Ang lahat ng nakasakay sa eroplano ay nasanay na sa ganitong uri ng mensahe: "Ang aming flight ay nasa taas na 10,000 m, ang temperatura sa dagat ay 50 ° C." Parang walang espesyal. Ang mas malayo mula sa ibabaw ng Earth na pinainit ng Araw, mas malamig. Maraming mga tao ang nag-iisip na ang pagbaba sa temperatura na may taas ay nagpapatuloy at unti-unting bumababa ang temperatura, papalapit sa temperatura ng espasyo. Sa pamamagitan ng paraan, naisip ng mga siyentipiko hanggang sa katapusan ng ika-19 na siglo.

Tingnan natin ang distribusyon ng temperatura ng hangin sa Earth. Ang kapaligiran ay nahahati sa ilang mga layer, na pangunahing sumasalamin sa likas na katangian ng mga pagbabago sa temperatura.

Ang mas mababang layer ng atmospera ay tinatawag troposphere, na nangangahulugang "sphere of rotation". Ang lahat ng pagbabago sa panahon at klima ay resulta ng mga pisikal na proseso na eksaktong nagaganap sa layer na ito. Ang itaas na hangganan ng layer na ito ay matatagpuan kung saan ang pagbaba ng temperatura na may taas ay pinalitan ng pagtaas nito - humigit-kumulang sa isang altitude na 15-16 km sa itaas ng ekwador at 7-8 km sa itaas ng mga pole. Tulad ng mismong Earth, ang atmospera sa ilalim ng impluwensya ng pag-ikot ng ating planeta ay medyo patag din sa ibabaw ng mga pole at bumubulusok sa ibabaw ng ekwador. Gayunpaman, ang epektong ito ay mas malakas sa atmospera kaysa sa solidong shell ng Earth. Sa direksyon mula sa ibabaw ng Earth hanggang sa itaas na hangganan ng troposphere, bumababa ang temperatura ng hangin. Sa itaas ng ekwador, ang pinakamababang temperatura ng hangin ay humigit-kumulang -62 ° C, at sa itaas ng mga pole mga -45 ° C. Sa mga mapagtimpi na latitude, higit sa 75% ng masa ng atmospera ay nasa troposphere.

Noong 1899, natagpuan ang isang minimum sa vertical na profile ng temperatura sa isang tiyak na taas, at pagkatapos ay bahagyang tumaas ang temperatura. Ang simula ng pagtaas na ito ay nangangahulugan ng paglipat sa susunod na layer ng atmospera - sa stratosphere, na nangangahulugang "layer sphere". Ang terminong stratosphere ay nangangahulugan at sumasalamin sa dating ideya ng ​​natatangi ng layer na nasa itaas ng troposphere. Ang stratosphere ay umaabot sa taas na humigit-kumulang 50 km sa ibabaw ng mundo. Ang tampok nito ay , sa partikular, isang matalim na pagtaas sa temperatura ng hangin. Ang pagtaas ng temperatura na ito ay ipinaliwanag ozone formation reaction - isa sa mga pangunahing kemikal na reaksyon na nagaganap sa atmospera.

Ang karamihan ng ozone ay puro sa mga altitude na humigit-kumulang 25 km, ngunit sa pangkalahatan ang ozone layer ay isang shell na malakas na nakaunat sa kahabaan ng taas, na sumasakop sa halos buong stratosphere. Ang pakikipag-ugnayan ng oxygen sa mga sinag ng ultraviolet ay isa sa mga kanais-nais na proseso sa atmospera ng daigdig na nag-aambag sa pagpapanatili ng buhay sa lupa. Ang pagsipsip ng enerhiya na ito sa pamamagitan ng ozone ay pumipigil sa labis na pagdaloy nito sa ibabaw ng lupa, kung saan ang eksaktong antas ng enerhiya ay nilikha na angkop para sa pagkakaroon ng mga anyong buhay sa lupa. Ang ozonosphere ay sumisipsip ng ilan sa nagniningning na enerhiya na dumadaan sa atmospera. Bilang isang resulta, ang isang vertical air temperature gradient na humigit-kumulang 0.62 ° C bawat 100 m ay itinatag sa ozonosphere, ibig sabihin, ang temperatura ay tumataas na may taas hanggang sa itaas na limitasyon ng stratosphere - ang stratopause (50 km), na umaabot, ayon sa ilang data, 0 ° C.

Sa mga taas mula 50 hanggang 80 km mayroong isang layer ng atmospera na tinatawag mesosphere. Ang salitang "mesosphere" ay nangangahulugang "intermediate sphere", dito ang temperatura ng hangin ay patuloy na bumababa sa taas. Sa itaas ng mesosphere, sa isang layer na tinatawag thermosphere, ang temperatura ay tumataas muli sa altitude hanggang sa humigit-kumulang 1000°C, at pagkatapos ay napakabilis na bumaba sa -96°C. Gayunpaman, hindi ito bumabagsak nang walang katiyakan, pagkatapos ay tumataas muli ang temperatura.

Thermosphere ay ang unang layer ionosphere. Hindi tulad ng naunang nabanggit na mga layer, ang ionosphere ay hindi nakikilala sa pamamagitan ng temperatura. Ang ionosphere ay isang rehiyon na may likas na elektrikal na ginagawang posible ang maraming uri ng komunikasyon sa radyo. Ang ionosphere ay nahahati sa ilang mga layer, na nagtatalaga sa kanila ng mga letrang D, E, F1 at F2. Ang mga layer na ito ay mayroon ding mga espesyal na pangalan. Ang paghahati sa mga layer ay sanhi ng ilang mga kadahilanan, bukod sa kung saan ang pinakamahalaga ay ang hindi pantay na impluwensya ng mga layer sa pagpasa ng mga radio wave. Ang pinakamababang layer, D, ay pangunahing sumisipsip ng mga radio wave at sa gayon ay pinipigilan ang kanilang karagdagang pagpapalaganap. Ang pinakamainam na pinag-aralan na layer E ay matatagpuan sa taas na humigit-kumulang 100 km sa ibabaw ng mundo. Tinatawag din itong Kennelly-Heaviside layer pagkatapos ng mga pangalan ng mga Amerikano at Ingles na siyentipiko na sabay-sabay at nakapag-iisa na natuklasan ito. Ang Layer E, tulad ng isang higanteng salamin, ay sumasalamin sa mga radio wave. Salamat sa layer na ito, ang mahahabang radio wave ay naglalakbay ng mas malalayong distansya kaysa sa inaasahan kung ang mga ito ay magpapalaganap lamang sa isang tuwid na linya, nang hindi naaaninag mula sa E layer. Ang F layer ay mayroon ding mga katulad na katangian. Ito ay tinatawag ding Appleton layer. Kasama ang Kennelly-Heaviside layer, sumasalamin ito sa mga radio wave sa mga terrestrial na istasyon ng radyo. Ang ganitong pagmuni-muni ay maaaring mangyari sa iba't ibang anggulo. Ang Appleton layer ay matatagpuan sa taas na humigit-kumulang 240 km.

Ang pinakalabas na rehiyon ng atmospera, ang pangalawang layer ng ionosphere, ay madalas na tinatawag exosphere. Ang terminong ito ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng labas ng espasyo malapit sa Earth. Mahirap matukoy nang eksakto kung saan nagtatapos ang atmospera at nagsisimula ang espasyo, dahil ang density ng mga gas sa atmospera ay unti-unting bumababa sa taas at ang atmospera mismo ay unti-unting nagiging isang halos vacuum, kung saan ang mga indibidwal na molekula lamang ang nakakatugon. Nasa taas na ng humigit-kumulang 320 km, ang density ng atmospera ay napakababa kung kaya't ang mga molekula ay maaaring maglakbay ng higit sa 1 km nang hindi nagbabanggaan sa isa't isa. Ang pinakalabas na bahagi ng atmospera ay nagsisilbing itaas na hangganan nito, na matatagpuan sa mga taas mula 480 hanggang 960 km.

Higit pang impormasyon tungkol sa mga proseso sa atmospera ay matatagpuan sa website na "Earth climate"

Ang eksaktong sukat ng atmospera ay hindi alam, dahil ang itaas na hangganan nito ay hindi malinaw na nakikita. Gayunpaman, ang istraktura ng atmospera ay napag-aralan nang sapat upang ang lahat ay makakuha ng ideya kung paano nakaayos ang gaseous shell ng ating planeta.

Tinukoy ito ng mga siyentipiko ng atmospheric physics bilang ang lugar sa paligid ng Earth na umiikot kasama ng planeta. Ang FAI ay nagbibigay ng mga sumusunod kahulugan:

• Ang hangganan sa pagitan ng espasyo at ng kapaligiran ay tumatakbo sa linya ng Karman. Ang linyang ito, ayon sa kahulugan ng parehong organisasyon, ay ang taas sa ibabaw ng antas ng dagat, na matatagpuan sa taas na 100 km.

Lahat ng nasa itaas ng linyang ito ay outer space. Ang atmospera ay unti-unting pumapasok sa interplanetary space, kaya naman mayroong iba't ibang ideya tungkol sa laki nito.

Sa mas mababang hangganan ng atmospera, ang lahat ay mas simple - dumadaan ito sa ibabaw ng crust ng lupa at sa ibabaw ng tubig ng Earth - ang hydrosphere. Kasabay nito, ang hangganan, maaaring sabihin ng isa, ay sumasama sa ibabaw ng lupa at tubig, dahil ang mga particle ng hangin ay natutunaw din doon.

Anong mga layer ng atmospera ang kasama sa laki ng Earth

Kagiliw-giliw na katotohanan: sa taglamig ito ay mas mababa, sa tag-araw ito ay mas mataas.

Nasa layer na ito na bumangon ang turbulence, anticyclones at cyclones, nabubuo ang mga ulap. Ito ang globo na may pananagutan sa pagbuo ng panahon; humigit-kumulang 80% ng lahat ng masa ng hangin ay matatagpuan dito.

Ang tropopause ay ang layer kung saan ang temperatura ay hindi bumababa sa taas. Sa itaas ng tropopause, sa taas na higit sa 11 at hanggang 50 km, ay ang stratosphere. Ang stratosphere ay naglalaman ng isang layer ng ozone, na kilala na nagpoprotekta sa planeta mula sa ultraviolet rays. Ang hangin sa layer na ito ay bihira, na nagpapaliwanag sa katangian ng lilang kulay ng kalangitan. Ang bilis ng agos ng hangin dito ay maaaring umabot sa 300 km/h. Sa pagitan ng stratosphere at mesosphere ay ang stratopause - ang boundary sphere, kung saan nagaganap ang pinakamataas na temperatura.

Ang susunod na layer ay ang mesosphere. Ito ay umaabot sa taas na 85-90 kilometro. Ang kulay ng kalangitan sa mesosphere ay itim, kaya't ang mga bituin ay maaaring obserbahan kahit sa umaga at hapon. Ang pinaka-kumplikadong proseso ng photochemical ay nagaganap doon, kung saan nangyayari ang atmospheric glow.

Sa pagitan ng mesosphere at ng susunod na layer, ang thermosphere, ay ang mesopause. Ito ay tinukoy bilang isang layer ng paglipat kung saan ang isang minimum na temperatura ay sinusunod. Sa itaas, sa taas na 100 kilometro sa ibabaw ng antas ng dagat, ay ang linya ng Karman. Sa itaas ng linyang ito ay ang thermosphere (limitasyon sa altitude na 800 km) at ang exosphere, na tinatawag ding "dispersion zone". Sa taas na humigit-kumulang 2-3 libong kilometro, pumasa ito sa malapit na vacuum sa espasyo.

Dahil ang itaas na layer ng atmospera ay hindi malinaw na nakikita, ang eksaktong sukat nito ay hindi maaaring kalkulahin. Bilang karagdagan, may mga organisasyon sa iba't ibang bansa na may iba't ibang opinyon sa bagay na ito. Dapat ito ay nabanggit na linya ng Karman maaaring ituring na ang hangganan ng atmospera ng daigdig ay may kondisyon lamang, dahil ang iba't ibang mga mapagkukunan ay gumagamit ng iba't ibang mga marka ng hangganan. Kaya, sa ilang mga mapagkukunan maaari kang makahanap ng impormasyon na ang pinakamataas na limitasyon ay pumasa sa isang altitude na 2500-3000 km.

Ginagamit ng NASA ang 122 kilometrong marka para sa mga kalkulasyon. Hindi pa katagal, ang mga eksperimento ay isinagawa na nilinaw ang hangganan na matatagpuan sa humigit-kumulang 118 km.

Ang kapaligiran ng Earth ay heterogenous: iba't ibang mga density ng hangin at presyon ang naobserbahan sa iba't ibang taas, temperatura at pagbabago sa komposisyon ng gas. Batay sa pag-uugali ng temperatura ng kapaligiran (i.e., ang temperatura ay tumataas nang may taas o bumababa), ang mga sumusunod na layer ay nakikilala sa loob nito: troposphere, stratosphere, mesosphere, thermosphere at exosphere. Ang mga hangganan sa pagitan ng mga layer ay tinatawag na mga pause: mayroong 4 sa kanila, dahil. ang itaas na hangganan ng exosphere ay masyadong malabo at madalas na tumutukoy sa malapit na espasyo. Ang pangkalahatang istraktura ng atmospera ay matatagpuan sa nakalakip na diagram.

Fig.1 Ang istraktura ng kapaligiran ng Earth. Credit: website

Ang pinakamababang layer ng atmospera ay ang troposphere, ang itaas na hangganan kung saan, tinatawag na tropopause, ay nag-iiba-iba depende sa heograpikal na latitude at nasa saklaw mula 8 km. sa polar hanggang 20 km. sa mga tropikal na latitude. Sa gitna o katamtamang latitude, ang itaas na hangganan nito ay nasa taas na 10-12 km. Sa panahon ng taon, ang itaas na hangganan ng troposphere ay nakakaranas ng mga pagbabago-bago depende sa pag-agos ng solar radiation. Kaya, bilang isang resulta ng pagtunog sa South Pole ng Earth ng serbisyong meteorolohiko ng US, ipinahayag na mula Marso hanggang Agosto o Setyembre mayroong isang tuluy-tuloy na paglamig ng troposphere, bilang isang resulta kung saan, para sa isang maikling panahon sa Agosto o Setyembre, ang hangganan nito ay tumataas sa 11.5 km. Pagkatapos, sa pagitan ng Setyembre at Disyembre, mabilis itong bumaba at umabot sa pinakamababang posisyon nito - 7.5 km, pagkatapos nito ang taas nito ay nananatiling halos hindi nagbabago hanggang Marso. Yung. Ang troposphere ay nasa pinakamakapal sa tag-araw at pinakamanipis sa taglamig.

Dapat tandaan na bilang karagdagan sa mga pana-panahong pagkakaiba-iba, mayroon ding mga pang-araw-araw na pagbabagu-bago sa taas ng tropopause. Gayundin, ang posisyon nito ay naiimpluwensyahan ng mga bagyo at anticyclone: ​​sa una, ito ay bumababa, dahil. ang presyon sa kanila ay mas mababa kaysa sa nakapaligid na hangin, at pangalawa, ito ay tumataas nang naaayon.

Ang troposphere ay naglalaman ng hanggang 90% ng kabuuang masa ng hangin ng daigdig at 9/10 ng lahat ng singaw ng tubig. Ang turbulence ay lubos na nabuo dito, lalo na sa malapit sa ibabaw at pinakamataas na layer, ang mga ulap ng lahat ng mga tier ay nabubuo, ang mga bagyo at anticyclone ay nabuo. At dahil sa akumulasyon ng mga greenhouse gases (carbon dioxide, methane, water vapor) ng mga sinag ng araw na sinasalamin mula sa ibabaw ng Earth, nabubuo ang greenhouse effect.

Ang epekto ng greenhouse ay nauugnay sa pagbaba ng temperatura ng hangin sa troposphere na may taas (dahil ang pinainit na Earth ay nagbibigay ng mas maraming init sa mga layer sa ibabaw). Ang average na vertical gradient ay 0.65°/100 m (ibig sabihin, bumababa ang temperatura ng hangin ng 0.65° C para sa bawat 100 metrong tumaas ka). Kaya kung sa ibabaw ng Earth malapit sa ekwador ang average na taunang temperatura ng hangin ay + 26 °, pagkatapos ay sa itaas na limitasyon -70 °. Ang temperatura sa rehiyon ng tropopause sa itaas ng North Pole ay nag-iiba sa buong taon mula -45° sa tag-araw hanggang -65° sa taglamig.

Habang tumataas ang altitude, bumababa rin ang presyon ng hangin, na umaabot lamang sa 12-20% ng malapit sa ibabaw na antas malapit sa itaas na troposphere.

Sa hangganan ng troposphere at ang nakapatong na layer ng stratosphere ay matatagpuan ang tropopause layer, 1-2 km ang kapal. Ang layer ng hangin kung saan ang vertical gradient ay bumababa sa 0.2°/100 m kumpara sa 0.65°/100 m sa pinagbabatayan na mga rehiyon ng troposphere ay karaniwang kinukuha bilang mas mababang mga hangganan ng tropopause.

Sa loob ng tropopause, ang mga daloy ng hangin sa isang mahigpit na tinukoy na direksyon ay sinusunod, na tinatawag na high-altitude jet stream o "jet stream", na nabuo sa ilalim ng impluwensya ng pag-ikot ng Earth sa paligid ng axis nito at pag-init ng atmospera na may partisipasyon ng solar radiation. Ang mga alon ay sinusunod sa mga hangganan ng mga zone na may makabuluhang pagkakaiba sa temperatura. Mayroong ilang mga sentro ng lokalisasyon ng mga alon na ito, halimbawa, arctic, subtropical, subpolar at iba pa. Ang pag-alam sa lokasyon ng mga jet stream ay napakahalaga para sa meteorology at aviation: ang una ay gumagamit ng mga stream para sa mas tumpak na pagtataya ng panahon, ang pangalawa para sa pagbuo ng mga ruta ng paglipad ng sasakyang panghimpapawid, dahil Sa mga hangganan ng daloy ay may malalakas na magulong vortice, katulad ng maliliit na whirlpool, na tinatawag na "clear sky turbulence" dahil sa kawalan ng mga ulap sa mga taas na ito.

Sa ilalim ng impluwensya ng high-altitude jet currents, madalas na nabubuo ang mga rupture sa tropopause, at kung minsan ay nawawala ito nang buo, ngunit pagkatapos ay nabubuo itong muli. Ito ay lalo na madalas na sinusunod sa mga subtropikal na latitude kung saan nangingibabaw ang isang malakas na subtropikal na high-altitude current. Bilang karagdagan, ang pagkakaiba sa mga layer ng tropopause sa mga tuntunin ng ambient air temperature ay humahantong sa pagbuo ng mga break. Halimbawa, may malawak na agwat sa pagitan ng mainit at mababang polar na tropopause at ang mataas at malamig na tropopause ng mga tropikal na latitude. Kamakailan lamang, ang isang layer ng tropopause ng mga mapagtimpi na latitude ay nakilala rin, na may mga break sa nakaraang dalawang layer: polar at tropikal.

Ang ikalawang layer ng atmospera ng daigdig ay ang stratosphere. Ang stratosphere ay maaaring kondisyon na nahahati sa 2 rehiyon. Ang una sa kanila, na nakahiga hanggang sa taas na 25 km, ay nailalarawan sa halos pare-pareho na temperatura, na katumbas ng mga temperatura ng itaas na mga layer ng troposphere sa isang tiyak na lugar. Ang pangalawang rehiyon, o inversion region, ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng temperatura ng hangin hanggang sa mga taas na humigit-kumulang 40 km. Ito ay dahil sa pagsipsip ng solar ultraviolet radiation ng oxygen at ozone. Sa itaas na bahagi ng stratosphere, dahil sa pag-init na ito, ang temperatura ay madalas na positibo o kahit na maihahambing sa temperatura ng hangin sa ibabaw.

Sa itaas ng inversion region ay isang layer ng pare-parehong temperatura, na tinatawag na stratopause at ang hangganan sa pagitan ng stratosphere at mesosphere. Ang kapal nito ay umaabot sa 15 km.

Hindi tulad ng troposphere, ang magulong kaguluhan ay bihira sa stratosphere, ngunit ang malakas na pahalang na hangin o jet stream na umiihip sa makitid na mga zone sa kahabaan ng mga hangganan ng mapagtimpi na latitude na nakaharap sa mga pole ay napapansin. Ang posisyon ng mga zone na ito ay hindi pare-pareho: maaari silang ilipat, palawakin, o mawala nang buo. Kadalasan, ang mga jet stream ay tumagos sa itaas na mga layer ng troposphere, o vice versa, ang mga masa ng hangin mula sa troposphere ay tumagos sa mas mababang mga layer ng stratosphere. Ang ganitong paghahalo ng mga masa ng hangin sa mga lugar ng atmospheric front ay partikular na katangian.

Maliit sa stratosphere at singaw ng tubig. Napakatuyo ng hangin dito, kaya kakaunti ang ulap. Sa mga taas lamang na 20-25 km, na nasa matataas na latitude, mapapansin ng isang tao ang napakanipis na mga ulap ng ina-ng-perlas, na binubuo ng mga patak ng supercooled na tubig. Sa araw, ang mga ulap na ito ay hindi nakikita, ngunit sa pagsisimula ng kadiliman, sila ay tila kumikinang dahil sa kanilang pag-iilaw ng Araw na lumubog na sa ilalim ng abot-tanaw.

Sa parehong taas (20-25 km.) Sa mas mababang stratosphere mayroong tinatawag na ozone layer - ang lugar na may pinakamataas na nilalaman ng ozone, na nabuo sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet solar radiation (maaari kang matuto nang higit pa tungkol sa prosesong ito. sa pahina). Ang ozone layer o ozonosphere ay mahalaga upang mapanatili ang buhay para sa lahat ng mga organismo na naninirahan sa lupa sa pamamagitan ng pagsipsip ng nakamamatay na ultraviolet rays hanggang 290 nm. Ito ay para sa kadahilanang ito na ang mga buhay na organismo ay hindi nakatira sa itaas ng ozone layer, ito ang pinakamataas na limitasyon ng pagkalat ng buhay sa Earth.

Sa ilalim ng impluwensya ng ozone, nagbabago rin ang mga magnetic field, ang mga atomo ay nagwasak ng mga molekula, nangyayari ang ionization, bagong pagbuo ng mga gas at iba pang mga kemikal na compound.

Ang layer ng atmospera sa itaas ng stratosphere ay tinatawag na mesosphere. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbaba ng temperatura ng hangin na may taas na may average na vertical gradient na 0.25-0.3°/100 m, na humahantong sa malakas na turbulence. Sa itaas na mga hangganan ng mesosphere sa lugar na tinatawag na mesopause, ang mga temperatura hanggang sa -138 ° C ay nabanggit, na siyang ganap na minimum para sa buong kapaligiran ng Earth sa kabuuan.

Dito, sa loob ng mesopause, ang mas mababang hangganan ng rehiyon ng aktibong pagsipsip ng X-ray at short-wavelength na ultraviolet radiation ng Araw ay pumasa. Ang prosesong ito ng enerhiya ay tinatawag na radiant heat transfer. Bilang resulta, ang gas ay pinainit at na-ionize, na nagiging sanhi ng glow ng atmospera.

Sa mga taas na 75-90 km malapit sa itaas na mga hangganan ng mesosphere, ang mga espesyal na ulap ay nabanggit, na sumasakop sa malawak na mga lugar sa mga polar na rehiyon ng planeta. Ang mga ulap na ito ay tinatawag na pilak dahil sa kanilang pagkinang sa dapit-hapon, na dahil sa pagmuni-muni ng sikat ng araw mula sa mga kristal na yelo kung saan ang mga ulap na ito ay binubuo.

Ang presyon ng hangin sa loob ng mesopause ay 200 beses na mas mababa kaysa sa ibabaw ng lupa. Iminumungkahi nito na halos lahat ng hangin sa atmospera ay puro sa 3 mas mababang layer nito: ang troposphere, stratosphere at mesosphere. Ang nakapatong na mga layer ng thermosphere at exosphere ay bumubuo lamang ng 0.05% ng masa ng buong atmosphere.

Ang thermosphere ay matatagpuan sa mga altitude mula 90 hanggang 800 km sa itaas ng ibabaw ng Earth.

Ang thermosphere ay nailalarawan sa pamamagitan ng patuloy na pagtaas ng temperatura ng hangin hanggang sa mga taas na 200-300 km, kung saan maaari itong umabot sa 2500°C. Ang pagtaas ng temperatura ay nangyayari dahil sa pagsipsip ng mga molekula ng gas ng X-ray at maikling alon na bahagi ng ultraviolet radiation ng Araw. Higit sa 300 km sa itaas ng antas ng dagat, humihinto ang pagtaas ng temperatura.

Kasabay ng pagtaas ng temperatura, bumababa ang presyon, at, dahil dito, ang density ng nakapaligid na hangin. Kaya kung sa mas mababang mga hangganan ng thermosphere ang density ay 1.8 × 10 -8 g / cm 3, kung gayon sa itaas na mga ito ay 1.8 × 10 -15 g / cm 3, na humigit-kumulang na tumutugma sa 10 milyon - 1 bilyon na mga particle sa 1 cm 3 .

Ang lahat ng mga katangian ng thermosphere, tulad ng komposisyon ng hangin, temperatura nito, density, ay napapailalim sa malakas na pagbabagu-bago: depende sa lokasyon ng heograpiya, panahon ng taon at oras ng araw. Kahit na ang lokasyon ng itaas na hangganan ng thermosphere ay nagbabago.

Ang pinakamataas na layer ng atmospera ay tinatawag na exosphere o scattering layer. Ang mas mababang limitasyon nito ay patuloy na nagbabago sa loob ng napakalawak na limitasyon; ang taas na 690-800 km ay kinuha bilang average na halaga. Ito ay itinakda kung saan ang posibilidad ng intermolecular o interatomic collisions ay maaaring mapabayaan, i.e. ang average na distansya na sasaklawin ng isang random na gumagalaw na molekula bago bumangga sa isa pang katulad na molekula (ang tinatawag na libreng landas) ay magiging napakalaki na, sa katunayan, ang mga molekula ay hindi magbanggaan sa isang posibilidad na malapit sa zero. Ang layer kung saan nagaganap ang inilarawang phenomenon ay tinatawag na thermopause.

Ang itaas na hangganan ng exosphere ay nasa taas na 2-3 libong km. Matindi itong malabo at unti-unting pumapasok sa malapit na vacuum sa espasyo. Minsan, para sa kadahilanang ito, ang exosphere ay itinuturing na bahagi ng kalawakan, at ang itaas na hangganan nito ay itinuturing na taas na 190 libong km, kung saan ang epekto ng solar radiation pressure sa bilis ng mga atomo ng hydrogen ay lumampas sa gravitational attraction ng ang mundo. Ito ang tinatawag na. corona ng lupa, na binubuo ng mga atomo ng hydrogen. Ang densidad ng korona ng daigdig ay napakababa: 1000 mga particle lamang bawat cubic centimeter, ngunit kahit na ang bilang na ito ay higit sa 10 beses na mas mataas kaysa sa konsentrasyon ng mga particle sa interplanetary space.

Dahil sa napakabihirang hangin ng exosphere, ang mga particle ay gumagalaw sa paligid ng Earth sa mga elliptical orbit nang hindi nagbabanggaan sa isa't isa. Ang ilan sa kanila, na gumagalaw sa bukas o hyperbolic na mga trajectory na may mga cosmic velocities (hydrogen at helium atoms), ay umalis sa atmospera at pumunta sa outer space, kaya naman ang exosphere ay tinatawag na scattering sphere.

Ang kapaligiran ay ang panlabas na shell ng mga celestial body. Sa iba't ibang mga planeta, naiiba ito sa komposisyon, kemikal at pisikal na katangian. Ano ang mga pangunahing katangian ng atmospera ng Daigdig? Ano ang binubuo nito? Paano at kailan ito nagmula? Malalaman pa natin ang tungkol dito.

Pagbuo ng atmospera

Ang atmospera ay isang halo ng mga gas na bumabalot sa planeta mula sa labas at hawak ng mga puwersang gravitational nito. Sa panahon ng pagbuo, ang ating planeta ay wala pang gas na sobre. Ito ay nabuo ng kaunti mamaya at pinamamahalaang magbago ng ilang beses. Hindi lubos na nalalaman kung ano ang mga pangunahing katangian ng atmospera noon.

Iminumungkahi ng mga siyentipiko na ang pinakaunang atmospera ay kinuha mula sa solar nebula at binubuo ng helium at hydrogen. Ang mataas na temperatura ng planeta at ang epekto ng solar wind ay mabilis na nawasak ang shell na ito.

Ang susunod na atmospera ay nabuo ng mga bulkan na naglabas ng mga gas mula rito.Ito ay manipis at binubuo ng mga greenhouse gases (methane, carbon dioxide, ammonia), water vapor at acids.

Dalawang bilyong taon na ang nakalilipas, ang estado ng atmospera ay nagsimulang magbago sa kasalukuyan. Ang mga panlabas na proseso (weathering, solar activity) sa planeta at ang unang bakterya at algae ay nakibahagi dito, dahil sa pagpapakawala ng oxygen sa kanila.

Komposisyon at katangian ng kapaligiran

Ang gas envelope ng ating planeta ay walang malinaw na gilid. Ang panlabas na tabas nito ay malabo at unti-unting pumasa sa kalawakan, na sumasama dito sa isang homogenous na masa. Ang panloob na gilid ng shell ay nakikipag-ugnayan sa crust ng Earth at hydrosphere ng Earth.

Ano ang mga pangunahing katangian ng atmospera ay higit na tinutukoy ng komposisyon nito. Karamihan sa mga ito ay kinakatawan ng mga gas. Ang pangunahing bahagi ay nahuhulog sa nitrogen (75.5%) at oxygen (23.1%). Bilang karagdagan sa kanila, ang hangin sa atmospera ay binubuo ng argon, carbon dioxide, hydrogen, methane, helium, xenon, atbp.

Ang konsentrasyon ng mga sangkap ay halos hindi nagbabago. Ang mga variable na halaga ay katangian ng tubig at tinutukoy ng dami ng mga halaman. Ang tubig ay nakapaloob sa anyo ng singaw ng tubig. Nag-iiba-iba ang halaga nito depende sa mga heograpikal na latitude at hanggang 2.5%. Ang kapaligiran ay naglalaman din ng mga produkto ng pagkasunog, asin sa dagat, mga dumi ng alikabok, yelo sa anyo ng maliliit na kristal.

Mga pisikal na katangian ng atmospera

Ang mga pangunahing katangian ng kapaligiran ay ang presyon, halumigmig, temperatura at density. Sa bawat isa sa mga layer ng kapaligiran, ang kanilang mga halaga ay naiiba. Ang hangin ng shell ng Earth ay isang hanay ng mga molekula ng iba't ibang mga sangkap. Ang mga puwersa ng gravity ay nagpapanatili sa kanila sa loob ng planeta, na hinihila sila palapit sa ibabaw nito.

Mayroong higit pang mga molekula sa ibaba, kaya ang density at presyon ay mas malaki doon. Sa taas, bumababa sila, at sa kalawakan ay halos hindi sila nakikita. Sa mas mababang mga layer ng atmospera, ang presyon ay bumababa ng 1 mm Hg. Art. bawat 10 metro.

Hindi tulad ng ibabaw ng planeta, ang kapaligiran ay hindi pinainit ng Araw. Samakatuwid, ang mas malapit sa Earth, mas mataas ang temperatura. Para sa bawat daang metro, bumababa ito ng humigit-kumulang 0.6 degrees. Sa itaas na bahagi ng troposphere, umabot ito sa -56 degrees.

Ang mga parameter ng hangin ay malakas na naiimpluwensyahan ng nilalaman ng tubig sa loob nito, i.e. kahalumigmigan. Ang kabuuang masa ng hangin ng planeta ay (5.1-5.3) 10 18 kg, kung saan ang proporsyon ng singaw ng tubig ay 1.27 10 16 kg. Dahil ang mga katangian ng atmospera sa iba't ibang mga lugar ay naiiba, ang mga karaniwang halaga ay nakuha, na kinuha bilang "normal na kondisyon" sa ibabaw ng Earth:

Ang istraktura ng gaseous shell ng Earth

Ang likas na katangian ng sobre ng gas ay nagbabago sa taas. Depende sa kung ano ang mga pangunahing katangian ng kapaligiran, nahahati ito sa ilang mga layer:

• troposphere;
• stratosphere;
• mesosphere;
• thermosphere;
• exosphere.

Ang pangunahing parameter para sa pagkita ng kaibhan ay temperatura. Sa pagitan ng mga layer, ang mga rehiyon ng hangganan ay nakikilala, na tinatawag na mga pag-pause, kung saan ang isang pare-parehong tagapagpahiwatig ng temperatura ay naayos.

Ang troposphere ay ang pinakamababang layer. Ang hangganan nito ay tumatakbo sa taas na 8 hanggang 18 kilometro, depende sa latitude. Higit sa lahat, ito ay nasa linya ng ekwador. Humigit-kumulang 80% ng masa ng hangin sa atmospera ay nasa troposphere.

Ang panlabas na layer ng atmospera ay kinakatawan ng exosphere. Ang mas mababang hangganan at kapal nito ay nakasalalay sa aktibidad ng Araw. Sa Earth, ang exosphere ay nagsisimula sa taas na 500 hanggang 1000 kilometro at umabot ng hanggang isang daang libong kilometro. Sa ibaba ito ay puspos ng oxygen at nitrogen, sa itaas - na may hydrogen at iba pang magaan na gas.

Ang papel ng kapaligiran

Ang kapaligiran ay ang hangin na ating nilalanghap. Kung wala ito, ang isang tao ay hindi mabubuhay kahit limang minuto. Binabasa nito ang lahat ng mga selula ng mga halaman at hayop, na pinapadali ang pagpapalitan ng enerhiya sa pagitan ng katawan at ng kapaligiran.

Ang kapaligiran ay ang filter ng planeta. Ang pagdaan dito, ang solar radiation ay nakakalat. Binabawasan nito ang intensity nito at ang pinsalang maidudulot nito sa puro anyo. Ang shell ay gumaganap ng papel ng kalasag ng Earth, sa itaas na mga layer kung saan maraming meteorites at kometa ang nasusunog bago makarating sa ibabaw ng planeta.

Ang temperatura, density, halumigmig at presyon ng atmospera ay humuhubog sa klima at mga pattern ng panahon. Ang kapaligiran ay kasangkot sa pamamahagi ng init sa planeta. Kung wala ito, ang temperatura ay magbabago sa loob ng dalawang daang degrees.

Ang shell ng Earth ay kasangkot sa sirkulasyon ng mga sangkap, ang tirahan ng ilang mga buhay na nilalang, at nag-aambag sa paghahatid ng mga tunog. Ang kawalan nito ay magiging imposible para sa buhay na umiral sa planeta.

Sa ibabaw ng Earth, ang meteorology ay tumatalakay sa mga pangmatagalang pagkakaiba-iba - climatology.

Ang kapal ng atmospera ay 1500 km mula sa ibabaw ng Earth. Ang kabuuang masa ng hangin, iyon ay, isang halo ng mga gas na bumubuo sa atmospera, ay 5.1-5.3 * 10 ^ 15 tonelada. Ang molekular na timbang ng malinis na tuyong hangin ay 29. Ang presyon sa 0 ° C sa antas ng dagat ay 101,325 Pa, o 760 mm. rt. Art.; kritikal na temperatura - 140.7 °C; kritikal na presyon 3.7 MPa. Ang solubility ng hangin sa tubig sa 0 ° C ay 0.036%, sa 25 ° C - 0.22%.

Natutukoy ang pisikal na estado ng atmospera. Ang pangunahing mga parameter ng kapaligiran: density ng hangin, presyon, temperatura at komposisyon. Habang tumataas ang altitude, bumababa ang density ng hangin. Nagbabago rin ang temperatura sa pagbabago ng altitude. Ang patayo ay nailalarawan sa pamamagitan ng iba't ibang temperatura at mga katangian ng kuryente, iba't ibang mga kondisyon ng hangin. Depende sa temperatura sa atmospera, ang mga sumusunod na pangunahing mga layer ay nakikilala: troposphere, stratosphere, mesosphere, thermosphere, exosphere (scattering sphere). Ang mga transisyonal na rehiyon ng atmospera sa pagitan ng mga katabing shell ay tinatawag na tropopause, stratopause, atbp., ayon sa pagkakabanggit.

Troposphere- mas mababa, pangunahing, pinaka-pinag-aralan, na may taas sa mga polar na rehiyon na 8-10 km, hanggang sa 10-12 km, sa ekwador - 16-18 km. Humigit-kumulang 80-90% ng kabuuang masa ng atmospera at halos lahat ng singaw ng tubig ay puro sa troposphere. Kapag tumataas bawat 100 m, ang temperatura sa troposphere ay bumababa ng average na 0.65 ° C at umabot sa -53 ° C sa itaas na bahagi. Ang itaas na layer ng troposphere ay tinatawag na tropopause. Sa troposphere, ang turbulence at convection ay lubos na binuo, ang nangingibabaw na bahagi ay puro, ang mga ulap ay bumangon, umuunlad.

Stratosphere- layer ng atmospera, na matatagpuan sa taas na 11-50 km. Ang isang bahagyang pagbabago sa temperatura sa 11-25 km layer (ang ibabang layer ng stratosphere) at ang pagtaas nito sa 25-40 km layer mula -56.5 hanggang 0.8 °C (ang itaas na layer ng stratosphere o ang inversion region) ay tipikal. Naabot ang halaga na 273 K (0 °C) sa taas na humigit-kumulang 40 km, nananatiling pare-pareho ang temperatura hanggang sa altitude na 55 km. Ang rehiyong ito ng pare-pareho ang temperatura ay tinatawag na stratopause at ang hangganan sa pagitan ng stratosphere at mesosphere.

Nasa stratosphere kung saan matatagpuan ang layer ozonosphere("ozone layer", sa taas na 15-20 hanggang 55-60 km), na tumutukoy sa pinakamataas na limitasyon ng buhay sa. Ang isang mahalagang bahagi ng stratosphere at mesosphere ay ang ozone, na nabuo bilang isang resulta ng mga reaksyong photochemical na pinakamalakas sa taas na 30 km. Ang kabuuang masa ng ozone sa normal na presyon ay magiging isang layer na 1.7-4 mm ang kapal, ngunit kahit na ito ay sapat na upang sumipsip ng ultraviolet, na nakakapinsala sa buhay. Ang pagkasira ng ozone ay nangyayari kapag ito ay nakikipag-ugnayan sa mga libreng radical, nitric oxide, mga halogen-containing compounds (kabilang ang "freons"). Ozone - isang allotropy ng oxygen, ay nabuo bilang isang resulta ng sumusunod na kemikal na reaksyon, kadalasan pagkatapos ng ulan, kapag ang resultang compound ay tumataas sa itaas na mga layer ng troposphere; Ang ozone ay may tiyak na amoy.

Karamihan sa short-wavelength na bahagi ng ultraviolet radiation (180-200 nm) ay pinanatili sa stratosphere at ang enerhiya ng maikling alon ay nababago. Sa ilalim ng impluwensya ng mga sinag na ito, nagbabago ang mga magnetic field, nasira ang mga molekula, nagkakaroon ng ionization, bagong pagbuo ng mga gas at iba pang mga kemikal na compound. Ang mga prosesong ito ay maaaring maobserbahan sa anyo ng hilagang mga ilaw, kidlat, at iba pang mga glow. Halos walang singaw ng tubig sa stratosphere.

Mesosphere nagsisimula sa taas na 50 km at umaabot hanggang 80-90 km. sa taas na 75-85 km bumababa ito sa -88 °C. Ang itaas na hangganan ng mesosphere ay ang mesopause.

Thermosphere(isa pang pangalan ay ang ionosphere) - ang layer ng atmospera kasunod ng mesosphere - nagsisimula sa taas na 80-90 km at umaabot hanggang 800 km. Ang temperatura ng hangin sa thermosphere ay mabilis at patuloy na tumataas at umabot ng ilang daan at kahit libu-libong digri.

Exosphere- scattering zone, ang panlabas na bahagi ng thermosphere, na matatagpuan sa itaas ng 800 km. Ang gas sa exosphere ay napakabihirang, at samakatuwid ang mga particle nito ay tumagas sa interplanetary space (dissipation).
Hanggang sa taas na 100 km, ang kapaligiran ay isang homogenous (single-phase), mahusay na halo-halong halo ng mga gas. Sa mas mataas na mga layer, ang pamamahagi ng mga gas sa taas ay nakasalalay sa kanilang mga molekular na timbang, ang konsentrasyon ng mas mabibigat na gas ay bumababa nang mas mabilis sa distansya mula sa ibabaw ng Earth. Dahil sa pagbaba ng densidad ng gas, bumababa ang temperatura mula 0 °C sa stratosphere hanggang -110 °C sa mesosphere. Gayunpaman, ang kinetic energy ng mga indibidwal na particle sa taas na 200-250 km ay tumutugma sa isang temperatura na humigit-kumulang 1500 °C. Sa itaas ng 200 km, ang mga makabuluhang pagbabagu-bago sa temperatura at gas density ay sinusunod sa oras at espasyo.

Sa taas na humigit-kumulang 2000-3000 km, ang exosphere ay unti-unting pumapasok sa tinatawag na near space vacuum, na puno ng napakabihirang mga particle ng interplanetary gas, pangunahin ang hydrogen atoms. Ngunit ang gas na ito ay bahagi lamang ng interplanetary matter. Ang iba pang bahagi ay binubuo ng mga particle na tulad ng alikabok ng cometary at meteoric na pinagmulan. Bilang karagdagan sa mga napakabihirang particle na ito, ang electromagnetic at corpuscular radiation ng solar at galactic na pinagmulan ay tumagos sa espasyong ito.

Ang troposphere ay bumubuo ng halos 80% ng masa ng atmospera, ang stratosphere ay humigit-kumulang 20%; ang masa ng mesosphere ay hindi hihigit sa 0.3%, ang thermosphere ay mas mababa sa 0.05% ng kabuuang masa ng atmospera. Batay sa mga electrical properties sa atmospera, ang neutrosphere at ionosphere ay nakikilala. Sa kasalukuyan ay pinaniniwalaan na ang atmospera ay umaabot sa taas na 2000-3000 km.

Depende sa komposisyon ng gas sa atmospera, ang homosphere at heterosphere ay nakikilala. heterosphere- ito ang lugar kung saan nakakaapekto ang gravity sa paghihiwalay ng mga gas, dahil. ang kanilang paghahalo sa taas na ito ay bale-wala. Kaya't sinusunod ang variable na komposisyon ng heterosphere. Nasa ibaba nito ang isang halo-halong, homogenous na bahagi ng atmospera na tinatawag na homosphere. Ang hangganan sa pagitan ng mga layer na ito ay tinatawag na turbopause at nasa taas na humigit-kumulang 120 km.

Ang presyon ng atmospera ay ang presyon sa mga bagay sa loob nito at sa ibabaw ng lupa. Ang normal ay isang tagapagpahiwatig ng 760 mm Hg. Art. (101 325 Pa). Para sa bawat pagtaas ng kilometro sa altitude, bumababa ang presyon ng 100 mm.

Komposisyon ng kapaligiran

Ang air shell ng Earth, na binubuo pangunahin ng mga gas at iba't ibang mga impurities (alikabok, mga patak ng tubig, mga kristal ng yelo, mga asin sa dagat, mga produkto ng pagkasunog), ang halaga nito ay hindi pare-pareho. Ang mga pangunahing gas ay nitrogen (78%), oxygen (21%) at argon (0.93%). Ang konsentrasyon ng mga gas na bumubuo sa atmospera ay halos pare-pareho, maliban sa carbon dioxide CO2 (0.03%).

Naglalaman din ang atmospera ng SO2, CH4, NH3, CO, hydrocarbons, HC1, HF, Hg vapor, I2, pati na rin ang NO at marami pang ibang gas sa maliit na dami. Sa troposphere mayroong patuloy na isang malaking halaga ng mga nasuspinde na solid at likido na mga particle (aerosol).