Η ατμόσφαιρα αποτελείται από τα ακόλουθα στρώματα. Η ατμόσφαιρα είναι το στρώμα αέρα της Γης. ανώτερη ατμόσφαιρα

Ο κόσμος γύρω μας αποτελείται από τρία πολύ διαφορετικά μέρη: τη γη, το νερό και τον αέρα. Κάθε ένα από αυτά είναι μοναδικό και ενδιαφέρον με τον δικό του τρόπο. Τώρα θα μιλήσουμε μόνο για το τελευταίο από αυτά. Τι είναι ατμόσφαιρα; Πώς προέκυψε; Από τι αποτελείται και σε ποια μέρη χωρίζεται; Όλες αυτές οι ερωτήσεις είναι εξαιρετικά ενδιαφέρουσες.

Το ίδιο το όνομα «ατμόσφαιρα» σχηματίζεται από δύο λέξεις Ελληνικής καταγωγής, μεταφρασμένα στα ρωσικά σημαίνουν "ατμός" και "μπάλα". Και αν κοιτάξετε τον ακριβή ορισμό, μπορείτε να διαβάσετε τα εξής: «Η ατμόσφαιρα είναι το κέλυφος αέρα του πλανήτη Γη, που ορμά μαζί του στο διάστημα». Αναπτύχθηκε παράλληλα με τις γεωλογικές και γεωχημικές διεργασίες που έλαβαν χώρα στον πλανήτη. Και σήμερα όλες οι διεργασίες που συμβαίνουν στους ζωντανούς οργανισμούς εξαρτώνται από αυτό. Χωρίς ατμόσφαιρα, ο πλανήτης θα γινόταν μια άψυχη έρημος όπως το φεγγάρι.

Από τι αποτελείται;

Το ερώτημα για το ποια είναι η ατμόσφαιρα και ποια στοιχεία περιλαμβάνονται σε αυτήν ενδιαφέρει τον κόσμο εδώ και πολύ καιρό. Τα κύρια συστατικά αυτού του κελύφους ήταν ήδη γνωστά το 1774. Εγκαταστάθηκαν από τον Antoine Lavoisier. Ανακάλυψε ότι η σύνθεση της ατμόσφαιρας για το μεγαλύτερο μέροςσχηματίζεται από άζωτο και οξυγόνο. Με την πάροδο του χρόνου, τα συστατικά του έχουν τελειοποιηθεί. Και τώρα ξέρουμε ότι περιέχει πολλά περισσότερα αέρια, καθώς και νερό και σκόνη.

Ας εξετάσουμε λεπτομερέστερα από τι αποτελείται η ατμόσφαιρα της Γης κοντά στην επιφάνειά της. Το πιο κοινό αέριο είναι το άζωτο. Περιέχει λίγο περισσότερο από 78 τοις εκατό. Όμως, παρά την τόσο μεγάλη ποσότητα, το άζωτο στον αέρα πρακτικά δεν είναι ενεργό.

Το επόμενο μεγαλύτερο και σημαντικότερο στοιχείο είναι το οξυγόνο. Αυτό το αέριο περιέχει σχεδόν 21%, και απλώς δείχνει πολύ υψηλή δραστηριότητα. Η ειδική του λειτουργία είναι να οξειδώνει τη νεκρή οργανική ύλη, η οποία αποσυντίθεται ως αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης.

Χαμηλά αλλά σημαντικά αέρια

Το τρίτο αέριο που είναι μέρος της ατμόσφαιρας είναι το αργό. Είναι λίγο λιγότερο από ένα τοις εκατό. Ακολουθεί το διοξείδιο του άνθρακα με νέον, το ήλιο με το μεθάνιο, το κρυπτόν με το υδρογόνο, το ξένο, το όζον ακόμη και η αμμωνία. Αλλά περιέχονται τόσο λίγο που το ποσοστό τέτοιων συστατικών είναι ίσο με εκατοστά, χιλιοστά και εκατομμυριοστά. Από αυτά, μόνο το διοξείδιο του άνθρακα παίζει ρόλο ουσιαστικό ρόλο, αφού είναι δομικό υλικό που χρειάζονται τα φυτά για τη φωτοσύνθεση. Άλλος δικός του σημαντική λειτουργίαείναι να εμποδίζει την ακτινοβολία και να απορροφά μέρος της θερμότητας του ήλιου.

Ένα άλλο σπάνιο αλλά σημαντικό αέριο, το όζον, υπάρχει για να παγιδεύει την υπεριώδη ακτινοβολία που προέρχεται από τον ήλιο. Χάρη σε αυτή την ιδιότητα, όλη η ζωή στον πλανήτη προστατεύεται αξιόπιστα. Από την άλλη πλευρά, το όζον επηρεάζει τη θερμοκρασία της στρατόσφαιρας. Λόγω του ότι απορροφά αυτή την ακτινοβολία, ο αέρας θερμαίνεται.

Η σταθερότητα της ποσοτικής σύνθεσης της ατμόσφαιρας διατηρείται με συνεχή ανάμειξη. Τα στρώματά του κινούνται τόσο οριζόντια όσο και κάθετα. Επομένως, οπουδήποτε στον κόσμο υπάρχει αρκετό οξυγόνο και δεν υπάρχει περίσσεια διοξείδιο του άνθρακα.

Τι άλλο υπάρχει στον αέρα;

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι στον εναέριο χώρο μπορεί να ανιχνευθεί ατμός και σκόνη. Το τελευταίο αποτελείται από σωματίδια γύρης και εδάφους, στην πόλη ενώνονται με ακαθαρσίες εκπομπών σωματιδίων από τα καυσαέρια.

Αλλά υπάρχει πολύ νερό στην ατμόσφαιρα. Κάτω από ορισμένες συνθήκες, συμπυκνώνεται και εμφανίζονται σύννεφα και ομίχλη. Στην πραγματικότητα, αυτό είναι το ίδιο πράγμα, μόνο τα πρώτα εμφανίζονται ψηλά πάνω από την επιφάνεια της Γης και τα τελευταία απλώνονται κατά μήκος της. Τα σύννεφα παίρνουν ποικίλα σχήματα. Αυτή η διαδικασία εξαρτάται από το ύψος πάνω από τη Γη.

Αν σχηματίστηκαν 2 χλμ πάνω από την ξηρά, τότε ονομάζονται πολυεπίπεδα. Είναι από αυτά που πέφτει βροχή στο έδαφος ή πέφτει χιόνι. Σωρευτικά σύννεφα σχηματίζονται από πάνω τους μέχρι ύψος 8 km. Είναι πάντα τα πιο όμορφα και γραφικά. Είναι αυτοί που εξετάζονται και αναρωτιούνται πώς μοιάζουν. Αν παρουσιαστούν τέτοιοι σχηματισμοί στα επόμενα 10 χιλιόμετρα, θα είναι πολύ ελαφροί και ευάεροι. Το όνομά τους είναι cirrus.

Ποια είναι τα στρώματα της ατμόσφαιρας;

Παρόλο που έχουν πολύ διαφορετικές θερμοκρασίες μεταξύ τους, είναι πολύ δύσκολο να πούμε σε ποιο συγκεκριμένο ύψος ξεκινάει ένα στρώμα και τελειώνει ένα άλλο. Αυτή η διαίρεση είναι πολύ υπό όρους και είναι κατά προσέγγιση. Ωστόσο, τα στρώματα της ατμόσφαιρας εξακολουθούν να υπάρχουν και να εκτελούν τις λειτουργίες τους.

Το περισσότερο Κάτω μέροςΤο περίβλημα του αέρα ονομάζεται τροπόσφαιρα. Το πάχος του αυξάνεται όταν μετακινείται από τους πόλους στον ισημερινό από 8 έως 18 km. Αυτό είναι το θερμότερο μέρος της ατμόσφαιρας, καθώς ο αέρας σε αυτό θερμαίνεται από την επιφάνεια της γης. Το μεγαλύτερο μέρος των υδρατμών συγκεντρώνεται στην τροπόσφαιρα, έτσι σχηματίζονται σύννεφα σε αυτήν, πέφτουν βροχοπτώσεις, καταιγίδες βουίζουν και φυσούν άνεμοι.

Το επόμενο στρώμα έχει πάχος περίπου 40 km και ονομάζεται στρατόσφαιρα. Εάν ο παρατηρητής μετακινηθεί σε αυτό το μέρος του αέρα, θα διαπιστώσει ότι ο ουρανός έχει γίνει μωβ. Αυτό οφείλεται στη χαμηλή πυκνότητα της ουσίας, η οποία πρακτικά δεν διασκορπίζει τις ακτίνες του ήλιου. Σε αυτό το στρώμα πετούν τα αεριωθούμενα αεροπλάνα. Για αυτούς, όλοι οι ανοιχτοί χώροι είναι ανοιχτοί εκεί, αφού πρακτικά δεν υπάρχουν σύννεφα. Μέσα στη στρατόσφαιρα υπάρχει ένα στρώμα που αποτελείται από ένας μεγάλος αριθμόςόζο.

Ακολουθεί η στρατόπαυση και η μεσόσφαιρα. Το τελευταίο έχει πάχος περίπου 30 km. Χαρακτηρίζεται από απότομη μείωση της πυκνότητας και της θερμοκρασίας του αέρα. Ο ουρανός φαίνεται μαύρος στον παρατηρητή. Εδώ μπορείτε ακόμη και να παρακολουθήσετε τα αστέρια κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Στρώματα με λίγο έως καθόλου αέρα

Η δομή της ατμόσφαιρας συνεχίζεται με ένα στρώμα που ονομάζεται θερμόσφαιρα - το μεγαλύτερο από όλα τα άλλα, το πάχος του φτάνει τα 400 km. Αυτό το στρώμα χαρακτηρίζεται από μια τεράστια θερμοκρασία, η οποία μπορεί να φτάσει τους 1700 ° C.

Οι δύο τελευταίες σφαίρες συχνά συνδυάζονται σε μία και την ονομάζουν ιονόσφαιρα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι συμβαίνουν αντιδράσεις σε αυτά με την απελευθέρωση ιόντων. Είναι αυτά τα στρώματα που σας επιτρέπουν να παρατηρήσετε ένα τέτοιο φυσικό φαινόμενο όπως το βόρειο σέλας.

Τα επόμενα 50 χιλιόμετρα από τη Γη προορίζονται για την εξώσφαιρα. Αυτό είναι το εξωτερικό κέλυφος της ατμόσφαιρας. Σε αυτό, τα σωματίδια του αέρα διασκορπίζονται στο διάστημα. Οι καιρικοί δορυφόροι συνήθως κινούνται σε αυτό το στρώμα.

Η ατμόσφαιρα της Γης τελειώνει με μια μαγνητόσφαιρα. Ήταν αυτή που πρόσφυγε περισσότερο τεχνητούς δορυφόρουςπλανήτες.

Μετά από όλα αυτά που ειπώθηκαν, δεν πρέπει να τίθεται θέμα για το ποια είναι η ατμόσφαιρα. Αν υπάρχουν αμφιβολίες για την αναγκαιότητά του, τότε είναι εύκολο να τις διαλύσουμε.

Η αξία της ατμόσφαιρας

Η κύρια λειτουργία της ατμόσφαιρας είναι να προστατεύει την επιφάνεια του πλανήτη από υπερθέρμανση κατά τη διάρκεια της ημέρας και υπερβολική ψύξη τη νύχτα. Η επόμενη σημασία αυτού του κελύφους, που κανείς δεν θα αμφισβητήσει, είναι να παρέχει οξυγόνο σε όλα τα έμβια όντα. Χωρίς αυτό, θα ασφυκτιούσαν.

Οι περισσότεροι μετεωρίτες καίγονται ανώτερα στρώματαδεν έφτασε ποτέ στην επιφάνεια της γης. Και οι άνθρωποι μπορούν να θαυμάσουν τα φώτα που πετούν, παρερμηνεύοντάς τα για πεφταστέρια. Χωρίς ατμόσφαιρα, ολόκληρη η Γη θα ήταν γεμάτη κρατήρες. Και σχετικά με την προστασία από την ηλιακή ακτινοβολία έχει ήδη αναφερθεί παραπάνω.

Πώς επηρεάζει ένα άτομο την ατμόσφαιρα;

Πολύ αρνητικό. Αυτό οφείλεται στην αυξανόμενη δραστηριότητα των ανθρώπων. Το κύριο μερίδιο όλων αρνητικά σημείαη βιομηχανία και οι μεταφορές. Παρεμπιπτόντως, τα αυτοκίνητα που εκπέμπουν σχεδόν το 60% όλων των ρύπων που διεισδύουν στην ατμόσφαιρα. Τα υπόλοιπα σαράντα κατανέμονται μεταξύ ενέργειας και βιομηχανίας, καθώς και βιομηχανιών για την καταστροφή των απορριμμάτων.

Ο κατάλογος των επιβλαβών ουσιών που αναπληρώνουν τη σύνθεση του αέρα καθημερινά είναι πολύ μεγάλος. Λόγω της μεταφοράς στην ατμόσφαιρα είναι: άζωτο και θείο, άνθρακας, μπλε και αιθάλη, καθώς και ένα ισχυρό καρκινογόνο, που προκαλούν καρκίνοδέρμα - βενζοπυρένιο.

Ο κλάδος αντιπροσωπεύει χημικά στοιχεία: διοξείδιο του θείου, υδρογονάνθρακας και υδρόθειο, αμμωνία και φαινόλη, χλώριο και φθόριο. Εάν η διαδικασία συνεχιστεί, τότε σύντομα οι απαντήσεις στις ερωτήσεις: «Ποια είναι η ατμόσφαιρα; Από τι αποτελείται; θα είναι τελείως διαφορετικό.

Το ανώτερο όριο του είναι σε υψόμετρο 8-10 km σε πολικά, 10-12 km σε εύκρατα και 16-18 km σε τροπικά γεωγραφικά πλάτη. χαμηλότερο το χειμώνα από το καλοκαίρι. Το κατώτερο, κύριο στρώμα της ατμόσφαιρας. Περιέχει περισσότερο από το 80% της συνολικής μάζας του ατμοσφαιρικού αέρα και περίπου το 90% όλων των υδρατμών που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα. Οι αναταράξεις και η συναγωγή αναπτύσσονται έντονα στην τροπόσφαιρα, εμφανίζονται σύννεφα, αναπτύσσονται κυκλώνες και αντικυκλώνες. Η θερμοκρασία μειώνεται με το υψόμετρο με μέση κατακόρυφη κλίση 0,65°/100 m

Για «κανονικές συνθήκες» στην επιφάνεια της Γης λαμβάνονται: πυκνότητα 1,2 kg/m3, βαρομετρική πίεση 101,35 kPa, θερμοκρασία συν 20 °C και σχετική υγρασία 50%. Αυτοί οι δείκτες υπό όρους έχουν καθαρά μηχανική αξία.

Στρατόσφαιρα

Το στρώμα της ατμόσφαιρας βρίσκεται σε υψόμετρο 11 έως 50 χλμ. Μια ελαφρά αλλαγή στη θερμοκρασία στο στρώμα 11-25 km (κατώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας) και η αύξησή του στο στρώμα 25-40 km από -56,5 σε 0,8 ° (άνω στρατόσφαιρα ή περιοχή αναστροφής) είναι χαρακτηριστικές. Έχοντας φτάσει σε μια τιμή περίπου 273 K (σχεδόν 0 ° C) σε υψόμετρο περίπου 40 km, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή μέχρι υψόμετρο περίπου 55 km. Αυτή η περιοχή σταθερή θερμοκρασίαονομάζεται στρατόπαυση και είναι το όριο μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας.

Στρατόπαυση

Το οριακό στρώμα της ατμόσφαιρας μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας. Υπάρχει μέγιστο στην κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας (περίπου 0 °C).

Μεσόσφαιρα

Μεσόπαυση

Μεταβατικό στρώμα μεταξύ μεσόσφαιρας και θερμόσφαιρας. Υπάρχει ένα ελάχιστο στην κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας (περίπου -90°C).

Γραμμή Karman

Υψόμετρο πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, το οποίο είναι συμβατικά αποδεκτό ως το όριο μεταξύ της ατμόσφαιρας της Γης και του διαστήματος.

Θερμόσφαιρα

Εξώσφαιρα (σφαίρα διασποράς)

Σε ύψος 100 km, η ατμόσφαιρα είναι ένα ομοιογενές, καλά αναμεμειγμένο μείγμα αερίων. Στα υψηλότερα στρώματα, η κατανομή των αερίων σε ύψος εξαρτάται από τις μοριακές τους μάζες, η συγκέντρωση των βαρύτερων αερίων μειώνεται ταχύτερα με την απόσταση από την επιφάνεια της Γης. Λόγω της μείωσης της πυκνότητας του αερίου, η θερμοκρασία πέφτει από 0 °C στη στρατόσφαιρα σε -110 °C στη μεσόσφαιρα. Ωστόσο, η κινητική ενέργεια των μεμονωμένων σωματιδίων σε υψόμετρα 200–250 km αντιστοιχεί σε θερμοκρασία ~1500°C. Πάνω από 200 km, παρατηρούνται σημαντικές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία και την πυκνότητα των αερίων στο χρόνο και στο χώρο.

Σε υψόμετρο περίπου 2000-3000 km, η εξώσφαιρα περνά σταδιακά στο λεγόμενο κοντά στο διαστημικό κενό, το οποίο είναι γεμάτο με εξαιρετικά σπάνια σωματίδια διαπλανητικού αερίου, κυρίως άτομα υδρογόνου. Αλλά αυτό το αέριο είναι μόνο μέρος της διαπλανητικής ύλης. Το άλλο μέρος αποτελείται από σωματίδια που μοιάζουν με σκόνη, κομητικής και μετεωρικής προέλευσης. Εκτός από τα εξαιρετικά σπάνια σωματίδια που μοιάζουν με σκόνη, η ηλεκτρομαγνητική και σωματική ακτινοβολία ηλιακής και γαλαξιακής προέλευσης διεισδύει σε αυτόν τον χώρο.

Η τροπόσφαιρα αντιπροσωπεύει περίπου το 80% της μάζας της ατμόσφαιρας, η στρατόσφαιρα αντιπροσωπεύει περίπου το 20%. η μάζα της μεσόσφαιρας δεν είναι μεγαλύτερη από 0,3%, η θερμόσφαιρα είναι μικρότερη από το 0,05% της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας. Με βάση τις ηλεκτρικές ιδιότητες στην ατμόσφαιρα, διακρίνονται η ουδετερόσφαιρα και η ιονόσφαιρα. Αυτή τη στιγμή πιστεύεται ότι η ατμόσφαιρα εκτείνεται σε υψόμετρο 2000-3000 km.

Ανάλογα με τη σύσταση του αερίου στην ατμόσφαιρα, εκπέμπουν ομόσφαιραΚαι ετερόσφαιρα. ετερόσφαιρα- πρόκειται για μια περιοχή όπου η βαρύτητα επηρεάζει τον διαχωρισμό των αερίων, αφού η ανάμειξή τους σε τέτοιο ύψος είναι αμελητέα. Ως εκ τούτου ακολουθεί η μεταβλητή σύνθεση της ετερόσφαιρας. Κάτω από αυτό βρίσκεται ένα καλά αναμεμειγμένο, ομοιογενές μέρος της ατμόσφαιρας, που ονομάζεται ομοσφαίρα. Το όριο μεταξύ αυτών των στρωμάτων ονομάζεται turbopause, βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 120 km.

Φυσικές ιδιότητες

Το πάχος της ατμόσφαιρας είναι περίπου 2000 - 3000 km από την επιφάνεια της Γης. Η συνολική μάζα του αέρα - (5,1-5,3); 10 18 kg. Η μοριακή μάζα καθαρού ξηρού αέρα είναι 28.966. Πίεση στους 0 °C στο επίπεδο της θάλασσας 101.325 kPa; κρίσιμη θερμοκρασία ~140,7 °C; κρίσιμη πίεση 3,7 MPa; C p 1,0048?10? J/ (kg Κ) (στους 0°C), C ν 0,7159 10; J/(kg K) (στους 0 °C). Διαλυτότητα αέρα στο νερό στους 0°С - 0,036%, στους 25°С - 0,22%.

Φυσιολογικές και άλλες ιδιότητες της ατμόσφαιρας

Ήδη σε υψόμετρο 5 χλμ. πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, ένα ανεκπαίδευτο άτομο εμφανίζει πείνα με οξυγόνο και, χωρίς προσαρμογή, η απόδοση ενός ατόμου μειώνεται σημαντικά. Εδώ τελειώνει η φυσιολογική ζώνη της ατμόσφαιρας. Η ανθρώπινη αναπνοή γίνεται αδύνατη σε υψόμετρο 15 km, αν και μέχρι περίπου 115 km η ατμόσφαιρα περιέχει οξυγόνο.

Η ατμόσφαιρα μας παρέχει το οξυγόνο που χρειαζόμαστε για να αναπνεύσουμε. Ωστόσο, λόγω της πτώσης της συνολικής πίεσης της ατμόσφαιρας καθώς ανεβαίνετε σε ένα ύψος, η μερική πίεση του οξυγόνου επίσης μειώνεται ανάλογα.

Οι ανθρώπινοι πνεύμονες περιέχουν συνεχώς περίπου 3 λίτρα κυψελιδικού αέρα. Η μερική πίεση του οξυγόνου στον κυψελιδικό αέρα σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση είναι 110 mm Hg. Art., πίεση διοξειδίου του άνθρακα - 40 mm Hg. Art., και υδρατμοί - 47 mm Hg. Τέχνη. Με την αύξηση του υψομέτρου, η πίεση του οξυγόνου πέφτει και η συνολική πίεση των υδρατμών και του διοξειδίου του άνθρακα στους πνεύμονες παραμένει σχεδόν σταθερή - περίπου 87 mm Hg. Τέχνη. Η ροή οξυγόνου στους πνεύμονες θα σταματήσει εντελώς όταν η πίεση του περιβάλλοντος αέρα γίνει ίση με αυτή την τιμή.

Σε υψόμετρο περίπου 19-20 km, η ατμοσφαιρική πίεση πέφτει στα 47 mm Hg. Τέχνη. Επομένως, σε αυτό το ύψος, το νερό και το διάμεσο υγρό αρχίζουν να βράζουν στο ανθρώπινο σώμα. Έξω από την καμπίνα υπό πίεση σε αυτά τα υψόμετρα, ο θάνατος επέρχεται σχεδόν ακαριαία. Έτσι, από την άποψη της ανθρώπινης φυσιολογίας, το "διάστημα" ξεκινά ήδη σε υψόμετρο 15-19 km.

Πυκνά στρώματα αέρα - η τροπόσφαιρα και η στρατόσφαιρα - μας προστατεύουν από τις καταστροφικές συνέπειες της ακτινοβολίας. Με επαρκή αραίωση του αέρα, σε υψόμετρα άνω των 36 km, η ιονίζουσα ακτινοβολία, οι πρωτογενείς κοσμικές ακτίνες, έχουν έντονη επίδραση στο σώμα. σε υψόμετρα άνω των 40 χλμ. λειτουργεί το επικίνδυνο για τον άνθρωπο υπεριώδες τμήμα του ηλιακού φάσματος.

Καθώς ανεβαίνουμε σε όλο και μεγαλύτερο ύψος πάνω από την επιφάνεια της Γης, τέτοια φαινόμενα που μας είναι γνωστά παρατηρούνται στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, όπως η διάδοση του ήχου, η εμφάνιση αεροδυναμικής ανύψωσης και έλξης, μεταφορά θερμότητας με συναγωγή κ.λπ. ., σταδιακά εξασθενούν και μετά εξαφανίζονται εντελώς.

Σε σπάνια στρώματα αέρα, η διάδοση του ήχου είναι αδύνατη. Μέχρι υψόμετρα 60-90 km, εξακολουθεί να είναι δυνατή η χρήση αντίστασης αέρα και ανύψωσης για ελεγχόμενη αεροδυναμική πτήση. Αλλά ξεκινώντας από υψόμετρα 100-130 km, οι έννοιες του αριθμού M και του ηχητικού φράγματος που είναι γνωστές σε κάθε πιλότο χάνουν το νόημά τους, εκεί περνά η υπό όρους γραμμή Karman, πέρα από την οποία ξεκινά η σφαίρα της καθαρά βαλλιστικής πτήσης, η οποία μπορεί μόνο να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας αντιδραστικές δυνάμεις.

Σε υψόμετρα πάνω από 100 km, η ατμόσφαιρα στερείται επίσης μια άλλη αξιοσημείωτη ιδιότητα - την ικανότητα να απορροφά, να μεταδίδει και να μεταδίδει θερμική ενέργειαμε συναγωγή (δηλαδή με τη βοήθεια ανάμιξης αέρα). Αυτό σημαίνει ότι διάφορα στοιχεία εξοπλισμού, εξοπλισμός του τροχιακού διαστημικός σταθμόςδεν θα μπορεί να κρυώσει έξω με τον τρόπο που γίνεται συνήθως σε ένα αεροπλάνο - με τη βοήθεια του πίδακες αέρακαι ψύκτες αέρα. Σε τέτοιο ύψος, όπως γενικά στον χώρο, ο μόνος τρόποςΗ μεταφορά θερμότητας είναι θερμική ακτινοβολία.

Σύνθεση της ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται κυρίως από αέρια και διάφορες ακαθαρσίες (σκόνη, σταγόνες νερού, παγοκρύσταλλοι, θαλάσσια άλατα, προϊόντα καύσης).

Η συγκέντρωση των αερίων που συνθέτουν την ατμόσφαιρα είναι σχεδόν σταθερή, με εξαίρεση το νερό (H 2 O) και το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2).

Σύνθεση ξηρού αέρα

Αέριο	Περιεχόμενο κατ' όγκο, %	Περιεχόμενο κατά βάρος, %
Αζωτο	78,084	75,50
Οξυγόνο	20,946	23,10
Αργόν	0,932	1,286
Νερό	0,5-4	-
Διοξείδιο του άνθρακα	0,032	0,046
Νέο	1,818×10 −3	1,3×10 −3
Ήλιο	4,6×10 −4	7,2×10 −5
Μεθάνιο	1,7×10 −4	-
Κρυπτόν	1,14×10 −4	2,9×10 −4
Υδρογόνο	5×10 −5	7,6×10 −5
Ξένο	8,7×10 −6	-
Οξείδιο του αζώτου	5×10 −5	7,7×10 −5

Εκτός από τα αέρια που αναφέρονται στον πίνακα, η ατμόσφαιρα περιέχει SO 2, NH 3, CO, όζον, υδρογονάνθρακες, HCl, ατμούς, I 2, καθώς και πολλά άλλα αέρια σε μικρές ποσότητες. Στην τροπόσφαιρα υπάρχει συνεχώς μεγάλη ποσότητα αιωρούμενων στερεών και υγρών σωματιδίων (αεροζόλ).

Ιστορία του σχηματισμού της ατμόσφαιρας

Σύμφωνα με την πιο κοινή θεωρία, η ατμόσφαιρα της Γης ήταν σε τέσσερις διαφορετικές συνθέσεις με την πάροδο του χρόνου. Αρχικά, αποτελούνταν από ελαφρά αέρια (υδρογόνο και ήλιο) που συλλαμβάνονταν από τον διαπλανητικό χώρο. Αυτό το λεγόμενο πρωταρχική ατμόσφαιρα(πριν από περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια). Στο επόμενο στάδιο, η ενεργή ηφαιστειακή δραστηριότητα οδήγησε στον κορεσμό της ατμόσφαιρας με αέρια εκτός του υδρογόνου (διοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία, υδρατμοί). Ετσι δευτερεύουσα ατμόσφαιρα(περίπου τρία δισεκατομμύρια χρόνια πριν από τις μέρες μας). Αυτή η ατμόσφαιρα ήταν αναζωογονητική. Επιπλέον, η διαδικασία σχηματισμού της ατμόσφαιρας προσδιορίστηκε από τους ακόλουθους παράγοντες:

διαρροή ελαφρών αερίων (υδρογόνο και ήλιο) στον διαπλανητικό χώρο.
χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, των κεραυνών και ορισμένων άλλων παραγόντων.

Σταδιακά, αυτοί οι παράγοντες οδήγησαν στο σχηματισμό τριτογενής ατμόσφαιρα, που χαρακτηρίζεται από πολύ χαμηλότερη περιεκτικότητα σε υδρογόνο και πολύ υψηλότερη περιεκτικότητα σε άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα (που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα χημικές αντιδράσειςαπό αμμωνία και υδρογονάνθρακες).

Αζωτο

Ο σχηματισμός μεγάλης ποσότητας N 2 οφείλεται στην οξείδωση της ατμόσφαιρας αμμωνίας-υδρογόνου από το μοριακό O 2, το οποίο άρχισε να προέρχεται από την επιφάνεια του πλανήτη ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, ξεκινώντας από 3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Το N 2 απελευθερώνεται επίσης στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της απονιτροποίησης των νιτρικών και άλλων ενώσεων που περιέχουν άζωτο. Το άζωτο οξειδώνεται από το όζον σε ΝΟ στην ανώτερη ατμόσφαιρα.

Το άζωτο N 2 εισέρχεται σε αντιδράσεις μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες (για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια εκκένωσης κεραυνού). Χρησιμοποιείται η οξείδωση του μοριακού αζώτου από το όζον κατά τις ηλεκτρικές εκκενώσεις εργοστασιακή παραγωγήαζωτούχα λιπάσματα. Οξειδώστε το με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και μετατρέψτε το σε βιολογικά ενεργή μορφήτα κυανοβακτήρια (γαλαζοπράσινα φύκια) και τα οζίδια που σχηματίζουν ριζοβιακή συμβίωση με τα όσπρια, τα λεγόμενα. πράσινη κοπριά.

Οξυγόνο

Η σύνθεση της ατμόσφαιρας άρχισε να αλλάζει ριζικά με την έλευση των ζωντανών οργανισμών στη Γη, ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, που συνοδεύτηκε από την απελευθέρωση οξυγόνου και την απορρόφηση διοξειδίου του άνθρακα. Αρχικά, το οξυγόνο ξοδεύτηκε για την οξείδωση ανηγμένων ενώσεων - αμμωνία, υδρογονάνθρακες, τη σιδηρούχα μορφή σιδήρου που περιέχεται στους ωκεανούς κ.λπ. Στο τέλος αυτού του σταδίου, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα άρχισε να αυξάνεται. Σταδιακά, σχηματίστηκε μια σύγχρονη ατμόσφαιρα με οξειδωτικές ιδιότητες. Δεδομένου ότι αυτό προκάλεσε σοβαρές και απότομες αλλαγές σε πολλές διεργασίες που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα, τη λιθόσφαιρα και τη βιόσφαιρα, αυτό το γεγονός ονομάστηκε Καταστροφή Οξυγόνου.

Διοξείδιο του άνθρακα

Η περιεκτικότητα σε CO 2 στην ατμόσφαιρα εξαρτάται από την ηφαιστειακή δραστηριότητα και τις χημικές διεργασίες στα κελύφη της γης, αλλά πάνω απ 'όλα - από την ένταση της βιοσύνθεσης και της αποσύνθεσης της οργανικής ύλης στη γήινη βιόσφαιρα. Σχεδόν ολόκληρη η τρέχουσα βιομάζα του πλανήτη (περίπου 2,4 × 10 12 τόνοι) σχηματίζεται λόγω του διοξειδίου του άνθρακα, του αζώτου και των υδρατμών που περιέχονται στον ατμοσφαιρικό αέρα. Θαμμένη στους ωκεανούς, τους βάλτους και τα δάση, η οργανική ύλη μετατρέπεται σε άνθρακα, πετρέλαιο και φυσικό αέριο. (βλ. Γεωχημικός κύκλος άνθρακα)

ευγενή αέρια

Μόλυνση του αέρα

ΣΕ Πρόσφαταο άνθρωπος άρχισε να επηρεάζει την εξέλιξη της ατμόσφαιρας. Το αποτέλεσμα των δραστηριοτήτων του ήταν μια σταθερή σημαντική αύξηση της περιεκτικότητας σε διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα λόγω της καύσης των καυσίμων υδρογονανθράκων που συσσωρεύτηκαν σε προηγούμενες γεωλογικές εποχές. Τεράστιες ποσότητες CO 2 καταναλώνονται κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης και απορροφώνται από τους ωκεανούς του κόσμου. Αυτό το αέριο εισέρχεται στην ατμόσφαιρα μέσω της αποσύνθεσης ανθρακικών πετρωμάτων και οργανική ύληφυτικής και ζωικής προέλευσης, καθώς και λόγω ηφαιστειακής και ανθρώπινης παραγωγικής δραστηριότητας. Τα τελευταία 100 χρόνια, η περιεκτικότητα σε CO 2 στην ατμόσφαιρα έχει αυξηθεί κατά 10%, με το κύριο μέρος (360 δισεκατομμύρια τόνοι) να προέρχεται από την καύση καυσίμου. Εάν ο ρυθμός αύξησης της καύσης καυσίμου συνεχιστεί, τότε στα επόμενα 50 - 60 χρόνια η ποσότητα του CO 2 στην ατμόσφαιρα θα διπλασιαστεί και μπορεί να οδηγήσει σε παγκόσμια κλιματική αλλαγή.

Η καύση του καυσίμου είναι η κύρια πηγή ρυπογόνων αερίων (СО,, SO 2). Το διοξείδιο του θείου οξειδώνεται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο σε SO 3 στην ανώτερη ατμόσφαιρα, το οποίο με τη σειρά του αλληλεπιδρά με υδρατμούς και αμμωνία και το προκύπτον θειικό οξύ (H 2 SO 4) και το θειικό αμμώνιο ((NH 4) 2 SO 4) επιστρέφουν σε η επιφάνεια της Γης με τη μορφή ενός λεγόμενου. όξινη βροχή. Η χρήση κινητήρων εσωτερικής καύσης οδηγεί σε σημαντική ατμοσφαιρική ρύπανση με οξείδια του αζώτου, υδρογονάνθρακες και ενώσεις μολύβδου (τετρααιθυλομόλυβδος Pb (CH 3 CH 2) 4)).

Η ρύπανση της ατμόσφαιρας από αερολύματα προκαλείται τόσο από φυσικά αίτια (ηφαιστειακή έκρηξη, καταιγίδες σκόνης, συμπαρασυρμό σταγονιδίων θαλάσσιου νερού και γύρης φυτών, κ.λπ.) όσο και από ανθρώπινη οικονομική δραστηριότητα (εξόρυξη μεταλλευμάτων και δομικών υλικών, καύση καυσίμων, παραγωγή τσιμέντου κ.λπ. .). Η εντατική μεγάλης κλίμακας απομάκρυνση σωματιδίων στην ατμόσφαιρα είναι ένα από τα πιθανές αιτίεςπλανητική κλιματική αλλαγή.

Βιβλιογραφία

V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov "Space biology and medicine" (2η έκδοση, αναθεωρημένη και μεγέθυνση), M.: "Prosveshchenie", 1975, 223 σελίδες.
N. V. Gusakova "Χημεία περιβάλλον", Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192 με ISBN 5-222-05386-5
Sokolov V. A. Geochemistry of natural gases, Μ., 1971;
McEwen Μ., Phillips L.. Atmospheric Chemistry, Μ., 1978;
Wark K., Warner S., Ατμοσφαιρική ρύπανση. Πηγές και έλεγχος, μετάφρ. from English, M.. 1980;
Παρακολούθηση της ρύπανσης του περιβάλλοντος φυσικού περιβάλλοντος. V. 1, L., 1982.

δείτε επίσης

Συνδέσεις

ατμόσφαιρα της γης

Η σύνθεση της ατμόσφαιρας.Το κέλυφος αέρα του πλανήτη μας - ατμόσφαιραπροστατεύει την επιφάνεια της γης από τις βλαβερές επιπτώσεις στους ζωντανούς οργανισμούς της υπεριώδους ακτινοβολίας από τον Ήλιο. Προστατεύει επίσης τη Γη από κοσμικά σωματίδια - σκόνη και μετεωρίτες.

Η ατμόσφαιρα αποτελείται από ένα μηχανικό μείγμα αερίων: το 78% του όγκου της είναι άζωτο, το 21% είναι οξυγόνο και λιγότερο από 1% είναι ήλιο, αργό, κρυπτό και άλλα αδρανή αέρια. Η ποσότητα οξυγόνου και αζώτου στον αέρα είναι πρακτικά αμετάβλητη, επειδή το άζωτο σχεδόν δεν εισέρχεται σε ενώσεις με άλλες ουσίες και το οξυγόνο, το οποίο, αν και πολύ ενεργό και δαπανάται για την αναπνοή, την οξείδωση και την καύση, αναπληρώνεται συνεχώς από τα φυτά.

Σε ύψος περίπου 100 km, το ποσοστό αυτών των αερίων παραμένει πρακτικά αμετάβλητο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο αέρας αναμιγνύεται συνεχώς.

Εκτός από αυτά τα αέρια, η ατμόσφαιρα περιέχει περίπου 0,03% διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο συνήθως συγκεντρώνεται κοντά στην επιφάνεια της γης και κατανέμεται άνισα: σε πόλεις, βιομηχανικά κέντρα και περιοχές ηφαιστειακής δραστηριότητας, η ποσότητα του αυξάνεται.

Υπάρχει πάντα μια ορισμένη ποσότητα ακαθαρσιών στην ατμόσφαιρα - υδρατμοί και σκόνη. Η περιεκτικότητα σε υδρατμούς εξαρτάται από τη θερμοκρασία του αέρα: όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο περισσότερους ατμούς διατηρεί ο αέρας. Λόγω της παρουσίας ατμού νερού στον αέρα, είναι πιθανά ατμοσφαιρικά φαινόμενα όπως ουράνια τόξα, διάθλαση του ηλιακού φωτός κ.λπ.

Η σκόνη εισέρχεται στην ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων, καταιγίδων άμμου και σκόνης, με ατελή καύση καυσίμου σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς κ.λπ.

Η δομή της ατμόσφαιρας.Η πυκνότητα της ατμόσφαιρας αλλάζει με το ύψος: είναι υψηλότερη στην επιφάνεια της Γης και μειώνεται καθώς ανεβαίνει. Έτσι, σε υψόμετρο 5,5 km, η πυκνότητα της ατμόσφαιρας είναι 2 φορές και σε υψόμετρο 11 km - 4 φορές μικρότερη από ό, τι στο επιφανειακό στρώμα.

Ανάλογα με την πυκνότητα, τη σύσταση και τις ιδιότητες των αερίων, η ατμόσφαιρα χωρίζεται σε πέντε ομόκεντρα στρώματα (Εικ. 34).

Ρύζι. 34.Κάθετη τομή της ατμόσφαιρας (ατμοσφαιρική διαστρωμάτωση)

1. Το κάτω στρώμα ονομάζεται τροποσφαίρα.Το άνω όριο του εκτείνεται σε υψόμετρο 8-10 km στους πόλους και 16-18 km στον ισημερινό. Η τροπόσφαιρα περιέχει έως και το 80% της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας και σχεδόν το σύνολο των υδρατμών.

Η θερμοκρασία του αέρα στην τροπόσφαιρα μειώνεται με το ύψος κατά 0,6 °C κάθε 100 m και στο ανώτερο όριο είναι -45-55 °C.

Ο αέρας στην τροπόσφαιρα αναμιγνύεται συνεχώς, κινείται προς διαφορετικές κατευθύνσεις. Μόνο εδώ παρατηρούνται ομίχλες, βροχές, χιονοπτώσεις, καταιγίδες, καταιγίδες και άλλα καιρικά φαινόμενα.

2. Παραπάνω βρίσκεται στρατόσφαιρα,που εκτείνεται σε ύψος 50-55 χλμ. Η πυκνότητα του αέρα και η πίεση στη στρατόσφαιρα είναι αμελητέα. Ο σπάνιος αέρας αποτελείται από τα ίδια αέρια όπως στην τροπόσφαιρα, αλλά περιέχει περισσότερο όζον. Η μεγαλύτερη συγκέντρωση όζοντος παρατηρείται σε υψόμετρο 15-30 km. Η θερμοκρασία στη στρατόσφαιρα αυξάνεται με το ύψος και φτάνει τους 0 °C ή περισσότερο στο ανώτερο όριο της. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το όζον απορροφά το τμήμα μικρού μήκους κύματος της ηλιακής ενέργειας, με αποτέλεσμα ο αέρας να θερμαίνεται.

3. Πάνω από τη στρατόσφαιρα βρίσκεται μεσόσφαιρα,εκτείνεται σε ύψος 80 χλμ. Σε αυτό, η θερμοκρασία πέφτει ξανά και φτάνει τους -90 ° C. Η πυκνότητα του αέρα εκεί είναι 200 φορές μικρότερη από ό,τι στην επιφάνεια της Γης.

4. Πάνω από τη μεσόσφαιρα είναι θερμόσφαιρα(από 80 έως 800 χλμ.). Η θερμοκρασία σε αυτό το στρώμα αυξάνεται: σε υψόμετρο 150 km έως 220 °C. σε υψόμετρο από 600 km έως 1500 °C. Τα ατμοσφαιρικά αέρια (άζωτο και οξυγόνο) βρίσκονται σε ιονισμένη κατάσταση. Κάτω από τη δράση της ηλιακής ακτινοβολίας βραχέων κυμάτων, μεμονωμένα ηλεκτρόνια αποσπώνται από τα κελύφη των ατόμων. Ως αποτέλεσμα, σε αυτό το στρώμα - ιονόσφαιραεμφανίζονται στρώματα φορτισμένων σωματιδίων. Το πυκνότερο στρώμα τους βρίσκεται σε υψόμετρο 300-400 km. Λόγω της χαμηλής πυκνότητας, οι ακτίνες του ήλιου δεν διασκορπίζονται εκεί, έτσι ο ουρανός είναι μαύρος, αστέρια και πλανήτες λάμπουν έντονα πάνω του.

Στην ιονόσφαιρα υπάρχουν πολικά φώτα,ισχυρός ηλεκτρικά ρεύματαπου προκαλούν αναστάτωση μαγνητικό πεδίοΓη.

5. Πάνω από 800 km, βρίσκεται το εξωτερικό κέλυφος - εξώσφαιρα.Η ταχύτητα κίνησης των μεμονωμένων σωματιδίων στην εξώσφαιρα πλησιάζει την κρίσιμη - 11,2 mm/s, έτσι τα μεμονωμένα σωματίδια μπορούν να ξεπεράσουν τη βαρύτητα της Γης και να διαφύγουν στον παγκόσμιο χώρο.

Η αξία της ατμόσφαιρας.Ο ρόλος της ατμόσφαιρας στη ζωή του πλανήτη μας είναι εξαιρετικά μεγάλος. Χωρίς αυτό, η Γη θα ήταν νεκρή. Η ατμόσφαιρα προστατεύει την επιφάνεια της Γης από την έντονη θέρμανση και ψύξη. Η επιρροή του μπορεί να παρομοιαστεί με τον ρόλο του γυαλιού στα θερμοκήπια: να αφήνει τις ακτίνες του ήλιου και να αποτρέπει τη διαφυγή της θερμότητας.

Η ατμόσφαιρα προστατεύει τους ζωντανούς οργανισμούς από τα βραχέα κύματα και τη σωματιδιακή ακτινοβολία του Ήλιου. Η ατμόσφαιρα είναι το περιβάλλον όπου συμβαίνουν καιρικά φαινόμενα, με το οποίο συνδέεται όλη η ανθρώπινη δραστηριότητα. Η μελέτη αυτού του κελύφους πραγματοποιείται σε μετεωρολογικούς σταθμούς. Μέρα και νύχτα, με οποιονδήποτε καιρό, οι μετεωρολόγοι παρακολουθούν την κατάσταση της χαμηλότερης ατμόσφαιρας. Τέσσερις φορές την ημέρα και σε πολλούς σταθμούς κάθε ώρα μετρούν θερμοκρασία, πίεση, υγρασία αέρα, σημειώνουν συννεφιά, κατεύθυνση και ταχύτητα ανέμου, βροχόπτωση, ηλεκτρικά και ηχητικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα. Οι μετεωρολογικοί σταθμοί βρίσκονται παντού: στην Ανταρκτική και στα τροπικά δάση, στις ψηλά βουνάκαι στις απέραντες εκτάσεις της τούνδρας. Παρατηρήσεις γίνονται και στους ωκεανούς από ειδικά κατασκευασμένα πλοία.

Από τη δεκαετία του '30. 20ος αιώνας άρχισαν οι παρατηρήσεις στην ελεύθερη ατμόσφαιρα. Άρχισαν να εκτοξεύουν radiosondes, που ανεβαίνουν σε ύψος 25-35 km, και με τη βοήθεια ραδιοεξοπλισμού μεταδίδουν στη Γη πληροφορίες σχετικά με τη θερμοκρασία, την πίεση, την υγρασία του αέρα και την ταχύτητα του ανέμου. Στις μέρες μας χρησιμοποιούνται ευρέως και οι μετεωρολογικοί πύραυλοι και οι δορυφόροι. Τα τελευταία διαθέτουν τηλεοπτικές εγκαταστάσεις που μεταδίδουν εικόνες της επιφάνειας της γης και των νεφών.

| |
5. Κέλυφος αέρα της γης§ 31. Θέρμανση της ατμόσφαιρας

Στο επίπεδο της θάλασσας 1013,25 hPa (περίπου 760 mmHg). Η μέση παγκόσμια θερμοκρασία του αέρα στην επιφάνεια της Γης είναι 15°C, ενώ η θερμοκρασία κυμαίνεται από περίπου 57°C στις υποτροπικές ερήμους έως -89°C στην Ανταρκτική. Η πυκνότητα του αέρα και η πίεση μειώνονται με το ύψος σύμφωνα με έναν νόμο κοντά στην εκθετική.

Η δομή της ατμόσφαιρας. Κατακόρυφα, η ατμόσφαιρα έχει μια πολυεπίπεδη δομή, που καθορίζεται κυρίως από τα χαρακτηριστικά της κατακόρυφης κατανομής της θερμοκρασίας (σχήμα), η οποία εξαρτάται από τη γεωγραφική θέση, την εποχή, την ώρα της ημέρας κ.λπ. Το κατώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας - η τροπόσφαιρα - χαρακτηρίζεται από πτώση της θερμοκρασίας με ύψος (κατά περίπου 6 ° C ανά 1 km), το ύψος του είναι από 8-10 km σε πολικά γεωγραφικά πλάτη έως 16-18 km στις τροπικές περιοχές. Λόγω της ταχείας μείωσης της πυκνότητας του αέρα με το ύψος, περίπου το 80% της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας βρίσκεται στην τροπόσφαιρα. Πάνω από την τροπόσφαιρα βρίσκεται η στρατόσφαιρα - ένα στρώμα που χαρακτηρίζεται γενική αύξησηθερμοκρασία με ύψος. Το μεταβατικό στρώμα μεταξύ της τροπόσφαιρας και της στρατόσφαιρας ονομάζεται τροπόπαυση. Στην κατώτερη στρατόσφαιρα, μέχρι ένα επίπεδο περίπου 20 km, η θερμοκρασία αλλάζει ελάχιστα με το ύψος (η λεγόμενη ισοθερμική περιοχή) και συχνά μειώνεται ακόμη και ελαφρώς. Πιο ψηλά, η θερμοκρασία αυξάνεται λόγω της απορρόφησης της ηλιακής ακτινοβολίας UV από το όζον, αργά στην αρχή και ταχύτερα από ένα επίπεδο 34-36 km. Το ανώτερο όριο της στρατόσφαιρας - η στρατόπαυση - βρίσκεται σε υψόμετρο 50-55 km, που αντιστοιχεί στη μέγιστη θερμοκρασία (260-270 K). Το στρώμα της ατμόσφαιρας, που βρίσκεται σε υψόμετρο 55-85 χλμ., όπου η θερμοκρασία πέφτει και πάλι με το ύψος, ονομάζεται μεσόσφαιρα, στο ανώτερο όριο της - τη μεσόπαυση - η θερμοκρασία φτάνει τους 150-160 Κ το καλοκαίρι και 200- 230 Κ το χειμώνα. Πάνω από τη μεσοπαύση, αρχίζει η θερμόσφαιρα - ένα στρώμα, που χαρακτηρίζεται ταχεία άνοδοςθερμοκρασίες που φτάνουν τους 800-1200 Κ σε υψόμετρο 250 χλμ. Η σωματική ακτινοβολία και η ακτινοβολία ακτίνων Χ του Ήλιου απορροφάται στη θερμόσφαιρα, οι μετεωρίτες επιβραδύνονται και καίγονται, επομένως εκτελεί τη λειτουργία του προστατευτικού στρώματος της Γης. Ακόμη υψηλότερη είναι η εξώσφαιρα, από όπου τα ατμοσφαιρικά αέρια διαχέονται στον παγκόσμιο χώρο λόγω της διάχυσης και όπου λαμβάνει χώρα μια σταδιακή μετάβαση από την ατμόσφαιρα στον διαπλανητικό χώρο.

Σύνθεση της ατμόσφαιρας. Σε ύψος περίπου 100 km, η ατμόσφαιρα είναι πρακτικά ομοιογενής σε χημική σύσταση και το μέσο μοριακό βάρος του αέρα (περίπου 29) είναι σταθερό σε αυτήν. Κοντά στην επιφάνεια της Γης, η ατμόσφαιρα αποτελείται από άζωτο (περίπου 78,1% κατ' όγκο) και οξυγόνο (περίπου 20,9%) και περιέχει επίσης μικρές ποσότητες αργού, διοξειδίου του άνθρακα (διοξείδιο του άνθρακα), νέον και άλλα σταθερά και μεταβλητά συστατικά (βλ. Αέρας).

Επιπλέον, η ατμόσφαιρα περιέχει μικρές ποσότητες όζοντος, οξείδια του αζώτου, αμμωνία, ραδόνιο κ.λπ. Η σχετική περιεκτικότητα των κύριων συστατικών του αέρα είναι σταθερή στο χρόνο και ομοιόμορφη σε διάφορες γεωγραφικές περιοχές. Η περιεκτικότητα σε υδρατμούς και όζον είναι μεταβλητή στο χώρο και στο χρόνο. παρά τη χαμηλή περιεκτικότητά τους, ο ρόλος τους στις ατμοσφαιρικές διεργασίες είναι πολύ σημαντικός.

Πάνω από 100-110 km, συμβαίνει η διάσταση των μορίων οξυγόνου, διοξειδίου του άνθρακα και υδρατμών, οπότε το μοριακό βάρος του αέρα μειώνεται. Σε υψόμετρο περίπου 1000 km αρχίζουν να κυριαρχούν ελαφρά αέρια - ήλιο και υδρογόνο - και ακόμα πιο ψηλά, η ατμόσφαιρα της Γης σταδιακά μετατρέπεται σε διαπλανητικό αέριο.

Το πιο σημαντικό μεταβλητό συστατικό της ατμόσφαιρας είναι οι υδρατμοί, οι οποίοι εισέρχονται στην ατμόσφαιρα μέσω της εξάτμισης από την επιφάνεια του νερού και του υγρού εδάφους, καθώς και μέσω της διαπνοής από τα φυτά. Η σχετική περιεκτικότητα σε υδρατμούς ποικίλλει κοντά στην επιφάνεια της γης από 2,6% στις τροπικές περιοχές έως 0,2% στα πολικά γεωγραφικά πλάτη. Με ύψος, πέφτει γρήγορα, μειώνοντας κατά το ήμισυ ήδη σε ύψος 1,5-2 km. Η κατακόρυφη στήλη της ατμόσφαιρας σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη περιέχει περίπου 1,7 cm του «στρώματος κατακρημνισμένου νερού». Όταν οι υδρατμοί συμπυκνώνονται, σχηματίζονται σύννεφα, από τα οποία πέφτει η ατμοσφαιρική βροχόπτωση με τη μορφή βροχής, χαλαζιού και χιονιού.

Ένα σημαντικό συστατικό του ατμοσφαιρικού αέρα είναι το όζον, το 90% συγκεντρωμένο στη στρατόσφαιρα (μεταξύ 10 και 50 km), περίπου το 10% του βρίσκεται στην τροπόσφαιρα. Το όζον παρέχει απορρόφηση της σκληρής υπεριώδους ακτινοβολίας (με μήκος κύματος μικρότερο από 290 nm) και αυτός είναι ο προστατευτικός του ρόλος για τη βιόσφαιρα. Οι τιμές της συνολικής περιεκτικότητας σε όζον ποικίλλουν ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος και την εποχή και κυμαίνονται από 0,22 έως 0,45 cm (το πάχος της στιβάδας του όζοντος σε πίεση p= 1 atm και θερμοκρασία T = 0°C). Στις τρύπες του όζοντος που παρατηρούνται την άνοιξη στην Ανταρκτική από τις αρχές της δεκαετίας του 1980, η περιεκτικότητα σε όζον μπορεί να πέσει στα 0,07 εκ. αυξάνεται σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη. Ένα βασικό μεταβλητό συστατικό της ατμόσφαιρας είναι το διοξείδιο του άνθρακα, η περιεκτικότητα του οποίου στην ατμόσφαιρα έχει αυξηθεί κατά 35% τα τελευταία 200 χρόνια, γεγονός που εξηγείται κυρίως από τον ανθρωπογενή παράγοντα. Παρατηρείται η γεωγραφική και εποχιακή του μεταβλητότητα, που σχετίζεται με τη φωτοσύνθεση των φυτών και τη διαλυτότητα στο θαλασσινό νερό (σύμφωνα με το νόμο του Henry, η διαλυτότητα του αερίου στο νερό μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας).

Σημαντικός ρόλοςΤο ατμοσφαιρικό αεροζόλ παίζει ρόλο στον σχηματισμό του κλίματος του πλανήτη - στερεά και υγρά σωματίδια αιωρούμενα στον αέρα με μέγεθος από αρκετά nm έως δεκάδες μικρά. Υπάρχουν αερολύματα φυσικής και ανθρωπογενούς προέλευσης. Το αεροζόλ σχηματίζεται κατά τη διαδικασία των αντιδράσεων αέριας φάσης από τα προϊόντα της φυτικής ζωής και της ανθρώπινης οικονομικής δραστηριότητας, ηφαιστειακές εκρήξεις, ως αποτέλεσμα της σκόνης που σηκώνεται από τον άνεμο από την επιφάνεια του πλανήτη, ειδικά από τις περιοχές της ερήμου, και είναι σχηματίστηκε επίσης από κοσμική σκόνη που εισέρχεται στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Το μεγαλύτερο μέρος του αερολύματος συγκεντρώνεται στην τροπόσφαιρα· το αεροζόλ από ηφαιστειακές εκρήξεις σχηματίζει το λεγόμενο στρώμα Junge σε υψόμετρο περίπου 20 km. Η μεγαλύτερη ποσότητα ανθρωπογενούς αερολύματος εισέρχεται στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της λειτουργίας οχημάτων και θερμοηλεκτρικών σταθμών, χημικών βιομηχανιών, καύσης καυσίμου κ.λπ. Επομένως, σε ορισμένες περιοχές η σύνθεση της ατμόσφαιρας διαφέρει σημαντικά από τον συνηθισμένο αέρα, που απαιτούσε τη δημιουργία ειδικής υπηρεσίας παρακολούθησης και ελέγχου του επιπέδου της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Ατμοσφαιρική εξέλιξη. Η σύγχρονη ατμόσφαιρα είναι προφανώς δευτερεύουσας προέλευσης: σχηματίστηκε από αέρια που απελευθερώθηκαν σκληρό κέλυφοςΗ Γη μετά την ολοκλήρωση του σχηματισμού του πλανήτη πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Στη διάρκεια γεωλογική ιστορίαΗ ατμόσφαιρα της Γης υπέστη σημαντικές αλλαγές στη σύστασή της υπό την επίδραση ορισμένων παραγόντων: διάχυση (πτητοποίηση) αερίων, κυρίως ελαφρύτερων, στο διάστημα. απελευθέρωση αερίων από τη λιθόσφαιρα ως αποτέλεσμα ηφαιστειακής δραστηριότητας. χημικές αντιδράσεις μεταξύ των συστατικών της ατμόσφαιρας και των πετρωμάτων που αποτελούν τον φλοιό της γης. φωτοχημικές αντιδράσεις στην ίδια την ατμόσφαιρα υπό την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας UV. συσσώρευση (σύλληψη) της ύλης του διαπλανητικού μέσου (για παράδειγμα, μετεωρική ύλη). Η ανάπτυξη της ατμόσφαιρας συνδέεται στενά με γεωλογικές και γεωχημικές διεργασίες και τα τελευταία 3-4 δισεκατομμύρια χρόνια και με τη δραστηριότητα της βιόσφαιρας. Σημαντικό μέρος των αερίων που συνθέτουν τη σύγχρονη ατμόσφαιρα (άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα, υδρατμοί) προέκυψαν κατά τη διάρκεια ηφαιστειακής δραστηριότητας και εισβολής, που τα μετέφερε έξω από τα βάθη της Γης. Το οξυγόνο εμφανίστηκε σε αξιόλογες ποσότητες πριν από περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια ως αποτέλεσμα της δραστηριότητας των φωτοσυνθετικών οργανισμών, οι οποίοι αρχικά προήλθαν από επιφανειακά νεράωκεανός.

Με βάση τα δεδομένα για τη χημική σύνθεση των ανθρακικών κοιτασμάτων, ελήφθησαν εκτιμήσεις για την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα και οξυγόνου στην ατμόσφαιρα του γεωλογικού παρελθόντος. Καθ' όλη τη διάρκεια του Φανεροζωικού (τα τελευταία 570 εκατομμύρια χρόνια της ιστορίας της Γης), η ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα ποικίλλει ευρέως, ανάλογα με το επίπεδο ηφαιστειακής δραστηριότητας, τη θερμοκρασία των ωκεανών και τη φωτοσύνθεση. Το μεγαλύτερο μέρος αυτού του χρόνου, η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα ήταν σημαντικά υψηλότερη από την τρέχουσα (έως και 10 φορές). Η ποσότητα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα του Φανεροζωικού μεταβλήθηκε σημαντικά και επικράτησε η τάση για αύξηση. Στην προκαμβριακή ατμόσφαιρα, η μάζα του διοξειδίου του άνθρακα ήταν, κατά κανόνα, μεγαλύτερη και η μάζα του οξυγόνου μικρότερη από ό,τι στην ατμόσφαιρα του Φανεροζωικού. Οι διακυμάνσεις στην ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα είχαν σημαντικό αντίκτυπο στο κλίμα στο παρελθόν, αυξάνοντας το φαινόμενο του θερμοκηπίου με αύξηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα, λόγω του οποίου το κλίμα κατά το κύριο μέρος του Φανεροζωικού ήταν πολύ θερμότερο από ό,τι στο τη σύγχρονη εποχή.

ατμόσφαιρα και ζωή. Χωρίς ατμόσφαιρα, η Γη θα ήταν ένας νεκρός πλανήτης. Η οργανική ζωή προχωρά σε στενή αλληλεπίδραση με την ατμόσφαιρα και το σχετικό κλίμα και τον καιρό. Ασήμαντη σε μάζα σε σύγκριση με τον πλανήτη συνολικά (περίπου ένα εκατομμυριοστό μέρος), η ατμόσφαιρα είναι a sine qua nonγια όλες τις μορφές ζωής. Το οξυγόνο, το άζωτο, οι υδρατμοί, το διοξείδιο του άνθρακα και το όζον είναι τα πιο σημαντικά ατμοσφαιρικά αέρια για τη ζωή των οργανισμών. Όταν το διοξείδιο του άνθρακα απορροφάται από τα φωτοσυνθετικά φυτά, δημιουργείται οργανική ύλη που χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας από τη συντριπτική πλειονότητα των ζωντανών όντων, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Το οξυγόνο είναι απαραίτητο για τη ζωή αερόβιοι οργανισμοί, για την οποία η εισροή ενέργειας παρέχεται από τις αντιδράσεις οξείδωσης της οργανικής ύλης. Το άζωτο, που αφομοιώνεται από ορισμένους μικροοργανισμούς (αζωτομονωτές), είναι απαραίτητο για ορυκτή διατροφήφυτά. Το όζον, το οποίο απορροφά την σκληρή υπεριώδη ακτινοβολία του Ήλιου, εξασθενεί σημαντικά αυτό το απειλητικό για τη ζωή τμήμα της ηλιακής ακτινοβολίας. Η συμπύκνωση υδρατμών στην ατμόσφαιρα, ο σχηματισμός νεφών και η επακόλουθη κατακρήμνιση τροφοδοτούν με νερό τη γη, χωρίς την οποία καμία μορφή ζωής δεν είναι δυνατή. Η ζωτική δραστηριότητα των οργανισμών στην υδρόσφαιρα καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από την ποσότητα και τη χημική σύσταση των ατμοσφαιρικών αερίων που είναι διαλυμένα στο νερό. Δεδομένου ότι η χημική σύνθεση της ατμόσφαιρας εξαρτάται σημαντικά από τις δραστηριότητες των οργανισμών, η βιόσφαιρα και η ατμόσφαιρα μπορούν να θεωρηθούν ως μέρος ενιαίο σύστημα, η διατήρηση και η εξέλιξη του οποίου (βλ. Βιογεωχημικοί κύκλοι) είχε μεγάλη σημασία για την αλλαγή της σύστασης της ατμόσφαιρας σε όλη την ιστορία της Γης ως πλανήτη.

Ακτινοβολία, θερμική και ισοζύγια νερούατμόσφαιρα. Η ηλιακή ακτινοβολία είναι πρακτικά η μόνη πηγή ενέργειας για όλες τις φυσικές διεργασίες στην ατμόσφαιρα. κύριο χαρακτηριστικόκαθεστώς ακτινοβολίας της ατμόσφαιρας - το λεγόμενο φαινόμενο του θερμοκηπίου: η ατμόσφαιρα μεταδίδει την ηλιακή ακτινοβολία στην επιφάνεια της γης αρκετά καλά, αλλά απορροφά ενεργά τη θερμική ακτινοβολία μακρών κυμάτων της επιφάνειας της γης, μέρος της οποίας επιστρέφει στην επιφάνεια με τη μορφή αντίθετη ακτινοβολία, αντιστάθμιση της απώλειας ακτινοβολίας θερμότητας της επιφάνειας της γης (βλ. Ατμοσφαιρική ακτινοβολία). Ελλείψει ατμόσφαιρας, η μέση θερμοκρασία της επιφάνειας της γης θα ήταν -18°C, στην πραγματικότητα είναι 15°C. Η εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία απορροφάται εν μέρει (περίπου 20%) στην ατμόσφαιρα (κυρίως από υδρατμούς, σταγονίδια νερού, διοξείδιο του άνθρακα, όζον και αερολύματα) και επίσης διασκορπίζεται (περίπου 7%) από τα σωματίδια αερολύματος και τις διακυμάνσεις της πυκνότητας (σκέδαση Rayleigh) . Η συνολική ακτινοβολία, που φτάνει στην επιφάνεια της γης, ανακλάται εν μέρει (περίπου 23%) από αυτήν. Η ανάκλαση καθορίζεται από την ανακλαστικότητα της υποκείμενης επιφάνειας, το λεγόμενο albedo. Κατά μέσο όρο, το άλμπεντο της Γης για την ολοκληρωμένη ροή ηλιακής ακτινοβολίας είναι κοντά στο 30%. Κυμαίνεται από λίγα τοις εκατό (ξηρό χώμα και μαυρόχωμα) έως 70-90% για το φρεσκοπεσμένο χιόνι. Η ανταλλαγή ακτινοβολίας μεταξύ της επιφάνειας της γης και της ατμόσφαιρας εξαρτάται ουσιαστικά από το albedo και καθορίζεται από την αποτελεσματική ακτινοβολία της επιφάνειας της γης και την αντίθετη ακτινοβολία της ατμόσφαιρας που απορροφάται από αυτήν. Το αλγεβρικό άθροισμα των ροών ακτινοβολίας που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα της γης από το διάστημα και το αφήνουν πίσω ονομάζεται ισοζύγιο ακτινοβολίας.

Οι μετασχηματισμοί της ηλιακής ακτινοβολίας μετά την απορρόφησή της από την ατμόσφαιρα και την επιφάνεια της γης καθορίζουν τη θερμική ισορροπία της Γης ως πλανήτη. Η κύρια πηγή θερμότητας για την ατμόσφαιρα είναι η επιφάνεια της γης. Η θερμότητα από αυτό μεταφέρεται όχι μόνο με τη μορφή ακτινοβολίας μεγάλου κύματος, αλλά και με μεταφορά και απελευθερώνεται επίσης κατά τη συμπύκνωση υδρατμών. Τα μερίδια αυτών των εισροών θερμότητας είναι κατά μέσο όρο 20%, 7% και 23%, αντίστοιχα. Περίπου το 20% της θερμότητας προστίθεται επίσης εδώ λόγω της απορρόφησης της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας. Η ροή της ηλιακής ακτινοβολίας ανά μονάδα χρόνου διαμέσου μιας μονάδας επιφάνειας κάθετη προς ΑΚΤΙΝΕΣ του ΗΛΙΟΥκαι βρίσκεται εκτός της ατμόσφαιρας σε μέση απόσταση από τη Γη στον Ήλιο (η λεγόμενη ηλιακή σταθερά), είναι 1367 W / m 2, οι αλλαγές είναι 1-2 W / m 2 ανάλογα με τον κύκλο ηλιακή δραστηριότητα. Με πλανητικό άλμπεδο περίπου 30%, η μέση χρονική παγκόσμια εισροή ηλιακής ενέργειας στον πλανήτη είναι 239 W/m 2 . Εφόσον η Γη ως πλανήτης εκπέμπει την ίδια ποσότητα ενέργειας στο διάστημα κατά μέσο όρο, τότε, σύμφωνα με τον νόμο Stefan-Boltzmann, αποτελεσματική θερμοκρασίαεξερχόμενη θερμική ακτινοβολία μακρών κυμάτων 255 K (-18°C). Ταυτόχρονα, η μέση θερμοκρασία της επιφάνειας της γης είναι 15°C. Η διαφορά 33°C οφείλεται στο φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Το υδατικό ισοζύγιο της ατμόσφαιρας στο σύνολό του αντιστοιχεί στην ισότητα της ποσότητας της υγρασίας που εξατμίζεται από την επιφάνεια της Γης, της ποσότητας της βροχόπτωσης που πέφτει στην επιφάνεια της γης. Η ατμόσφαιρα πάνω από τους ωκεανούς δέχεται περισσότερη υγρασία από τις διεργασίες εξάτμισης από ό,τι στην ξηρά, και χάνει το 90% με τη μορφή βροχοπτώσεων. Η περίσσεια υδρατμών πάνω από τους ωκεανούς μεταφέρεται στις ηπείρους με ρεύματα αέρα. Η ποσότητα των υδρατμών που μεταφέρεται στην ατμόσφαιρα από τους ωκεανούς στις ηπείρους είναι ίση με τον όγκο της ροής του ποταμού που ρέει στους ωκεανούς.

κίνηση του αέρα. Η Γη έχει σφαιρικό σχήμα, οπότε πολύ λιγότερη ηλιακή ακτινοβολία έρχεται στα μεγάλα γεωγραφικά της πλάτη παρά στους τροπικούς. Ως αποτέλεσμα, προκύπτουν μεγάλες θερμοκρασιακές αντιθέσεις μεταξύ των γεωγραφικών πλάτη. Η σχετική θέση των ωκεανών και των ηπείρων επηρεάζει επίσης σημαντικά την κατανομή της θερμοκρασίας. Λόγω της μεγάλης μάζας των νερών των ωκεανών και της υψηλής θερμικής ικανότητας του νερού, οι εποχιακές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία της επιφάνειας των ωκεανών είναι πολύ μικρότερες από αυτές της ξηράς. Από αυτή την άποψη, στα μεσαία και μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, η θερμοκρασία του αέρα πάνω από τους ωκεανούς είναι αισθητά χαμηλότερη το καλοκαίρι από ό,τι στις ηπείρους και υψηλότερη το χειμώνα.

Η ανομοιόμορφη θέρμανση της ατμόσφαιρας σε διάφορες περιοχές του πλανήτη προκαλεί μια κατανομή της ατμοσφαιρικής πίεσης που δεν είναι ομοιόμορφη στο διάστημα. Στο επίπεδο της θάλασσας, η κατανομή της πίεσης χαρακτηρίζεται από σχετικά χαμηλές τιμές κοντά στον ισημερινό, μια αύξηση στις υποτροπικές περιοχές (ζώνες υψηλή πίεση) και μειώνεται στα μεσαία και μεγάλα γεωγραφικά πλάτη. Ταυτόχρονα, στις ηπείρους των εξωτροπικών γεωγραφικών πλάτη, η πίεση συνήθως αυξάνεται το χειμώνα και μειώνεται το καλοκαίρι, γεγονός που σχετίζεται με την κατανομή της θερμοκρασίας. Κάτω από τη δράση μιας κλίσης πίεσης, ο αέρας παρουσιάζει μια επιτάχυνση που κατευθύνεται από περιοχές υψηλής πίεσης σε περιοχές χαμηλής πίεσης, η οποία οδηγεί στην κίνηση των μαζών αέρα. Οι κινούμενες μάζες αέρα επηρεάζονται επίσης από τη δύναμη εκτροπής της περιστροφής της Γης (δύναμη Coriolis), τη δύναμη τριβής, η οποία μειώνεται με το ύψος, και στην περίπτωση των καμπυλόγραμμων τροχιών, η φυγόκεντρος δύναμη. Μεγάλη σημασία έχει η τυρβώδης ανάμειξη του αέρα (βλ. Αναταράξεις στην ατμόσφαιρα).

Συνδέεται με την κατανομή της πλανητικής πίεσης ένα πολύπλοκο σύστημαρεύματα αέρα (γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας). Στο μεσημβρινό επίπεδο, κατά μέσο όρο, ανιχνεύονται δύο ή τρία κύτταρα μεσημβρινής κυκλοφορίας. Κοντά στον ισημερινό, ο θερμός αέρας ανεβαίνει και πέφτει στις υποτροπικές περιοχές, σχηματίζοντας ένα κύτταρο Hadley. Εκεί κατεβαίνει και ο αέρας της αντίστροφης κυψέλης Ferrell. Σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, συχνά ανιχνεύεται μια άμεση πολική κυψέλη. Οι μεσημβρινές ταχύτητες κυκλοφορίας είναι της τάξης του 1 m/s ή μικρότερες. Λόγω της δράσης της δύναμης Coriolis, δυτικοί άνεμοι παρατηρούνται στο μεγαλύτερο μέρος της ατμόσφαιρας με ταχύτητες στη μέση τροπόσφαιρα περίπου 15 m/s. Υπάρχουν σχετικά βιώσιμα συστήματαάνεμοι. Αυτά περιλαμβάνουν εμπορικούς ανέμους - άνεμους που πνέουν από ζώνες υψηλής πίεσης στις υποτροπικές περιοχές προς τον ισημερινό με αξιοσημείωτη ανατολική συνιστώσα (από ανατολικά προς δυτικά). Οι μουσώνες είναι αρκετά σταθεροί - ρεύματα αέρα που έχουν σαφώς έντονο εποχιακό χαρακτήρα: φυσούν από τον ωκεανό προς την ηπειρωτική χώρα το καλοκαίρι και προς την αντίθετη κατεύθυνση το χειμώνα. Οι μουσώνες του Ινδικού Ωκεανού είναι ιδιαίτερα τακτικοί. Στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη, η κίνηση των αέριων μαζών είναι κυρίως δυτική (από τα δυτικά προς τα ανατολικά). Αυτή είναι μια ζώνη ατμοσφαιρικών μετώπων, στα οποία προκύπτουν μεγάλες δίνες - κυκλώνες και αντικυκλώνες, που καλύπτουν πολλές εκατοντάδες και ακόμη και χιλιάδες χιλιόμετρα. Κυκλώνες εμφανίζονται επίσης στις τροπικές περιοχές. εδώ διαφέρουν σε μικρότερα μεγέθη, αλλά πολύ υψηλές ταχύτητες ανέμου, που φτάνουν σε δύναμη τυφώνα (33 m/s ή περισσότερο), τους λεγόμενους τροπικούς κυκλώνες. Στον Ατλαντικό και στα ανατολικά Ειρηνικός ωκεανόςονομάζονται τυφώνες, και στο δυτικό Ειρηνικό, τυφώνες. Στην ανώτερη τροπόσφαιρα και στην κατώτερη στρατόσφαιρα, στις περιοχές που χωρίζουν το άμεσο κύτταρο της μεσημβρινής κυκλοφορίας Hadley και το αντίστροφο κύτταρο Ferrell, σχετικά στενά, πλάτους εκατοντάδων χιλιομέτρων, παρατηρούνται συχνά ρεύματα πίδακα με έντονα καθορισμένα όρια, εντός των οποίων ο άνεμος φτάνει τα 100 -150 και μάλιστα 200 m/ Με.

Κλίμα και καιρός. Η διαφορά στην ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που έρχεται σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη προς την επιφάνεια της γης, η οποία είναι διαφορετική σε φυσικές ιδιότητες, καθορίζει την ποικιλομορφία των γήινων κλιμάτων. Από τον ισημερινό έως τα τροπικά γεωγραφικά πλάτη, η θερμοκρασία του αέρα κοντά στην επιφάνεια της γης είναι κατά μέσο όρο 25-30 ° C και αλλάζει ελάχιστα κατά τη διάρκεια του έτους. Στην ισημερινή ζώνη πέφτουν συνήθως πολλές βροχοπτώσεις, γεγονός που δημιουργεί συνθήκες για υπερβολική υγρασία εκεί. Στις τροπικές ζώνες, η ποσότητα της βροχόπτωσης μειώνεται και σε ορισμένες περιοχές γίνεται πολύ μικρή. Εδώ είναι οι απέραντες έρημοι της Γης.

Σε υποτροπικά και μεσαία γεωγραφικά πλάτη, η θερμοκρασία του αέρα ποικίλλει σημαντικά καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους, και η διαφορά μεταξύ των θερμοκρασιών καλοκαιριού και χειμώνα είναι ιδιαίτερα μεγάλη σε περιοχές των ηπείρων απομακρυσμένες από τους ωκεανούς. Έτσι, σε ορισμένες περιοχές της Ανατολικής Σιβηρίας, το ετήσιο εύρος της θερμοκρασίας του αέρα φτάνει τους 65°C. Οι συνθήκες ύγρανσης σε αυτά τα γεωγραφικά πλάτη είναι πολύ διαφορετικές, εξαρτώνται κυρίως από το καθεστώς της γενικής κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας και ποικίλλουν σημαντικά από έτος σε έτος.

Στα πολικά γεωγραφικά πλάτη, η θερμοκρασία παραμένει χαμηλή καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, ακόμη και αν υπάρχει αισθητή εποχιακή διακύμανση. Αυτό συμβάλλει στην ευρεία κατανομή της κάλυψης πάγου στους ωκεανούς και στη γη και στον μόνιμο παγετό, που καταλαμβάνει πάνω από το 65% της έκτασης της Ρωσίας, κυρίως στη Σιβηρία.

Τις τελευταίες δεκαετίες, οι αλλαγές στο παγκόσμιο κλίμα έχουν γίνει όλο και πιο αισθητές. Η θερμοκρασία αυξάνεται περισσότερο σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη παρά σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη. περισσότερο το χειμώνα παρά το καλοκαίρι. περισσότερο τη νύχταπαρά κατά τη διάρκεια της ημέρας. Κατά τον 20ο αιώνα, η μέση ετήσια θερμοκρασία του αέρα κοντά στην επιφάνεια της γης στη Ρωσία αυξήθηκε κατά 1,5-2 ° C και σε ορισμένες περιοχές της Σιβηρίας παρατηρείται αύξηση αρκετών βαθμών. Αυτό σχετίζεται με την αύξηση του φαινομένου του θερμοκηπίου λόγω της αύξησης της συγκέντρωσης μικρών αέριων προσμίξεων.

Ο καιρός καθορίζεται από τις συνθήκες της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας και γεωγραφική θέσηεδάφους, είναι πιο σταθερό στις τροπικές περιοχές και πιο μεταβλητό στα μεσαία και μεγάλα γεωγραφικά πλάτη. Κυρίως, ο καιρός αλλάζει στις ζώνες μεταβολής των αέριων μαζών, λόγω της διέλευσης ατμοσφαιρικών μετώπων, κυκλώνων και αντικυκλώνων, μεταφέροντας βροχοπτώσεις και αυξανόμενο αέρα. Τα δεδομένα για την πρόγνωση του καιρού συλλέγονται από επίγειους μετεωρολογικούς σταθμούς, πλοία και αεροσκάφη και μετεωρολογικούς δορυφόρους. Δείτε επίσης μετεωρολογία.

Οπτικά, ακουστικά και ηλεκτρικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα. Όταν η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία διαδίδεται στην ατμόσφαιρα, ως αποτέλεσμα διάθλασης, απορρόφησης και διασποράς του φωτός από τον αέρα και διαφόρων σωματιδίων (αεροζόλ, κρύσταλλοι πάγου, σταγόνες νερού), προκύπτουν διάφορα οπτικά φαινόμενα: ουράνιο τόξο, κορώνες, φωτοστέφανο, αντικατοπτρισμός κ.λπ. Η διασπορά καθορίζει το φαινομενικό ύψος του στερεώματος και το μπλε χρώμα του ουρανού. Το εύρος ορατότητας των αντικειμένων καθορίζεται από τις συνθήκες διάδοσης του φωτός στην ατμόσφαιρα (βλ. Ατμοσφαιρική ορατότητα). Η διαφάνεια της ατμόσφαιρας σε διαφορετικά μήκη κύματος καθορίζει το εύρος επικοινωνίας και τη δυνατότητα ανίχνευσης αντικειμένων με όργανα, συμπεριλαμβανομένης της δυνατότητας αστρονομικών παρατηρήσεων από την επιφάνεια της Γης. Για μελέτες οπτικών ανομοιογενειών στη στρατόσφαιρα και τη μεσόσφαιρα, το φαινόμενο του λυκόφωτος παίζει σημαντικό ρόλο. Για παράδειγμα, η φωτογράφηση του λυκόφωτος από διαστημόπλοιο καθιστά δυνατό τον εντοπισμό στρωμάτων αερολύματος. Τα χαρακτηριστικά της διάδοσης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα καθορίζουν την ακρίβεια των μεθόδων για την τηλεπισκόπηση των παραμέτρων της. Όλα αυτά τα ερωτήματα, όπως και πολλά άλλα, μελετώνται από την ατμοσφαιρική οπτική. Η διάθλαση και η σκέδαση των ραδιοκυμάτων καθορίζουν τις δυνατότητες λήψης ραδιοφώνου (βλ. Διάδοση ραδιοκυμάτων).

Η διάδοση του ήχου στην ατμόσφαιρα εξαρτάται από τη χωρική κατανομή της θερμοκρασίας και την ταχύτητα του ανέμου (βλ. Ατμοσφαιρική ακουστική). Έχει ενδιαφέρον για την τηλεπισκόπηση της ατμόσφαιρας. Οι εκρήξεις γομώσεων που εκτοξεύτηκαν από πυραύλους στην ανώτερη ατμόσφαιρα παρείχαν πληθώρα πληροφοριών για τα αιολικά συστήματα και την πορεία της θερμοκρασίας στη στρατόσφαιρα και τη μεσόσφαιρα. Σε μια σταθερά στρωματοποιημένη ατμόσφαιρα, όταν η θερμοκρασία πέφτει με το ύψος πιο αργά από την αδιαβατική κλίση (9,8 K/km), προκύπτουν τα λεγόμενα εσωτερικά κύματα. Αυτά τα κύματα μπορούν να διαδοθούν προς τα πάνω στη στρατόσφαιρα και ακόμη και στη μεσόσφαιρα, όπου εξασθενούν, συμβάλλοντας σε αυξημένο άνεμο και αναταράξεις.

Το αρνητικό φορτίο της Γης και το ηλεκτρικό πεδίο που προκαλείται από αυτό, η ατμόσφαιρα, μαζί με την ηλεκτρικά φορτισμένη ιονόσφαιρα και τη μαγνητόσφαιρα, δημιουργούν ένα παγκόσμιο ηλεκτρικό κύκλωμα. Σημαντικό ρόλο παίζει ο σχηματισμός νεφών και ο κεραυνικός ηλεκτρισμός. Ο κίνδυνος των κεραυνικών εκκενώσεων κατέστησε αναγκαία την ανάπτυξη μεθόδων αντικεραυνικής προστασίας κτιρίων, κατασκευών, ηλεκτρικών γραμμών και επικοινωνιών. Το φαινόμενο αυτό είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο για την αεροπορία. Οι εκκενώσεις κεραυνών προκαλούν ατμοσφαιρικές ραδιοπαρεμβολές, που ονομάζονται ατμοσφαιρικές (βλέπε Σφυρίχτρα ατμοσφαιρικές). Κατά την απότομη αύξηση της έντασης ηλεκτρικό πεδίοφωτεινές εκκενώσεις που εμφανίζονται στα άκρα και αιχμηρές γωνίεςαντικείμενα που προεξέχουν πάνω από την επιφάνεια της γης, σε μεμονωμένες κορυφές στα βουνά κ.λπ. (φώτα Elma). Η ατμόσφαιρα περιέχει πάντα έναν αριθμό ελαφρών και βαρέων ιόντων, τα οποία ποικίλλουν πολύ ανάλογα με τις συγκεκριμένες συνθήκες, που καθορίζουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα της ατμόσφαιρας. Οι κύριοι ιονιστές αέρα κοντά στην επιφάνεια της γης - ακτινοβολία ραδιενεργών ουσιών που περιέχονται σε φλοιός της γηςκαι στην ατμόσφαιρα, καθώς και τις κοσμικές ακτίνες. Δείτε επίσης ατμοσφαιρικός ηλεκτρισμός.

Η ανθρώπινη επίδραση στην ατμόσφαιρα.Τους τελευταίους αιώνες, έχει σημειωθεί αύξηση της συγκέντρωσης αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα λόγω των ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Το ποσοστό του διοξειδίου του άνθρακα αυξήθηκε από 2,8-10 2 πριν από διακόσια χρόνια σε 3,8-10 2 το 2005, η περιεκτικότητα σε μεθάνιο - από 0,7-10 1 περίπου πριν από 300-400 χρόνια σε 1,8-10 -4 στην αρχή του 21ος αιώνας; περίπου το 20% της αύξησης του φαινομένου του θερμοκηπίου τον περασμένο αιώνα δόθηκε από τα φρέον, τα οποία ουσιαστικά δεν υπήρχαν στην ατμόσφαιρα μέχρι τα μέσα του 20ου αιώνα. Αυτές οι ουσίες αναγνωρίζονται ως παράγοντες καταστροφής του όζοντος της στρατοσφαιρικής και η παραγωγή τους απαγορεύεται από το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ του 1987. Η αύξηση της συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα προκαλείται από την καύση συνεχώς αυξανόμενων ποσοτήτων άνθρακα, πετρελαίου, φυσικού αερίου και άλλων καυσίμων άνθρακα, καθώς και από την αποψίλωση των δασών, με αποτέλεσμα τη μείωση της απορρόφησης διοξειδίου του άνθρακα μέσω της φωτοσύνθεσης. Η συγκέντρωση του μεθανίου αυξάνεται με την αύξηση της παραγωγής πετρελαίου και φυσικού αερίου (λόγω των απωλειών της), καθώς και με την επέκταση των καλλιεργειών ρυζιού και την αύξηση του αριθμού των βοοειδών. Όλα αυτά συμβάλλουν στην υπερθέρμανση του κλίματος.

Για την αλλαγή του καιρού, έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι ενεργού επιρροής στις ατμοσφαιρικές διεργασίες. Χρησιμοποιούνται για την προστασία των γεωργικών φυτών από τις ζημιές από το χαλάζι διασκορπίζοντας ειδικά αντιδραστήρια στα σύννεφα. Υπάρχουν επίσης μέθοδοι για την εξάλειψη της ομίχλης στα αεροδρόμια, την προστασία των φυτών από τον παγετό, την επιρροή των νεφών για την αύξηση της βροχόπτωσης στα σωστά σημεία ή για τη διασπορά των νεφών κατά τη διάρκεια δημόσιων εκδηλώσεων.

Μελέτη της ατμόσφαιρας. Πληροφορίες για φυσικές διεργασίεςστην ατμόσφαιρα προέρχονται κυρίως από μετεωρολογικές παρατηρήσεις, οι οποίες πραγματοποιούνται από ένα παγκόσμιο δίκτυο μόνιμων μετεωρολογικών σταθμών και σταθμών που βρίσκονται σε όλες τις ηπείρους και σε πολλά νησιά. Οι καθημερινές παρατηρήσεις παρέχουν πληροφορίες για τη θερμοκρασία και την υγρασία του αέρα, την ατμοσφαιρική πίεση και βροχόπτωση, τη συννεφιά, τον άνεμο κ.λπ. Παρατηρήσεις της ηλιακής ακτινοβολίας και των μετασχηματισμών της πραγματοποιούνται σε ακτινομετρικούς σταθμούς. Μεγάλη σημασία για τη μελέτη της ατμόσφαιρας έχουν τα δίκτυα των αεροσταθμών, όπου γίνονται μετεωρολογικές μετρήσεις με τη βοήθεια ραδιοφωνικών σημάτων μέχρι ύψους 30-35 km. Ένας αριθμός σταθμών παρακολουθεί το ατμοσφαιρικό όζον, ηλεκτρικά φαινόμεναστην ατμόσφαιρα, τη χημική σύνθεση του αέρα.

Τα δεδομένα από επίγειους σταθμούς συμπληρώνονται από παρατηρήσεις στους ωκεανούς, όπου λειτουργούν «πλοία καιρού», που βρίσκονται μόνιμα σε ορισμένες περιοχές του Παγκόσμιου Ωκεανού, καθώς και μετεωρολογικές πληροφορίες που λαμβάνονται από έρευνες και άλλα πλοία.

Τις τελευταίες δεκαετίες, ένας αυξανόμενος όγκος πληροφοριών για την ατμόσφαιρα έχει ληφθεί με τη βοήθεια μετεωρολογικών δορυφόρων, στους οποίους είναι εγκατεστημένα όργανα για τη φωτογράφηση νεφών και τη μέτρηση των ροών υπεριώδους, υπέρυθρης και μικροκυματικής ακτινοβολίας από τον Ήλιο. Οι δορυφόροι καθιστούν δυνατή τη λήψη πληροφοριών σχετικά με τα κατακόρυφα προφίλ θερμοκρασίας, τη συννεφιά και την περιεκτικότητά της σε νερό, στοιχεία του ισοζυγίου ατμοσφαιρικής ακτινοβολίας, τη θερμοκρασία της επιφάνειας του ωκεανού κ.λπ. Χρησιμοποιώντας μετρήσεις διάθλασης ραδιοφωνικών σημάτων από ένα σύστημα δορυφόρων πλοήγησης, είναι δυνατό να προσδιορίστε τα κατακόρυφα προφίλ πυκνότητας, πίεσης και θερμοκρασίας, καθώς και την περιεκτικότητα σε υγρασία στην ατμόσφαιρα. Με τη βοήθεια δορυφόρων, κατέστη δυνατό να αποσαφηνιστεί η τιμή της ηλιακής σταθεράς και του πλανητικού albedo της Γης, να κατασκευαστούν χάρτες της ισορροπίας ακτινοβολίας του συστήματος Γης-ατμόσφαιρας, να μετρηθεί το περιεχόμενο και η μεταβλητότητα μικρών ατμοσφαιρικών ακαθαρσιών και να λυθούν πολλά άλλα προβλήματα της φυσικής της ατμόσφαιρας και της παρακολούθησης του περιβάλλοντος.

Λιτ .: Budyko M. I. Κλίμα στο παρελθόν και στο μέλλον. L., 1980; Matveev L. T. Μάθημα γενικής μετεωρολογίας. Φυσική της ατμόσφαιρας. 2η έκδ. L., 1984; Budyko M. I., Ronov A. B., Yanshin A. L. Ιστορία της ατμόσφαιρας. L., 1985; Khrgian A.Kh. Ατμοσφαιρική Φυσική. Μ., 1986; Atmosphere: A Handbook. L., 1991; Khromov S. P., Petrosyants M. A. Μετεωρολογία και κλιματολογία. 5η έκδ. Μ., 2001.

G. S. Golitsyn, N. A. Zaitseva.

Εγκυκλοπαιδικό YouTube

1 / 5

✪ Διαστημόπλοιο Γη (Επεισόδιο 14) - Ατμόσφαιρα

✪ Γιατί δεν τραβήχτηκε η ατμόσφαιρα στο κενό του διαστήματος;

✪ Είσοδος στη γήινη ατμόσφαιρα του διαστημικού σκάφους "Soyuz TMA-8"

✪ Δομή της ατμόσφαιρας, νόημα, μελέτη

✪ O. S. Ugolnikov " ανώτερη ατμόσφαιρα. Συνάντηση Γης και Διαστήματος»

Υπότιτλοι

Όριο ατμόσφαιρας

Ως ατμόσφαιρα θεωρείται η περιοχή γύρω από τη Γη στην οποία το αέριο μέσο περιστρέφεται μαζί με τη Γη συνολικά. Η ατμόσφαιρα περνά στον διαπλανητικό χώρο σταδιακά, στην εξώσφαιρα, ξεκινώντας από υψόμετρο 500-1000 km από την επιφάνεια της Γης.

Σύμφωνα με τον ορισμό που προτείνει η Διεθνής Ομοσπονδία Αεροπορίας, το όριο μεταξύ της ατμόσφαιρας και του διαστήματος χαράσσεται κατά μήκος της γραμμής Karmana, που βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 100 km, πάνω από την οποία οι αεροπορικές πτήσεις γίνονται εντελώς αδύνατες. Η NASA χρησιμοποιεί το σήμα των 122 χιλιομέτρων (400.000 πόδια) ως το όριο της ατμόσφαιρας, όπου τα λεωφορεία μεταβαίνουν από ελιγμούς πρόωσης σε αεροδυναμικούς ελιγμούς.

Φυσικές ιδιότητες

Εκτός από τα αέρια που αναφέρονται στον πίνακα, η ατμόσφαιρα περιέχει Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, υδρογονάνθρακες, HCl,, HBr, ατμούς, I 2, Br 2, καθώς και πολλά άλλα αέρια σε μικρές ποσότητες. Στην τροπόσφαιρα υπάρχει συνεχώς μεγάλη ποσότητα αιωρούμενων στερεών και υγρών σωματιδίων (αεροζόλ). Το πιο σπάνιο αέριο σε ατμόσφαιρα της γηςείναι το ραδόνιο (Rn).

Η δομή της ατμόσφαιρας

οριακό στρώμα της ατμόσφαιρας

Το κατώτερο στρώμα της τροπόσφαιρας (πάχος 1-2 km), στο οποίο η κατάσταση και οι ιδιότητες της επιφάνειας της Γης επηρεάζουν άμεσα τη δυναμική της ατμόσφαιρας.

Τροποσφαίρα

Το ανώτερο όριο του είναι σε υψόμετρο 8-10 km σε πολικά, 10-12 km σε εύκρατα και 16-18 km σε τροπικά γεωγραφικά πλάτη. χαμηλότερο το χειμώνα από το καλοκαίρι. Το κατώτερο, κύριο στρώμα της ατμόσφαιρας περιέχει περισσότερο από το 80% της συνολικής μάζας του ατμοσφαιρικού αέρα και περίπου το 90% όλων των υδρατμών που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα. Οι αναταράξεις και η συναγωγή αναπτύσσονται έντονα στην τροπόσφαιρα, εμφανίζονται σύννεφα, αναπτύσσονται κυκλώνες και αντικυκλώνες. Η θερμοκρασία μειώνεται με το υψόμετρο με μέση κατακόρυφη κλίση 0,65°/100 m

τροπόπαυση

Το μεταβατικό στρώμα από την τροπόσφαιρα στη στρατόσφαιρα, το στρώμα της ατμόσφαιρας στο οποίο σταματά η μείωση της θερμοκρασίας με το ύψος.

Στρατόσφαιρα

Το στρώμα της ατμόσφαιρας βρίσκεται σε υψόμετρο 11 έως 50 χλμ. Μια ελαφρά αλλαγή στη θερμοκρασία στο στρώμα 11-25 km (κατώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας) και η αύξησή του στο στρώμα 25-40 km από -56,5 σε 0,8 ° (άνω στρατόσφαιρα ή περιοχή αναστροφής) είναι χαρακτηριστικές. Έχοντας φτάσει σε μια τιμή περίπου 273 K (σχεδόν 0 °C) σε υψόμετρο περίπου 40 km, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή μέχρι υψόμετρο περίπου 55 km. Αυτή η περιοχή σταθερής θερμοκρασίας ονομάζεται στρατόπαυση και είναι το όριο μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας.

Στρατόπαυση

Μεσόσφαιρα

Θερμόσφαιρα

Το ανώτατο όριο είναι περίπου 800 χλμ. Η θερμοκρασία ανεβαίνει σε υψόμετρα 200-300 km, όπου φτάνει σε τιμές της τάξης των 1500 K, μετά την οποία παραμένει σχεδόν σταθερή μέχρι τα μεγάλα υψόμετρα. Υπό τη δράση της ηλιακής ακτινοβολίας και της κοσμικής ακτινοβολίας, ο αέρας ιονίζεται ("πολικά φώτα") - οι κύριες περιοχές της ιονόσφαιρας βρίσκονται μέσα στη θερμόσφαιρα. Σε υψόμετρα άνω των 300 χλμ. κυριαρχεί το ατομικό οξυγόνο. Το ανώτερο όριο της θερμόσφαιρας καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από την τρέχουσα δραστηριότητα του Ήλιου. Σε περιόδους χαμηλής δραστηριότητας - για παράδειγμα, το 2008-2009 - παρατηρείται αισθητή μείωση στο μέγεθος αυτού του στρώματος.

Θερμόπαυση

Η περιοχή της ατμόσφαιρας πάνω από τη θερμόσφαιρα. Σε αυτή την περιοχή, η απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι ασήμαντη και η θερμοκρασία δεν αλλάζει ουσιαστικά με το ύψος.

Εξώσφαιρα (σφαίρα διασποράς)

Σε ύψος 100 km, η ατμόσφαιρα είναι ένα ομοιογενές, καλά αναμεμειγμένο μείγμα αερίων. Στα υψηλότερα στρώματα, η κατανομή των αερίων σε ύψος εξαρτάται από τις μοριακές τους μάζες, η συγκέντρωση των βαρύτερων αερίων μειώνεται ταχύτερα με την απόσταση από την επιφάνεια της Γης. Λόγω της μείωσης της πυκνότητας του αερίου, η θερμοκρασία πέφτει από 0 °C στη στρατόσφαιρα σε -110 °C στη μεσόσφαιρα. Ωστόσο, η κινητική ενέργεια των μεμονωμένων σωματιδίων σε υψόμετρα 200–250 km αντιστοιχεί σε θερμοκρασία ~150 °C. Πάνω από 200 km, παρατηρούνται σημαντικές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία και την πυκνότητα των αερίων στο χρόνο και στο χώρο.

Σε υψόμετρο περίπου 2000-3500 km, η εξώσφαιρα περνά σταδιακά στο λεγόμενο κοντά στο διαστημικό κενό, το οποίο είναι γεμάτο με σπάνια σωματίδια διαπλανητικού αερίου, κυρίως άτομα υδρογόνου. Αλλά αυτό το αέριο είναι μόνο μέρος της διαπλανητικής ύλης. Το άλλο μέρος αποτελείται από σωματίδια που μοιάζουν με σκόνη, κομητικής και μετεωρικής προέλευσης. Εκτός από τα εξαιρετικά σπάνια σωματίδια που μοιάζουν με σκόνη, η ηλεκτρομαγνητική και σωματική ακτινοβολία ηλιακής και γαλαξιακής προέλευσης διεισδύει σε αυτόν τον χώρο.

Ανασκόπηση

Με βάση τις ηλεκτρικές ιδιότητες στην ατμόσφαιρα, εκπέμπουν η ουδετερόσφαιραΚαι ιονόσφαιρα .

Άλλες ιδιότητες της ατμόσφαιρας και επιπτώσεις στο ανθρώπινο σώμα

Ήδη σε υψόμετρο 5 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, ένα μη εκπαιδευμένο άτομο εμφανίζει πείνα με οξυγόνο και χωρίς προσαρμογή, η απόδοση ενός ατόμου μειώνεται σημαντικά. Εδώ τελειώνει η φυσιολογική ζώνη της ατμόσφαιρας. Η ανθρώπινη αναπνοή γίνεται αδύνατη σε υψόμετρο 9 km, αν και μέχρι περίπου 115 km η ατμόσφαιρα περιέχει οξυγόνο.

Σε σπάνια στρώματα αέρα, η διάδοση του ήχου είναι αδύνατη. Μέχρι υψόμετρα 60-90 km, εξακολουθεί να είναι δυνατή η χρήση αντίστασης αέρα και ανύψωσης για ελεγχόμενη αεροδυναμική πτήση. Αλλά ξεκινώντας από υψόμετρα 100-130 km, οι έννοιες του αριθμού M και του ηχητικού φράγματος, που είναι γνωστές σε κάθε πιλότο, χάνουν το νόημά τους: υπάρχει μια υπό όρους γραμμή Karman, πέρα από την οποία ξεκινά η περιοχή της αμιγώς βαλλιστικής πτήσης , που μπορεί να ελεγχθεί μόνο με τη χρήση αντιδραστικών δυνάμεων.

Σε υψόμετρα άνω των 100 km, η ατμόσφαιρα στερείται επίσης μια άλλη αξιοσημείωτη ιδιότητα - την ικανότητα να απορροφά, να μεταφέρει και να μεταφέρει θερμική ενέργεια με συναγωγή (δηλαδή με ανάμιξη αέρα). Αυτό σημαίνει ότι διάφορα στοιχεία εξοπλισμού, εξοπλισμός του τροχιακού διαστημικού σταθμού δεν θα μπορούν να ψύχονται από έξω με τον τρόπο που γίνεται συνήθως σε ένα αεροπλάνο - με τη βοήθεια πίδακες αέρα και θερμαντικά σώματα αέρα. Σε τέτοιο ύψος, όπως γενικά στο διάστημα, ο μόνος τρόπος μεταφοράς θερμότητας είναι η θερμική ακτινοβολία.

Ιστορία του σχηματισμού της ατμόσφαιρας

Σύμφωνα με την πιο κοινή θεωρία, η ατμόσφαιρα της Γης κατά τη διάρκεια της ιστορίας της τελευταίας μετακόμισε τρία διαφορετικάσκευάσματα. Αρχικά, αποτελούνταν από ελαφρά αέρια (υδρογόνο και ήλιο) που συλλαμβάνονταν από τον διαπλανητικό χώρο. Αυτό το λεγόμενο πρωταρχική ατμόσφαιρα. Στο επόμενο στάδιο, η ενεργή ηφαιστειακή δραστηριότητα οδήγησε στον κορεσμό της ατμόσφαιρας με αέρια εκτός του υδρογόνου (διοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία, υδρατμοί). Ετσι δευτερεύουσα ατμόσφαιρα. Αυτή η ατμόσφαιρα ήταν αναζωογονητική. Επιπλέον, η διαδικασία σχηματισμού της ατμόσφαιρας προσδιορίστηκε από τους ακόλουθους παράγοντες:

διαρροή ελαφρών αερίων (υδρογόνο και ήλιο) στον διαπλανητικό χώρο.
χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, των κεραυνών και ορισμένων άλλων παραγόντων.

Σταδιακά, αυτοί οι παράγοντες οδήγησαν στο σχηματισμό τριτογενής ατμόσφαιρα, που χαρακτηρίζεται από πολύ χαμηλότερη περιεκτικότητα σε υδρογόνο και πολύ μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα (που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα χημικών αντιδράσεων από αμμωνία και υδρογονάνθρακες).

Αζωτο

Ο σχηματισμός μεγάλης ποσότητας αζώτου N 2 οφείλεται στην οξείδωση της ατμόσφαιρας αμμωνίας-υδρογόνου από το μοριακό οξυγόνο O 2, το οποίο άρχισε να προέρχεται από την επιφάνεια του πλανήτη ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, ξεκινώντας από 3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Το άζωτο N 2 απελευθερώνεται επίσης στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της απονιτροποίησης των νιτρικών αλάτων και άλλων ενώσεων που περιέχουν άζωτο. Το άζωτο οξειδώνεται από το όζον σε ΝΟ στην ανώτερη ατμόσφαιρα.

Το άζωτο N 2 εισέρχεται σε αντιδράσεις μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες (για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια εκκένωσης κεραυνού). Η οξείδωση του μοριακού αζώτου από το όζον κατά τις ηλεκτρικές εκκενώσεις χρησιμοποιείται σε μικρές ποσότητες στη βιομηχανική παραγωγή αζωτούχων λιπασμάτων. Μπορεί να οξειδωθεί με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και να μετατραπεί σε βιολογικά ενεργή μορφή από κυανοβακτήρια (γαλαζοπράσινα φύκια) και οζώδη βακτήρια που σχηματίζουν ριζοβιακή συμβίωση με τα όσπρια, τα οποία μπορούν να είναι αποτελεσματικά φυτά πράσινης λίπανσης που δεν καταστρέφουν, αλλά εμπλουτίζουν το έδαφος με φυσικά λιπάσματα.

Οξυγόνο

ευγενή αέρια

Μόλυνση του αέρα

Πρόσφατα, ο άνθρωπος έχει αρχίσει να επηρεάζει την εξέλιξη της ατμόσφαιρας. αποτέλεσμα ανθρώπινη δραστηριότηταυπήρχε μια συνεχής αύξηση της περιεκτικότητας σε διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα λόγω της καύσης των καυσίμων υδρογονανθράκων που συσσωρεύτηκαν σε προηγούμενες γεωλογικές εποχές. Τεράστιες ποσότητες CO 2 καταναλώνονται κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης και απορροφώνται από τους ωκεανούς του κόσμου. Αυτό το αέριο εισέρχεται στην ατμόσφαιρα λόγω της αποσύνθεσης ανθρακικών πετρωμάτων και οργανικών ουσιών φυτικής και ζωικής προέλευσης, καθώς και λόγω ηφαιστειακών και ανθρώπινων παραγωγικών δραστηριοτήτων. Τα τελευταία 100 χρόνια, η περιεκτικότητα σε CO 2 στην ατμόσφαιρα έχει αυξηθεί κατά 10%, με το κύριο μέρος (360 δισεκατομμύρια τόνοι) να προέρχεται από την καύση καυσίμου. Εάν ο ρυθμός αύξησης της καύσης καυσίμου συνεχιστεί, τότε στα επόμενα 200-300 χρόνια η ποσότητα CO 2 στην ατμόσφαιρα θα διπλασιαστεί και μπορεί να οδηγήσει σε παγκόσμιες κλιματικές αλλαγές.

Η καύση του καυσίμου είναι η κύρια πηγή ρυπογόνων αερίων (СО,, SO 2). Το διοξείδιο του θείου οξειδώνεται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο σε SO 3 και το μονοξείδιο του αζώτου σε NO 2 στην ανώτερη ατμόσφαιρα, το οποίο με τη σειρά του αλληλεπιδρά με τους υδρατμούς και το προκύπτον θειικό οξύ H 2 SO 4 και το νιτρικό οξύ HNO 3 πέφτουν στην επιφάνεια της Γης. η μορφή λεγόμενη. όξινη βροχή. Χρήση