não linear) da diminuição da densidade (rarefação) de seu meio gasoso conforme a altura acima o nível do mar aumenta.

A existência da maioria dos organismos vivos em condições naturais é possível em limites ainda mais estreitos da atmosfera, até 7-8 km, onde uma combinação de fatores atmosféricos como composição do gás, temperatura, pressão e umidade, necessários para o curso ativo da processos biológicos, ocorre. O movimento e a ionização do ar, a precipitação atmosférica e o estado elétrico da atmosfera também são de importância higiênica.

Composição do gás

A atmosfera é uma mistura física de gases (Tabela 1), principalmente nitrogênio e oxigênio (78,08 e 20,95 vol. %). A proporção de gases atmosféricos é quase a mesma até altitudes de 80-100 km. A constância da maior parte da composição gasosa da atmosfera se deve ao relativo equilíbrio dos processos de troca gasosa entre a natureza animada e inanimada e a mistura contínua de massas de ar nas direções horizontal e vertical.

Tabela 1. CARACTERÍSTICAS DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO AR ATMOSFÉRICO SECO PRÓXIMO À SUPERFÍCIE DA TERRA

Composição do gás	Concentração de volume, %
Oxigênio
Dióxido de carbono
Óxido nitroso
Dióxido de enxofre	0 a 0,0001
	0 a 0,000007 no verão, 0 a 0,000002 no inverno
dióxido de nitrogênio	0 a 0,000002
Monóxido de carbono

Em altitudes acima de 100 km, a porcentagem de gases individuais muda devido à sua estratificação difusa sob a influência da gravidade e da temperatura. Além disso, sob a ação da parte de comprimento de onda curto dos raios ultravioleta e X a uma altitude de 100 km ou mais, as moléculas de oxigênio, nitrogênio e dióxido de carbono se dissociam em átomos. Em altitudes elevadas, esses gases estão na forma de átomos altamente ionizados.

O teor de dióxido de carbono na atmosfera de diferentes regiões da Terra é menos constante, o que se deve em parte à distribuição desigual de grandes empreendimentos industriais que poluem o ar, bem como à distribuição desigual da vegetação e das bacias hidrográficas que absorvem o dióxido de carbono na Terra. Também variável na atmosfera é o conteúdo de aerossóis (ver) - partículas suspensas no ar que variam em tamanho de vários milimícrons a várias dezenas de mícrons - formadas como resultado de erupções vulcânicas, explosões artificiais poderosas, poluição por empresas industriais. A concentração de aerossóis diminui rapidamente com a altitude.

O mais instável e importante dos componentes variáveis ​​da atmosfera é o vapor de água, cuja concentração na superfície da Terra pode variar de 3% (nos trópicos) a 2 × 10 -10% (na Antártida). Quanto maior a temperatura do ar, mais umidade, ceteris paribus, pode estar na atmosfera e vice-versa. A maior parte do vapor de água está concentrada na atmosfera até altitudes de 8-10 km. O teor de vapor de água na atmosfera depende da influência combinada dos processos de evaporação, condensação e transporte horizontal. Em altitudes elevadas, devido à diminuição da temperatura e condensação dos vapores, o ar fica praticamente seco.

A atmosfera da Terra, além do oxigênio molecular e atômico, contém uma pequena quantidade de ozônio (ver), cuja concentração é muito variável e varia de acordo com a altura e a estação do ano. A maior parte do ozônio está contida na região dos pólos no final da noite polar, a uma altitude de 15 a 30 km, com uma queda acentuada para cima e para baixo. O ozônio surge como resultado da ação fotoquímica da radiação solar ultravioleta sobre o oxigênio, principalmente em altitudes de 20 a 50 km. Nesse caso, as moléculas diatômicas de oxigênio se decompõem parcialmente em átomos e, juntando moléculas não decompostas, formam moléculas triatômicas de ozônio (forma polimérica, alotrópica do oxigênio).

A presença na atmosfera de um grupo dos chamados gases inertes (hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio) está associada ao fluxo contínuo de processos naturais de decaimento radioativo.

O significado biológico dos gases a atmosfera é muito grande. Para a maioria dos organismos multicelulares, um certo teor de oxigênio molecular em um meio gasoso ou aquoso é um fator indispensável em sua existência, que durante a respiração determina a liberação de energia de substâncias orgânicas criadas inicialmente durante a fotossíntese. Não é coincidência que os limites superiores da biosfera (a parte da superfície do globo e a parte inferior da atmosfera onde existe vida) sejam determinados pela presença de uma quantidade suficiente de oxigênio. No processo de evolução, os organismos se adaptaram a um certo nível de oxigênio na atmosfera; alterar o conteúdo de oxigênio na direção de diminuir ou aumentar tem um efeito adverso (ver Mal de altitude, Hiperóxia, Hipóxia).

A forma ozônio-alotrópica de oxigênio também tem um efeito biológico pronunciado. Em concentrações não superiores a 0,0001 mg / l, o que é típico para áreas de resort e costas marítimas, o ozônio tem um efeito curativo - estimula a respiração e a atividade cardiovascular, melhora o sono. Com o aumento da concentração de ozônio, seu efeito tóxico se manifesta: irritação ocular, inflamação necrótica das membranas mucosas do trato respiratório, exacerbação de doenças pulmonares, neuroses autonômicas. Entrando em combinação com a hemoglobina, o ozônio forma metemoglobina, o que leva a uma violação da função respiratória do sangue; a transferência de oxigênio dos pulmões para os tecidos torna-se difícil, os fenômenos de asfixia se desenvolvem. O oxigênio atômico tem um efeito adverso semelhante no corpo. O ozônio desempenha um papel significativo na criação dos regimes térmicos de várias camadas da atmosfera devido à absorção extremamente forte da radiação solar e da radiação terrestre. O ozônio absorve os raios ultravioleta e infravermelho mais intensamente. Os raios solares com comprimento de onda inferior a 300 nm são quase completamente absorvidos pelo ozônio atmosférico. Assim, a Terra é cercada por uma espécie de "tela de ozônio" que protege muitos organismos dos efeitos nocivos da radiação ultravioleta do Sol. O nitrogênio no ar atmosférico é de grande importância biológica, principalmente como fonte dos chamados. nitrogênio fixo - um recurso de alimentos vegetais (e, finalmente, animais). O significado fisiológico do nitrogênio é determinado por sua participação na criação do nível de pressão atmosférica necessário para os processos vitais. Sob certas condições de mudanças de pressão, o nitrogênio desempenha um papel importante no desenvolvimento de vários distúrbios no corpo (veja Doença descompressiva). As suposições de que o nitrogênio enfraquece o efeito tóxico do oxigênio no corpo e é absorvido da atmosfera não apenas por microorganismos, mas também por animais superiores, são controversos.

Os gases inertes da atmosfera (xenônio, criptônio, argônio, neônio, hélio) na pressão parcial que eles criam em condições normais podem ser classificados como gases biologicamente indiferentes. Com um aumento significativo da pressão parcial, esses gases têm um efeito narcótico.

A presença de dióxido de carbono na atmosfera garante o acúmulo de energia solar na biosfera devido à fotossíntese de compostos complexos de carbono, que continuamente surgem, mudam e se decompõem no decorrer da vida. Este sistema dinâmico é mantido como resultado da atividade de algas e plantas terrestres que captam a energia da luz solar e a utilizam para converter dióxido de carbono (ver) e água em uma variedade de compostos orgânicos com a liberação de oxigênio. A extensão ascendente da biosfera é parcialmente limitada pelo fato de que em altitudes de mais de 6-7 km, plantas contendo clorofila não podem viver devido à baixa pressão parcial de dióxido de carbono. O dióxido de carbono também é muito ativo em termos fisiológicos, pois desempenha um papel importante na regulação dos processos metabólicos, na atividade do sistema nervoso central, na respiração, na circulação sanguínea e no regime de oxigênio do corpo. No entanto, essa regulação é mediada pela influência do dióxido de carbono produzido pelo próprio corpo, e não pela atmosfera. Nos tecidos e sangue de animais e humanos, a pressão parcial do dióxido de carbono é aproximadamente 200 vezes maior que sua pressão na atmosfera. E somente com um aumento significativo no conteúdo de dióxido de carbono na atmosfera (mais de 0,6-1%), há violações no corpo, denotadas pelo termo hipercapnia (ver). A eliminação completa do dióxido de carbono do ar inalado não pode ter um efeito adverso direto sobre os organismos humanos e animais.

O dióxido de carbono desempenha um papel na absorção de radiação de longo comprimento de onda e na manutenção do "efeito estufa" que aumenta a temperatura perto da superfície da Terra. O problema da influência sobre os regimes térmicos e outros da atmosfera do dióxido de carbono, que entra no ar em grandes quantidades como resíduo da indústria, também está sendo estudado.

O vapor de água atmosférico (umidade do ar) também afeta o corpo humano, em particular, a troca de calor com o meio ambiente.

Como resultado da condensação do vapor de água na atmosfera, as nuvens se formam e a precipitação (chuva, granizo, neve) cai. O vapor de água, espalhando a radiação solar, participa da criação do regime térmico da Terra e das camadas inferiores da atmosfera, na formação das condições meteorológicas.

Pressão atmosférica

A pressão atmosférica (barométrica) é a pressão exercida pela atmosfera sob a influência da gravidade na superfície da Terra. O valor desta pressão em cada ponto da atmosfera é igual ao peso da coluna de ar sobrejacente com uma base unitária, estendendo-se acima do local de medição até os limites da atmosfera. A pressão atmosférica é medida com um barômetro (ver) e expressa em milibares, em newtons por metro quadrado ou a altura da coluna de mercúrio no barômetro em milímetros, reduzida a 0 ° e o valor normal da aceleração da gravidade. Na tabela. 2 mostra as unidades de pressão atmosférica mais comumente usadas.

A mudança na pressão ocorre devido ao aquecimento desigual das massas de ar localizadas acima da terra e da água em diferentes latitudes geográficas. À medida que a temperatura aumenta, a densidade do ar e a pressão que ele cria diminuem. Um enorme acúmulo de ar em movimento rápido com pressão reduzida (com diminuição da pressão da periferia para o centro do vórtice) é chamado de ciclone, com pressão aumentada (com aumento da pressão em direção ao centro do vórtice) - um anticiclone. Para a previsão do tempo, são importantes as mudanças não periódicas na pressão atmosférica, que ocorrem no movimento de grandes massas e estão associadas ao surgimento, desenvolvimento e destruição de anticiclones e ciclones. Mudanças especialmente grandes na pressão atmosférica estão associadas ao rápido movimento dos ciclones tropicais. Ao mesmo tempo, a pressão atmosférica pode variar de 30 a 40 mbar por dia.

A queda da pressão atmosférica em milibares em uma distância de 100 km é chamada de gradiente barométrico horizontal. Normalmente, o gradiente barométrico horizontal é de 1 a 3 mbar, mas em ciclones tropicais às vezes sobe para dezenas de milibares por 100 km.

À medida que a altitude aumenta, a pressão atmosférica diminui em uma relação logarítmica: no início muito acentuada, e depois cada vez menos perceptível (Fig. 1). Portanto, a curva de pressão barométrica é exponencial.

A diminuição da pressão por unidade de distância vertical é chamada de gradiente barométrico vertical. Muitas vezes eles usam o recíproco dele - o passo barométrico.

Como a pressão barométrica é a soma das pressões parciais dos gases que formam o ar, é óbvio que com o aumento de uma altura, juntamente com a diminuição da pressão total da atmosfera, a pressão parcial dos gases que formam o ar o ar também diminui. O valor da pressão parcial de qualquer gás na atmosfera é calculado pela fórmula

onde P x ​​é a pressão parcial do gás, P z é a pressão atmosférica na altitude Z, X% é a porcentagem de gás cuja pressão parcial deve ser determinada.

Arroz. 1. Mudança na pressão barométrica em função da altura acima do nível do mar.

Arroz. 2. Mudança na pressão parcial de oxigênio no ar alveolar e saturação do sangue arterial com oxigênio dependendo da mudança de altitude ao respirar ar e oxigênio. A respiração de oxigênio começa a partir de uma altura de 8,5 km (experiência em uma câmara de pressão).

Arroz. 3. Curvas comparativas dos valores médios de consciência ativa em uma pessoa em minutos em diferentes alturas após um rápido aumento ao respirar ar (I) e oxigênio (II). Em altitudes acima de 15 km, a consciência ativa é igualmente perturbada ao respirar oxigênio e ar. Em altitudes de até 15 km, a respiração de oxigênio prolonga significativamente o período de consciência ativa (experiência em uma câmara de pressão).

Como a composição percentual dos gases atmosféricos é relativamente constante, para determinar a pressão parcial de qualquer gás, basta conhecer a pressão barométrica total a uma dada altura (Fig. 1 e Tabela 3).

Tabela 3. TABELA DE ATMOSFERA PADRÃO (GOST 4401-64) 1

Altura geométrica (m)	Temperatura		pressão barométrica			Pressão parcial de oxigênio (mmHg)
				mmHg Arte.

1 Dado de forma abreviada e complementado pela coluna "Pressão parcial de oxigênio".

Ao determinar a pressão parcial de um gás no ar úmido, a pressão (elasticidade) dos vapores saturados deve ser subtraída da pressão barométrica.

A fórmula para determinar a pressão parcial de um gás no ar úmido será ligeiramente diferente da do ar seco:

onde pH 2 O é a elasticidade do vapor de água. Em t° 37°, a elasticidade do vapor d'água saturado é 47 mm Hg. Arte. Este valor é usado no cálculo das pressões parciais de gases no ar alveolar em condições de solo e altitude elevada.

Efeitos da pressão arterial alta e baixa no corpo. Mudanças na pressão barométrica para cima ou para baixo têm uma variedade de efeitos no organismo de animais e humanos. A influência do aumento da pressão está associada à ação física e química mecânica e penetrante do meio gasoso (os chamados efeitos de compressão e penetração).

O efeito de compressão manifesta-se por: compressão volumétrica geral, devido ao aumento uniforme das forças de pressão mecânica sobre órgãos e tecidos; mecanoarcose por compressão volumétrica uniforme em pressão barométrica muito alta; pressão local irregular nos tecidos que limitam as cavidades contendo gás quando há uma conexão quebrada entre o ar externo e o ar na cavidade, por exemplo, o ouvido médio, as cavidades acessórias do nariz (ver Barotrauma); um aumento da densidade de gases no sistema respiratório externo, o que causa um aumento na resistência aos movimentos respiratórios, especialmente durante a respiração forçada (exercício, hipercapnia).

O efeito penetrante pode levar ao efeito tóxico do oxigênio e gases indiferentes, cujo aumento no conteúdo no sangue e nos tecidos causa uma reação narcótica, os primeiros sinais de corte ao usar uma mistura de nitrogênio-oxigênio em humanos ocorrem em um pressão de 4-8 atm. Um aumento na pressão parcial de oxigênio reduz inicialmente o nível de funcionamento dos sistemas cardiovascular e respiratório devido ao desligamento do efeito regulador da hipoxemia fisiológica. Com um aumento na pressão parcial de oxigênio nos pulmões mais de 0,8-1 ata, seu efeito tóxico se manifesta (danos ao tecido pulmonar, convulsões, colapso).

Os efeitos penetrantes e compressivos do aumento da pressão do meio gasoso são usados ​​na medicina clínica no tratamento de várias doenças com comprometimento geral e local do suprimento de oxigênio (ver Baroterapia, Oxigenoterapia).

A redução da pressão tem um efeito ainda mais pronunciado no corpo. Em condições de atmosfera extremamente rarefeita, o principal fator patogenético que leva à perda de consciência em poucos segundos e à morte em 4-5 minutos é a diminuição da pressão parcial de oxigênio no ar inspirado e, em seguida, no alvéolo. ar, sangue e tecidos (Fig. 2 e 3). A hipóxia moderada causa o desenvolvimento de reações adaptativas do sistema respiratório e hemodinâmico, visando manter o suprimento de oxigênio principalmente para órgãos vitais (cérebro, coração). Com uma pronunciada falta de oxigênio, os processos oxidativos são inibidos (devido às enzimas respiratórias) e os processos aeróbicos de produção de energia nas mitocôndrias são interrompidos. Isso leva primeiro a um colapso nas funções dos órgãos vitais e, em seguida, a danos estruturais irreversíveis e à morte do corpo. O desenvolvimento de reações adaptativas e patológicas, uma mudança no estado funcional do corpo e o desempenho humano com uma diminuição da pressão atmosférica são determinados pelo grau e taxa de diminuição da pressão parcial de oxigênio no ar inalado, a duração da estadia em altura, a intensidade do trabalho realizado, o estado inicial do corpo (ver Mal de altitude).

Uma diminuição da pressão nas altitudes (mesmo com a exclusão da falta de oxigênio) causa graves distúrbios no corpo, unidos pelo conceito de "distúrbios de descompressão", que incluem: flatulência de alta altitude, barotite e barossinusite, doença de descompressão de alta altitude e enfisema tecidual de alta altitude.

A flatulência de alta altitude se desenvolve devido à expansão de gases no trato gastrointestinal com diminuição da pressão barométrica na parede abdominal ao subir a altitudes de 7 a 12 km ou mais. De certa importância é a liberação de gases dissolvidos no conteúdo intestinal.

A expansão dos gases leva ao estiramento do estômago e dos intestinos, elevando o diafragma, alterando a posição do coração, irritando o aparelho receptor desses órgãos e causando reflexos patológicos que interrompem a respiração e a circulação sanguínea. Muitas vezes há dores agudas no abdômen. Fenômenos semelhantes às vezes ocorrem em mergulhadores ao subir da profundidade para a superfície.

O mecanismo de desenvolvimento de barotite e barossinusite, manifestado por uma sensação de congestão e dor, respectivamente, no ouvido médio ou cavidades acessórias do nariz, é semelhante ao desenvolvimento de flatulência de grande altitude.

A diminuição da pressão, além de expandir os gases contidos nas cavidades corporais, também provoca a liberação de gases de líquidos e tecidos nos quais foram dissolvidos sob pressão ao nível do mar ou em profundidade, e a formação de bolhas de gás no corpo. .

Este processo de uma saída dos gases dissolvidos (em primeiro lugar nitrogênio) causa o desenvolvimento de uma doença de descompressão (ver).

Arroz. 4. Dependência do ponto de ebulição da água da altitude e da pressão barométrica. Os números de pressão estão localizados abaixo dos números de altitude correspondentes.

Com a diminuição da pressão atmosférica, o ponto de ebulição dos líquidos diminui (Fig. 4). A uma altitude superior a 19 km, onde a pressão barométrica é igual (ou inferior) à elasticidade dos vapores saturados à temperatura corporal (37 °), pode ocorrer “ebulição” do fluido intersticial e intercelular do corpo, resultando nas grandes veias, na cavidade da pleura, estômago, pericárdio , no tecido adiposo frouxo, ou seja, em áreas com baixa pressão hidrostática e intersticial, formam-se bolhas de vapor de água, desenvolve-se enfisema tecidual de alta altitude. A "ebulição" da altitude não afeta as estruturas celulares, localizando-se apenas no fluido intercelular e no sangue.

Bolhas de vapor maciças podem bloquear o trabalho do coração e da circulação sanguínea e interromper o funcionamento dos sistemas e órgãos vitais. Esta é uma complicação séria da falta de oxigênio aguda que se desenvolve em grandes altitudes. A prevenção do enfisema tecidual de alta altitude pode ser alcançada criando uma contrapressão externa no corpo com equipamentos de alta altitude.

O próprio processo de redução da pressão barométrica (descompressão) sob certos parâmetros pode se tornar um fator prejudicial. Dependendo da velocidade, a descompressão é dividida em suave (lenta) e explosiva. Este último prossegue em menos de 1 segundo e é acompanhado por um forte estrondo (como em um tiro), a formação de neblina (condensação do vapor de água devido ao resfriamento do ar em expansão). Normalmente, a descompressão explosiva ocorre em altitudes quando a vidraça de um cockpit pressurizado ou traje de pressão quebra.

Na descompressão explosiva, os pulmões são os primeiros a sofrer. Um rápido aumento do excesso de pressão intrapulmonar (mais de 80 mm Hg) leva a um estiramento significativo do tecido pulmonar, que pode causar ruptura dos pulmões (com sua expansão em 2,3 vezes). A descompressão explosiva também pode causar danos ao trato gastrointestinal. A quantidade de excesso de pressão que ocorre nos pulmões dependerá em grande parte da taxa de saída de ar deles durante a descompressão e do volume de ar nos pulmões. É especialmente perigoso se as vias aéreas superiores no momento da descompressão estiverem fechadas (ao engolir, prender a respiração) ou a descompressão coincidir com a fase de inspiração profunda, quando os pulmões estão cheios de uma grande quantidade de ar.

Temperatura atmosférica

A temperatura da atmosfera diminui inicialmente com o aumento da altitude (em média, de 15° perto do solo para -56,5° a uma altitude de 11-18 km). O gradiente vertical de temperatura nesta zona da atmosfera é de cerca de 0,6° para cada 100 m; muda durante o dia e o ano (Tabela 4).

Tabela 4. MUDANÇAS NO GRADIENTE DE TEMPERATURA VERTICAL SOBRE A FAIXA MÉDIA DO TERRITÓRIO DA URSS

Arroz. 5. Mudança na temperatura da atmosfera em diferentes alturas. Os limites das esferas são indicados por uma linha pontilhada.

Em altitudes de 11 a 25 km, a temperatura se torna constante e chega a -56,5 °; então a temperatura começa a subir, chegando a 30-40° a uma altitude de 40 km, e 70° a uma altitude de 50 a 60 km (Fig. 5), o que está associado à intensa absorção da radiação solar pelo ozônio. De uma altura de 60-80 km, a temperatura do ar novamente diminui ligeiramente (até 60°C), e depois aumenta progressivamente e atinge 270°C a uma altitude de 120 km, 800°C a uma altitude de 220 km, 1500 °C a uma altitude de 300 km, e

na fronteira com o espaço sideral - mais de 3000 °. Deve-se notar que devido à alta rarefação e baixa densidade dos gases nessas alturas, sua capacidade calorífica e capacidade de aquecer corpos mais frios é muito pequena. Nessas condições, a transferência de calor de um corpo para outro ocorre apenas por radiação. Todas as mudanças consideradas de temperatura na atmosfera estão associadas à absorção pelas massas de ar da energia térmica do Sol - direta e refletida.

Na parte inferior da atmosfera próxima à superfície da Terra, a distribuição da temperatura depende do influxo da radiação solar e, portanto, tem caráter principalmente latitudinal, ou seja, linhas de igual temperatura - isotérmicas - são paralelas às latitudes. Como a atmosfera nas camadas inferiores é aquecida a partir da superfície terrestre, a mudança horizontal de temperatura é fortemente influenciada pela distribuição dos continentes e oceanos, cujas propriedades térmicas são diferentes. Normalmente, os livros de referência indicam a temperatura medida durante as observações meteorológicas da rede com um termômetro instalado a uma altura de 2 m acima da superfície do solo. As temperaturas mais altas (até 58°C) são observadas nos desertos do Irã e na URSS - no sul do Turcomenistão (até 50°), as mais baixas (até -87°) na Antártida e no URSS - nas regiões de Verkhoyansk e Oymyakon (até -68° ). No inverno, o gradiente vertical de temperatura em alguns casos, em vez de 0,6°, pode ultrapassar 1° por 100 m ou até mesmo assumir um valor negativo. Durante o dia na estação quente, pode ser igual a muitas dezenas de graus por 100 m. Há também um gradiente de temperatura horizontal, que geralmente é referido como uma distância de 100 km ao longo da normal à isotérmica. A magnitude do gradiente de temperatura horizontal é de décimos de grau por 100 km, e nas zonas frontais pode exceder 10° por 100 m.

O corpo humano é capaz de manter a homeostase térmica (veja) dentro de uma faixa bastante estreita de flutuações de temperatura externa - de 15 a 45 °. Diferenças significativas na temperatura da atmosfera perto da Terra e nas alturas exigem o uso de meios técnicos especiais de proteção para garantir o equilíbrio térmico entre o corpo humano e o meio ambiente em voos de grande altitude e espaciais.

Mudanças características nos parâmetros da atmosfera (temperatura, pressão, composição química, estado elétrico) permitem dividir condicionalmente a atmosfera em zonas ou camadas. Troposfera- a camada mais próxima da Terra, cujo limite superior se estende no equador até 17-18 km, nos pólos - até 7-8 km, em latitudes médias - até 12-16 km. A troposfera é caracterizada por uma queda de pressão exponencial, a presença de um gradiente de temperatura vertical constante, movimentos horizontais e verticais das massas de ar e mudanças significativas na umidade do ar. A troposfera contém a maior parte da atmosfera, bem como uma parte significativa da biosfera; aqui surgem todos os principais tipos de nuvens, formam-se massas e frentes de ar, desenvolvem-se ciclones e anticiclones. Na troposfera, devido à reflexão dos raios solares pela cobertura de neve da Terra e ao resfriamento das camadas superficiais do ar, ocorre a chamada inversão, ou seja, um aumento da temperatura na atmosfera a partir do fundo para cima em vez da diminuição habitual.

Na estação quente, a mistura turbulenta constante (aleatória, caótica) das massas de ar e a transferência de calor por fluxos de ar (convecção) ocorrem na troposfera. A convecção destrói nevoeiros e reduz o teor de poeira da baixa atmosfera.

A segunda camada da atmosfera é estratosfera.

Começa na troposfera em uma zona estreita (1-3 km) com temperatura constante (tropopausa) e se estende até altitudes de cerca de 80 km. Uma característica da estratosfera é a rarefação progressiva do ar, a intensidade excepcionalmente alta da radiação ultravioleta, a ausência de vapor de água, a presença de uma grande quantidade de ozônio e o aumento gradual da temperatura. O alto teor de ozônio provoca uma série de fenômenos ópticos (miragens), provoca a reflexão de sons e tem um efeito significativo na intensidade e composição espectral da radiação eletromagnética. Na estratosfera há uma mistura constante de ar, de modo que sua composição é semelhante à do ar da troposfera, embora sua densidade nos limites superiores da estratosfera seja extremamente baixa. Os ventos predominantes na estratosfera são de oeste, e na zona superior há uma transição para ventos de leste.

A terceira camada da atmosfera é ionosfera, que começa na estratosfera e se estende até altitudes de 600-800 km.

Características distintivas da ionosfera são a rarefação extrema do meio gasoso, a alta concentração de íons moleculares e atômicos e elétrons livres, e a alta temperatura. A ionosfera afeta a propagação das ondas de rádio, causando sua refração, reflexão e absorção.

A principal fonte de ionização nas camadas altas da atmosfera é a radiação ultravioleta do Sol. Nesse caso, os elétrons são eliminados dos átomos de gás, os átomos se transformam em íons positivos e os elétrons eliminados permanecem livres ou são capturados por moléculas neutras com a formação de íons negativos. A ionização da ionosfera é influenciada por meteoros, corpuscular, raios X e radiação gama do Sol, bem como os processos sísmicos da Terra (terremotos, erupções vulcânicas, explosões poderosas), que geram ondas acústicas na ionosfera, que aumentar a amplitude e a velocidade das oscilações das partículas atmosféricas e contribuir para a ionização de moléculas e átomos de gás (ver Aeroionização).

A condutividade elétrica na ionosfera, associada a uma alta concentração de íons e elétrons, é muito alta. O aumento da condutividade elétrica da ionosfera desempenha um papel importante na reflexão das ondas de rádio e na ocorrência de auroras.

A ionosfera é a área de voos de satélites terrestres artificiais e mísseis balísticos intercontinentais. Atualmente, a medicina espacial está estudando os possíveis efeitos no corpo humano das condições de voo nesta parte da atmosfera.

Quarta, camada externa da atmosfera - exosfera. A partir daqui, os gases atmosféricos são espalhados no espaço mundial devido à dissipação (superando as forças da gravidade pelas moléculas). Em seguida, há uma transição gradual da atmosfera para o espaço interplanetário. A exosfera difere desta pela presença de um grande número de elétrons livres que formam os 2º e 3º cinturões de radiação da Terra.

A divisão da atmosfera em 4 camadas é muito arbitrária. Assim, de acordo com os parâmetros elétricos, toda a espessura da atmosfera é dividida em 2 camadas: a neutrosfera, na qual predominam as partículas neutras, e a ionosfera. A temperatura distingue a troposfera, estratosfera, mesosfera e termosfera, separadas respectivamente por tropo-, estrato- e mesopausas. A camada da atmosfera localizada entre 15 e 70 km e caracterizada por um alto teor de ozônio é chamada de ozonosfera.

Para fins práticos, é conveniente usar a Atmosfera Padrão Internacional (MCA), para a qual são aceitas as seguintes condições: a pressão ao nível do mar em t ° 15 ° é 1013 mbar (1,013 X 10 5 nm 2, ou 760 mm Hg ); a temperatura diminui 6,5° por 1 km até um nível de 11 km (estratosfera condicional), e então permanece constante. Na URSS, foi adotada a atmosfera padrão GOST 4401 - 64 (Tabela 3).

Precipitação. Uma vez que a maior parte do vapor de água atmosférico está concentrada na troposfera, os processos de transição de fase da água, que causam a precipitação, ocorrem principalmente na troposfera. Nuvens troposféricas geralmente cobrem cerca de 50% de toda a superfície da Terra, enquanto nuvens na estratosfera (em altitudes de 20 a 30 km) e próximas à mesopausa, chamadas de madrepérola e nuvens noctilucentes, respectivamente, são observadas relativamente raramente. Como resultado da condensação do vapor de água na troposfera, formam-se nuvens e ocorre precipitação.

De acordo com a natureza da precipitação, a precipitação é dividida em 3 tipos: contínua, torrencial, garoa. A quantidade de precipitação é determinada pela espessura da camada de água caída em milímetros; a precipitação é medida por pluviômetros e pluviômetros. A intensidade da precipitação é expressa em milímetros por minuto.

A distribuição da precipitação em determinadas estações e dias, bem como ao longo do território, é extremamente desigual, devido à circulação da atmosfera e à influência da superfície terrestre. Assim, nas ilhas havaianas, em média, caem 12.000 mm por ano e nas regiões mais secas do Peru e do Saara, a precipitação não excede 250 mm e às vezes não cai por vários anos. Na dinâmica anual de precipitação, distinguem-se os seguintes tipos: equatorial - com máxima precipitação após os equinócios de primavera e outono; tropical - com máxima precipitação no verão; monção - com pico muito pronunciado no verão e inverno seco; subtropical - com precipitação máxima no inverno e verão seco; latitudes temperadas continentais - com máxima precipitação no verão; latitudes temperadas marinhas - com um máximo de precipitação no inverno.

Todo o complexo atmosférico-físico de fatores climáticos e meteorológicos que compõem o clima é amplamente utilizado para promover a saúde, o endurecimento e para fins medicinais (ver Climatoterapia). Junto com isso, foi estabelecido que flutuações acentuadas nesses fatores atmosféricos podem afetar adversamente os processos fisiológicos no corpo, causando o desenvolvimento de várias condições patológicas e a exacerbação de doenças, chamadas de reações meteotrópicas (consulte Climatopatologia). De particular importância a este respeito são freqüentes, distúrbios de longo prazo da atmosfera e flutuações abruptas em fatores meteorológicos.

As reações meteotrópicas são observadas com mais frequência em pessoas que sofrem de doenças do sistema cardiovascular, poliartrite, asma brônquica, úlcera péptica, doenças de pele.

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I. H. Chernyakov, M. T. Dmitriev, S. I. Nepomnyashchy.

Planeta azul...

Este tópico era para aparecer no site um dos primeiros. Afinal, helicópteros são aeronaves atmosféricas. atmosfera da Terra- seu, por assim dizer, habitat :-). MAS propriedades físicas do ar basta determinar a qualidade deste habitat :-). Então isso é um dos fundamentos. E a base é sempre escrita primeiro. Mas só percebi isso agora. No entanto, é melhor, como você sabe, tarde do que nunca... Vamos tocar neste assunto, mas sem entrar na selva e dificuldades desnecessárias :-).

Então… atmosfera da Terra. Esta é a concha gasosa do nosso planeta azul. Todo mundo conhece esse nome. Por que azul? Simplesmente porque o componente “azul” (assim como azul e violeta) da luz solar (espectro) está mais bem espalhado na atmosfera, colorindo-o assim em azul-azulado, às vezes com um toque de violeta (em um dia ensolarado, é claro :-)).

Composição da atmosfera terrestre.

A composição da atmosfera é bastante ampla. Não vou listar todos os componentes no texto, há uma boa ilustração para isso: a composição de todos esses gases é quase constante, com exceção do dióxido de carbono (CO 2 ). Além disso, a atmosfera contém necessariamente água na forma de vapores, gotículas suspensas ou cristais de gelo. A quantidade de água não é constante e depende da temperatura e, em menor grau, da pressão do ar. Além disso, a atmosfera da Terra (especialmente a atual) também contém uma certa quantidade, eu diria "todo tipo de sujeira" :-). Estes são SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, além disso, existem vapores de mercúrio Hg. É verdade, tudo isso está lá em pequenas quantidades, graças a Deus :-).

atmosfera da Terra Costuma-se dividir em várias zonas uma após a outra em altura acima da superfície.

A primeira, mais próxima da Terra, é a troposfera. Esta é a camada mais baixa e, por assim dizer, a principal para a vida de vários tipos. Ele contém 80% da massa de todo o ar atmosférico (embora em volume represente apenas cerca de 1% de toda a atmosfera) e cerca de 90% de toda a água atmosférica. A maior parte de todos os ventos, nuvens, chuvas e neves 🙂 vem de lá. A troposfera se estende a alturas de cerca de 18 km em latitudes tropicais e até 10 km em latitudes polares. A temperatura do ar nele cai com um aumento de cerca de 0,65º a cada 100 m.

zonas atmosféricas.

A segunda zona é a estratosfera. Devo dizer que outra zona estreita se distingue entre a troposfera e a estratosfera - a tropopausa. Ele pára a queda de temperatura com a altura. A tropopausa tem uma espessura média de 1,5-2 km, mas seus limites são indistintos e a troposfera muitas vezes se sobrepõe à estratosfera.

Assim, a estratosfera tem uma altura média de 12 km a 50 km. A temperatura até 25 km permanece inalterada (cerca de -57ºС), então em algum lugar até 40 km sobe para cerca de 0ºС e até 50 km permanece inalterada. A estratosfera é uma parte relativamente calma da atmosfera da Terra. Praticamente não há condições climáticas adversas nele. É na estratosfera que se localiza a famosa camada de ozônio em altitudes de 15-20 km a 55-60 km.

Isto é seguido por uma pequena estratopausa da camada limite, onde a temperatura permanece em torno de 0ºС, e então a próxima zona é a mesosfera. Estende-se a altitudes de 80-90 km, e nele a temperatura cai para cerca de 80ºС. Na mesosfera, pequenos meteoros geralmente se tornam visíveis, que começam a brilhar e queimar lá.

A próxima lacuna estreita é a mesopausa e, além dela, a zona da termosfera. Sua altura é de até 700-800 km. Aqui a temperatura volta a subir e em altitudes de cerca de 300 km pode atingir valores da ordem dos 1200ºС. A partir daí, permanece constante. A ionosfera está localizada dentro da termosfera até uma altura de cerca de 400 km. Aqui, o ar é fortemente ionizado devido à exposição à radiação solar e possui uma alta condutividade elétrica.

A próxima e, em geral, a última zona é a exosfera. Esta é a chamada zona de dispersão. Aqui estão presentes principalmente hidrogênio e hélio muito rarefeitos (com predominância de hidrogênio). Em altitudes de cerca de 3.000 km, a exosfera passa para o vácuo do espaço próximo.

É assim em algum lugar. Por que? Porque essas camadas são bastante condicionais. Várias mudanças de altitude, composição de gases, água, temperatura, ionização e assim por diante são possíveis. Além disso, existem muitos outros termos que definem a estrutura e o estado da atmosfera terrestre.

Por exemplo, homosfera e heterosfera. No primeiro, os gases atmosféricos estão bem misturados e sua composição é bastante homogênea. O segundo está localizado acima do primeiro e praticamente não há essa mistura lá. Os gases são separados por gravidade. O limite entre essas camadas está localizado a uma altitude de 120 km, e é chamado de turbopausa.

Talvez terminemos com os termos, mas definitivamente acrescentarei que é convencionalmente assumido que o limite da atmosfera está localizado a uma altitude de 100 km acima do nível do mar. Essa fronteira é chamada de Linha Karman.

Vou adicionar mais duas fotos para ilustrar a estrutura da atmosfera. O primeiro, no entanto, está em alemão, mas é completo e fácil de entender :-). Pode ser ampliado e bem considerado. A segunda mostra a mudança na temperatura atmosférica com a altitude.

A estrutura da atmosfera da Terra.

Mudança na temperatura do ar com a altura.

As naves espaciais orbitais tripuladas modernas voam a altitudes de cerca de 300-400 km. No entanto, isso não é mais aviação, embora a área, é claro, esteja em certo sentido intimamente relacionada, e com certeza voltaremos a falar sobre isso :-).

A zona de aviação é a troposfera. Aeronaves atmosféricas modernas também podem voar nas camadas inferiores da estratosfera. Por exemplo, o teto prático do MIG-25RB é de 23.000 m.

Voo na estratosfera.

E exatamente propriedades físicas do ar as troposferas determinam como será o voo, quão eficaz será o sistema de controle da aeronave, como a turbulência na atmosfera o afetará, como os motores funcionarão.

A primeira propriedade principal é temperatura do ar. Na dinâmica dos gases, pode ser determinada na escala Celsius ou na escala Kelvin.

Temperatura t1 a uma determinada altura H na escala Celsius é determinado:

t 1 \u003d t - 6,5N, Onde té a temperatura do ar no solo.

A temperatura na escala Kelvin é chamada temperatura absoluta Zero nesta escala é zero absoluto. No zero absoluto, o movimento térmico das moléculas para. O zero absoluto na escala Kelvin corresponde a -273º na escala Celsius.

Assim, a temperatura T em alta H na escala Kelvin é determinado:

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

Pressão do ar. A pressão atmosférica é medida em Pascals (N/m 2), no antigo sistema de medição em atmosferas (atm.). Existe também a pressão barométrica. Esta é a pressão medida em milímetros de mercúrio usando um barômetro de mercúrio. Pressão barométrica (pressão ao nível do mar) igual a 760 mm Hg. Arte. chamado padrão. Em física, 1 atm. apenas igual a 760 mm Hg.

Densidade do ar. Em aerodinâmica, o conceito mais comumente usado é a densidade de massa do ar. Esta é a massa de ar em 1 m3 de volume. A densidade do ar muda com a altura, o ar se torna mais rarefeito.

Umidade do ar. Mostra a quantidade de água no ar. Existe um conceito" humidade relativa". Esta é a razão entre a massa de vapor de água e o máximo possível a uma dada temperatura. O conceito de 0%, ou seja, quando o ar está completamente seco, pode existir em geral apenas no laboratório. Por outro lado, 100% de umidade é bastante real. Isso significa que o ar absorveu toda a água que poderia absorver. Algo como uma absolutamente "esponja cheia". A alta umidade relativa reduz a densidade do ar, enquanto a baixa umidade relativa a aumenta de acordo.

Devido ao fato de os voos das aeronaves ocorrerem sob diferentes condições atmosféricas, seus parâmetros de voo e aerodinâmicos em um modo de voo podem ser diferentes. Portanto, para uma correta avaliação desses parâmetros, introduzimos Atmosfera Padrão Internacional (ISA). Mostra a mudança no estado do ar com o aumento da altitude.

Os principais parâmetros do estado do ar com umidade zero são tomados como:

pressão P = 760 mm Hg. Arte. (101,3 kPa);

temperatura t = +15°C (288 K);

densidade de massa ρ \u003d 1,225 kg / m 3;

Para o ISA, assume-se (como mencionado acima :-)) que a temperatura cai na troposfera em 0,65º para cada 100 metros de altitude.

Atmosfera padrão (exemplo até 10000 m).

As tabelas ISA são usadas para calibrar instrumentos, bem como para cálculos de navegação e engenharia.

Propriedades físicas do ar também incluem conceitos como inércia, viscosidade e compressibilidade.

A inércia é uma propriedade do ar que caracteriza sua capacidade de resistir a uma mudança no estado de repouso ou movimento retilíneo uniforme. . A medida da inércia é a densidade de massa do ar. Quanto maior for, maior será a inércia e a força de arrasto do meio quando a aeronave se move nele.

Viscosidade. Determina a resistência ao atrito contra o ar à medida que a aeronave se move.

A compressibilidade mede a mudança na densidade do ar à medida que a pressão muda. Em baixas velocidades da aeronave (até 450 km/h), não há alteração na pressão quando o fluxo de ar flui ao seu redor, mas em altas velocidades, o efeito da compressibilidade começa a aparecer. Sua influência no supersônico é especialmente pronunciada. Esta é uma área separada de aerodinâmica e um tópico para um artigo separado :-).

Bem, parece que é tudo por agora... É hora de terminar esta enumeração um pouco tediosa, que, no entanto, não pode ser dispensada :-). atmosfera da Terra, seus parâmetros, propriedades físicas do ar são tão importantes para a aeronave quanto os parâmetros do próprio aparelho, e era impossível não mencioná-los.

Por enquanto, até os próximos encontros e temas mais interessantes 🙂 …

P.S. Para sobremesa, sugiro assistir a um vídeo filmado do cockpit de um gêmeo MIG-25PU durante seu voo para a estratosfera. Filmado, aparentemente, por um turista que tem dinheiro para esses voos :-). Filmado principalmente através do pára-brisa. Observe a cor do céu...