Todo mundo que já voou em um avião está acostumado com esse tipo de mensagem: “nosso voo está a uma altitude de 10.000 m, a temperatura ao mar é de 50 ° C”. Parece nada de especial. Quanto mais longe da superfície da Terra aquecida pelo Sol, mais frio. Muitas pessoas pensam que a diminuição da temperatura com a altura continua e gradualmente a temperatura cai, aproximando-se da temperatura do espaço. By the way, os cientistas pensavam assim até o final do século 19.
Vamos dar uma olhada mais de perto na distribuição da temperatura do ar sobre a Terra. A atmosfera é dividida em várias camadas, que refletem principalmente a natureza das mudanças de temperatura.
A camada inferior da atmosfera é chamada de troposfera, que significa "esfera de rotação". Todas as mudanças no tempo e no clima são o resultado de processos físicos que ocorrem precisamente nesta camada. O limite superior desta camada está localizado onde a diminuição da temperatura com a altura é substituída pelo seu aumento - aproximadamente em uma altitude de 15-16 km acima do equador e 7-8 km acima dos pólos. Como a própria Terra, a atmosfera sob a influência da rotação do nosso planeta também é um pouco achatada sobre os pólos e incha sobre o equador. esse efeito é muito mais forte na atmosfera do que na casca sólida da Terra. Na direção da superfície da Terra até o limite superior da troposfera, a temperatura do ar cai. Acima do equador, a temperatura mínima do ar é de cerca de -62 ° C, e acima dos pólos cerca de -45 ° C. Nas latitudes temperadas, mais de 75% da massa da atmosfera está na troposfera. Nos trópicos, cerca de 90% está dentro das massas da troposfera da atmosfera.
Em 1899, foi encontrado um mínimo no perfil vertical de temperatura a uma certa altura e, em seguida, a temperatura aumentou ligeiramente. O início deste aumento significa a transição para a próxima camada da atmosfera - para estratosfera, que significa "esfera de camada". O termo estratosfera significa e reflete a ideia anterior da singularidade da camada situada acima da troposfera. A estratosfera se estende a uma altura de cerca de 50 km acima da superfície da Terra. Sua característica é , em particular, um aumento acentuado da temperatura do ar. Esse aumento na temperatura é explicado pela reação de formação de ozônio - uma das principais reações químicas que ocorrem na atmosfera.
A maior parte do ozônio está concentrada em altitudes de cerca de 25 km, mas em geral a camada de ozônio é uma concha fortemente esticada ao longo da altura, cobrindo quase toda a estratosfera. A interação do oxigênio com os raios ultravioleta é um dos processos favoráveis na atmosfera terrestre que contribuem para a manutenção da vida na Terra. A absorção dessa energia pelo ozônio impede seu fluxo excessivo para a superfície da terra, onde é criado exatamente um nível de energia adequado para a existência de formas de vida terrestres. A ozonosfera absorve parte da energia radiante que passa pela atmosfera. Como resultado, um gradiente vertical de temperatura do ar de aproximadamente 0,62°C por 100 m é estabelecido na ozonosfera, ou seja, a temperatura sobe com a altura até o limite superior da estratosfera - a estratopausa (50 km), atingindo, segundo alguns dados, 0 ° C.
Em altitudes de 50 a 80 km existe uma camada da atmosfera chamada mesosfera. A palavra "mesosfera" significa "esfera intermediária", aqui a temperatura do ar continua a diminuir com a altura. Acima da mesosfera, em uma camada chamada termosfera, a temperatura sobe novamente com altitude até cerca de 1000°C e depois cai muito rapidamente para -96°C. No entanto, não cai indefinidamente, então a temperatura sobe novamente.
Termosferaé a primeira camada ionosfera. Ao contrário das camadas mencionadas anteriormente, a ionosfera não se distingue pela temperatura. A ionosfera é uma região de natureza elétrica que possibilita muitos tipos de comunicações de rádio. A ionosfera é dividida em várias camadas, designando-as com as letras D, E, F1 e F2. Essas camadas também têm nomes especiais. A divisão em camadas é causada por vários motivos, entre os quais o mais importante é a influência desigual das camadas na passagem das ondas de rádio. A camada mais baixa, D, absorve principalmente as ondas de rádio e, portanto, impede sua propagação. A camada E melhor estudada está localizada a uma altitude de cerca de 100 km acima da superfície da Terra. Também é chamada de camada Kennelly-Heaviside, em homenagem aos nomes dos cientistas americanos e ingleses que a descobriram simultânea e independentemente. A camada E, como um espelho gigante, reflete as ondas de rádio. Graças a essa camada, ondas de rádio longas percorrem distâncias maiores do que seria esperado se propagassem apenas em linha reta, sem serem refletidas pela camada E. A camada F também possui propriedades semelhantes, também chamada de camada Appleton. Juntamente com a camada Kennelly-Heaviside, ela reflete as ondas de rádio para as estações de rádio terrestres, podendo ocorrer em vários ângulos. A camada de Appleton está localizada a uma altitude de cerca de 240 km.
A região mais externa da atmosfera, a segunda camada da ionosfera, é frequentemente chamada de exosfera. Este termo indica a existência da periferia do espaço perto da Terra. É difícil determinar exatamente onde termina a atmosfera e começa o espaço, pois a densidade dos gases atmosféricos diminui gradualmente com a altura e a própria atmosfera gradualmente se transforma em um quase vácuo, no qual apenas moléculas individuais se encontram. Já a uma altitude de cerca de 320 km, a densidade da atmosfera é tão baixa que as moléculas podem viajar mais de 1 km sem colidir umas com as outras. A parte mais externa da atmosfera serve como seu limite superior, localizado em altitudes de 480 a 960 km.
Mais informações sobre os processos na atmosfera podem ser encontradas no site "Clima da Terra"
O tamanho exato da atmosfera é desconhecido, pois seu limite superior não é claramente visível. No entanto, a estrutura da atmosfera foi estudada o suficiente para que todos possam ter uma ideia de como está disposta a concha gasosa do nosso planeta.
Os cientistas da física atmosférica a definem como a área ao redor da Terra que gira com o planeta. A FAI dá o seguinte definição:
- A fronteira entre o espaço e a atmosfera corre ao longo da linha de Karman. Esta linha, de acordo com a definição da mesma organização, é a altura acima do nível do mar, localizada a uma altitude de 100 km.
Tudo acima desta linha é o espaço sideral. A atmosfera gradualmente passa para o espaço interplanetário, e é por isso que existem ideias diferentes sobre seu tamanho.
Com o limite inferior da atmosfera, tudo é muito mais simples - passa pela superfície da crosta terrestre e pela superfície da água da Terra - a hidrosfera. Ao mesmo tempo, a fronteira, pode-se dizer, funde-se com as superfícies da terra e da água, pois ali também se dissolvem partículas de ar.
Quais camadas da atmosfera estão incluídas no tamanho da Terra
Fato interessante: no inverno é menor, no verão é maior.
É nesta camada que surgem turbulências, anticiclones e ciclones, formam-se nuvens. É esta esfera que é responsável pela formação do clima; aproximadamente 80% de todas as massas de ar estão localizadas nela.
A tropopausa é a camada em que a temperatura não diminui com a altura. Acima da tropopausa, a uma altitude acima de 11 e até 50 km, está a estratosfera. A estratosfera contém uma camada de ozônio, que é conhecida por proteger o planeta dos raios ultravioleta. O ar nesta camada é rarefeito, o que explica a característica tonalidade roxa do céu. A velocidade das correntes de ar aqui pode chegar a 300 km/h. Entre a estratosfera e a mesosfera está a estratopausa - a esfera limite, na qual ocorre a temperatura máxima.
A próxima camada é a mesosfera. Estende-se a alturas de 85-90 quilômetros. A cor do céu na mesosfera é preta, então as estrelas podem ser observadas mesmo de manhã e à tarde. Os processos fotoquímicos mais complexos ocorrem lá, durante os quais ocorre o brilho atmosférico.
Entre a mesosfera e a próxima camada, a termosfera, está a mesopausa. É definida como uma camada de transição na qual se observa um mínimo de temperatura. Acima, a uma altitude de 100 quilômetros acima do nível do mar, está a linha de Karman. Acima desta linha estão a termosfera (limite de altitude 800 km) e a exosfera, que também é chamada de "zona de dispersão". A uma altitude de cerca de 2-3 mil quilômetros, passa para o vácuo do espaço próximo.
Dado que a camada superior da atmosfera não é claramente visível, seu tamanho exato não pode ser calculado. Além disso, existem organizações em diferentes países com opiniões diferentes sobre este assunto. Deve-se notar que Linha Karman pode ser considerado o limite da atmosfera terrestre apenas condicionalmente, uma vez que diferentes fontes usam diferentes marcas de limite. Assim, em algumas fontes você pode encontrar informações de que o limite superior passa a uma altitude de 2500-3000 km.
A NASA usa a marca de 122 quilômetros para cálculos. Não muito tempo atrás, foram realizados experimentos que esclareceram a fronteira como localizada em cerca de 118 km.
A atmosfera da Terra é heterogênea: diferentes densidades e pressões do ar são observadas em diferentes alturas, temperatura e composição do gás mudam. Com base no comportamento da temperatura ambiente (ou seja, a temperatura aumenta com a altura ou diminui), as seguintes camadas são distinguidas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera. Os limites entre as camadas são chamados de pausas: existem 4 deles, porque. o limite superior da exosfera é muito borrado e muitas vezes se refere ao espaço próximo. A estrutura geral da atmosfera pode ser encontrada no diagrama anexo.
Fig.1 A estrutura da atmosfera da Terra. Crédito: site
A camada atmosférica mais baixa é a troposfera, cujo limite superior, chamado tropopausa, varia de acordo com a latitude geográfica e varia de 8 km. em polar até 20 km. em latitudes tropicais. Nas latitudes médias ou temperadas, seu limite superior situa-se em altitudes de 10 a 12 Km. Durante o ano, o limite superior da troposfera sofre flutuações dependendo do influxo de radiação solar. Assim, como resultado da sondagem no Pólo Sul da Terra pelo serviço meteorológico dos EUA, foi revelado que de março a agosto ou setembro há um resfriamento constante da troposfera, como resultado, por um curto período em agosto ou setembro, sua fronteira sobe para 11,5 km. Então, entre setembro e dezembro, cai rapidamente e atinge sua posição mais baixa - 7,5 km, após o que sua altura permanece praticamente inalterada até março. Aqueles. A troposfera é mais espessa no verão e mais fina no inverno.
Deve-se notar que, além das variações sazonais, também existem flutuações diárias na altura da tropopausa. Além disso, sua posição é influenciada por ciclones e anticiclones: no primeiro, desce, porque. a pressão neles é menor do que no ar circundante e, em segundo lugar, aumenta de acordo.
A troposfera contém até 90% da massa total do ar da Terra e 9/10 de todo o vapor de água. A turbulência é altamente desenvolvida aqui, especialmente nas camadas próximas à superfície e mais altas, nuvens de todas as camadas se desenvolvem, ciclones e anticiclones se formam. E devido ao acúmulo de gases de efeito estufa (dióxido de carbono, metano, vapor d'água) dos raios solares refletidos na superfície da Terra, o efeito estufa se desenvolve.
O efeito estufa está associado a uma diminuição da temperatura do ar na troposfera com a altura (porque a Terra aquecida emite mais calor para as camadas superficiais). O gradiente vertical médio é de 0,65°/100 m (ou seja, a temperatura do ar cai 0,65° C para cada 100 metros que você sobe). Portanto, se na superfície da Terra perto do equador a temperatura média anual do ar for + 26 °, no limite superior -70 °. A temperatura na região da tropopausa acima do Pólo Norte varia ao longo do ano de -45° no verão a -65° no inverno.
À medida que a altitude aumenta, a pressão do ar também diminui, chegando a apenas 12-20% do nível próximo à superfície perto da troposfera superior.
Na fronteira da troposfera e a camada sobrejacente da estratosfera encontra-se a camada de tropopausa, com 1-2 km de espessura. A camada de ar na qual o gradiente vertical diminui para 0,2°/100 m versus 0,65°/100 m nas regiões subjacentes da troposfera é geralmente considerada como os limites inferiores da tropopausa.
Dentro da tropopausa, observam-se fluxos de ar de direção estritamente definida, chamados de correntes de jato de alta altitude ou "correntes de jato", formadas sob a influência da rotação da Terra em torno de seu eixo e aquecimento da atmosfera com a participação da radiação solar. As correntes são observadas nos limites de zonas com diferenças significativas de temperatura. Existem vários centros de localização dessas correntes, por exemplo, árticas, subtropicais, subpolares e outras. Conhecer a localização das correntes de jato é muito importante para a meteorologia e a aviação: a primeira utiliza correntes para uma previsão mais precisa do tempo, a segunda para construir rotas de voo de aeronaves, pois Nos limites do fluxo existem fortes vórtices turbulentos, semelhantes a pequenos redemoinhos, chamados de "turbulência de céu claro" devido à ausência de nuvens nestas altitudes.
Sob a influência de correntes de jato de alta altitude, muitas vezes se formam rupturas na tropopausa e, às vezes, desaparece completamente, embora depois se forme novamente. Isso é especialmente observado em latitudes subtropicais sobre as quais domina uma poderosa corrente subtropical de alta altitude. Além disso, a diferença nas camadas da tropopausa em termos de temperatura do ar ambiente leva à formação de quebras. Por exemplo, existe uma grande lacuna entre a tropopausa polar quente e baixa e a tropopausa alta e fria das latitudes tropicais. Recentemente, também foi distinguida uma camada da tropopausa de latitudes temperadas, que rompe com as duas camadas anteriores: polar e tropical.
A segunda camada da atmosfera terrestre é a estratosfera. A estratosfera pode ser condicionalmente dividida em 2 regiões. O primeiro deles, com altitudes de até 25 km, é caracterizado por temperaturas quase constantes, que são iguais às temperaturas da troposfera superior sobre uma área específica. A segunda região, ou região de inversão, é caracterizada por um aumento da temperatura do ar para altitudes de cerca de 40 km. Isso se deve à absorção da radiação ultravioleta solar pelo oxigênio e ozônio. Na parte superior da estratosfera, devido a este aquecimento, a temperatura é muitas vezes positiva ou mesmo comparável à temperatura do ar à superfície.
Acima da região de inversão está uma camada de temperaturas constantes, que é chamada de estratopausa e é o limite entre a estratosfera e a mesosfera. Sua espessura chega a 15 km.
Ao contrário da troposfera, distúrbios turbulentos são raros na estratosfera, mas são observados fortes ventos horizontais ou correntes de jato que sopram em zonas estreitas ao longo das fronteiras de latitudes temperadas voltadas para os pólos. A posição dessas zonas não é constante: elas podem mudar, expandir ou até desaparecer completamente. Muitas vezes, as correntes de jato penetram nas camadas superiores da troposfera, ou vice-versa, as massas de ar da troposfera penetram nas camadas inferiores da estratosfera. Tal mistura de massas de ar em áreas de frentes atmosféricas é especialmente característica.
Pouco na estratosfera e vapor de água. O ar aqui é muito seco e, portanto, há poucas nuvens. Somente em altitudes de 20-25 km, estando em altas latitudes, pode-se notar nuvens de madrepérola muito finas, constituídas por gotículas de água super-resfriadas. Durante o dia, essas nuvens não são visíveis, mas com o início da escuridão, elas parecem brilhar devido à sua iluminação pelo Sol que já se pôs abaixo do horizonte.
Nas mesmas alturas (20-25 km.) na estratosfera inferior está a chamada camada de ozônio - a área com o maior teor de ozônio, que é formada sob a influência da radiação solar ultravioleta (você pode aprender mais sobre esse processo na página). A camada de ozônio ou ozonosfera é essencial para sustentar a vida de todos os organismos que vivem em terra, absorvendo os mortais raios ultravioletas de até 290 nm. É por esta razão que os organismos vivos não vivem acima da camada de ozônio, é o limite superior da propagação da vida na Terra.
Sob a influência do ozônio, campos magnéticos também mudam, átomos quebram moléculas, ionização, nova formação de gases e outros compostos químicos ocorrem.
A camada da atmosfera acima da estratosfera é chamada de mesosfera. Caracteriza-se por uma diminuição da temperatura do ar com a altura com um gradiente vertical médio de 0,25-0,3°/100 m, o que leva a uma forte turbulência. Nos limites superiores da mesosfera na área chamada mesopausa, foram observadas temperaturas de até -138 ° C, que é o mínimo absoluto para toda a atmosfera da Terra como um todo.
Aqui, dentro da mesopausa, passa o limite inferior da região de absorção ativa de raios-X e radiação ultravioleta de comprimento de onda curto do Sol. Este processo de energia é chamado de transferência de calor radiante. Como resultado, o gás é aquecido e ionizado, o que causa o brilho da atmosfera.
Em altitudes de 75-90 km perto dos limites superiores da mesosfera, nuvens especiais foram observadas, ocupando vastas áreas nas regiões polares do planeta. Essas nuvens são chamadas de prateadas por causa de seu brilho ao anoitecer, que se deve ao reflexo da luz solar dos cristais de gelo dos quais essas nuvens são compostas.
A pressão do ar dentro da mesopausa é 200 vezes menor do que na superfície da Terra. Isso sugere que quase todo o ar da atmosfera está concentrado em suas 3 camadas inferiores: troposfera, estratosfera e mesosfera. As camadas sobrejacentes da termosfera e exosfera representam apenas 0,05% da massa de toda a atmosfera.
A termosfera encontra-se em altitudes de 90 a 800 km acima da superfície da Terra.
A termosfera é caracterizada por um aumento contínuo da temperatura do ar até altitudes de 200-300 km, onde pode chegar a 2500°C. O aumento da temperatura ocorre devido à absorção pelas moléculas de gás dos raios X e parte de ondas curtas da radiação ultravioleta do Sol. Acima de 300 km acima do nível do mar, o aumento da temperatura pára.
Ao mesmo tempo que a temperatura aumenta, a pressão diminui e, consequentemente, a densidade do ar circundante. Portanto, se nos limites inferiores da termosfera a densidade é de 1,8 × 10 -8 g / cm 3, na parte superior já é de 1,8 × 10 -15 g / cm 3, o que corresponde aproximadamente a 10 milhões - 1 bilhão de partículas em 1cm3.
Todas as características da termosfera, como a composição do ar, sua temperatura, densidade, estão sujeitas a fortes flutuações: dependendo da localização geográfica, estação do ano e hora do dia. Até mesmo a localização do limite superior da termosfera está mudando.
A camada superior da atmosfera é chamada de exosfera ou camada de dispersão. Seu limite inferior está mudando constantemente dentro de limites muito amplos; a altura de 690-800 km foi tomada como valor médio. É definido onde a probabilidade de colisões intermoleculares ou interatômicas pode ser desprezada, ou seja, a distância média que uma molécula em movimento aleatório percorrerá antes de colidir com outra molécula semelhante (o chamado caminho livre) será tão grande que, de fato, as moléculas não colidirão com probabilidade próxima de zero. A camada onde ocorre o fenômeno descrito é chamada de termopausa.
O limite superior da exosfera encontra-se em altitudes de 2-3 mil km. É fortemente borrado e gradualmente passa para o vácuo do espaço próximo. Às vezes, por esse motivo, a exosfera é considerada parte do espaço sideral, e seu limite superior é considerado uma altura de 190 mil km, na qual o efeito da pressão da radiação solar na velocidade dos átomos de hidrogênio excede a atração gravitacional de a Terra. Este é o chamado. a coroa da Terra, que é composta de átomos de hidrogênio. A densidade da coroa da Terra é muito baixa: apenas 1.000 partículas por centímetro cúbico, mas mesmo esse número é mais de 10 vezes maior que a concentração de partículas no espaço interplanetário.
Devido ao ar extremamente rarefeito da exosfera, as partículas se movem ao redor da Terra em órbitas elípticas sem colidir umas com as outras. Alguns deles, movendo-se ao longo de trajetórias abertas ou hiperbólicas com velocidades cósmicas (átomos de hidrogênio e hélio), saem da atmosfera e vão para o espaço sideral, razão pela qual a exosfera é chamada de esfera de espalhamento.
A atmosfera é a camada externa dos corpos celestes. Em diferentes planetas, difere em composição, propriedades químicas e físicas. Quais são as principais propriedades da atmosfera terrestre? Em que consiste? Como e quando se originou? Aprenderemos mais sobre isso.
Formação da atmosfera
A atmosfera é uma mistura de gases que envolvem o planeta do lado de fora e são mantidos por suas forças gravitacionais. Na época da formação, nosso planeta ainda não tinha um envelope gasoso. Foi formado um pouco mais tarde e conseguiu mudar várias vezes. Não se sabe completamente quais eram as principais propriedades da atmosfera na época.
Os cientistas sugerem que a primeira atmosfera foi captada da nebulosa solar e consistia em hélio e hidrogênio. As altas temperaturas do planeta e o impacto do vento solar destruíram rapidamente esta concha.
A atmosfera seguinte era formada por vulcões que dela liberavam gases, era fina e composta por gases de efeito estufa (metano, dióxido de carbono, amônia), vapor d'água e ácidos.
Dois bilhões de anos atrás, o estado da atmosfera começou a se transformar no presente. Processos externos (intemperismo, atividade solar) no planeta e as primeiras bactérias e algas participaram disso, devido à liberação de oxigênio por elas.
Composição e propriedades da atmosfera
O envelope de gás do nosso planeta não tem uma borda clara. Seu contorno externo é borrado e gradualmente passa para o espaço sideral, fundindo-se com ele em uma massa homogênea. A borda interna da concha está em contato com a crosta terrestre e a hidrosfera terrestre.
Quais são as principais propriedades da atmosfera é amplamente determinada por sua composição. A maior parte é representada por gases. A principal participação recai sobre nitrogênio (75,5%) e oxigênio (23,1%). Além deles, o ar atmosférico consiste em argônio, dióxido de carbono, hidrogênio, metano, hélio, xenônio, etc.
A concentração de substâncias praticamente não muda. Os valores variáveis são característicos da água e são determinados pela quantidade de vegetação. A água está contida na forma de vapor de água. Sua quantidade varia dependendo das latitudes geográficas e é de até 2,5%. A atmosfera também contém produtos de combustão, sal marinho, impurezas de poeira, gelo na forma de pequenos cristais.
Propriedades físicas da atmosfera
As principais propriedades da atmosfera são pressão, umidade, temperatura e densidade. Em cada uma das camadas da atmosfera, seus valores são diferentes. O ar da concha da Terra é um conjunto de moléculas de várias substâncias. As forças gravitacionais os mantêm dentro do planeta, puxando-os para mais perto de sua superfície.
Há mais moléculas no fundo, então a densidade e a pressão são maiores lá. Com a altura, eles diminuem e, no espaço sideral, tornam-se quase invisíveis. Nas camadas mais baixas da atmosfera, a pressão diminui em 1 mm Hg. Arte. a cada 10 metros.
Ao contrário da superfície do planeta, a atmosfera não é aquecida pelo Sol. Portanto, quanto mais próximo da Terra, maior a temperatura. Para cada cem metros, diminui cerca de 0,6 graus. Na parte superior da troposfera, atinge -56 graus.
Os parâmetros do ar são fortemente influenciados pelo conteúdo de água nele, ou seja, umidade. A massa de ar total do planeta é (5,1-5,3) 10 18 kg, onde a proporção de vapor de água é 1,27 10 16 kg. Como as propriedades da atmosfera em diferentes áreas são diferentes, derivam-se valores padrão, que são considerados "condições normais" na superfície da Terra:
A estrutura da concha gasosa da Terra
A natureza do envelope de gás muda com a altura. Dependendo de quais são as principais propriedades da atmosfera, ela é dividida em várias camadas:
- troposfera;
- estratosfera;
- mesosfera;
- termosfera;
- exosfera.
O principal parâmetro para diferenciação é a temperatura. Entre as camadas, distinguem-se regiões de fronteira, chamadas de pausas, nas quais é fixado um indicador de temperatura constante.
A troposfera é a camada mais baixa. Sua fronteira corre a uma altitude de 8 a 18 quilômetros, dependendo da latitude. Acima de tudo, está na linha do equador. Aproximadamente 80% da massa de ar atmosférica está na troposfera.
A camada externa da atmosfera é representada pela exosfera. Seu limite inferior e espessura dependem da atividade do Sol. Na Terra, a exosfera começa a uma altitude de 500 a 1.000 quilômetros e atinge até cem mil quilômetros. Na parte inferior está saturado com oxigênio e nitrogênio, no topo - com hidrogênio e outros gases leves.
O papel da atmosfera
A atmosfera é o ar que respiramos. Sem ele, uma pessoa não viverá nem cinco minutos. Satura todas as células de plantas e animais, facilitando a troca de energia entre o corpo e o meio ambiente.
A atmosfera é o filtro do planeta. Ao passar por ela, a radiação solar é espalhada. Isso reduz sua intensidade e os danos que pode causar de forma concentrada. A concha desempenha o papel de escudo da Terra, nas camadas superiores da qual muitos meteoritos e cometas queimam antes de atingir a superfície do planeta.
A temperatura, densidade, umidade e pressão da atmosfera moldam o clima e as condições meteorológicas. A atmosfera está envolvida na distribuição de calor no planeta. Sem ele, a temperatura flutuaria dentro de duzentos graus.
A concha da Terra está envolvida na circulação de substâncias, é o habitat de alguns seres vivos e contribui para a transmissão de sons. Sua ausência tornaria impossível a existência de vida no planeta.
Na superfície da Terra, a meteorologia lida com variações de longo prazo - climatologia.
A espessura da atmosfera é de 1500 km da superfície da Terra. A massa total de ar, ou seja, uma mistura de gases que compõem a atmosfera, é de 5,1-5,3 * 10 ^ 15 toneladas. O peso molecular do ar limpo e seco é 29. A pressão a 0 ° C ao nível do mar é 101.325 Pa, ou 760 mm. art. Arte.; temperatura crítica - 140,7 °C; pressão crítica 3,7 MPa. A solubilidade do ar em água a 0 ° C é de 0,036%, a 25 ° C - 0,22%.
O estado físico da atmosfera é determinado. Os principais parâmetros da atmosfera: densidade do ar, pressão, temperatura e composição. À medida que a altitude aumenta, a densidade do ar diminui. A temperatura também muda com a mudança de altitude. Vertical é caracterizada por diferentes temperaturas e propriedades elétricas, diferentes condições do ar. Dependendo da temperatura na atmosfera, as seguintes camadas principais são distinguidas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, exosfera (esfera de dispersão). As regiões de transição da atmosfera entre conchas adjacentes são chamadas de tropopausa, estratopausa, etc., respectivamente.
Troposfera- mais baixo, principal, mais estudado, com uma altura nas regiões polares de 8-10 km, até 10-12 km, no equador - 16-18 km. Aproximadamente 80-90% da massa total da atmosfera e quase todo o vapor de água estão concentrados na troposfera. Ao subir a cada 100 m, a temperatura na troposfera diminui em média 0,65°C e atinge -53°C na parte superior. Essa camada superior da troposfera é chamada de tropopausa. Na troposfera, a turbulência e a convecção são altamente desenvolvidas, a parte predominante é concentrada, as nuvens surgem, se desenvolvem.
Estratosfera- camada da atmosfera, localizada a uma altitude de 11 a 50 km. Uma ligeira mudança de temperatura na camada de 11-25 km (a camada inferior da estratosfera) e seu aumento na camada de 25-40 km de -56,5 para 0,8 °C (a camada superior da estratosfera ou região de inversão) são típica. Tendo atingido um valor de 273 K (0 °C) a uma altitude de cerca de 40 km, a temperatura permanece constante até uma altitude de 55 km. Essa região de temperatura constante é chamada de estratopausa e é a fronteira entre a estratosfera e a mesosfera.
É na estratosfera que a camada está localizada ozonosfera("camada de ozônio", a uma altitude de 15-20 a 55-60 km), que determina o limite superior da vida em. Um componente importante da estratosfera e da mesosfera é o ozônio, que é formado como resultado de reações fotoquímicas mais intensamente a uma altitude de 30 km. A massa total de ozônio à pressão normal seria uma camada de 1,7 a 4 mm de espessura, mas mesmo isso é suficiente para absorver o ultravioleta, que é prejudicial à vida. A destruição do ozônio ocorre quando ele interage com radicais livres, óxido nítrico, compostos contendo halogênios (incluindo "freons"). Ozônio - uma alotropia do oxigênio, é formado como resultado da seguinte reação química, geralmente após a chuva, quando o composto resultante sobe para as camadas superiores da troposfera; ozônio tem um cheiro específico.
A maior parte da parte de comprimento de onda curto da radiação ultravioleta (180-200 nm) é retida na estratosfera e a energia das ondas curtas é transformada. Sob a influência desses raios, os campos magnéticos mudam, as moléculas se quebram, ocorrem ionização, nova formação de gases e outros compostos químicos. Esses processos podem ser observados na forma de luzes do norte, raios e outros brilhos. Quase não há vapor de água na estratosfera.
Mesosfera começa a uma altitude de 50 km e se estende até 80-90 km. a uma altura de 75-85 km, cai para -88 °С. O limite superior da mesosfera é a mesopausa.
Termosfera(outro nome é ionosfera) - a camada da atmosfera que segue a mesosfera - começa a uma altitude de 80-90 km e se estende até 800 km. A temperatura do ar na termosfera aumenta rápida e constantemente e atinge várias centenas e até milhares de graus.
Exosfera- zona de dispersão, a parte externa da termosfera, localizada acima de 800 km. O gás na exosfera é altamente rarefeito e, portanto, suas partículas vazam para o espaço interplanetário (dissipação).
Até uma altura de 100 km, a atmosfera é uma mistura de gases homogênea (monofásica), bem misturada. Nas camadas mais altas, a distribuição dos gases em altura depende de seus pesos moleculares, a concentração de gases mais pesados diminui mais rapidamente com a distância da superfície da Terra. Devido à diminuição da densidade do gás, a temperatura cai de 0°C na estratosfera para -110°C na mesosfera. No entanto, a energia cinética de partículas individuais em altitudes de 200-250 km corresponde a uma temperatura de aproximadamente 1500 °C. Acima de 200 km, flutuações significativas na temperatura e na densidade do gás são observadas no tempo e no espaço.
A uma altitude de cerca de 2.000-3.000 km, a exosfera passa gradualmente para o chamado vácuo do espaço próximo, que é preenchido com partículas altamente rarefeitas de gás interplanetário, principalmente átomos de hidrogênio. Mas este gás é apenas parte da matéria interplanetária. A outra parte é composta por partículas semelhantes a poeira de origem cometária e meteórica. Além dessas partículas extremamente rarefeitas, a radiação eletromagnética e corpuscular de origem solar e galáctica penetra nesse espaço.
A troposfera representa cerca de 80% da massa da atmosfera, a estratosfera representa cerca de 20%; a massa da mesosfera não é superior a 0,3%, a termosfera é inferior a 0,05% da massa total da atmosfera. Com base nas propriedades elétricas na atmosfera, a neutrosfera e a ionosfera são distinguidas. Atualmente, acredita-se que a atmosfera se estenda a uma altitude de 2.000-3.000 km.
Dependendo da composição do gás na atmosfera, a homosfera e a heterosfera são distinguidas. heterosfera- esta é a área onde a gravidade afeta a separação de gases, porque. sua mistura a esta altura é desprezível. Daí segue a composição variável da heterosfera. Abaixo dela encontra-se uma parte homogênea e bem misturada da atmosfera chamada homosfera. O limite entre essas camadas é chamado de turbopausa e fica a uma altitude de cerca de 120 km.
A pressão atmosférica é a pressão sobre os objetos e a superfície da Terra. Normal é um indicador de 760 mm Hg. Arte. (101 325 Pa). Para cada quilômetro de altitude, a pressão cai 100 mm.
Composição da atmosfera
A concha de ar da Terra, composta principalmente por gases e várias impurezas (poeira, gotas de água, cristais de gelo, sais marinhos, produtos de combustão), cuja quantidade não é constante. Os principais gases são nitrogênio (78%), oxigênio (21%) e argônio (0,93%). A concentração de gases que compõem a atmosfera é quase constante, com exceção do dióxido de carbono CO2 (0,03%).
A atmosfera também contém SO2, CH4, NH3, CO, hidrocarbonetos, HC1, HF, vapor de Hg, I2, bem como NO e muitos outros gases em pequenas quantidades. Na troposfera há constantemente uma grande quantidade de partículas sólidas e líquidas em suspensão (aerossóis).
