Дебелината на атмосферата е около 120 км от повърхността на Земята. Общата маса на въздуха в атмосферата е (5,1-5,3) 10 18 kg. От тях масата на сухия въздух е 5,1352 ± 0,0003 10 18 kg, общата маса на водните пари е средно 1,27 10 16 kg.

тропопауза

Преходният слой от тропосферата към стратосферата, слоят на атмосферата, в който спира намаляването на температурата с височина.

Стратосфера

Слоят на атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 км. Характерна е лека промяна в температурата в слоя 11-25 km (долния слой на стратосферата) и повишаването му в слоя 25-40 km от −56,5 до 0,8 ° (горна стратосфера или инверсионна област). Достигнала стойност от около 273 K (почти 0 °C) на надморска височина от около 40 km, температурата остава постоянна до надморска височина от около 55 km. Тази област с постоянна температура се нарича стратопауза и е границата между стратосферата и мезосферата.

Стратопауза

Граничният слой на атмосферата между стратосферата и мезосферата. Има максимум във вертикалното разпределение на температурата (около 0 °C).

Мезосфера

Земна атмосфера

Границата на земната атмосфера

Термосфера

Горната граница е около 800 км. Температурата се повишава до надморска височина от 200-300 km, където достига стойности от порядъка на 1500 K, след което остава почти постоянна до голяма надморска височина. Под въздействието на ултравиолетовата и рентгеновата слънчева радиация и космическата радиация въздухът се йонизира ("полярно сияние") - основните области на йоносферата се намират вътре в термосферата. На надморска височина над 300 км преобладава атомният кислород. Горната граница на термосферата до голяма степен се определя от текущата активност на Слънцето. В периоди на ниска активност - например през 2008-2009 г. - има забележимо намаляване на размера на този слой.

Термопауза

Областта на атмосферата над термосферата. В този регион поглъщането на слънчевата радиация е незначително и температурата всъщност не се променя с височината.

Екзосфера (разсейваща сфера)

До височина 100 км атмосферата е хомогенна, добре смесена смес от газове. В по-високите слоеве разпределението на газовете по височина зависи от техните молекулни маси, концентрацията на по-тежките газове намалява по-бързо с отдалечаване от повърхността на Земята. Поради намаляването на плътността на газа температурата пада от 0 °C в стратосферата до −110 °C в мезосферата. Но кинетичната енергия на отделните частици на височини от 200–250 km съответства на температура от ~150 °C. Над 200 km се наблюдават значителни колебания в температурата и плътността на газа във времето и пространството.

На височина около 2000-3500 км екзосферата постепенно преминава в т.нар. близък космически вакуум, който е пълен със силно разредени частици от междупланетен газ, главно водородни атоми. Но този газ е само част от междупланетната материя. Другата част е съставена от прахообразни частици от кометен и метеоритен произход. В допълнение към изключително разредените прахообразни частици, в това пространство прониква електромагнитно и корпускулярно лъчение от слънчев и галактически произход.

Тропосферата представлява около 80% от масата на атмосферата, стратосферата представлява около 20%; масата на мезосферата е не повече от 0,3%, термосферата е по-малко от 0,05% от общата маса на атмосферата. Въз основа на електрическите свойства на атмосферата се разграничават неутросферата и йоносферата. В момента се смята, че атмосферата се простира до надморска височина от 2000-3000 км.

В зависимост от състава на газа в атмосферата те отделят хомосфераи хетеросфера. хетеросфера- това е област, в която гравитацията влияе върху разделянето на газовете, тъй като тяхното смесване на такава височина е незначително. Оттук следва променливият състав на хетеросферата. Под него се намира добре смесена, хомогенна част от атмосферата, наречена хомосфера. Границата между тези слоеве се нарича турбопауза, тя се намира на надморска височина от около 120 км.

Физиологични и други свойства на атмосферата

Вече на надморска височина от 5 км необучен човек развива кислороден глад и без адаптация производителността на човека значително намалява. Тук свършва физиологичната зона на атмосферата. Човешкото дишане става невъзможно на височина от 9 км, въпреки че до около 115 км атмосферата съдържа кислород.

Атмосферата ни осигурява необходимия кислород за дишане. Въпреки това, поради спада на общото налягане на атмосферата, докато се издигате на височина, парциалното налягане на кислорода също намалява съответно.

В разредените слоеве въздух разпространението на звука е невъзможно. До височини от 60-90 км все още е възможно да се използва въздушно съпротивление и повдигане за контролиран аеродинамичен полет. Но започвайки от надморска височина от 100-130 км, концепциите за числото М и звуковата бариера, познати на всеки пилот, губят значението си: там минава условната линия на Карман, отвъд която започва зоната на чисто балистичен полет, които могат да се контролират само с помощта на реактивни сили.

На височини над 100 km атмосферата е лишена и от друго забележително свойство - способността да абсорбира, провежда и пренася топлинна енергия чрез конвекция (т.е. чрез смесване на въздуха). Това означава, че различни елементи от оборудването, оборудването на орбиталната космическа станция няма да могат да се охлаждат отвън по начина, по който обикновено се прави в самолета - с помощта на въздушни струи и въздушни радиатори. На такава височина, както и в космоса като цяло, единственият начин за пренос на топлина е топлинното излъчване.

История на образуването на атмосферата

Според най-разпространената теория атмосферата на Земята е била в три различни състава във времето. Първоначално се състои от леки газове (водород и хелий), уловени от междупланетното пространство. Този т.нар първична атмосфера(преди около четири милиарда години). На следващия етап активната вулканична дейност доведе до насищане на атмосферата с газове, различни от водород (въглероден диоксид, амоняк, водни пари). Ето как вторична атмосфера(около три милиарда години преди наши дни). Тази атмосфера беше възстановяваща. Освен това процесът на образуване на атмосферата се определя от следните фактори:

• изтичане на леки газове (водород и хелий) в междупланетното пространство;
• химични реакции, протичащи в атмосферата под въздействието на ултравиолетово лъчение, мълнии и някои други фактори.

Постепенно тези фактори доведоха до образуването третична атмосфера, характеризиращ се с много по-ниско съдържание на водород и много по-високо съдържание на азот и въглероден диоксид (образуван в резултат на химични реакции от амоняк и въглеводороди).

Азот

Образуването на голямо количество азот N 2 се дължи на окисляването на амонячно-водородната атмосфера от молекулярния кислород O 2, който започва да идва от повърхността на планетата в резултат на фотосинтеза, започвайки от преди 3 милиарда години. Азот N 2 също се отделя в атмосферата в резултат на денитрификацията на нитрати и други азотсъдържащи съединения. Азотът се окислява от озона до NO в горните слоеве на атмосферата.

Азот N 2 влиза в реакции само при определени условия (например по време на мълния). Окисляването на молекулярен азот от озон по време на електрически разряди се използва в малки количества в промишленото производство на азотни торове. Може да се окислява с нисък разход на енергия и да се превръща в биологично активна форма от цианобактерии (синьо-зелени водорасли) и нодулни бактерии, които образуват ризобиална симбиоза с бобовите растения, т.нар. зелено торене.

Кислород

Съставът на атмосферата започва да се променя радикално с появата на живите организми на Земята, в резултат на фотосинтеза, придружена от освобождаване на кислород и усвояване на въглероден диоксид. Първоначално кислородът се изразходва за окисляване на редуцирани съединения - амоняк, въглеводороди, желязото, съдържащо се в океаните, и др. В края на този етап съдържанието на кислород в атмосферата започва да расте. Постепенно се формира модерна атмосфера с окислителни свойства. Тъй като това предизвика сериозни и резки промени в много процеси, протичащи в атмосферата, литосферата и биосферата, това събитие беше наречено Кислородна катастрофа.

благородни газове

Замърсяване на въздуха

Напоследък човекът започна да влияе върху еволюцията на атмосферата. Резултатът от неговите дейности беше постоянно значително увеличаване на съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата поради изгарянето на въглеводородни горива, натрупани в предишни геоложки епохи. Огромни количества CO 2 се изразходват по време на фотосинтезата и се абсорбират от световните океани. Този газ навлиза в атмосферата поради разлагането на карбонатни скали и органични вещества от растителен и животински произход, както и поради вулканизъм и човешки производствени дейности. През последните 100 години съдържанието на CO 2 в атмосферата се е увеличило с 10%, като основната част (360 милиарда тона) идва от изгарянето на гориво. Ако темпът на нарастване на изгарянето на горива продължи, тогава през следващите 200-300 години количеството CO 2 в атмосферата ще се удвои и може да доведе до глобални промени в климата.

Изгарянето на горива е основният източник на замърсяващи газове (СО,, SO 2). Серният диоксид се окислява от атмосферния кислород до SO 3 в горните слоеве на атмосферата, който от своя страна взаимодейства с водни пари и амоняк, а получената сярна киселина (H 2 SO 4) и амониев сулфат ((NH 4) 2 SO 4) се връщат в повърхността на Земята под формата на т.нар. киселинен дъжд. Използването на двигатели с вътрешно горене води до значително замърсяване на въздуха с азотни оксиди, въглеводороди и оловни съединения (тетраетил олово Pb (CH 3 CH 2) 4)).

Аерозолното замърсяване на атмосферата се причинява както от естествени причини (изригване на вулкан, прашни бури, увличане на капчици морска вода и растителен прашец и др.), така и от стопанска дейност на човека (добив на руди и строителни материали, изгаряне на гориво, производство на цимент и др. .). Интензивното мащабно отстраняване на твърди частици в атмосферата е една от възможните причини за изменението на климата на планетата.

Вижте също

• Jacchia (модел на атмосферата)

Бележки

Връзки

Литература

1. В. В. Парин, Ф. П. Космолински, Б. А. Душков„Космическа биология и медицина“ (2-ро издание, преработено и допълнено), М .: „Просвещение“, 1975 г., 223 страници.
2. Н. В. Гусакова"Химия на околната среда", Ростов на Дон: Феникс, 2004, 192 с ISBN 5-222-05386-5
3. Соколов В. А.Геохимия на природните газове, М., 1971;
4. Макюен М, Филипс Л.Химия на атмосферата, М., 1978;
5. Уорк К., Уорнър С.Замърсяване на въздуха. Извори и контрол, прев. от англ., М.. 1980;
6. Мониторинг на фоново замърсяване на природните среди. в. 1, Л., 1982.

Земята
История на Земята	Възраст на Земята Геологична история на Земята Геологична времева скала История на живота на Земята Заледяване на Земята Парадокс на слабото младо слънце Теория на гигантския удар Хронология на еволюцията
География и геология	Австралия Азия Антарктика Африка Европа Северна Америка Южна Америка Атлантически океан Индийски океан Северен ледовит океан

СТРУКТУРА НА АТМОСФЕРАТА

атмосфера(от др.гръцки ἀτμός - пара и σφαῖρα - топка) - газова обвивка (геосфера), обграждаща планетата Земя. Вътрешната му повърхност покрива хидросферата и частично земната кора, а външната му повърхност граничи с околоземната част на космическото пространство.

Физични свойства

Дебелината на атмосферата е около 120 км от повърхността на Земята. Общата маса на въздуха в атмосферата е (5,1-5,3) 10 18 kg. От тях масата на сухия въздух е (5,1352 ± 0,0003) 10 18 kg, общата маса на водната пара е средно 1,27 10 16 kg.

Моларната маса на чистия сух въздух е 28,966 g/mol, плътността на въздуха на морската повърхност е приблизително 1,2 kg/m 3 . Налягането при 0 °C на морското равнище е 101,325 kPa; критична температура - -140,7 ° C; критично налягане - 3,7 MPa; C p при 0 °C - 1,0048 10 3 J/(kg K), C v - 0,7159 10 3 J/(kg K) (при 0 °C). Разтворимостта на въздуха във вода (по маса) при 0 ° C - 0,0036%, при 25 ° C - 0,0023%.

За "нормални условия" на земната повърхност се приемат: плътност 1,2 kg / m 3, барометрично налягане 101,35 kPa, температура плюс 20 ° C и относителна влажност 50%. Тези условни показатели имат чисто инженерна стойност.

Структурата на атмосферата

Атмосферата има слоест строеж. Слоевете на атмосферата се различават един от друг по температурата на въздуха, неговата плътност, количеството водна пара във въздуха и други свойства.

Тропосфера(на старогръцки τρόπος - "завой", "промяна" и σφαῖρα - "топка") - долният, най-изучен слой на атмосферата, висок 8-10 км в полярните райони, до 10-12 км в умерените ширини, на екватора - 16-18 км.

При издигане в тропосферата температурата се понижава средно с 0,65 K на всеки 100 m и достига 180-220 K в горната част. Този горен слой на тропосферата, в който спадането на температурата с височина спира, се нарича тропопауза. Следващият слой на атмосферата над тропосферата се нарича стратосфера.

Повече от 80% от общата маса на атмосферния въздух е концентрирана в тропосферата, турбулентността и конвекцията са силно развити, преобладаващата част от водните пари е концентрирана, възникват облаци, образуват се атмосферни фронтове, развиват се циклони и антициклони, както и други процеси, които определят времето и климата. Процесите, протичащи в тропосферата, се дължат предимно на конвекция.

Частта от тропосферата, в която могат да се образуват ледници на земната повърхност, се нарича хионосфера.

тропопауза(от гръцки τροπος - обръщане, изменение и παῦσις - спиране, спиране) - слоят на атмосферата, в който спира намаляването на температурата с височина; преходен слой от тропосфера към стратосфера. В земната атмосфера тропопаузата се намира на височина от 8-12 km (над морското равнище) в полярните области и до 16-18 km над екватора. Височината на тропопаузата също зависи от времето на годината (тропопаузата е по-висока през лятото, отколкото през зимата) и циклоналната активност (тя е по-ниска в циклоните и по-висока в антициклоните)

Дебелината на тропопаузата варира от няколкостотин метра до 2-3 километра. В субтропиците се наблюдават разкъсвания на тропопаузата поради мощни струйни течения. Тропопаузата над определени зони често се разрушава и преформира.

Стратосфера(от латински stratum - настилка, слой) - слой на атмосферата, разположен на височина от 11 до 50 km. Характерна е лека промяна на температурата в слоя 11-25 km (долния слой на стратосферата) и повишаването й в слоя 25-40 km от -56,5 до 0,8 °C (горния слой на стратосферата или инверсионната област). Достигнала стойност от около 273 K (почти 0 °C) на надморска височина от около 40 km, температурата остава постоянна до надморска височина от около 55 km. Тази област с постоянна температура се нарича стратопауза и е границата между стратосферата и мезосферата. Плътността на въздуха в стратосферата е десетки и стотици пъти по-малка от тази на морското равнище.

Именно в стратосферата се намира озоносферният слой („озонов слой“) (на височина от 15-20 до 55-60 km), който определя горната граница на живота в биосферата. Озонът (O 3 ) се образува в резултат на фотохимични реакции най-интензивно на надморска височина ~30 km. Общата маса на O 3 при нормално налягане би била слой с дебелина 1,7-4,0 mm, но дори това е достатъчно, за да абсорбира слънчевата ултравиолетова радиация, която е вредна за живота. Разрушаването на O 3 възниква, когато взаимодейства със свободни радикали, NO, халоген-съдържащи съединения (включително "фреони").

По-голямата част от късовълновата част на ултравиолетовото лъчение (180-200 nm) се задържа в стратосферата и енергията на късите вълни се трансформира. Под въздействието на тези лъчи се променят магнитните полета, разпадат се молекули, настъпва йонизация, ново образуване на газове и други химични съединения. Тези процеси могат да се наблюдават под формата на северно сияние, светкавици и други сияния.

В стратосферата и по-високите слоеве, под въздействието на слънчевата радиация, газовите молекули се дисоциират - на атоми (над 80 km CO 2 и H 2 дисоциират, над 150 km - O 2, над 300 km - N 2). На надморска височина от 200-500 km в йоносферата се случва и йонизация на газове; на височина от 320 km концентрацията на заредени частици (O + 2, O - 2, N + 2) е ~ 1/300 от концентрация на неутрални частици. В горните слоеве на атмосферата има свободни радикали - OH, HO 2 и др.

В стратосферата почти няма водна пара.

Полетите в стратосферата започват през 30-те години на миналия век. Широко известен е полетът на първия стратосферен балон (FNRS-1), който Огюст Пикар и Пол Кипфер направиха на 27 май 1931 г. до височина 16,2 km. Съвременните бойни и свръхзвукови търговски самолети летят в стратосферата на височини обикновено до 20 km (въпреки че динамичният таван може да бъде много по-висок). Височинните метеорологични балони се издигат до 40 км; рекордът за безпилотен балон е 51,8 км.

Напоследък във военните кръгове на Съединените щати се обръща голямо внимание на развитието на слоевете на стратосферата над 20 km, често наричани "предпространство" (англ. « близкия космос» ). Предполага се, че безпилотните дирижабли и самолетите със слънчева енергия (като NASA Pathfinder) ще могат да останат на надморска височина от около 30 km за дълго време и да осигурят наблюдение и комуникация за много големи райони, като същевременно останат слабо уязвими за противовъздушната отбрана системи; такива устройства ще бъдат в пъти по-евтини от сателитите.

Стратопауза- слой на атмосферата, който е границата между два слоя, стратосферата и мезосферата. В стратосферата температурата се повишава с надморска височина, а стратопаузата е слоят, където температурата достига своя максимум. Температурата на стратопаузата е около 0 °C.

Това явление се наблюдава не само на Земята, но и на други планети с атмосфера.

На Земята стратопаузата се намира на надморска височина от 50 - 55 км. Атмосферното налягане е около 1/1000 от налягането на морското равнище.

Мезосфера(от гръцки μεσο- - „среден“ и σφαῖρα - „топка“, „сфера“) - слоят на атмосферата на височини от 40-50 до 80-90 km. Характеризира се с повишаване на температурата с височина; максималната (около +50 ° C) температура се намира на надморска височина от около 60 km, след което температурата започва да намалява до -70 ° или -80 ° C. Такова понижение на температурата е свързано с енергийното поглъщане на слънчевата радиация (радиация) от озона. Терминът е приет от Географския и геофизически съюз през 1951 г.

Газовият състав на мезосферата, както и тези на долните слоеве на атмосферата, е постоянен и съдържа около 80% азот и 20% кислород.

Мезосферата е отделена от подлежащата стратосфера от стратопаузата и от горната термосфера от мезопаузата. Мезопаузата основно съвпада с турбопаузата.

Метеорите започват да светят и като правило изгарят напълно в мезосферата.

В мезосферата могат да се появят нощни облаци.

За полетите мезосферата е нещо като "мъртва зона" - въздухът тук е твърде разреден, за да поддържа самолети или балони (на височина 50 км плътността на въздуха е 1000 пъти по-малка, отколкото на морското равнище), и в същото време твърде плътно за изкуствени полети сателити в толкова ниска орбита. Преките изследвания на мезосферата се извършват главно с помощта на суборбитални метеорологични ракети; като цяло мезосферата е проучена по-лошо от другите слоеве на атмосферата, във връзка с което учените я нарекоха „игноросфера“.

мезопауза

мезопаузаСлоят на атмосферата, който разделя мезосферата и термосферата. На Земята се намира на надморска височина от 80-90 км. В мезопаузата има температурен минимум, който е около -100 ° C. Долу (започвайки от височина около 50 km) температурата спада с височина, горе (до височина около 400 km) отново се повишава. Мезопаузата съвпада с долната граница на областта на активно поглъщане на рентгеновите лъчи и най-късата дължина на вълната на ултравиолетовото лъчение на Слънцето. На тази височина се наблюдават сребристи облаци.

Мезопаузата съществува не само на Земята, но и на други планети с атмосфера.

Линия Карман- височина над морското равнище, която условно се приема за граница между земната атмосфера и космоса.

Според дефиницията на Fédération Aéronautique Internationale (FAI), линията Karman е на надморска височина от 100 km.

Височината е кръстена на Теодор фон Карман, американски учен от унгарски произход. Той беше първият, който установи, че приблизително на тази височина атмосферата става толкова разредена, че аеронавтиката става невъзможна, тъй като скоростта на самолета, необходима за създаване на достатъчно повдигане, става по-голяма от първата космическа скорост и следователно, за да се постигне по-висока височини, е необходимо да се използват средствата на космонавтиката.

Земната атмосфера продължава отвъд линията на Карман. Външната част на земната атмосфера, екзосферата, се простира до надморска височина от 10 000 km или повече, на такава надморска височина атмосферата се състои главно от водородни атоми, които могат да напуснат атмосферата.

Достигането до линията Карман беше първото условие за наградата Ansari X, тъй като това е основата за признаването на полета като космически.

Стратосферата е един от горните слоеве на въздушната обвивка на нашата планета. Започва на надморска височина около 11 км над земята. Тук вече не летят пътнически самолети и рядко се образуват облаци. Озонът се намира в стратосферата - тънка обвивка, която предпазва планетата от проникването на вредното ултравиолетово лъчение.

Въздушна обвивка на планетата

Атмосферата е газовата обвивка на Земята, прилежаща към вътрешната повърхност на хидросферата и земната кора. Външната му граница постепенно преминава в космическото пространство. Съставът на атмосферата включва газове: азот, кислород, аргон, въглероден диоксид и т.н., както и примеси под формата на прах, водни капки, ледени кристали, продукти от горенето. Съотношението на основните елементи на въздушната обвивка се поддържа постоянно. Изключение правят въглеродният диоксид и водата - тяхното количество в атмосферата често се променя.

Слоеве на газовата обвивка

Атмосферата е разделена на няколко слоя, разположени един над друг и имащи характеристики в състава:

граничен слой - непосредствено прилежащ към повърхността на планетата, простиращ се на височина 1-2 km;

тропосферата е вторият слой, външната граница е разположена средно на надморска височина от 11 km, почти цялата водна пара на атмосферата е концентрирана тук, образуват се облаци, възникват циклони и антициклони, температурата се повишава с увеличаване на височината;

тропопауза - преходен слой, характеризиращ се с прекратяване на понижаването на температурата;

стратосферата е слой, който се простира до височина 50 km и е разделен на три зони: от 11 до 25 km температурата се променя леко, от 25 до 40 - температурата се повишава, от 40 до 50 - температурата остава постоянна ( стратопауза);

мезосферата се простира на височина до 80-90 km;

термосферата достига 700-800 км надморска височина, тук на височина 100 км има линията на Карман, която се приема за граница между земната атмосфера и космоса;

Екзосферата се нарича още зона на разсейване, тук тя губи много частици материя и те отлитат в космоса.

Температурни промени в стратосферата

И така, стратосферата е частта от газовата обвивка на планетата, която следва тропосферата. Тук температурата на въздуха, която е постоянна през цялата тропопауза, започва да се променя. Височината на стратосферата е приблизително 40 км. Долната граница е 11 км над морското равнище. Започвайки от тази маркировка, температурата претърпява леки промени. На надморска височина от 25 км индексът на нагряване започва бавно да се увеличава. До 40 км надморска височина температурата се повишава от -56,5º до +0,8ºС. Освен това остава близо до нула градуса до надморска височина 50-55 км. Зоната между 40 и 55 километра се нарича стратопауза, тъй като температурата тук не се променя. Това е преходна зона от стратосферата към мезосферата.

Характеристики на стратосферата

Стратосферата на Земята съдържа около 20% от масата на цялата атмосфера. Въздухът тук е толкова разреден, че е невъзможно човек да остане без специален скафандър. Този факт е една от причините полетите в стратосферата да започнат да се извършват сравнително наскоро.

Друга особеност на газовата обвивка на планетата на височина 11-50 км е много малко количество водна пара. Поради тази причина в стратосферата почти никога не се образуват облаци. За тях просто няма строителен материал. Рядко обаче е възможно да се наблюдават така наречените седефени облаци, които „украсяват“ стратосферата (снимката е представена по-долу) на надморска височина от 20-30 км. Тънки, сякаш светещи образувания отвътре могат да се наблюдават след залез или преди изгрев. Формата на седефените облаци е подобна на перести или пересто-купести.

Озоновият слой на Земята

Основната отличителна черта на стратосферата е максималната концентрация на озон в цялата атмосфера. Образува се под въздействието на слънчевите лъчи и предпазва целия живот на планетата от разрушителното им излъчване. Озоновият слой на Земята се намира на надморска височина от 20-25 км. Молекулите O 3 са разпределени в стратосферата и дори съществуват близо до повърхността на планетата, но най-високата им концентрация се наблюдава на това ниво.

Трябва да се отбележи, че озоновият слой на Земята е само 3-4 mm. Това ще бъде неговата дебелина, ако частици от този газ се поставят при условия на нормално налягане, например близо до повърхността на планетата. Озонът се образува в резултат на разпадането на кислородна молекула под действието на ултравиолетовото лъчение на два атома. Един от тях се свързва с "пълноценна" молекула и се образува озон - O 3.

Опасен защитник

Така днес стратосферата е по-изследван слой от атмосферата, отколкото в началото на миналия век. Все още обаче не е много ясно бъдещето на озоновия слой, без който животът на Земята не би възникнал. Докато страните намаляват производството на фреон, някои учени казват, че това няма да донесе голяма полза, поне с такива темпове, докато други казват, че това изобщо не е необходимо, тъй като повечето от вредните вещества се образуват естествено. Кой е прав времето ще покаже.

Структурата на земната атмосфера

Атмосферата е газовата обвивка на Земята със съдържащите се в нея аерозолни частици, движещи се заедно със Земята в световното пространство като цяло и същевременно участващи в въртенето на Земята. В дъното на атмосферата протича по-голямата част от живота ни.

Почти всички планети в нашата слънчева система имат собствена атмосфера, но само атмосферата на Земята може да поддържа живот.

Когато нашата планета се е формирала преди 4,5 милиарда години, тя очевидно е била лишена от атмосфера. Атмосферата се е образувала в резултат на вулканични емисии на водни пари, смесени с въглероден диоксид, азот и други химикали от дълбините на младата планета. Но атмосферата може да съдържа само ограничено количество влага, така че излишната влага чрез кондензация е породила океаните. Но тогава атмосферата беше лишена от кислород. Първите живи организми, възникнали и развили се в океана, в резултат на реакцията на фотосинтеза (H 2 O + CO 2 = CH 2 O + O 2), започнаха да отделят малки порции кислород, които започнаха да навлизат в атмосферата.

Образуването на кислород в земната атмосфера доведе до образуването на озонов слой на височини от около 8 - 30 km. И по този начин нашата планета е придобила защита от вредното въздействие на ултравиолетовото изследване. Това обстоятелство послужи като тласък за по-нататъшното развитие на формите на живот на Земята, тъй като. в резултат на повишената фотосинтеза количеството кислород в атмосферата започна бързо да нараства, което допринесе за формирането и поддържането на форми на живот, включително на сушата.

Днес нашата атмосфера е 78,1% азот, 21% кислород, 0,9% аргон, 0,04% въглероден диоксид. Много малки фракции в сравнение с основните газове са неон, хелий, метан, криптон.

Частиците газ, съдържащи се в атмосферата, се влияят от силата на гравитацията на Земята. И като се има предвид, че въздухът е свиваем, неговата плътност постепенно намалява с височината, преминавайки в космоса без ясна граница. Половината от цялата маса на земната атмосфера е съсредоточена в долните 5 km, три четвърти - в долните 10 km, девет десети - в долните 20 km. 99% от масата на земната атмосфера е концентрирана под височина от 30 км, а това е само 0,5% от екваториалния радиус на нашата планета.

На морското равнище броят на атомите и молекулите на кубичен сантиметър въздух е около 2 * 10 19, а на надморска височина от 600 км той е само 2 * 10 7. На морското равнище атом или молекула изминава около 7 * 10 -6 cm преди да се сблъска с друга частица. На надморска височина от 600 км това разстояние е около 10 км. И на морското равнище, около 7 * 10 9 такива сблъсъци се случват всяка секунда, на височина от 600 км - само около един в минута!

Но не само налягането се променя с надморската височина. Температурата също се променя. Така например в подножието на висока планина може да бъде доста горещо, докато върхът на планината е покрит със сняг и температурата там в същото време е под нулата. И струва си да се изкачите със самолет на височина от около 10-11 км, тъй като можете да чуете съобщение, че зад борда е -50 градуса, докато на повърхността на земята е 60-70 градуса по-топло ...

Първоначално учените приемат, че температурата намалява с височината, докато достигне абсолютната нула (-273,16 ° C). Но не е.

Атмосферата на Земята се състои от четири слоя: тропосфера, стратосфера, мезосфера, йоносфера (термосфера). Такова разделение на слоеве се взема въз основа на данни за промените на температурата с височина. Най-долният слой, където температурата на въздуха пада с височината, се нарича тропосфера. Слоят над тропосферата, където падането на температурата спира, се заменя с изотерма и накрая температурата започва да се повишава, се нарича стратосфера. Слоят над стратосферата, където температурата отново спада бързо, е мезосферата. И накрая, слоят, където отново започва повишаването на температурата, наречен йоносфера или термосфера.

Тропосферата се простира средно в долните 12 км. Това е мястото, където се формира нашето време. Най-високите облаци (перести) се образуват в най-горните слоеве на тропосферата. Температурата в тропосферата намалява адиабатично с височината, т.е. Промяната в температурата се дължи на намаляването на налягането с височината. Температурният профил на тропосферата до голяма степен се определя от слънчевата радиация, достигаща земната повърхност. В резултат на нагряването на земната повърхност от Слънцето се образуват възходящи конвективни и турбулентни потоци, които формират времето. Заслужава да се отбележи, че влиянието на подлежащата повърхност върху долните слоеве на тропосферата се простира до височина от приблизително 1,5 km. Разбира се, без планинските райони.

Горната граница на тропосферата е тропопаузата, изотермичният слой. Спомнете си характерния вид на гръмотевични облаци, чийто връх е "изхвърляне" на перести облаци, наречено "наковалня". Тази "наковалня" просто се "разпростира" под тропопаузата, т.к поради изотермията, възходящите въздушни течения са значително отслабени и облакът престава да се развива вертикално. Но в специални, редки случаи върховете на купесто-дъждовните облаци могат да нахлуят в долните слоеве на стратосферата, преодолявайки тропопаузата.

Височината на тропопаузата зависи от географската ширина. И така, на екватора той е на надморска височина от около 16 км, а температурата му е около -80 ° C. На полюсите тропопаузата е разположена по-ниско - приблизително на надморска височина от 8 km. Температурата му тук е -40°C през лятото и -60°C през зимата. По този начин, въпреки по-високите температури близо до повърхността на Земята, тропическата тропопауза е много по-студена, отколкото на полюсите.

Атмосферата е един от най-важните компоненти на нашата планета. Именно тя "приютява" хората от суровите условия на космическото пространство, като слънчевата радиация и космическите отпадъци. Много факти за атмосферата обаче са неизвестни на повечето хора.

1. Истинският цвят на небето

Въпреки че е трудно за вярване, небето всъщност е лилаво. Когато светлината навлезе в атмосферата, частиците въздух и вода абсорбират светлината, разсейвайки я. В същото време виолетовият цвят е най-разпръснат, поради което хората виждат синьото небе.

2. Изключителен елемент в земната атмосфера

Както мнозина си спомнят от училище, атмосферата на Земята се състои от приблизително 78% азот, 21% кислород и малки примеси от аргон, въглероден диоксид и други газове. Но малко хора знаят, че нашата атмосфера е единствената досега открита от учените (освен кометата 67P), в която има свободен кислород. Тъй като кислородът е силно реактивен газ, той често реагира с други химикали в космоса. Неговата чиста форма на Земята прави планетата обитаема.

3. Бяла ивица в небето

Със сигурност някои понякога се чудеха защо остава бяла ивица в небето зад реактивен самолет. Тези бели следи, известни като обратни следи, се образуват, когато горещи, влажни изгорели газове от двигател на самолет се смесват с по-студен външен въздух. Водните пари от отработените газове замръзват и стават видими.

4. Основните слоеве на атмосферата

Атмосферата на Земята се състои от пет основни слоя, които правят възможен животът на планетата. Първата от тях, тропосферата, се простира от морското равнище до надморска височина от около 17 km до екватора. Повечето метеорологични явления се случват в него.

5. Озонов слой

Следващият слой на атмосферата, стратосферата, достига височина от около 50 km на екватора. Той съдържа озоновия слой, който предпазва хората от опасните ултравиолетови лъчи. Въпреки че този слой е над тропосферата, той всъщност може да е по-топъл поради енергията, която абсорбира от слънчевите лъчи. Повечето реактивни самолети и метеорологични балони летят в стратосферата. Самолетите могат да летят по-бързо в него, защото са по-малко засегнати от гравитацията и триенето. Метеорологичните балони могат да получат по-добра представа за бурите, повечето от които се случват по-ниско в тропосферата.

6. Мезосфера

Мезосферата е средният слой, който се простира на височина от 85 km над повърхността на планетата. Температурата му варира около -120 ° C. Повечето от метеорите, които навлизат в земната атмосфера, изгарят в мезосферата. Последните два слоя, които преминават в космоса, са термосферата и екзосферата.

7. Изчезването на атмосферата

Земята най-вероятно е губила атмосферата си няколко пъти. Когато планетата беше покрита с океани от магма, масивни междузвездни обекти се блъснаха в нея. Тези удари, които също са формирали Луната, може да са формирали атмосферата на планетата за първи път.

8. Ако нямаше атмосферни газове...

Без различни газове в атмосферата Земята би била твърде студена за човешко съществуване. Водните пари, въглеродният диоксид и други атмосферни газове абсорбират топлината от слънцето и я „разпределят“ по повърхността на планетата, като помагат за създаването на обитаем климат.

9. Образуване на озоновия слой

Прословутият (и много необходим) озонов слой е създаден, когато кислородните атоми реагират с ултравиолетовата светлина от слънцето, за да образуват озон. Именно озонът абсорбира по-голямата част от вредното лъчение на слънцето. Въпреки важността си, озоновият слой се формира сравнително наскоро, след като в океаните се появи достатъчно живот, за да освободи в атмосферата количеството кислород, необходимо за създаване на минимална концентрация на озон.

10. Йоносфера

Йоносферата е наречена така, защото високоенергийни частици от космоса и от слънцето помагат за образуването на йони, създавайки "електрически слой" около планетата. Когато нямаше сателити, този слой помагаше за отразяването на радиовълните.

11. Киселинен дъжд

Киселинният дъжд, който унищожава цели гори и опустошава водните екосистеми, се образува в атмосферата, когато частици серен диоксид или азотен оксид се смесват с водни пари и падат на земята като дъжд. Тези химични съединения се срещат и в природата: серен диоксид се произвежда по време на вулканични изригвания, а азотен оксид - по време на светкавици.

12. Светкавична сила

Светкавицата е толкова мощна, че само едно изхвърляне може да загрее околния въздух до 30 000 ° C. Бързото нагряване причинява експлозивно разширяване на близкия въздух, което се чува под формата на звукова вълна, наречена гръм.

Aurora Borealis и Aurora Australis (Северно и Южно сияние) се причиняват от йонни реакции, протичащи в четвъртото ниво на атмосферата, термосферата. Когато силно заредените частици на слънчевия вятър се сблъскат с молекулите на въздуха над магнитните полюси на планетата, те светят и създават великолепни светлинни шоута.

14. Залези

Залезите често изглеждат като горящо небе, тъй като малки атмосферни частици разпръскват светлина, отразявайки я в оранжеви и жълти нюанси. Същият принцип е в основата на формирането на дъгите.

През 2013 г. учените откриха, че малки микроби могат да оцелеят на много километри над повърхността на Земята. На височина 8-15 км над планетата са открити микроби, които унищожават органичните химикали, които се носят в атмосферата, "хранейки се" с тях.

Привържениците на теорията за апокалипсиса и различни други истории на ужасите ще се интересуват да научат.