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

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

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

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

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

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

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

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

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

Mărimea exactă a atmosferei este necunoscută, deoarece limita sa superioară nu este clar vizibilă. Cu toate acestea, structura atmosferei a fost studiată suficient pentru ca toată lumea să își poată face o idee despre cum este aranjată învelișul gazos al planetei noastre.

Oamenii de știință în fizica atmosferică o definesc ca fiind zona din jurul Pământului care se rotește cu planeta. FAI oferă următoarele definiție:

• Granița dintre spațiu și atmosferă trece de-a lungul liniei Karman. Această linie, conform definiției aceleiași organizații, este înălțimea deasupra nivelului mării, situată la o altitudine de 100 km.

Tot ce este deasupra acestei linii este spațiu cosmic. Atmosfera trece treptat în spațiul interplanetar, motiv pentru care există idei diferite despre dimensiunea ei.

Cu limita inferioară a atmosferei, totul este mult mai simplu - trece prin suprafața scoarței terestre și suprafața apei a Pământului - hidrosferă. În același timp, granița, s-ar putea spune, se contopește cu suprafața pământului și a apei, deoarece particulele de aer sunt și ele dizolvate acolo.

Ce straturi ale atmosferei sunt incluse în dimensiunea Pământului

Fapt interesant: iarna este mai jos, vara este mai mare.

În acest strat apar turbulențe, anticicloni și cicloni, se formează norii. Această sferă este responsabilă pentru formarea vremii; aproximativ 80% din toate masele de aer sunt situate în ea.

Tropopauza este stratul în care temperatura nu scade odată cu înălțimea. Deasupra tropopauzei, la o altitudine de peste 11 și până la 50 km, se află stratosfera. Stratosfera conține un strat de ozon, despre care se știe că protejează planeta de razele ultraviolete. Aerul din acest strat este rarefiat, ceea ce explică nuanța violetă caracteristică a cerului. Viteza curenților de aer aici poate ajunge la 300 km/h. Între stratosferă și mezosferă se află stratopauza - sfera limită, în care are loc temperatura maximă.

Următorul strat este mezosfera. Se extinde la înălțimi de 85-90 de kilometri. Culoarea cerului în mezosferă este neagră, astfel încât stelele pot fi observate chiar și dimineața și după-amiaza. Acolo au loc cele mai complexe procese fotochimice, în timpul cărora are loc strălucirea atmosferică.

Între mezosferă și următorul strat, termosferă, se află mezopauza. Este definit ca un strat de tranziție în care se observă o temperatură minimă. Mai sus, la o altitudine de 100 de kilometri deasupra nivelului mării, se află linia Karman. Deasupra acestei linii se află termosfera (limită de altitudine 800 km) și exosfera, care este numită și „zona de dispersie”. La o altitudine de aproximativ 2-3 mii de kilometri, trece în vidul spațiului apropiat.

Având în vedere că stratul superior al atmosferei nu este clar vizibil, dimensiunea lui exactă nu poate fi calculată. În plus, există organizații în diferite țări cu opinii diferite în această chestiune. Trebuie remarcat faptul că Linia Karman poate fi considerată limita atmosferei pământului doar condiționat, deoarece surse diferite folosesc repere de limită diferite. Deci, în unele surse puteți găsi informații că limita superioară trece la o altitudine de 2500-3000 km.

NASA folosește marcajul de 122 de kilometri pentru calcule. Nu cu mult timp în urmă, au fost efectuate experimente care au clarificat granița ca fiind situată la aproximativ 118 km.

Atmosfera Pământului este eterogenă: se observă diferite densități și presiuni ale aerului la diferite înălțimi, temperatura și compoziția gazelor se modifică. Pe baza comportamentului temperaturii ambientale (adică temperatura crește odată cu înălțimea sau scade), în aceasta se disting următoarele straturi: troposferă, stratosferă, mezosferă, termosferă și exosferă. Limitele dintre straturi se numesc pauze: sunt 4, deoarece. limita superioară a exosferei este foarte neclară și se referă adesea la spațiul apropiat. Structura generală a atmosferei poate fi găsită în diagrama atașată.

Fig.1 Structura atmosferei Pământului. Credit: site-ul web

Cel mai de jos strat atmosferic este troposfera, a cărei limită superioară, numită tropopauză, variază în funcție de latitudinea geografică și variază de la 8 km. în polar până la 20 km. în latitudini tropicale. În latitudinile medii sau temperate, limita superioară a acesteia se află la altitudini de 10-12 km.În timpul anului, limita superioară a troposferei suferă fluctuații în funcție de afluxul radiației solare. Deci, ca urmare a sondei la Polul Sud al Pământului de către serviciul meteorologic american, a fost dezvăluit că din martie până în august sau septembrie are loc o răcire constantă a troposferei, în urma căreia, pentru o scurtă perioadă, în În august sau septembrie, granița sa se ridică la 11,5 km. Apoi, în perioada septembrie-decembrie, scade rapid și atinge cea mai joasă poziție - 7,5 km, după care înălțimea sa rămâne practic neschimbată până în martie. Acestea. Troposfera este cea mai groasă vara și cea mai subțire iarna.

De remarcat că, pe lângă variațiile sezoniere, există și fluctuații zilnice ale înălțimii tropopauzei. De asemenea, poziția sa este influențată de cicloni și anticicloni: în primul coboară, pentru că. presiunea din ele este mai mică decât în ​​aerul din jur și, în al doilea rând, crește în mod corespunzător.

Troposfera conține până la 90% din masa totală a aerului pământului și 9/10 din toți vaporii de apă. Turbulența este foarte dezvoltată aici, în special în straturile apropiate de suprafață și cele mai înalte, se dezvoltă nori de toate nivelurile, se formează cicloni și anticicloni. Și datorită acumulării de gaze cu efect de seră (dioxid de carbon, metan, vapori de apă) din razele solare reflectate de la suprafața Pământului, se dezvoltă efectul de seră.

Efectul de seră este asociat cu o scădere a temperaturii aerului în troposferă odată cu înălțimea (deoarece Pământul încălzit degajă mai multă căldură straturilor de suprafață). Gradientul vertical mediu este de 0,65°/100 m (adică temperatura aerului scade cu 0,65° C pentru fiecare 100 de metri în care te ridici). Deci, dacă la suprafața Pământului în apropierea ecuatorului temperatura medie anuală a aerului este de + 26 °, atunci la limita superioară -70 °. Temperatura din regiunea tropopauză de deasupra Polului Nord variază pe tot parcursul anului de la -45° vara la -65° iarna.

Pe măsură ce altitudinea crește, presiunea aerului scade și ea, ridicându-se la doar 12-20% din nivelul aproape de suprafață din apropierea troposferei superioare.

La limita troposferei și stratul de deasupra stratosferei se află stratul de tropopauză, gros de 1-2 km. Stratul de aer în care gradientul vertical scade la 0,2°/100 m față de 0,65°/100 m în regiunile subiacente ale troposferei este de obicei luat ca limite inferioare ale tropopauzei.

În tropopauză, se observă fluxuri de aer cu o direcție strict definită, numite curente cu jet de mare altitudine sau „curenți cu jet”, formate sub influența rotației Pământului în jurul axei sale și a încălzirii atmosferei cu participarea radiației solare. Curenții sunt observați la granițele zonelor cu diferențe semnificative de temperatură. Există mai multe centre de localizare a acestor curenți, de exemplu, arctic, subtropical, subpolar și altele. Cunoașterea localizării fluxurilor cu jet este foarte importantă pentru meteorologie și aviație: primul folosește fluxuri pentru prognoza meteo mai precisă, al doilea pentru construirea rutelor de zbor a aeronavelor, deoarece La limitele curgerii există vârtejuri puternice turbulente, asemănătoare micilor vârtejuri, numite „turbulență a cerului senin” din cauza absenței norilor la aceste altitudini.

Sub influența curenților cu jet de mare altitudine, se formează adesea rupturi în tropopauză și uneori dispar cu totul, deși apoi se formează din nou. Acest lucru este observat mai ales în latitudinile subtropicale peste care domină un puternic curent subtropical de mare altitudine. În plus, diferența dintre straturile tropopauzei în ceea ce privește temperatura aerului ambiant duce la formarea de pauze. De exemplu, există un decalaj mare între tropopauza polară caldă și joasă și tropopauza înaltă și rece a latitudinilor tropicale. Recent s-a distins și un strat al tropopauzei latitudinilor temperate, care are rupturi cu cele două straturi anterioare: polar și tropical.

Al doilea strat al atmosferei terestre este stratosfera. Stratosfera poate fi împărțită condiționat în 2 regiuni. Prima dintre ele, situată până la înălțimi de 25 km, se caracterizează prin temperaturi aproape constante, care sunt egale cu temperaturile straturilor superioare ale troposferei pe o anumită zonă. A doua regiune, sau regiune de inversare, se caracterizează printr-o creștere a temperaturii aerului la altitudini de aproximativ 40 km. Acest lucru se datorează absorbției radiațiilor ultraviolete solare de către oxigen și ozon. În partea superioară a stratosferei, datorită acestei încălziri, temperatura este adesea pozitivă sau chiar comparabilă cu temperatura aerului de suprafață.

Deasupra regiunii de inversare se află un strat de temperaturi constante, care se numește stratopauză și este granița dintre stratosferă și mezosferă. Grosimea sa ajunge la 15 km.

Spre deosebire de troposferă, perturbațiile turbulente sunt rare în stratosferă, dar se remarcă vânturi puternice orizontale sau curenți cu jet care sufla în zone înguste de-a lungul granițelor latitudinilor temperate îndreptate spre poli. Poziția acestor zone nu este constantă: ele se pot schimba, se pot extinde sau chiar să dispară cu totul. Adesea, fluxurile cu jet pătrund în straturile superioare ale troposferei sau invers, masele de aer din troposferă pătrund în straturile inferioare ale stratosferei. O astfel de amestecare a maselor de aer în zonele fronturilor atmosferice este deosebit de caracteristică.

Puțin în stratosferă și vapori de apă. Aerul de aici este foarte uscat și, prin urmare, sunt puțini nori. Doar la altitudini de 20-25 km, fiind la latitudini mari, se pot observa nori sidefați foarte subțiri, formați din picături de apă suprarăcite. În timpul zilei, acești nori nu sunt vizibili, dar odată cu apariția întunericului par să strălucească datorită iluminării lor de către Soarele care a apus deja sub orizont.

La aceleași înălțimi (20-25 km.) în stratosfera inferioară se află așa-numitul strat de ozon - zona cu cel mai mare conținut de ozon, care se formează sub influența radiației solare ultraviolete (puteți afla mai multe despre acest proces pe pagină). Stratul de ozon sau ozonosfera este esențială pentru a susține viața pentru toate organismele care trăiesc pe uscat prin absorbția razelor ultraviolete mortale de până la 290 nm. Din acest motiv, organismele vii nu trăiesc deasupra stratului de ozon, este limita superioară a răspândirii vieții pe Pământ.

Sub influența ozonului, câmpurile magnetice se schimbă, de asemenea, atomii descompun moleculele, au loc ionizare, noi formari de gaze și alți compuși chimici.

Stratul atmosferei de deasupra stratosferei se numește mezosferă. Se caracterizează printr-o scădere a temperaturii aerului cu înălțimea cu un gradient vertical mediu de 0,25-0,3°/100 m, ceea ce duce la turbulențe puternice. La limitele superioare ale mezosferei din zona numită mezopauză, s-au notat temperaturi de până la -138 ° C, ceea ce reprezintă minimul absolut pentru întreaga atmosferă a Pământului în ansamblu.

Aici, în mezopauză, trece granița inferioară a regiunii de absorbție activă a razelor X și a radiației ultraviolete cu undă scurtă a Soarelui. Acest proces energetic se numește transfer de căldură radiantă. Ca urmare, gazul este încălzit și ionizat, ceea ce provoacă strălucirea atmosferei.

La altitudini de 75-90 km în apropierea limitelor superioare ale mezosferei s-au observat nori speciali, care ocupă suprafețe vaste în regiunile polare ale planetei. Acești nori sunt numiți argintii din cauza strălucirii lor la amurg, care se datorează reflectării luminii solare din cristalele de gheață din care sunt alcătuiți acești nori.

Presiunea aerului în mezopauză este de 200 de ori mai mică decât la suprafața pământului. Acest lucru sugerează că aproape tot aerul din atmosferă este concentrat în cele 3 straturi inferioare ale sale: troposferă, stratosferă și mezosferă. Straturile supraiacente ale termosferei și exosferei reprezintă doar 0,05% din masa întregii atmosfere.

Termosfera se află la altitudini de la 90 la 800 km deasupra suprafeței Pământului.

Termosfera se caracterizează printr-o creștere continuă a temperaturii aerului până la altitudini de 200-300 km, unde poate ajunge la 2500°C. Creșterea temperaturii are loc datorită absorbției de către moleculele de gaz a razelor X și a părții de unde scurte a radiației ultraviolete a Soarelui. Peste 300 km deasupra nivelului mării, creșterea temperaturii se oprește.

Odată cu creșterea temperaturii, presiunea scade și, în consecință, densitatea aerului din jur. Deci, dacă la limitele inferioare ale termosferei densitatea este de 1,8 × 10 -8 g / cm 3, atunci la cele superioare este deja de 1,8 × 10 -15 g / cm 3, ceea ce corespunde aproximativ la 10 milioane - 1 miliard de particule în 1 cm 3 .

Toate caracteristicile termosferei, cum ar fi compoziția aerului, temperatura, densitatea acestuia, sunt supuse unor fluctuații puternice: în funcție de locația geografică, anotimpul anului și ora din zi. Chiar și locația limitei superioare a termosferei se schimbă.

Stratul superior al atmosferei se numește exosferă sau strat de împrăștiere. Limita sa inferioară se modifică constant în limite foarte largi; s-a luat ca valoare medie inaltimea de 690-800 km. Este stabilit în cazul în care probabilitatea de coliziuni intermoleculare sau interatomice poate fi neglijată, i.e. distanța medie pe care o va parcurge o moleculă în mișcare aleatorie înainte de a se ciocni cu o altă moleculă similară (așa-numita cale liberă) va fi atât de mare încât, de fapt, moleculele nu se vor ciocni cu o probabilitate apropiată de zero. Stratul în care are loc fenomenul descris se numește termopauză.

Limita superioară a exosferei se află la altitudini de 2-3 mii km. Este puternic neclară și trece treptat în vidul spațiului apropiat. Uneori, din acest motiv, exosfera este considerată parte a spațiului cosmic, iar limita sa superioară este considerată a fi o înălțime de 190 mii km, la care efectul presiunii radiației solare asupra vitezei atomilor de hidrogen depășește atracția gravitațională a pământul. Acesta este așa-numitul. coroana terestră, care este formată din atomi de hidrogen. Densitatea coroanei terestre este foarte mică: doar 1000 de particule pe centimetru cub, dar chiar și acest număr este de peste 10 ori mai mare decât concentrația de particule din spațiul interplanetar.

Datorită aerului extrem de rarefiat al exosferei, particulele se mișcă în jurul Pământului pe orbite eliptice fără a se ciocni între ele. Unele dintre ele, deplasându-se pe traiectorii deschise sau hiperbolice cu viteze cosmice (atomi de hidrogen și heliu), părăsesc atmosfera și merg în spațiul cosmic, motiv pentru care exosfera este numită sfera de împrăștiere.

Atmosfera este învelișul exterior al corpurilor cerești. Pe diferite planete, diferă în compoziție, proprietăți chimice și fizice. Care sunt principalele proprietăți ale atmosferei Pământului? În ce constă? Cum și când a apărut? Vom afla mai departe despre asta.

Formarea atmosferei

Atmosfera este un amestec de gaze care învăluie planeta din exterior și sunt reținute de forțele sale gravitaționale. În momentul formării, planeta noastră nu avea încă o înveliș gazos. S-a format puțin mai târziu și a reușit să se schimbe de mai multe ori. Nu se știe pe deplin care erau principalele proprietăți ale atmosferei atunci.

Oamenii de știință sugerează că prima atmosferă a fost preluată din nebuloasa solară și a fost formată din heliu și hidrogen. Temperaturile ridicate ale planetei și impactul vântului solar au distrus rapid acest înveliș.

Urmatoarea atmosfera era formata din vulcani care eliberau gaze din ea.Era subtire si era formata din gaze cu efect de sera (metan, dioxid de carbon, amoniac), vapori de apa si acizi.

În urmă cu două miliarde de ani, starea atmosferei a început să se transforme în prezent. Procesele externe (intemperii, activitate solară) de pe planetă și primele bacterii și alge au luat parte la aceasta, datorită eliberării de oxigen de către acestea.

Compoziția și proprietățile atmosferei

Învelișul de gaz al planetei noastre nu are o margine clară. Conturul său exterior este neclar și trece treptat în spațiul cosmic, contopindu-se cu el într-o masă omogenă. Marginea interioară a cochiliei este în contact cu scoarța terestră și cu hidrosfera terestră.

Care sunt principalele proprietăți ale atmosferei este în mare măsură determinată de compoziția sa. Cea mai mare parte este reprezentată de gaze. Ponderea principală revine azotului (75,5%) și oxigenului (23,1%). Pe lângă acestea, aerul atmosferic este format din argon, dioxid de carbon, hidrogen, metan, heliu, xenon etc.

Concentrația substanțelor practic nu se modifică. Valorile variabile sunt caracteristice apei și sunt determinate de cantitatea de vegetație. Apa este conținută sub formă de vapori de apă. Cantitatea sa variază în funcție de latitudinile geografice și este de până la 2,5%. Atmosfera mai conține produse de ardere, sare de mare, impurități de praf, gheață sub formă de cristale mici.

Proprietățile fizice ale atmosferei

Principalele proprietăți ale atmosferei sunt presiunea, umiditatea, temperatura și densitatea. În fiecare dintre straturile atmosferei, valorile lor sunt diferite. Aerul învelișului Pământului este un set de molecule de diferite substanțe. Forțele gravitaționale îi mențin în interiorul planetei, trăgându-i mai aproape de suprafața acesteia.

Există mai multe molecule în partea de jos, deci densitatea și presiunea sunt mai mari acolo. Odată cu înălțimea, ele scad, iar în spațiul cosmic devin aproape invizibile. În straturile inferioare ale atmosferei, presiunea scade cu 1 mm Hg. Artă. la fiecare 10 metri.

Spre deosebire de suprafața planetei, atmosfera nu este încălzită de Soare. Prin urmare, cu cât este mai aproape de Pământ, cu atât temperatura este mai mare. Pentru fiecare sută de metri scade cu aproximativ 0,6 grade. În partea superioară a troposferei, atinge -56 de grade.

Parametrii aerului sunt puternic influențați de conținutul de apă din acesta, adică de umiditate. Masa totală de aer a planetei este (5,1-5,3) 10 18 kg, unde proporția vaporilor de apă este de 1,27 10 16 kg. Deoarece proprietățile atmosferei în diferite zone sunt diferite, se obțin valori standard, care sunt considerate „condiții normale” pe suprafața Pământului:

Structura învelișului gazos al Pământului

Natura învelișului de gaz se modifică odată cu înălțimea. În funcție de care sunt principalele proprietăți ale atmosferei, aceasta este împărțită în mai multe straturi:

• troposfera;
• stratosferă;
• mezosferă;
• termosferă;
• exosfera.

Principalul parametru de diferențiere este temperatura. Între straturi se disting regiuni de limită, numite pauze, în care este fixat un indicator de temperatură constant.

Troposfera este stratul cel mai de jos. Granița sa se întinde la o altitudine de 8 până la 18 kilometri, în funcție de latitudine. Mai presus de toate, este pe linia ecuatorului. Aproximativ 80% din masa aerului atmosferic se află în troposferă.

Stratul exterior al atmosferei este reprezentat de exosfera. Limita inferioară și grosimea sa depind de activitatea Soarelui. Pe Pământ, exosfera începe la o altitudine de 500 până la 1000 de kilometri și ajunge până la o sută de mii de kilometri. În partea de jos este saturată cu oxigen și azot, în partea de sus - cu hidrogen și alte gaze ușoare.

Rolul atmosferei

Atmosfera este aerul pe care îl respirăm. Fără el, o persoană nu va trăi nici măcar cinci minute. Saturează toate celulele plantelor și animalelor, facilitând schimbul de energie între organism și mediu.

Atmosfera este filtrul planetei. Trecând prin ea, radiația solară este împrăștiată. Acest lucru îi reduce intensitatea și răul pe care îl poate provoca în formă concentrată. Cochilia joacă rolul de scut al Pământului, în straturile superioare ale căruia ard mulți meteoriți și comete înainte de a ajunge la suprafața planetei.

Temperatura, densitatea, umiditatea și presiunea atmosferei modelează clima și modelele vremii. Atmosfera este implicată în distribuția căldurii pe planetă. Fără el, temperatura ar fluctua în două sute de grade.

Învelișul Pământului este implicat în circulația substanțelor, este habitatul unor ființe vii și contribuie la transmiterea sunetelor. Absența lui ar face imposibilă existența vieții pe planetă.

La suprafața Pământului, meteorologia se ocupă de variațiile pe termen lung – climatologia.

Grosimea atmosferei este de 1500 km de suprafața Pământului. Masa totală a aerului, adică un amestec de gaze care formează atmosfera, este de 5,1-5,3 * 10 ^ 15 tone Greutatea moleculară a aerului curat uscat este de 29. Presiunea la 0 ° C la nivelul mării este de 101.325. Pa, sau 760 mm. rt. Artă.; temperatura critică - 140,7 °C; presiune critică 3,7 MPa. Solubilitatea aerului în apă la 0 ° C este de 0,036%, la 25 ° C - 0,22%.

Starea fizică a atmosferei este determinată. Principalii parametri ai atmosferei: densitatea aerului, presiunea, temperatura și compoziția. Pe măsură ce altitudinea crește, densitatea aerului scade. Temperatura se schimbă și odată cu schimbarea altitudinii. Verticala se caracterizează prin temperaturi și proprietăți electrice diferite, condiții diferite de aer. În funcție de temperatura din atmosferă, se disting următoarele straturi principale: troposferă, stratosferă, mezosferă, termosferă, exosferă (sfera de împrăștiere). Regiunile de tranziție ale atmosferei dintre învelișurile adiacente se numesc tropopauză, stratopauză etc.

troposfera- inferior, principal, cel mai studiat, cu o înălțime în regiunile polare de 8-10 km, până la 10-12 km, la ecuator - 16-18 km. Aproximativ 80-90% din masa totală a atmosferei și aproape toți vaporii de apă sunt concentrați în troposferă. La creșterea la fiecare 100 m, temperatura în troposferă scade cu o medie de 0,65 ° C și ajunge la -53 ° C în partea superioară. Acest strat superior al troposferei se numește tropopauză. În troposferă, turbulența și convecția sunt foarte dezvoltate, partea predominantă este concentrată, norii apar, se dezvoltă.

Stratosferă- stratul atmosferei, situat la o altitudine de 11-50 km. O ușoară modificare a temperaturii în stratul de 11-25 km (stratul inferior al stratosferei) și creșterea acesteia în stratul de 25-40 km de la -56,5 la 0,8 °C (stratul superior al stratosferei sau regiunea de inversare) sunt tipic. Atinsă o valoare de 273 K (0 °C) la o altitudine de aproximativ 40 km, temperatura rămâne constantă până la o altitudine de 55 km. Această regiune de temperatură constantă se numește stratopauză și este granița dintre stratosferă și mezosferă.

În stratosferă se află stratul ozonosfera(„stratul de ozon”, la o altitudine de 15-20 până la 55-60 km), care determină limita superioară a vieții în. O componentă importantă a stratosferei și mezosferei este ozonul, care se formează ca urmare a reacțiilor fotochimice cel mai intens la o altitudine de 30 km. Masa totală de ozon la presiune normală ar fi un strat de 1,7-4 mm grosime, dar chiar și acesta este suficient pentru a absorbi ultravioletele, care sunt dăunătoare vieții. Distrugerea ozonului are loc atunci când interacționează cu radicalii liberi, oxid nitric, compuși care conțin halogen (inclusiv „freoni”). Ozonul - o alotropie a oxigenului, se formează ca urmare a următoarei reacții chimice, de obicei după ploaie, când compusul rezultat se ridică în straturile superioare ale troposferei; ozonul are un miros specific.

Cea mai mare parte a părții cu lungime de undă scurtă a radiației ultraviolete (180-200 nm) este reținută în stratosferă, iar energia undelor scurte este transformată. Sub influența acestor raze, câmpurile magnetice se modifică, moleculele se rup, se produce ionizare, se formează noi gaze și alți compuși chimici. Aceste procese pot fi observate sub formă de aurore boreale, fulgere și alte străluciri. Aproape că nu există vapori de apă în stratosferă.

Mezosfera incepe de la o altitudine de 50 km si se extinde pana la 80-90 km. la o înălțime de 75-85 km scade la -88 °С. Limita superioară a mezosferei este mezopauza.

Termosferă(o altă denumire este ionosfera) - stratul atmosferei care urmează mezosferei - începe la o altitudine de 80-90 km și se extinde până la 800 km. Temperatura aerului din termosferă crește rapid și constant și atinge câteva sute și chiar mii de grade.

Exosfera- zona de împrăștiere, partea exterioară a termosferei, situată peste 800 km. Gazul din exosferă este foarte rarefiat și, prin urmare, particulele sale se scurg în spațiul interplanetar (disipare).
Până la o înălțime de 100 km, atmosfera este un amestec omogen (monofazat), bine amestecat de gaze. În straturile superioare, distribuția gazelor în înălțime depinde de greutățile moleculare ale acestora, concentrația gazelor mai grele scade mai repede cu distanța de la suprafața Pământului. Datorită scăderii densității gazelor, temperatura scade de la 0 °C în stratosferă la -110 °C în mezosferă. Cu toate acestea, energia cinetică a particulelor individuale la altitudini de 200-250 km corespunde unei temperaturi de aproximativ 1500 °C. Peste 200 km, se observă fluctuații semnificative ale temperaturii și densității gazelor în timp și spațiu.

La o altitudine de aproximativ 2000-3000 km, exosfera trece treptat în așa-numitul vid din spațiul apropiat, care este umplut cu particule foarte rarefiate de gaz interplanetar, în principal atomi de hidrogen. Dar acest gaz este doar o parte din materia interplanetară. Cealaltă parte este compusă din particule asemănătoare prafului de origine cometă și meteorică. Pe lângă aceste particule extrem de rarefiate, în acest spațiu pătrunde radiațiile electromagnetice și corpusculare de origine solară și galactică.

Troposfera reprezintă aproximativ 80% din masa atmosferei, stratosfera reprezintă aproximativ 20%; masa mezosferei nu este mai mare de 0,3%, termosfera este mai mică de 0,05% din masa totală a atmosferei. Pe baza proprietăților electrice din atmosferă, se disting neutrosfera și ionosfera. În prezent se crede că atmosfera se extinde până la o altitudine de 2000-3000 km.

În funcție de compoziția gazului din atmosferă, se disting homosferă și heterosferă. heterosferă- aceasta este zona in care gravitatia afecteaza separarea gazelor, deoarece. amestecarea lor la această înălţime este neglijabilă. De aici urmează compoziția variabilă a heterosferei. Sub ea se află o parte bine amestecată, omogenă a atmosferei numită homosferă. Limita dintre aceste straturi se numește turbopauză și se află la o altitudine de aproximativ 120 km.

Presiunea atmosferică este presiunea asupra obiectelor din ea și a suprafeței pământului. Normal este un indicator de 760 mm Hg. Artă. (101 325 Pa). Pentru fiecare kilometru de creștere a altitudinii, presiunea scade cu 100 mm.

Compoziția atmosferei

Învelișul de aer al Pământului, constând în principal din gaze și diverse impurități (praf, picături de apă, cristale de gheață, săruri marine, produse de ardere), a căror cantitate nu este constantă. Principalele gaze sunt azotul (78%), oxigenul (21%) și argonul (0,93%). Concentrația gazelor care formează atmosfera este aproape constantă, cu excepția dioxidului de carbon CO2 (0,03%).

Atmosfera mai conține SO2, CH4, NH3, CO, hidrocarburi, HC1, HF, vapori de Hg, I2, precum și NO și multe alte gaze în cantități mici. În troposferă există în mod constant o cantitate mare de particule solide și lichide în suspensie (aerosol).