Hrúbka atmosféry je asi 120 km od povrchu Zeme. Celková hmotnosť vzduchu v atmosfére je (5,1-5,3) 10 18 kg. Z toho hmotnosť suchého vzduchu je 5,1352 ± 0,0003 10 18 kg, celková hmotnosť vodnej pary je v priemere 1,27 10 16 kg.

tropopauza

Prechodná vrstva z troposféry do stratosféry, vrstva atmosféry, v ktorej sa pokles teploty s výškou zastavuje.

Stratosféra

Vrstva atmosféry sa nachádza vo výške 11 až 50 km. Typická je mierna zmena teploty vo vrstve 11-25 km (spodná vrstva stratosféry) a jej zvýšenie vo vrstve 25-40 km z −56,5 na 0,8 ° (horná stratosféra alebo inverzná oblasť). Po dosiahnutí hodnoty asi 273 K (takmer 0 °C) vo výške asi 40 km zostáva teplota konštantná až do výšky asi 55 km. Táto oblasť konštantnej teploty sa nazýva stratopauza a je hranicou medzi stratosférou a mezosférou.

Stratopauza

Hraničná vrstva atmosféry medzi stratosférou a mezosférou. Vo vertikálnom rozložení teploty je maximum (asi 0 °C).

mezosféra

Zemská atmosféra

Hranica zemskej atmosféry

Termosféra

Horná hranica je asi 800 km. Teplota stúpa do nadmorských výšok 200-300 km, kde dosahuje hodnoty rádovo 1500 K, potom zostáva takmer konštantná až do vysokých nadmorských výšok. Pod vplyvom ultrafialového a röntgenového slnečného žiarenia a kozmického žiarenia dochádza k ionizácii vzduchu ("polárne svetlá") - hlavné oblasti ionosféry ležia vo vnútri termosféry. Vo výškach nad 300 km prevláda atómový kyslík. Horná hranica termosféry je do značnej miery určená aktuálnou aktivitou Slnka. V obdobiach nízkej aktivity – napríklad v rokoch 2008 – 2009 – dochádza k výraznému poklesu veľkosti tejto vrstvy.

Termopauza

Oblasť atmosféry nad termosférou. V tejto oblasti je absorpcia slnečného žiarenia zanedbateľná a teplota sa v skutočnosti s výškou nemení.

Exosféra (rozptylová guľa)

Do výšky 100 km je atmosféra homogénna, dobre premiešaná zmes plynov. Vo vyšších vrstvách závisí rozloženie plynov na výšku od ich molekulových hmotností, koncentrácia ťažších plynov klesá rýchlejšie so vzdialenosťou od zemského povrchu. V dôsledku poklesu hustoty plynu klesá teplota z 0 °C v stratosfére na −110 °C v mezosfére. Kinetická energia jednotlivých častíc však vo výškach 200–250 km zodpovedá teplote ~150 °C. Nad 200 km sú pozorované výrazné výkyvy teploty a hustoty plynu v čase a priestore.

Vo výške okolo 2000-3500 km exosféra postupne prechádza do tzv. blízke vesmírne vákuum, ktorý je naplnený vysoko riedkymi časticami medziplanetárneho plynu, najmä atómami vodíka. Tento plyn je však len časťou medziplanetárnej hmoty. Druhá časť je zložená z prachových častíc kometárneho a meteorického pôvodu. Okrem extrémne riedkych prachových častíc do tohto priestoru preniká elektromagnetické a korpuskulárne žiarenie slnečného a galaktického pôvodu.

Troposféra predstavuje asi 80 % hmotnosti atmosféry, stratosféra asi 20 %; hmotnosť mezosféry nie je väčšia ako 0,3 %, termosféra je menšia ako 0,05 % z celkovej hmotnosti atmosféry. Na základe elektrických vlastností v atmosfére sa rozlišuje neutrosféra a ionosféra. V súčasnosti sa verí, že atmosféra siaha do nadmorskej výšky 2000-3000 km.

V závislosti od zloženia plynu v atmosfére emitujú homosféra a heterosféra. heterosféra- toto je oblasť, kde gravitácia ovplyvňuje oddeľovanie plynov, pretože ich miešanie v takej výške je zanedbateľné. Z toho vyplýva premenlivé zloženie heterosféry. Pod ním leží dobre premiešaná, homogénna časť atmosféry, nazývaná homosféra. Hranica medzi týmito vrstvami sa nazýva turbopauza, leží vo výške okolo 120 km.

Fyziologické a iné vlastnosti atmosféry

Už vo výške 5 km nad morom sa u netrénovaného človeka rozvinie hladovanie kyslíkom a bez prispôsobenia sa výrazne znižuje výkonnosť človeka. Tu končí fyziologická zóna atmosféry. Ľudské dýchanie sa stáva nemožným vo výške 9 km, hoci až do výšky 115 km obsahuje atmosféra kyslík.

Atmosféra nám poskytuje kyslík, ktorý potrebujeme na dýchanie. Avšak v dôsledku poklesu celkového tlaku v atmosfére, keď stúpate do výšky, sa zodpovedajúcim spôsobom znižuje aj parciálny tlak kyslíka.

V riedkych vrstvách vzduchu je šírenie zvuku nemožné. Do výšok 60-90 km je stále možné využiť odpor vzduchu a vztlak na riadený aerodynamický let. Ale od nadmorských výšok 100 - 130 km strácajú pojmy čísla M a zvuková bariéra, ktoré pozná každý pilot, svoj význam: prechádza podmienená Karmanova línia, za ktorou začína oblasť čisto balistického letu, ktoré možno ovládať len pomocou reaktívnych síl.

Vo výškach nad 100 km je atmosféra zbavená aj ďalšej pozoruhodnej vlastnosti - schopnosti absorbovať, viesť a odovzdávať tepelnú energiu konvekciou (t.j. pomocou miešania vzduchu). To znamená, že rôzne prvky vybavenia, vybavenie orbitálnej vesmírnej stanice nebude možné zvonku chladiť tak, ako sa to bežne robí v lietadle – pomocou vzduchových trysiek a vzduchových radiátorov. V takej výške, ako vo všeobecnosti vo vesmíre, je jediným spôsobom prenosu tepla tepelné žiarenie.

História vzniku atmosféry

Podľa najbežnejšej teórie mala zemská atmosféra v priebehu času tri rôzne zloženie. Spočiatku ho tvorili ľahké plyny (vodík a hélium) zachytené z medziplanetárneho priestoru. Tento tzv primárna atmosféra(asi pred štyrmi miliardami rokov). V ďalšom štádiu aktívna sopečná činnosť viedla k nasýteniu atmosféry inými plynmi ako vodík (oxid uhličitý, amoniak, vodná para). To je ako sekundárna atmosféra(asi tri miliardy rokov pred našimi dňami). Táto atmosféra bola obnovujúca. Ďalej bol proces tvorby atmosféry určený nasledujúcimi faktormi:

• únik ľahkých plynov (vodík a hélium) do medziplanetárneho priestoru;
• chemické reakcie prebiehajúce v atmosfére pod vplyvom ultrafialového žiarenia, bleskových výbojov a niektorých ďalších faktorov.

Postupne tieto faktory viedli k vzniku terciárna atmosféra, vyznačujúci sa oveľa nižším obsahom vodíka a oveľa vyšším obsahom dusíka a oxidu uhličitého (vzniká ako výsledok chemických reakcií z amoniaku a uhľovodíkov).

Dusík

Vznik veľkého množstva dusíka N 2 je spôsobený oxidáciou amoniakovo-vodíkovej atmosféry molekulárnym kyslíkom O 2, ktorý začal prichádzať z povrchu planéty v dôsledku fotosyntézy pred 3 miliardami rokov. Dusík N 2 sa tiež uvoľňuje do atmosféry v dôsledku denitrifikácie dusičnanov a iných zlúčenín obsahujúcich dusík. Dusík je oxidovaný ozónom na NO vo vyšších vrstvách atmosféry.

Dusík N 2 vstupuje do reakcií len za špecifických podmienok (napríklad pri výboji blesku). Oxidácia molekulárneho dusíka ozónom pri elektrických výbojoch sa v malých množstvách využíva pri priemyselnej výrobe dusíkatých hnojív. Pri nízkej spotrebe energie ho dokážu okysličiť a premeniť na biologicky aktívnu formu sinice (modrozelené riasy) a uzlové baktérie, ktoré vytvárajú rizobiálnu symbiózu so strukovinami, tzv. zelené hnojenie.

Kyslík

Zloženie atmosféry sa začalo radikálne meniť s príchodom živých organizmov na Zem, v dôsledku fotosyntézy, sprevádzanej uvoľňovaním kyslíka a absorpciou oxidu uhličitého. Spočiatku sa kyslík vynakladal na oxidáciu redukovaných zlúčenín - amoniaku, uhľovodíkov, železitej formy železa obsiahnutej v oceánoch atď. Na konci tejto etapy začal obsah kyslíka v atmosfére rásť. Postupne sa vytvorila moderná atmosféra s oxidačnými vlastnosťami. Keďže to spôsobilo vážne a náhle zmeny v mnohých procesoch vyskytujúcich sa v atmosfére, litosfére a biosfére, táto udalosť sa nazývala kyslíková katastrofa.

vzácnych plynov

Znečistenie vzduchu

V poslednej dobe človek začal ovplyvňovať vývoj atmosféry. Výsledkom jeho činnosti bolo neustále výrazné zvyšovanie obsahu oxidu uhličitého v atmosfére v dôsledku spaľovania uhľovodíkových palív nahromadených v predchádzajúcich geologických epochách. Obrovské množstvá CO 2 sa spotrebúvajú počas fotosyntézy a absorbujú ho svetové oceány. Tento plyn sa do atmosféry dostáva v dôsledku rozkladu uhličitanových hornín a organických látok rastlinného a živočíšneho pôvodu, ako aj v dôsledku vulkanizmu a ľudskej výrobnej činnosti. Za posledných 100 rokov sa obsah CO 2 v atmosfére zvýšil o 10 %, pričom hlavná časť (360 miliárd ton) pochádza zo spaľovania paliva. Ak bude tempo rastu spaľovania paliva pokračovať, potom sa v nasledujúcich 200 – 300 rokoch množstvo CO 2 v atmosfére zdvojnásobí a môže viesť ku globálnej zmene klímy.

Spaľovanie paliva je hlavným zdrojom znečisťujúcich plynov (СО,, SO 2). Oxid siričitý sa oxiduje vzdušným kyslíkom na SO 3 v hornej atmosfére, ktorý následne interaguje s vodnou parou a amoniakom a výsledná kyselina sírová (H 2 SO 4) a síran amónny ((NH 4) 2 SO 4) sa vracajú do povrch Zeme v podobe tzv. kyslý dážď. Používaním spaľovacích motorov dochádza k výraznému znečisťovaniu ovzdušia oxidmi dusíka, uhľovodíkmi a zlúčeninami olova (tetraetylolovo Pb (CH 3 CH 2) 4)).

Aerosólové znečistenie atmosféry je spôsobené jednak prírodnými príčinami (výbuch sopiek, prachové búrky, strhávanie kvapiek morskej vody a peľu rastlín a pod.), ako aj hospodárskou činnosťou človeka (ťažba rúd a stavebných materiálov, spaľovanie palív, výroba cementu atď.). .). Intenzívne rozsiahle odstraňovanie pevných častíc do atmosféry je jednou z možných príčin klimatických zmien na planéte.

pozri tiež

• Jacchia (model atmosféry)

Poznámky

Odkazy

Literatúra

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov"Vesmírna biológia a medicína" (2. vydanie, revidované a doplnené), M.: "Prosveshchenie", 1975, 223 strán.
2. N. V. Gusáková"Chémia životného prostredia", Rostov na Done: Phoenix, 2004, 192 s ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V. A. Geochémia zemných plynov, M., 1971;
4. McEwen M, Phillips L. Chémia atmosféry, M., 1978;
5. Wark K., Warner S. Znečistenie vzduchu. Zdroje a riadenie, prekl. z angličtiny, M.. 1980;
6. Monitorovanie znečistenia pozadia prírodného prostredia. v. 1, L., 1982.

Zem
História Zeme	Vek Zeme Geologická história Zeme Geologická časová mierka História života na Zemi Zaľadnenie Zeme Slabé mladé Slnko paradox Teória obrovského nárazu Časová os evolúcie
Geografia a geológie	Austrália Ázia Antarktída Afrika Európa Severná Amerika Južná Amerika Atlantický oceán Indický oceán Severný ľadový oceán

ŠTRUKTÚRA ATMOSFÉRY

Atmosféra(z iného gréckeho ἀτμός - para a σφαῖρα - guľa) - plynný obal (geosféra) obklopujúci planétu Zem. Jeho vnútorný povrch pokrýva hydrosféru a čiastočne aj zemskú kôru, zatiaľ čo jeho vonkajší povrch hraničí s blízkozemskou časťou kozmického priestoru.

Fyzikálne vlastnosti

Hrúbka atmosféry je asi 120 km od povrchu Zeme. Celková hmotnosť vzduchu v atmosfére je (5,1-5,3) 10 18 kg. Z toho hmotnosť suchého vzduchu je (5,1352 ± 0,0003) 10 18 kg, celková hmotnosť vodnej pary je v priemere 1,27 10 16 kg.

Molárna hmotnosť čistého suchého vzduchu je 28,966 g/mol, hustota vzduchu na hladine mora je približne 1,2 kg/m 3 . Tlak pri 0 °C na hladine mora je 101,325 kPa; kritická teplota - -140,7 ° C; kritický tlak - 3,7 MPa; Cp pri 0 °C - 1,0048 103 J/(kg K), Cv - 0,7159 103 J/(kg K) (pri 0 °C). Rozpustnosť vzduchu vo vode (hmotnostne) pri 0 °C - 0,0036 %, pri 25 °C - 0,0023 %.

Pre "normálne podmienky" na zemskom povrchu sa berú: hustota 1,2 kg / m 3, barometrický tlak 101,35 kPa, teplota plus 20 ° C a relatívna vlhkosť 50%. Tieto podmienené ukazovatele majú čisto inžiniersku hodnotu.

Štruktúra atmosféry

Atmosféra má vrstvenú štruktúru. Vrstvy atmosféry sa navzájom líšia teplotou vzduchu, jeho hustotou, množstvom vodnej pary vo vzduchu a ďalšími vlastnosťami.

Troposféra(staroveká gréčtina τρόπος - "otoč", "zmena" a σφαῖρα - "guľa") - spodná, najviac skúmaná vrstva atmosféry, 8-10 km vysoká v polárnych oblastiach, až 10-12 km v miernych zemepisných šírkach, na rovníku - 16-18 km.

Pri stúpaní v troposfére klesá teplota v priemere o 0,65 K každých 100 m a v hornej časti dosahuje 180-220 K. Táto horná vrstva troposféry, v ktorej sa pokles teploty s výškou zastavuje, sa nazýva tropopauza. Ďalšia vrstva atmosféry nad troposférou sa nazýva stratosféra.

Viac ako 80 % celkovej hmoty atmosférického vzduchu je sústredených v troposfére, turbulencia a konvekcia sú vysoko rozvinuté, prevažná časť vodnej pary je koncentrovaná, vzniká oblačnosť, vznikajú aj atmosférické fronty, vznikajú cyklóny a anticyklóny, ako aj iné procesy, ktoré určujú počasie a klímu. Procesy prebiehajúce v troposfére sú primárne spôsobené konvekciou.

Časť troposféry, v ktorej sa môžu na zemskom povrchu vytvárať ľadovce, sa nazýva chionosféra.

tropopauza(z gréckeho τροπος - obrat, zmena a παῦσις - zastavenie, zastavenie) - vrstva atmosféry, v ktorej sa zastaví pokles teploty s výškou; prechodná vrstva z troposféry do stratosféry. V zemskej atmosfére sa tropopauza nachádza vo výškach od 8-12 km (nad hladinou mora) v polárnych oblastiach a do 16-18 km nad rovníkom. Výška tropopauzy závisí aj od ročného obdobia (tropopauza je vyššia v lete ako v zime) a cyklónovej aktivity (v cyklónach je nižšia a v anticyklónach vyššia)

Hrúbka tropopauzy sa pohybuje od niekoľkých stoviek metrov do 2-3 kilometrov. V subtrópoch sú pozorované tropopauzové praskliny v dôsledku silných tryskových prúdov. Tropauza nad určitými oblasťami je často zničená a znovu vytvorená.

Stratosféra(z latinského stratum - podlaha, vrstva) - vrstva atmosféry, ktorá sa nachádza v nadmorskej výške 11 až 50 km. Typická je mierna zmena teploty vo vrstve 11-25 km (spodná vrstva stratosféry) a jej zvýšenie vo vrstve 25-40 km z -56,5 na 0,8 °C (vrchná vrstva stratosféry alebo inverzná oblasť). Po dosiahnutí hodnoty asi 273 K (takmer 0 °C) vo výške asi 40 km zostáva teplota konštantná až do výšky asi 55 km. Táto oblasť konštantnej teploty sa nazýva stratopauza a je hranicou medzi stratosférou a mezosférou. Hustota vzduchu v stratosfére je desiatky a stokrát menšia ako na hladine mora.

Práve v stratosfére sa (v nadmorskej výške 15-20 až 55-60 km) nachádza vrstva ozonosféry ("ozónová vrstva"), ktorá určuje hornú hranicu života v biosfére. Ozón (O 3 ) vzniká v dôsledku fotochemických reakcií najintenzívnejšie v nadmorskej výške ~30 km. Celková hmotnosť O 3 pri normálnom tlaku by bola vrstva s hrúbkou 1,7-4,0 mm, ale aj to stačí na absorbovanie slnečného ultrafialového žiarenia, ktoré je škodlivé pre život. K deštrukcii O 3 dochádza pri interakcii s voľnými radikálmi, NO, zlúčeninami obsahujúcimi halogén (vrátane "freónov").

Väčšina krátkovlnnej časti ultrafialového žiarenia (180-200 nm) sa zadržiava v stratosfére a energia krátkych vĺn sa transformuje. Pod vplyvom týchto lúčov sa menia magnetické polia, dochádza k rozpadu molekúl, ionizácii, novotvorbe plynov a iných chemických zlúčenín. Tieto procesy možno pozorovať vo forme polárnych svetiel, bleskov a iných žiaroviek.

V stratosfére a vyšších vrstvách sa vplyvom slnečného žiarenia molekuly plynu disociujú - na atómy (nad 80 km disociuje CO 2 a H 2, nad 150 km - O 2, nad 300 km - N 2). Vo výške 200-500 km dochádza k ionizácii plynov aj v ionosfére, vo výške 320 km je koncentrácia nabitých častíc (O + 2, O - 2, N + 2) ~ 1/300 koncentrácia neutrálnych častíc. V horných vrstvách atmosféry sa nachádzajú voľné radikály – OH, HO 2 atď.

V stratosfére nie je takmer žiadna vodná para.

Lety do stratosféry sa začali v tridsiatych rokoch minulého storočia. Let na prvom stratosférickom balóne (FNRS-1), ktorý Auguste Picard a Paul Kipfer uskutočnili 27. mája 1931 do výšky 16,2 km, je všeobecne známy. Moderné bojové a nadzvukové komerčné lietadlá lietajú v stratosfére vo výškach spravidla do 20 km (hoci dynamický strop môže byť oveľa vyšší). Výškové meteorologické balóny stúpajú až do výšky 40 km; rekord balóna bez posádky je 51,8 km.

Nedávno sa vo vojenských kruhoch Spojených štátov venovala veľká pozornosť vývoju vrstiev stratosféry nad 20 km, často nazývaných „predpriestor“ (angl. « blízkom vesmíre» ). Predpokladá sa, že bezpilotné vzducholode a lietadlá poháňané solárnou energiou (ako NASA Pathfinder) budú schopné zostať vo výške asi 30 km po dlhú dobu a poskytovať pozorovanie a komunikáciu pre veľmi veľké oblasti, pričom zostanú málo zraniteľné voči PVO. systémy; takéto zariadenia budú mnohonásobne lacnejšie ako satelity.

Stratopauza- vrstva atmosféry, ktorá je hranicou medzi dvoma vrstvami, stratosférou a mezosférou. V stratosfére teplota stúpa s nadmorskou výškou a stratopauza je vrstva, kde teplota dosahuje maximum. Teplota stratopauzy je okolo 0 °C.

Tento jav pozorujeme nielen na Zemi, ale aj na iných planétach s atmosférou.

Na Zemi sa stratopauza nachádza vo výške 50 - 55 km nad morom. Atmosférický tlak je asi 1/1000 tlaku na hladine mora.

mezosféra(z gréckeho μεσο- - „stred“ a σφαῖρα - „guľa“, „guľa“) - vrstva atmosféry vo výškach od 40 do 50 do 80-90 km. Je charakterizovaný nárastom teploty s výškou; maximálna (asi +50°C) teplota sa nachádza v nadmorskej výške asi 60 km, potom teplota začne klesať na -70° alebo -80°C. Takýto pokles teploty je spojený s energetickou absorpciou slnečného žiarenia (žiarenia) ozónom. Termín bol prijatý Geografickou a geofyzikálnou úniou v roku 1951.

Zloženie plynu v mezosfére, ako aj v nižších vrstvách atmosféry, je konštantné a obsahuje asi 80 % dusíka a 20 % kyslíka.

Mezosféra je oddelená od spodnej stratosféry stratopauzou a od nadložnej termosféry mezopauzou. Mezopauza sa v podstate zhoduje s turbopauzou.

Meteory začnú žiariť a spravidla úplne zhoria v mezosfére.

V mezosfére sa môžu objaviť nočné svietiace oblaky.

Pre lety je mezosféra akousi "mŕtvou zónou" - vzduch je tu príliš riedky na to, aby podporoval lietadlá alebo balóny (vo výške 50 km je hustota vzduchu 1000-krát menšia ako na hladine mora) a zároveň čas príliš hustý na umelé lety.satelity na tak nízkej obežnej dráhe. Priame štúdie mezosféry sa uskutočňujú najmä pomocou suborbitálnych meteorologických rakiet; vo všeobecnosti bola mezosféra študovaná horšie ako iné vrstvy atmosféry, v súvislosti s ktorou ju vedci nazvali „ignorosférou“.

mezopauza

mezopauza Vrstva atmosféry, ktorá oddeľuje mezosféru a termosféru. Na Zemi sa nachádza v nadmorskej výške 80-90 km nad morom. V mezopauze je teplotné minimum, ktoré je okolo -100°C. Nižšie (od výšky cca 50 km) teplota s výškou klesá, vyššie (do výšky cca 400 km) opäť stúpa. Mezopauza sa zhoduje so spodnou hranicou oblasti aktívnej absorpcie röntgenového žiarenia a ultrafialového žiarenia Slnka s najkratšou vlnovou dĺžkou. V tejto nadmorskej výške sú pozorované strieborné oblaky.

Mezopauza existuje nielen na Zemi, ale aj na iných planétach s atmosférou.

Línia Karman- výška nad hladinou mora, ktorá je konvenčne akceptovaná ako hranica medzi zemskou atmosférou a vesmírom.

Podľa definície Medzinárodnej leteckej federácie (FAI) je línia Karman vo výške 100 km nad morom.

Výška bola pomenovaná podľa Theodora von Karmana, amerického vedca maďarského pôvodu. Bol prvým, kto zistil, že približne v tejto výške sa atmosféra stáva takou riedkou, že aeronautika sa stáva nemožným, pretože rýchlosť lietadla, ktorá je potrebná na vytvorenie dostatočného vztlaku, je väčšia ako prvá kozmická rýchlosť, a preto, aby sa dosiahla vyššia nadmorských výškach je potrebné použiť prostriedky kozmonautiky.

Atmosféra Zeme pokračuje za čiarou Karman. Vonkajšia časť zemskej atmosféry, exosféra, siaha do nadmorskej výšky 10 000 km a viac, v takejto výške sa atmosféra skladá najmä z atómov vodíka, ktoré môžu opustiť atmosféru.

Dosiahnutie línie Karman bolo prvou podmienkou udelenia ceny Ansari X, pretože to je základ pre uznanie letu ako vesmírneho letu.

Stratosféra je jednou z horných vrstiev vzduchového obalu našej planéty. Začína sa vo výške okolo 11 km nad zemou. Osobné lietadlá tu už nelietajú a mraky sa tvoria len zriedka. Ozón sa nachádza v stratosfére – tenkej škrupine, ktorá chráni planétu pred prenikaním škodlivého ultrafialového žiarenia.

Vzduchová škrupina planéty

Atmosféra je plynný obal Zeme, ktorý susedí s vnútorným povrchom hydrosféry a zemskej kôry. Jeho vonkajšia hranica postupne prechádza do kozmického priestoru. Zloženie atmosféry zahŕňa plyny: dusík, kyslík, argón, oxid uhličitý a tak ďalej, ako aj nečistoty vo forme prachu, kvapiek vody, ľadových kryštálov, produktov spaľovania. Pomer hlavných prvkov vzduchového plášťa sa udržiava konštantný. Výnimkou sú oxid uhličitý a voda – ich množstvo v atmosfére sa často mení.

Vrstvy plynového obalu

Atmosféra je rozdelená do niekoľkých vrstiev, ktoré sú umiestnené nad sebou a majú vlastnosti v zložení:

hraničná vrstva - priamo susediaca s povrchom planéty, siahajúca do výšky 1-2 km;

troposféra je druhá vrstva, vonkajšia hranica sa nachádza v priemere vo výške 11 km, sústreďuje sa tu takmer všetka vodná para atmosféry, tvoria sa oblaky, vznikajú cyklóny a anticyklóny, so stúpajúcou výškou stúpa teplota;

tropopauza - prechodná vrstva, charakterizovaná zastavením poklesu teploty;

stratosféra je vrstva, ktorá siaha až do výšky 50 km a je rozdelená do troch zón: od 11 do 25 km sa teplota mierne mení, od 25 do 40 - teplota stúpa, od 40 do 50 - teplota zostáva konštantná ( stratopauza);

mezosféra siaha do výšky až 80-90 km;

termosféra dosahuje 700-800 km nad morom, tu vo výške 100 km je Karmánova čiara, ktorá sa berie ako hranica medzi zemskou atmosférou a vesmírom;

Exosféra sa nazýva aj rozptylová zóna, tu veľa stráca častice hmoty a tie odlietajú do vesmíru.

Zmeny teploty v stratosfére

Stratosféra je teda časťou plynného obalu planéty, ktorá nasleduje po troposfére. Tu sa začína meniť teplota vzduchu, ktorá je konštantná počas celej tropopauzy. Výška stratosféry je približne 40 km. Spodná hranica je 11 km nad morom. Od tejto značky sa teplota mierne mení. V nadmorskej výške 25 km sa index zahrievania začína pomaly zvyšovať. Vo výške 40 km nad morom teplota stúpa z -56,5º na +0,8ºС. Ďalej zostáva blízko nula stupňov až do nadmorskej výšky 50-55 km. Zóna medzi 40 a 55 kilometrami sa nazýva stratopauza, keďže teplota sa tu nemení. Je to prechodová zóna zo stratosféry do mezosféry.

Vlastnosti stratosféry

Stratosféra Zeme obsahuje asi 20 % hmotnosti celej atmosféry. Vzduch je tu taký riedky, že človek nemôže zostať bez špeciálneho skafandra. Tento fakt je jedným z dôvodov, prečo sa lety do stratosféry začali realizovať len relatívne nedávno.

Ďalším znakom plynového obalu planéty vo výške 11-50 km je veľmi malé množstvo vodnej pary. Z tohto dôvodu sa mraky v stratosfére takmer nikdy nevytvárajú. Pre nich jednoducho neexistuje stavebný materiál. Zriedkavo je však možné pozorovať takzvané perleťové oblaky, ktoré „zdobia“ stratosféru (fotografia je uvedená nižšie) vo výške 20 - 30 km nad morom. Tenké, akoby svietiace útvary zvnútra možno pozorovať po západe alebo pred východom slnka. Tvar perleťových oblakov je podobný ako cirrus alebo cirrocumulus.

Ozónová vrstva Zeme

Hlavným rozlišovacím znakom stratosféry je maximálna koncentrácia ozónu v celej atmosfére. Vzniká pod vplyvom slnečného žiarenia a chráni všetok život na planéte pred ich ničivým žiarením. Ozónová vrstva Zeme sa nachádza v nadmorskej výške 20-25 km nad morom. Molekuly O 3 sú distribuované v stratosfére a dokonca existujú blízko povrchu planéty, ale ich najvyššia koncentrácia sa pozoruje na tejto úrovni.

Treba poznamenať, že ozónová vrstva Zeme je len 3-4 mm. Toto bude jeho hrúbka, ak budú častice tohto plynu umiestnené v podmienkach normálneho tlaku, napríklad blízko povrchu planéty. Ozón sa tvorí v dôsledku rozpadu molekuly kyslíka pôsobením ultrafialového žiarenia na dva atómy. Jeden z nich sa spojí s „plnohodnotnou“ molekulou a vznikne ozón – O 3.

Nebezpečný obranca

Stratosféra je teda dnes viac prebádanou vrstvou atmosféry ako na začiatku minulého storočia. Budúcnosť ozónovej vrstvy, bez ktorej by život na Zemi nevznikol, však stále nie je príliš jasná. Krajiny síce znižujú produkciu freónu, no niektorí vedci tvrdia, že to aspoň takýmto tempom neprinesie veľa úžitku, iní zase, že to vôbec nie je potrebné, keďže väčšina škodlivých látok vzniká prirodzene. Kto má pravdu, ukáže čas.

Štruktúra zemskej atmosféry

Atmosféra je plynný obal Zeme, v ktorom sú obsiahnuté aerosólové častice, pohybujúce sa spolu so Zemou vo svetovom priestore ako celok a súčasne sa podieľajúce na rotácii Zeme. Na dne atmosféry sa odohráva väčšina našich životov.

Takmer všetky planéty našej slnečnej sústavy majú svoju vlastnú atmosféru, ale iba zemská atmosféra môže podporovať život.

Keď sa naša planéta sformovala pred 4,5 miliardami rokov, zjavne nemala žiadnu atmosféru. Atmosféra vznikla v dôsledku sopečných emisií vodnej pary zmiešanej s oxidom uhličitým, dusíkom a ďalšími chemikáliami z hlbín mladej planéty. Atmosféra však môže obsahovať iba obmedzené množstvo vlhkosti, takže prebytočná vlhkosť prostredníctvom kondenzácie spôsobila vznik oceánov. Potom však atmosféra bola bez kyslíka. Prvé živé organizmy, ktoré vznikli a vyvinuli sa v oceáne, v dôsledku fotosyntetickej reakcie (H 2 O + CO 2 = CH 2 O + O 2), začali uvoľňovať malé časti kyslíka, ktorý sa začal dostávať do atmosféry.

Vznik kyslíka v zemskej atmosfére viedol k vytvoreniu ozónovej vrstvy vo výškach okolo 8 - 30 km. A tak naša planéta získala ochranu pred škodlivými účinkami ultrafialového štúdia. Táto okolnosť slúžila ako impulz pre ďalší vývoj foriem života na Zemi, od r. v dôsledku zvýšenej fotosyntézy začalo rýchlo rásť množstvo kyslíka v atmosfére, čo prispelo k tvorbe a udržiavaniu foriem života, a to aj na súši.

Dnes našu atmosféru tvorí 78,1 % dusíka, 21 % kyslíka, 0,9 % argónu, 0,04 % oxidu uhličitého. Veľmi malé frakcie v porovnaní s hlavnými plynmi sú neón, hélium, metán, kryptón.

Na častice plynu obsiahnuté v atmosfére pôsobí gravitačná sila Zeme. A vzhľadom na to, že vzduch je stlačiteľný, jeho hustota postupne klesá s výškou a prechádza do vesmíru bez jasnej hranice. Polovica celej hmoty zemskej atmosféry je sústredená v dolných 5 km, tri štvrtiny - v dolných 10 km, deväť desatín - v dolných 20 km. 99 % hmoty zemskej atmosféry je sústredených pod výškou 30 km, a to je len 0,5 % rovníkového polomeru našej planéty.

Na hladine mora je počet atómov a molekúl na kubický centimeter vzduchu asi 2 * 10 19 , vo výške 600 km je to len 2 * 10 7 . Na hladine mora atóm alebo molekula prejde asi 7 x 10 -6 cm pred zrážkou s inou časticou. Vo výške 600 km je táto vzdialenosť asi 10 km. A na hladine mora sa každú sekundu vyskytne asi 7 * 10 9 takýchto zrážok vo výške 600 km - iba asi jedna za minútu!

Ale nielen tlak sa mení s nadmorskou výškou. Teplota sa tiež mení. Takže napríklad na úpätí vysokej hory môže byť poriadne horúco, pričom vrchol hory je pokrytý snehom a teplota je tam zároveň pod nulou. A stojí za to vyšplhať sa lietadlom do výšky asi 10-11 km, pretože môžete počuť správu, že cez palubu je -50 stupňov, zatiaľ čo na povrchu zeme je o 60-70 stupňov teplejšie ...

Spočiatku vedci predpokladali, že teplota klesá s výškou, až kým nedosiahne absolútnu nulu (-273,16 °C). Ale nie je.

Atmosféra Zeme pozostáva zo štyroch vrstiev: troposféra, stratosféra, mezosféra, ionosféra (termosféra). Takéto rozdelenie do vrstiev sa berie na základe údajov o zmenách teploty s výškou. Najnižšia vrstva, kde teplota vzduchu klesá s výškou, sa nazýva troposféra. Vrstva nad troposférou, kde sa pokles teploty zastaví, je nahradená izotermou a nakoniec teplota začína stúpať, nazýva sa stratosféra. Vrstva nad stratosférou, kde teplota opäť rýchlo klesá, je mezosféra. A nakoniec vrstva, kde opäť začína nárast teploty, nazývaná ionosféra alebo termosféra.

Troposféra sa rozprestiera v priemere v dolných 12 km. Tu sa tvorí naše počasie. Najvyššie oblaky (cirry) sa tvoria v najvrchnejších vrstvách troposféry. Teplota v troposfére klesá s výškou adiabaticky, t.j. Zmena teploty je spôsobená poklesom tlaku s výškou. Teplotný profil troposféry je do značnej miery určený slnečným žiarením dopadajúcim na zemský povrch. V dôsledku ohrievania povrchu Zeme Slnkom vzniká vzostupné konvekčné a turbulentné prúdenie, ktoré tvorí počasie. Za zmienku stojí, že vplyv podložného povrchu na spodné vrstvy troposféry siaha do výšky asi 1,5 km. Samozrejme, okrem horských oblastí.

Horná hranica troposféry je tropopauza, izotermická vrstva. Pripomeňme si charakteristický vzhľad búrkových oblakov, ktorých vrcholom je „vyhadzovanie“ cirrusových oblakov, nazývaných „nákova“. Táto „nákova“ sa pod tropopauzou len „roztiahne“, pretože vplyvom izotermy sú stúpavé prúdy vzduchu výrazne oslabené a oblak sa prestáva vertikálne rozvíjať. Ale v špeciálnych, zriedkavých prípadoch môžu vrcholy oblakov cumulonimbus napadnúť nižšie vrstvy stratosféry a prekonať tropopauzu.

Výška tropopauzy závisí od zemepisnej šírky. Takže na rovníku je vo výške asi 16 km a jeho teplota je asi -80 ° C. Na póloch sa tropopauza nachádza nižšie – približne v nadmorskej výške 8 km. Jeho teplota je tu v lete -40°C a v zime -60°C. Tropická tropopauza je teda napriek vyšším teplotám v blízkosti zemského povrchu oveľa chladnejšia ako na póloch.

Atmosféra je jednou z najdôležitejších zložiek našej planéty. Práve ona „ukrýva“ ľudí pred drsnými podmienkami vesmíru, akými sú slnečné žiarenie a vesmírny odpad. Mnohé fakty o atmosfére sú však väčšine ľudí neznáme.

1. Skutočná farba oblohy

Aj keď je to ťažké uveriť, obloha je v skutočnosti fialová. Keď svetlo vstúpi do atmosféry, častice vzduchu a vody absorbujú svetlo a rozptyľujú ho. Zároveň je najviac rozptýlená fialová farba, a preto ľudia vidia modrú oblohu.

2. Výlučný prvok v zemskej atmosfére

Ako si mnohí pamätajú zo školy, zemská atmosféra pozostáva z približne 78 % dusíka, 21 % kyslíka a malých nečistôt z argónu, oxidu uhličitého a iných plynov. Málokto však vie, že naša atmosféra je jediná, ktorú vedci doteraz objavili (okrem kométy 67P), ktorá má voľný kyslík. Pretože kyslík je vysoko reaktívny plyn, často reaguje s inými chemikáliami vo vesmíre. Jeho čistá forma na Zemi robí planétu obývateľnou.

3. Biely pruh na oblohe

Niektorí sa určite niekedy čudovali, prečo za prúdovým lietadlom zostáva na oblohe biely pruh. Tieto biele stopy, známe ako kondenzačné stopy, sa tvoria, keď sa horúce, vlhké výfukové plyny z leteckého motora zmiešajú s chladnejším vonkajším vzduchom. Vodná para z výfukových plynov zamrzne a stane sa viditeľnou.

4. Hlavné vrstvy atmosféry

Atmosféra Zeme pozostáva z piatich hlavných vrstiev, ktoré umožňujú život na planéte. Prvá z nich, troposféra, siaha od hladiny mora do nadmorskej výšky asi 17 km k rovníku. V ňom sa odohráva väčšina poveternostných udalostí.

5. Ozónová vrstva

Ďalšia vrstva atmosféry, stratosféra, dosahuje na rovníku výšku asi 50 km. Obsahuje ozónovú vrstvu, ktorá chráni ľudí pred nebezpečným ultrafialovým žiarením. Aj keď je táto vrstva nad troposférou, v skutočnosti môže byť teplejšia kvôli energii, ktorú absorbuje zo slnečných lúčov. Väčšina prúdových lietadiel a meteorologických balónov lieta v stratosfére. Lietadlá v ňom môžu lietať rýchlejšie, pretože sú menej ovplyvnené gravitáciou a trením. Meteorologické balóny môžu získať lepšiu predstavu o búrkach, z ktorých väčšina sa vyskytuje nižšie v troposfére.

6. Mezosféra

Mezosféra je stredná vrstva, siahajúca do výšky 85 km nad povrch planéty. Jeho teplota kolíše okolo -120 ° C. Väčšina meteorov, ktoré sa dostanú do zemskej atmosféry, zhorí v mezosfére. Posledné dve vrstvy, ktoré prechádzajú do vesmíru, sú termosféra a exosféra.

7. Zánik atmosféry

Zem s najväčšou pravdepodobnosťou niekoľkokrát stratila atmosféru. Keď bola planéta pokrytá oceánmi magmy, narazili do nej masívne medzihviezdne objekty. Tieto dopady, ktoré sformovali aj Mesiac, mohli po prvý raz sformovať atmosféru planéty.

8. Keby neexistovali atmosférické plyny...

Bez rôznych plynov v atmosfére by bola Zem príliš studená pre ľudskú existenciu. Vodná para, oxid uhličitý a ďalšie atmosférické plyny absorbujú teplo zo slnka a „rozvádzajú“ ho po povrchu planéty, čím pomáhajú vytvárať obývateľnú klímu.

9. Tvorba ozónovej vrstvy

Notoricky známa (a dôležitá nevyhnutná) ozónová vrstva vznikla, keď atómy kyslíka reagovali s ultrafialovým svetlom zo slnka za vzniku ozónu. Práve ozón pohltí väčšinu škodlivého žiarenia zo slnka. Napriek svojmu významu sa ozónová vrstva vytvorila relatívne nedávno po tom, čo v oceánoch vzniklo dostatok života na to, aby sa do atmosféry uvoľnilo množstvo kyslíka potrebné na vytvorenie minimálnej koncentrácie ozónu.

10. Ionosféra

Ionosféra je tak pomenovaná, pretože vysokoenergetické častice z vesmíru a zo slnka pomáhajú vytvárať ióny a vytvárajú okolo planéty „elektrickú vrstvu“. Keď neexistovali žiadne satelity, táto vrstva pomáhala odrážať rádiové vlny.

11. Kyslé dažde

Kyslé dažde, ktoré ničia celé lesy a devastujú vodné ekosystémy, vznikajú v atmosfére, keď sa častice oxidu siričitého alebo oxidu dusíka zmiešajú s vodnou parou a padnú na zem ako dážď. Tieto chemické zlúčeniny sa nachádzajú aj v prírode: oxid siričitý vzniká pri sopečných erupciách a oxid dusnatý pri úderoch blesku.

12. Sila blesku

Blesk je taký silný, že jediný výboj dokáže zohriať okolitý vzduch až na 30 000 ° C. Rýchly ohrev spôsobí explozívnu expanziu okolitého vzduchu, ktorú je počuť vo forme zvukovej vlny nazývanej hrom.

Polárna žiara a Aurora Australis (severná a južná polárna žiara) sú spôsobené iónovými reakciami prebiehajúcimi vo štvrtej úrovni atmosféry, termosfére. Keď sa vysoko nabité častice slnečného vetra zrazia s molekulami vzduchu nad magnetickými pólmi planéty, rozžiaria sa a vytvoria nádherné svetelné predstavenia.

14. Západy slnka

Západy slnka často vyzerajú ako horiaca obloha, pretože malé atmosférické častice rozptyľujú svetlo a odrážajú ho v oranžových a žltých odtieňoch. Rovnaký princíp je základom tvorby dúh.

V roku 2013 vedci zistili, že drobné mikróby dokážu prežiť mnoho kilometrov nad zemským povrchom. Vo výške 8-15 km nad planétou boli nájdené mikróby, ktoré ničia organické chemikálie, ktoré sa vznášajú v atmosfére a „živia“ sa nimi.

Prívrženci teórie apokalypsy a rôznych iných hororových príbehov budú mať záujem dozvedieť sa o nich.