Ang komposisyon ng lupa. Hangin

Ang hangin ay isang mekanikal na halo ng iba't ibang mga gas na bumubuo sa kapaligiran ng Earth. Ang hangin ay mahalaga para sa paghinga ng mga buhay na organismo at malawakang ginagamit sa industriya.

Ang katotohanan na ang hangin ay isang halo, at hindi isang homogenous na sangkap, ay napatunayan sa panahon ng mga eksperimento ng Scottish scientist na si Joseph Black. Sa panahon ng isa sa kanila, natuklasan ng siyentipiko na kapag ang puting magnesia (magnesium carbonate) ay pinainit, ang "nakatali na hangin", iyon ay, carbon dioxide, ay inilabas, at ang nasusunog na magnesia (magnesium oxide) ay nabuo. Sa kabaligtaran, kapag ang limestone ay pinaputok, ang "nakatali na hangin" ay tinanggal. Batay sa mga eksperimentong ito, napagpasyahan ng siyentipiko na ang pagkakaiba sa pagitan ng carbonic at caustic alkalis ay ang una ay kinabibilangan ng carbon dioxide, na isa sa mga bahagi ng hangin. Ngayon alam natin na bilang karagdagan sa carbon dioxide, ang komposisyon ng hangin ng lupa ay kinabibilangan ng:

Ang ratio ng mga gas sa kapaligiran ng lupa na ipinahiwatig sa talahanayan ay tipikal para sa mas mababang mga layer nito, hanggang sa taas na 120 km. Sa mga lugar na ito namamalagi ang isang mahusay na halo-halong, homogenous na rehiyon, na tinatawag na homosphere. Sa itaas ng homosphere ay matatagpuan ang heterosphere, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkabulok ng mga molekula ng gas sa mga atomo at ion. Ang mga rehiyon ay pinaghihiwalay sa isa't isa sa pamamagitan ng turbopause.

Ang kemikal na reaksyon kung saan, sa ilalim ng impluwensya ng solar at cosmic radiation, ang mga molekula ay nabubulok sa mga atomo, ay tinatawag na photodissociation. Sa panahon ng pagkabulok ng molekular na oxygen, nabuo ang atomic oxygen, na siyang pangunahing gas ng atmospera sa mga taas na higit sa 200 km. Sa mga altitude na higit sa 1200 km, ang hydrogen at helium, na siyang pinakamagaan sa mga gas, ay nagsisimulang mangibabaw.

Dahil ang karamihan ng hangin ay puro sa 3 mas mababang atmospheric layer, ang mga pagbabago sa komposisyon ng hangin sa mga taas na higit sa 100 km ay walang kapansin-pansing epekto sa kabuuang komposisyon ng atmospera.

Nitrogen ay ang pinaka-karaniwang gas, accounting para sa higit sa tatlong-kapat ng dami ng hangin sa lupa. Ang modernong nitrogen ay nabuo sa pamamagitan ng oksihenasyon ng maagang ammonia-hydrogen na kapaligiran na may molekular na oxygen, na nabuo sa panahon ng photosynthesis. Sa kasalukuyan, ang isang maliit na halaga ng nitrogen ay pumapasok sa atmospera bilang isang resulta ng denitrification - ang proseso ng pagbawas ng mga nitrates sa nitrite, na sinusundan ng pagbuo ng mga gaseous oxides at molecular nitrogen, na ginawa ng anaerobic prokaryotes. Ang ilang nitrogen ay pumapasok sa atmospera sa panahon ng pagsabog ng bulkan.

Sa itaas na kapaligiran, kapag nalantad sa mga de-koryenteng discharge na may partisipasyon ng ozone, ang molecular nitrogen ay na-oxidized sa nitrogen monoxide:

N 2 + O 2 → 2NO

Sa normal na kondisyon, ang monoxide ay agad na tumutugon sa oxygen upang bumuo ng nitrous oxide:

2NO + O 2 → 2N 2 O

Ang nitrogen ay ang pinakamahalagang elemento ng kemikal sa atmospera ng daigdig. Ang nitrogen ay bahagi ng mga protina, nagbibigay ng mineral na nutrisyon sa mga halaman. Tinutukoy nito ang rate ng biochemical reactions, gumaganap ang papel ng isang oxygen diluent.

Ang oxygen ay ang pangalawang pinaka-masaganang gas sa kapaligiran ng Earth. Ang pagbuo ng gas na ito ay nauugnay sa aktibidad ng photosynthetic ng mga halaman at bakterya. At ang mas magkakaibang at maraming mga photosynthetic na organismo ay naging mas makabuluhan ang proseso ng nilalaman ng oxygen sa atmospera. Ang isang maliit na halaga ng mabigat na oxygen ay inilabas sa panahon ng pag-degas ng mantle.

Sa itaas na mga layer ng troposphere at stratosphere, sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet solar radiation (tinukoy namin ito bilang hν), nabuo ang ozone:

O 2 + hν → 2O

Bilang resulta ng pagkilos ng parehong ultraviolet radiation, nabubulok ang ozone:

O 3 + hν → O 2 + O

O 3 + O → 2O 2

Bilang resulta ng unang reaksyon, nabuo ang atomic oxygen, bilang isang resulta ng pangalawang - molekular na oxygen. Ang lahat ng 4 na reaksyon ay tinatawag na mekanismo ng Chapman, pagkatapos ng British scientist na si Sidney Chapman na natuklasan ang mga ito noong 1930.

Ang oxygen ay ginagamit para sa paghinga ng mga buhay na organismo. Sa tulong nito, nangyayari ang mga proseso ng oksihenasyon at pagkasunog.

Ang ozone ay nagsisilbing protektahan ang mga buhay na organismo mula sa ultraviolet radiation, na nagiging sanhi ng hindi maibabalik na mutasyon. Ang pinakamataas na konsentrasyon ng ozone ay sinusunod sa mas mababang stratosphere sa loob ng tinatawag na. ozone layer o ozone screen na nakahiga sa taas na 22-25 km. Ang nilalaman ng ozone ay maliit: sa normal na presyon, ang lahat ng ozone ng atmospera ng mundo ay sasakupin ang isang layer na 2.91 mm lamang ang kapal.

Ang pagbuo ng ikatlong pinakakaraniwang gas sa atmospera, argon, pati na rin ang neon, helium, krypton at xenon, ay nauugnay sa mga pagsabog ng bulkan at pagkabulok ng mga radioactive na elemento.

Sa partikular, ang helium ay produkto ng radioactive decay ng uranium, thorium at radium: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (sa mga reaksyong ito, ang α- particle ay isang helium nucleus, na sa proseso ng pagkawala ng enerhiya ay kumukuha ng mga electron at nagiging 4 He).

Ang argon ay nabuo sa panahon ng pagkabulok ng radioactive isotope ng potassium: 40 K → 40 Ar + γ.

Nakatakas ang neon mula sa mga igneous na bato.

Ang Krypton ay nabuo bilang ang huling produkto ng pagkabulok ng uranium (235 U at 238 U) at thorium Th.

Ang bulk ng atmospheric krypton ay nabuo sa mga unang yugto ng ebolusyon ng Earth bilang resulta ng pagkabulok ng mga elemento ng transuranium na may kahanga-hangang maikling kalahating buhay o nagmula sa kalawakan, ang nilalaman ng krypton kung saan ay sampung milyong beses na mas mataas kaysa sa Earth. .

Ang Xenon ay ang resulta ng fission ng uranium, ngunit karamihan sa gas na ito ay natira mula sa mga unang yugto ng pagbuo ng Earth, mula sa pangunahing atmospera.

Ang carbon dioxide ay pumapasok sa atmospera bilang resulta ng mga pagsabog ng bulkan at sa proseso ng pagkabulok ng mga organikong bagay. Ang nilalaman nito sa kapaligiran ng gitnang latitude ng Earth ay nag-iiba-iba nang malaki depende sa mga panahon ng taon: sa taglamig, ang halaga ng CO 2 ay tumataas, at sa tag-araw ay bumababa ito. Ang pagbabagu-bagong ito ay konektado sa aktibidad ng mga halaman na gumagamit ng carbon dioxide sa proseso ng photosynthesis.

Ang hydrogen ay nabuo bilang isang resulta ng agnas ng tubig sa pamamagitan ng solar radiation. Ngunit, bilang ang pinakamagaan sa mga gas na bumubuo sa atmospera, ito ay patuloy na tumatakas sa kalawakan, at samakatuwid ang nilalaman nito sa atmospera ay napakaliit.

Ang singaw ng tubig ay resulta ng pagsingaw ng tubig mula sa ibabaw ng mga lawa, ilog, dagat at lupa.

Ang konsentrasyon ng mga pangunahing gas sa mas mababang mga layer ng atmospera, maliban sa singaw ng tubig at carbon dioxide, ay pare-pareho. Sa maliit na dami, ang atmospera ay naglalaman ng sulfur oxide SO 2, ammonia NH 3, carbon monoxide CO, ozone O 3, hydrogen chloride HCl, hydrogen fluoride HF, nitrogen monoxide NO, hydrocarbons, mercury vapor Hg, iodine I 2 at marami pang iba. Sa mas mababang atmospheric layer ng troposphere, mayroong patuloy na malaking halaga ng mga nasuspinde na solid at likidong mga particle.

Ang mga pinagmumulan ng particulate matter sa atmospera ng Earth ay ang mga pagsabog ng bulkan, pollen ng halaman, mga mikroorganismo, at kamakailang mga aktibidad ng tao tulad ng pagsunog ng mga fossil fuel sa mga proseso ng pagmamanupaktura. Ang pinakamaliit na particle ng alikabok, na siyang nuclei ng condensation, ay ang mga sanhi ng pagbuo ng fogs at clouds. Kung walang mga solidong particle na patuloy na naroroon sa atmospera, ang pag-ulan ay hindi babagsak sa Earth.

Ang atmospera ay umaabot paitaas ng maraming daan-daang kilometro. Ang itaas na hangganan nito, sa taas na humigit-kumulang 2000-3000 km, sa isang tiyak na lawak na may kondisyon, dahil ang mga gas na bumubuo dito, unti-unting bihira, ay pumasa sa kalawakan ng mundo. Ang kemikal na komposisyon ng atmospera, presyon, density, temperatura at iba pang pisikal na katangian nito ay nagbabago sa taas. Tulad ng nabanggit kanina, ang kemikal na komposisyon ng hangin hanggang sa taas na 100 km hindi nagbabago nang malaki. Medyo mas mataas, ang atmospera ay binubuo rin ng nitrogen at oxygen. Ngunit sa taas na 100-110 km, Sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet radiation mula sa araw, ang mga molekula ng oxygen ay nahahati sa mga atomo at lumilitaw ang atomic oxygen. Higit sa 110-120 km halos lahat ng oxygen ay nagiging atomic. Ito ay ipinapalagay na sa itaas 400-500 km ang mga gas na bumubuo sa atmospera ay nasa atomic state din.

Mabilis na bumababa ang presyon at density ng hangin sa taas. Bagama't ang atmospera ay umaabot paitaas sa daan-daang kilometro, karamihan sa mga ito ay matatagpuan sa isang medyo manipis na layer na katabi ng ibabaw ng lupa sa pinakamababang bahagi nito. Kaya, sa layer sa pagitan ng antas ng dagat at altitude 5-6 km kalahati ng masa ng atmospera ay puro sa layer 0-16 km-90%, at sa layer 0-30 km- 99%. Ang parehong mabilis na pagbaba sa masa ng hangin ay nangyayari sa itaas ng 30 km. Kung timbang 1 m 3 Ang hangin sa ibabaw ng lupa ay 1033 g, pagkatapos ay sa taas na 20 km ito ay katumbas ng 43 g, at sa taas na 40 km 4 years lang

Sa taas na 300-400 km at sa itaas, ang hangin ay napakabihirang na sa araw ay nagbabago ang density nito nang maraming beses. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang pagbabagong ito sa density ay nauugnay sa posisyon ng Araw. Ang pinakamataas na density ng hangin ay bandang tanghali, ang pinakamababa sa gabi. Ito ay bahagyang ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga itaas na layer ng atmospera ay tumutugon sa mga pagbabago sa electromagnetic radiation ng Araw.

Ang pagbabago sa temperatura ng hangin na may taas ay hindi rin pantay. Ayon sa likas na katangian ng pagbabago sa temperatura na may taas, ang kapaligiran ay nahahati sa ilang mga sphere, sa pagitan ng kung saan mayroong mga transitional layer, ang tinatawag na mga pause, kung saan ang temperatura ay nagbabago nang kaunti sa taas.

Narito ang mga pangalan at pangunahing katangian ng mga sphere at transition layer.

Ipakita natin ang pangunahing data sa mga pisikal na katangian ng mga sphere na ito.

Troposphere. Ang mga pisikal na katangian ng troposphere ay higit na tinutukoy ng impluwensya ng ibabaw ng daigdig, na siyang mas mababang hangganan nito. Ang pinakamataas na taas ng troposphere ay makikita sa ekwador at tropikal na mga sona. Dito umabot sa 16-18 km at medyo maliit na napapailalim sa pang-araw-araw at pana-panahong mga pagbabago. Sa itaas ng polar at katabing mga rehiyon, ang itaas na hangganan ng troposphere ay nasa average sa antas na 8-10 km. Sa kalagitnaan ng latitude, ito ay mula 6-8 hanggang 14-16 km.

Ang patayong kapangyarihan ng troposphere ay nakasalalay nang malaki sa likas na katangian ng mga proseso ng atmospera. Kadalasan sa araw, ang itaas na hangganan ng troposphere sa isang partikular na punto o lugar ay bumababa o tumataas ng ilang kilometro. Pangunahin ito dahil sa mga pagbabago sa temperatura ng hangin.

Mahigit sa 4/5 ng masa ng atmospera ng daigdig at halos lahat ng singaw ng tubig na nakapaloob dito ay puro sa troposphere. Bilang karagdagan, mula sa ibabaw ng lupa hanggang sa itaas na limitasyon ng troposphere, ang temperatura ay bumaba ng average na 0.6° sa bawat 100 m, o 6° para sa 1 km pagtaas . Ito ay dahil sa ang katunayan na ang hangin sa troposphere ay pinainit at pinalamig pangunahin mula sa ibabaw ng lupa.

Alinsunod sa pag-agos ng solar energy, bumababa ang temperatura mula sa ekwador hanggang sa mga pole. Kaya, ang average na temperatura ng hangin malapit sa ibabaw ng lupa sa ekwador ay umaabot sa +26°, sa mga polar na rehiyon -34°, -36° sa taglamig, at humigit-kumulang 0° sa tag-araw. Kaya, ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng ekwador at ng poste ay 60° sa taglamig at 26° lamang sa tag-araw. Totoo, ang gayong mababang temperatura sa Arctic sa taglamig ay sinusunod lamang malapit sa ibabaw ng lupa dahil sa paglamig ng hangin sa ibabaw ng mga kalawakan ng yelo.

Sa taglamig, sa Central Antarctica, ang temperatura ng hangin sa ibabaw ng sheet ng yelo ay mas mababa pa. Sa istasyon ng Vostok noong Agosto 1960, ang pinakamababang temperatura sa mundo ay naitala -88.3°, at kadalasan sa Central Antarctica ay -45°, -50°.

Mula sa taas, bumababa ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng ekwador at poste. Halimbawa, sa taas na 5 km sa ekwador ang temperatura ay umaabot sa -2°, -4°, at sa parehong taas sa Central Arctic -37°, -39° sa taglamig at -19°, -20° sa tag-araw; samakatuwid, ang pagkakaiba sa temperatura sa taglamig ay 35-36°, at sa tag-araw 16-17°. Sa southern hemisphere, ang mga pagkakaibang ito ay medyo mas malaki.

Ang enerhiya ng sirkulasyon ng atmospera ay maaaring matukoy ng mga kontrata ng temperatura ng ekwador-pole. Dahil ang mga kaibahan ng temperatura ay mas malaki sa taglamig, ang mga proseso sa atmospera ay mas matindi kaysa sa tag-araw. Ipinapaliwanag din nito ang katotohanan na ang umiiral na hanging pakanluran sa troposphere sa taglamig ay may mas mataas na bilis kaysa sa tag-araw. Sa kasong ito, ang bilis ng hangin, bilang panuntunan, ay tumataas nang may taas, na umaabot sa pinakamataas sa itaas na hangganan ng troposphere. Ang pahalang na transportasyon ay sinamahan ng mga patayong paggalaw ng hangin at magulong (gulo) na paggalaw. Dahil sa pagtaas at pagbaba ng malalaking volume ng hangin, nabubuo at naghiwa-hiwalay ang mga ulap, nangyayari at humihinto ang pag-ulan. Ang transition layer sa pagitan ng troposphere at ng overlying sphere ay tropopause. Sa itaas nito matatagpuan ang stratosphere.

Stratosphere umaabot mula sa taas 8-17 hanggang 50-55 km. Binuksan ito sa simula ng ating siglo. Sa mga tuntunin ng mga pisikal na katangian, ang stratosphere ay naiiba nang husto mula sa troposphere dahil ang temperatura ng hangin dito, bilang panuntunan, ay tumataas ng average na 1-2 ° bawat kilometro ng elevation at sa itaas na hangganan, sa taas na 50-55 km, kahit nagiging positibo. Ang pagtaas ng temperatura sa lugar na ito ay sanhi ng pagkakaroon ng ozone (O 3) dito, na nabuo sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet radiation mula sa Araw. Sinasaklaw ng ozone layer ang halos buong stratosphere. Ang stratosphere ay napakahirap sa singaw ng tubig. Walang marahas na proseso ng pagbuo ng ulap at walang pag-ulan.

Kamakailan lamang, ipinapalagay na ang stratosphere ay medyo kalmado na kapaligiran, kung saan hindi nangyayari ang paghahalo ng hangin, tulad ng sa troposphere. Samakatuwid, pinaniniwalaan na ang mga gas sa stratosphere ay nahahati sa mga layer, alinsunod sa kanilang tiyak na gravity. Samakatuwid ang pangalan ng stratosphere ("stratus" - layered). Ito ay pinaniniwalaan din na ang temperatura sa stratosphere ay nabuo sa ilalim ng impluwensya ng radiative equilibrium, ibig sabihin, kapag ang hinihigop at sinasalamin na solar radiation ay pantay.

Ang mga bagong data na nakuha ng radiosondes at meteorological rockets ay nagpakita na sa stratosphere, tulad ng sa itaas na troposphere, mayroong isang matinding sirkulasyon ng hangin na may malaking pagbabago sa temperatura at hangin. Dito, tulad ng sa troposphere, ang hangin ay nakakaranas ng makabuluhang vertical na paggalaw, magulong paggalaw na may malakas na pahalang na agos ng hangin. Ang lahat ng ito ay resulta ng isang hindi pantay na pamamahagi ng temperatura.

Ang transition layer sa pagitan ng stratosphere at ng overlying sphere ay stratopause. Gayunpaman, bago magpatuloy sa mga katangian ng mas mataas na mga layer ng atmospera, kilalanin natin ang tinatawag na ozonosphere, ang mga hangganan na humigit-kumulang na tumutugma sa mga hangganan ng stratosphere.

Ozone sa kapaligiran. Ang ozone ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa paglikha ng temperatura ng rehimen at mga agos ng hangin sa stratosphere. Nararamdaman natin ang Ozone (O 3) pagkatapos ng bagyo kapag nakalanghap tayo ng malinis na hangin na may masarap na lasa. Gayunpaman, dito hindi natin pag-uusapan ang ozone na ito na nabuo pagkatapos ng bagyo, ngunit tungkol sa ozone na nakapaloob sa layer 10-60 km na may pinakamataas sa taas na 22-25 km. Ang ozone ay ginawa sa pamamagitan ng pagkilos ng ultraviolet rays ng araw at, kahit na ang kabuuang halaga nito ay hindi gaanong mahalaga, ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa kapaligiran. Ang ozone ay may kakayahang sumipsip ng ultraviolet radiation ng araw at sa gayon ay pinoprotektahan ang mundo ng hayop at halaman mula sa mga nakakapinsalang epekto nito. Kahit na ang maliit na bahagi ng ultraviolet rays na umabot sa ibabaw ng lupa ay nasusunog ang katawan nang husto kapag ang isang tao ay labis na mahilig sa sunbathing.

Ang dami ng ozone ay hindi pareho sa iba't ibang bahagi ng Earth. Mayroong mas maraming ozone sa matataas na latitude, mas mababa sa gitna at mababang latitude, at ang halagang ito ay nagbabago depende sa pagbabago ng mga panahon ng taon. Mas maraming ozone sa tagsibol, mas kaunti sa taglagas. Bilang karagdagan, ang mga hindi pana-panahong pagbabagu-bago nito ay nangyayari depende sa pahalang at patayong sirkulasyon ng atmospera. Maraming mga proseso sa atmospera ang malapit na nauugnay sa nilalaman ng ozone, dahil ito ay may direktang epekto sa larangan ng temperatura.

Sa taglamig, sa panahon ng polar night, sa matataas na latitude, ang ozone layer ay naglalabas at nagpapalamig sa hangin. Bilang resulta, sa stratosphere ng matataas na latitude (sa Arctic at Antarctic) isang malamig na rehiyon ang nabuo sa taglamig, isang stratospheric cyclonic vortex na may malaking pahalang na temperatura at mga gradient ng presyon, na nagiging sanhi ng pakanlurang hangin sa gitnang latitude ng mundo.

Sa tag-araw, sa ilalim ng mga kondisyon ng isang polar day, sa matataas na latitude, ang ozone layer ay sumisipsip ng init ng araw at nagpapainit sa hangin. Bilang resulta ng pagtaas ng temperatura sa stratosphere ng matataas na latitude, nabuo ang isang rehiyon ng init at isang stratospheric anticyclonic vortex. Samakatuwid, sa average na latitude ng globo sa itaas ng 20 km sa tag-araw, nananaig ang hanging silangan sa stratosphere.

Mesosphere. Ang mga obserbasyon sa meteorological rockets at iba pang mga pamamaraan ay nagpatunay na ang pangkalahatang pagtaas ng temperatura na naobserbahan sa stratosphere ay nagtatapos sa mga taas na 50-55 km. Sa itaas ng layer na ito, bumaba muli ang temperatura at malapit sa itaas na hangganan ng mesosphere (mga 80 km) umabot sa -75°, -90°. Dagdag pa, ang temperatura ay tumataas muli sa taas.

Ito ay kagiliw-giliw na tandaan na ang pagbaba sa temperatura na may taas, katangian ng mesosphere, ay nangyayari nang iba sa iba't ibang mga latitude at sa buong taon. Sa mababang latitude, ang pagbaba ng temperatura ay nangyayari nang mas mabagal kaysa sa matataas na latitude: ang average na vertical na gradient ng temperatura para sa mesosphere ay, ayon sa pagkakabanggit, 0.23° - 0.31° bawat 100 m o 2.3°-3.1° bawat 1 km. Sa tag-araw ito ay mas malaki kaysa sa taglamig. Gaya ng ipinakita ng pinakabagong pananaliksik sa matataas na latitude, ang temperatura sa itaas na hangganan ng mesosphere sa tag-araw ay ilang sampu-sampung degree na mas mababa kaysa sa taglamig. Sa itaas na mesosphere sa taas na humigit-kumulang 80 km sa mesopause layer, humihinto ang pagbaba ng temperatura na may taas at magsisimula ang pagtaas nito. Dito, sa ilalim ng inversion layer sa takip-silim o bago sumikat ang araw sa maaliwalas na panahon, ang mga makikinang na manipis na ulap ay napapansin, pinaliliwanagan ng araw sa ilalim ng abot-tanaw. Laban sa madilim na background ng kalangitan, sila ay kumikinang na may kulay-pilak-asul na liwanag. Samakatuwid, ang mga ulap na ito ay tinatawag na pilak.

Ang likas na katangian ng noctilucent clouds ay hindi pa lubos na nauunawaan. Sa loob ng mahabang panahon ay pinaniniwalaan na ang mga ito ay binubuo ng alikabok ng bulkan. Gayunpaman, ang kawalan ng optical phenomena na katangian ng tunay na mga ulap ng bulkan ay humantong sa pagtanggi sa hypothesis na ito. Pagkatapos ay iminungkahi na ang noctilucent cloud ay binubuo ng cosmic dust. Sa mga nakalipas na taon, iminungkahi ang isang hypothesis na ang mga ulap na ito ay binubuo ng mga kristal na yelo, tulad ng mga ordinaryong cirrus cloud. Ang antas ng lokasyon ng noctilucent clouds ay tinutukoy ng delay layer dahil sa pagbabaligtad ng temperatura sa panahon ng paglipat mula sa mesosphere patungo sa thermosphere sa taas na humigit-kumulang 80 km. Dahil ang temperatura sa subinversion layer ay umabot sa -80°C at mas mababa, ang pinaka-kanais-nais na mga kondisyon ay nilikha dito para sa paghalay ng singaw ng tubig, na pumapasok dito mula sa stratosphere bilang resulta ng vertical na paggalaw o sa pamamagitan ng magulong pagsasabog. Ang mga noctilucent na ulap ay karaniwang nakikita sa tag-araw, kung minsan sa napakaraming bilang at sa loob ng ilang buwan.

Ang mga obserbasyon ng noctilucent cloud ay nagpatunay na sa tag-araw sa kanilang antas ang hangin ay lubos na nagbabago. Ang bilis ng hangin ay malawak na nag-iiba: mula 50-100 hanggang ilang daang kilometro bawat oras.

Temperatura sa altitude. Ang isang visual na representasyon ng likas na katangian ng pamamahagi ng temperatura na may taas, sa pagitan ng ibabaw ng lupa at taas na 90-100 km, sa taglamig at tag-araw sa hilagang hemisphere, ay ibinibigay sa Figure 5. Ang mga ibabaw na naghihiwalay sa mga globo ay inilalarawan dito sa pamamagitan ng naka-bold mga putol-putol na linya. Sa pinakailalim, ang troposphere ay nakatayo nang maayos, na may katangian na pagbaba sa temperatura na may taas. Sa itaas ng tropopause, sa stratosphere, sa kabaligtaran, ang temperatura ay tumataas sa taas sa pangkalahatan at sa taas na 50-55 km umabot sa + 10°, -10°. Bigyang-pansin natin ang isang mahalagang detalye. Sa taglamig, sa stratosphere ng matataas na latitude, ang temperatura sa itaas ng tropopause ay bumaba mula -60 hanggang -75 ° at sa itaas lamang ng 30 km tumataas muli sa -15°. Sa tag-araw, simula sa tropopause, ang temperatura ay tumataas sa taas at sa pamamagitan ng 50 km umabot sa + 10°. Sa itaas ng stratopause, ang temperatura ay muling nagsisimulang bumaba sa taas, at sa antas na 80 km hindi ito lalampas sa -70°, -90°.

Mula sa figure 5 ito ay sumusunod na sa layer 10-40 km ang temperatura ng hangin sa taglamig at tag-araw sa matataas na latitude ay lubhang naiiba. Sa taglamig, sa panahon ng polar night, ang temperatura dito ay umabot sa -60°, -75°, at sa tag-araw ang pinakamababang -45° ay malapit sa tropopause. Sa itaas ng tropopause, tumataas ang temperatura at sa taas na 30-35 km ay -30°, -20° lamang, na sanhi ng pag-init ng hangin sa ozone layer sa araw ng polar. Ito rin ay sumusunod mula sa figure na kahit na sa isang panahon at sa parehong antas, ang temperatura ay hindi pareho. Ang kanilang pagkakaiba sa pagitan ng iba't ibang latitude ay lumampas sa 20-30°. Sa kasong ito, ang inhomogeneity ay lalong makabuluhan sa mababang temperatura na layer (18-30 km) at sa layer ng pinakamataas na temperatura (50-60 km) sa stratosphere, pati na rin sa layer ng mababang temperatura sa itaas na mesosphere (75-85km).

Ang ibig sabihin ng mga temperatura na ipinapakita sa Figure 5 ay batay sa mga obserbasyon sa hilagang hemisphere, ngunit ayon sa magagamit na impormasyon, maaari rin silang maiugnay sa southern hemisphere. Ang ilang mga pagkakaiba ay umiiral pangunahin sa matataas na latitude. Sa Antarctica sa taglamig, ang temperatura ng hangin sa troposphere at mas mababang stratosphere ay kapansin-pansing mas mababa kaysa sa Central Arctic.

Mataas ang hangin. Ang pana-panahong pamamahagi ng temperatura ay tumutukoy sa isang medyo kumplikadong sistema ng mga daloy ng hangin sa stratosphere at mesosphere.

Ang Figure 6 ay nagpapakita ng patayong seksyon ng wind field sa atmospera sa pagitan ng ibabaw ng lupa at taas na 90 km taglamig at tag-araw sa hilagang hemisphere. Ang mga isoline ay nagpapakita ng average na bilis ng umiiral na hangin (in MS). Ito ay sumusunod mula sa figure na ang rehimen ng hangin sa taglamig at tag-araw sa stratosphere ay lubhang naiiba. Sa taglamig, kapwa sa troposphere at sa stratosphere, ang hanging kanluran ay nananaig na may pinakamataas na bilis na katumbas ng halos

100 MS sa taas na 60-65 km. Sa tag-araw, ang hanging pakanluran ay umiiral lamang hanggang sa taas na 18-20 km. Sa mas mataas ay nagiging silangan, na may pinakamataas na bilis na hanggang 70 MS sa taas na 55-60km.

Sa tag-araw, sa itaas ng mesosphere, ang hangin ay nagiging pakanluran, at sa taglamig, sila ay nagiging silangan.

Thermosphere. Sa itaas ng mesosphere ay ang thermosphere, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng temperatura Sa taas. Ayon sa data na nakuha, higit sa lahat sa tulong ng mga rocket, natagpuan na sa thermosphere ito ay nasa antas na ng 150 km ang temperatura ng hangin ay umabot sa 220-240 °, at sa antas ng 200 km higit sa 500°. Sa itaas, ang temperatura ay patuloy na tumataas at nasa antas na 500-600 km lumampas sa 1500°. Sa batayan ng data na nakuha sa panahon ng paglulunsad ng mga artipisyal na satellite ng lupa, natagpuan na sa itaas na thermosphere ang temperatura ay umabot sa humigit-kumulang 2000° at malaki ang pagbabago sa araw. Ang tanong ay lumitaw kung paano ipaliwanag ang gayong mataas na temperatura sa matataas na layer ng atmospera. Alalahanin na ang temperatura ng isang gas ay isang sukatan ng average na bilis ng mga molekula. Sa mas mababang, pinakamakapal na bahagi ng atmospera, ang mga molekula ng gas na bumubuo sa hangin ay madalas na nagbabanggaan sa isa't isa kapag gumagalaw at agad na naglilipat ng kinetic energy sa isa't isa. Samakatuwid, ang kinetic energy sa isang siksik na daluyan ay sa karaniwan ay pareho. Sa matataas na layer, kung saan ang density ng hangin ay napakababa, ang mga banggaan sa pagitan ng mga molekula na matatagpuan sa malalayong distansya ay nangyayari nang hindi gaanong madalas. Kapag ang enerhiya ay hinihigop, ang bilis ng mga molekula sa pagitan ng mga banggaan ay nagbabago nang malaki; bilang karagdagan, ang mga molekula ng mas magaan na gas ay gumagalaw sa mas mataas na bilis kaysa sa mga molekula ng mabibigat na gas. Bilang resulta, ang temperatura ng mga gas ay maaaring magkakaiba.

Sa mga rarefied na gas, medyo kakaunti ang mga molekula ng napakaliit na sukat (light gases). Kung gumagalaw sila sa mataas na bilis, kung gayon ang temperatura sa isang naibigay na dami ng hangin ay magiging mataas. Sa thermosphere, ang bawat kubiko sentimetro ng hangin ay naglalaman ng sampu at daan-daang libong mga molekula ng iba't ibang mga gas, habang sa ibabaw ng lupa ay may halos isang daang milyong bilyon sa kanila. Samakatuwid, ang labis na mataas na temperatura sa matataas na layer ng atmospera, na nagpapakita ng bilis ng paggalaw ng mga molekula sa napakanipis na daluyan na ito, ay hindi maaaring maging sanhi ng kahit na bahagyang pag-init ng katawan na matatagpuan dito. Tulad ng isang tao ay hindi nakakaramdam ng init kapag nakasisilaw na mga electric lamp, bagaman ang mga filament sa isang rarefied medium ay agad na uminit hanggang sa ilang libong degree.

Sa lower thermosphere at mesosphere, ang pangunahing bahagi ng meteor shower ay nasusunog bago makarating sa ibabaw ng lupa.

Magagamit na impormasyon tungkol sa mga layer ng atmospera sa itaas 60-80 km hindi pa rin sapat para sa mga huling konklusyon tungkol sa istruktura, rehimen at mga prosesong umuunlad sa kanila. Gayunpaman, ito ay kilala na sa itaas na mesosphere at mas mababang thermosphere, ang temperatura ng rehimen ay nilikha bilang isang resulta ng pagbabago ng molecular oxygen (O 2) sa atomic oxygen (O), na nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng ultraviolet solar radiation. Sa thermosphere, ang temperatura ng rehimen ay lubos na naiimpluwensyahan ng corpuscular, X-ray, at radiation. ultraviolet radiation mula sa araw. Dito, kahit na sa araw, may mga matalim na pagbabago sa temperatura at hangin.

Atmospheric ionization. Ang pinaka-kagiliw-giliw na tampok ng kapaligiran sa itaas 60-80 km ay siya ionization, ibig sabihin, ang proseso ng pagbuo ng isang malaking bilang ng mga electrically charged na particle - mga ions. Dahil ang ionization ng mga gas ay katangian ng mas mababang thermosphere, tinatawag din itong ionosphere.

Ang mga gas sa ionosphere ay halos nasa atomic state. Sa ilalim ng pagkilos ng ultraviolet at corpuscular radiation ng Araw, na may mataas na enerhiya, ang proseso ng paghahati ng mga electron mula sa mga neutral na atomo at mga molekula ng hangin ay nangyayari. Ang nasabing mga atomo at molekula na nawalan ng isa o higit pang mga electron ay nagiging positibong sisingilin, at ang isang libreng elektron ay maaaring muling ikabit sa isang neutral na atomo o molekula at bigyan sila ng negatibong singil nito. Ang mga positibo at negatibong sisingilin na mga atom at molekula ay tinatawag mga ion, at ang mga gas ionized, ibig sabihin, nakatanggap ng electric charge. Sa mas mataas na konsentrasyon ng mga ions, nagiging electrically conductive ang mga gas.

Ang proseso ng ionization ay nangyayari nang mas masinsinan sa makapal na mga layer na limitado ng taas na 60-80 at 220-400 km. Sa mga layer na ito, may pinakamainam na kondisyon para sa ionization. Dito, ang density ng hangin ay kapansin-pansing mas mataas kaysa sa itaas na kapaligiran, at ang pag-agos ng ultraviolet at corpuscular radiation mula sa Araw ay sapat na para sa proseso ng ionization.

Ang pagtuklas ng ionosphere ay isa sa pinakamahalaga at napakatalino na tagumpay ng agham. Pagkatapos ng lahat, ang isang natatanging tampok ng ionosphere ay ang impluwensya nito sa pagpapalaganap ng mga radio wave. Sa mga ionized na layer, ang mga radio wave ay makikita, at samakatuwid ay nagiging posible ang long-range na komunikasyon sa radyo. Ang mga naka-charge na atom-ion ay sumasalamin sa mga maiikling radio wave, at muli silang bumabalik sa ibabaw ng lupa, ngunit nasa malayong distansya mula sa lugar ng paghahatid ng radyo. Malinaw, ang mga maiikling radio wave ay gumagawa ng landas na ito nang maraming beses, at sa gayon ay nakasisiguro ang long-range na komunikasyon sa radyo. Kung hindi para sa ionosphere, kung gayon para sa paghahatid ng mga signal ng istasyon ng radyo sa malalayong distansya ay kinakailangan na bumuo ng mga mamahaling linya ng relay ng radyo.

Gayunpaman, ito ay kilala na kung minsan ang mga shortwave na komunikasyon sa radyo ay naaabala. Nangyayari ito bilang isang resulta ng mga chromospheric flares sa Araw, dahil sa kung saan ang ultraviolet radiation ng Araw ay tumataas nang husto, na humahantong sa malakas na kaguluhan ng ionosphere at magnetic field ng Earth - magnetic storms. Sa panahon ng mga magnetic storm, ang komunikasyon sa radyo ay naaabala, dahil ang paggalaw ng mga sisingilin na particle ay nakasalalay sa magnetic field. Sa panahon ng mga magnetic storm, ang ionosphere ay sumasalamin sa mga radio wave na mas malala o ipinapasa ang mga ito sa kalawakan. Pangunahin na may pagbabago sa aktibidad ng solar, na sinamahan ng pagtaas ng ultraviolet radiation, ang density ng elektron ng ionosphere at ang pagsipsip ng mga radio wave sa pagtaas ng araw, na humahantong sa pagkagambala ng mga komunikasyon sa radyo ng maikling alon.

Ayon sa bagong pananaliksik, sa isang malakas na ionized layer ay may mga zone kung saan ang konsentrasyon ng mga libreng electron ay umabot sa isang bahagyang mas mataas na konsentrasyon kaysa sa mga kalapit na layer. Apat na naturang zone ang kilala, na matatagpuan sa mga taas na humigit-kumulang 60-80, 100-120, 180-200 at 300-400 km at minarkahan ng mga titik D, E, F 1 at F 2 . Sa pagtaas ng radiation mula sa Araw, ang mga sisingilin na particle (corpuscles) sa ilalim ng impluwensya ng magnetic field ng Earth ay pinalihis patungo sa matataas na latitude. Sa pagpasok sa atmospera, ang mga corpuscle ay nagpapatindi ng ionization ng mga gas sa isang lawak na ang kanilang glow ay nagsisimula. Ganito po auroras- sa anyo ng magagandang maraming kulay na mga arko na lumiliwanag sa kalangitan sa gabi, pangunahin sa matataas na latitude ng Earth. Ang Auroras ay sinamahan ng malalakas na magnetic storm. Sa ganitong mga kaso, ang mga aurora ay makikita sa gitnang latitude, at sa mga bihirang kaso kahit na sa tropikal na zone. Kaya, halimbawa, ang matinding aurora na naobserbahan noong Enero 21-22, 1957, ay makikita sa halos lahat ng timog na rehiyon ng ating bansa.

Sa pamamagitan ng pagkuha ng litrato sa mga aurora mula sa dalawang punto na matatagpuan sa layo na ilang sampu-sampung kilometro, ang taas ng aurora ay natutukoy nang may mahusay na katumpakan. Karaniwang matatagpuan ang Aurora sa taas na humigit-kumulang 100 km, madalas na matatagpuan ang mga ito sa taas na ilang daang kilometro, at kung minsan sa antas na humigit-kumulang 1000 km. Bagama't ang kalikasan ng aurora ay naipaliwanag na, marami pa rin ang hindi nalutas na mga isyu na may kaugnayan sa hindi pangkaraniwang bagay na ito. Ang mga dahilan para sa pagkakaiba-iba ng mga anyo ng aurora ay hindi pa rin alam.

Ayon sa ikatlong satellite ng Sobyet, sa pagitan ng taas na 200 at 1000 km sa araw, nangingibabaw ang mga positibong ion ng split molecular oxygen, ibig sabihin, atomic oxygen (O). Pinag-aaralan ng mga siyentipiko ng Sobyet ang ionosphere sa tulong ng mga artipisyal na satellite ng serye ng Kosmos. Pinag-aaralan din ng mga Amerikanong siyentipiko ang ionosphere sa tulong ng mga satellite.

Ang ibabaw na naghihiwalay sa thermosphere mula sa exosphere ay nagbabago depende sa mga pagbabago sa solar activity at iba pang mga kadahilanan. Patayo, ang mga pagbabagong ito ay umabot sa 100-200 km at iba pa.

Exosphere (scattering sphere) - ang pinakamataas na bahagi ng atmospera, na matatagpuan sa itaas ng 800 km. Siya ay maliit na nag-aaral. Ayon sa data ng mga obserbasyon at teoretikal na kalkulasyon, ang temperatura sa exosphere ay tumataas na may taas na siguro hanggang 2000°. Sa kaibahan sa mas mababang ionosphere, sa exosphere ang mga gas ay napakabihirang na ang kanilang mga particle, na gumagalaw sa napakalaking bilis, ay halos hindi na nagsasalubong sa isa't isa.

Hanggang kamakailan lamang, ipinapalagay na ang kondisyonal na hangganan ng atmospera ay matatagpuan sa taas na humigit-kumulang 1000 km. Gayunpaman, batay sa pagbabawas ng bilis ng mga artipisyal na satellite ng Earth, naitatag na sa mga taas na 700-800 km sa 1 cm 3 naglalaman ng hanggang 160 libong positibong ion ng atomic oxygen at nitrogen. Nagbibigay ito ng mga batayan upang ipagpalagay na ang mga sisingilin na layer ng atmospera ay umaabot sa kalawakan para sa isang mas malaking distansya.

Sa mataas na temperatura, sa kondisyong hangganan ng atmospera, ang mga bilis ng mga particle ng gas ay umabot sa humigit-kumulang 12 km/s Sa mga bilis na ito, ang mga gas ay unti-unting umalis sa rehiyon ng gravity ng mundo patungo sa interplanetary space. Matagal na itong nangyayari. Halimbawa, ang mga particle ng hydrogen at helium ay inalis sa interplanetary space sa loob ng ilang taon.

Sa pag-aaral ng matataas na layer ng atmospera, nakuha ang mayamang data mula sa mga satellite ng Kosmos at Elektron series, at geophysical rockets at space stations Mars-1, Luna-4, atbp. Ang mga direktang obserbasyon ng mga astronaut ay mahalaga din. Kaya, ayon sa mga litratong kinunan sa kalawakan ni V. Nikolaeva-Tereshkova, natagpuan na sa taas na 19 km mayroong isang layer ng alikabok mula sa Earth. Kinumpirma din ito ng data na nakuha ng mga tripulante ng Voskhod spacecraft. Tila, mayroong isang malapit na relasyon sa pagitan ng layer ng alikabok at ang tinatawag na ina-ng-perlas na ulap, minsan ay sinusunod sa mga altitude na humigit-kumulang 20-30km.

Mula sa kapaligiran hanggang sa kalawakan. Nakaraang mga pagpapalagay na sa labas ng kapaligiran ng Earth, sa interplanetary

space, ang mga gas ay napakabihirang at ang konsentrasyon ng mga particle ay hindi lalampas sa ilang mga yunit sa 1 cm 3, ay hindi makatwiran. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang espasyo sa malapit sa Earth ay puno ng mga sisingilin na particle. Sa batayan na ito, isang hypothesis ang iniharap tungkol sa pagkakaroon ng mga zone sa paligid ng Earth na may kapansin-pansing pagtaas ng nilalaman ng mga sisingilin na particle, i.e. mga sinturon ng radiation- panloob at panlabas. Nakatulong ang bagong data upang linawin. Ito ay lumabas na mayroon ding mga sisingilin na mga particle sa pagitan ng panloob at panlabas na mga sinturon ng radiation. Ang kanilang bilang ay nag-iiba depende sa geomagnetic at solar na aktibidad. Kaya, ayon sa bagong palagay, sa halip na mga radiation belt, mayroong mga radiation zone na walang malinaw na tinukoy na mga hangganan. Ang mga hangganan ng mga radiation zone ay nagbabago depende sa solar na aktibidad. Sa pagtindi nito, ibig sabihin, kapag ang mga spot at jet ng gas ay lumitaw sa Araw, na inilabas sa daan-daang libong kilometro, ang daloy ng mga cosmic particle ay tumataas, na nagpapakain sa mga radiation zone ng Earth.

Mapanganib ang mga radiation zone para sa mga taong lumilipad sa spacecraft. Samakatuwid, bago ang isang paglipad sa kalawakan, ang estado at posisyon ng mga radiation zone ay tinutukoy, at ang orbit ng spacecraft ay pinili sa paraang ito ay pumasa sa labas ng mga rehiyon ng tumaas na radiation. Gayunpaman, ang matataas na layer ng atmospera, gayundin ang outer space na malapit sa Earth, ay hindi pa sapat na pinag-aralan.

Sa pag-aaral ng matataas na layer ng atmospera at malapit sa Earth space, ginagamit ang rich data na nakuha mula sa mga satellite ng Kosmos series at space station.

Ang matataas na layer ng atmospera ay hindi gaanong pinag-aralan. Gayunpaman, ang mga modernong pamamaraan ng pag-aaral nito ay nagpapahintulot sa amin na umasa na sa mga darating na taon ay malalaman ng isang tao ang maraming mga detalye ng istraktura ng atmospera sa ilalim kung saan siya nakatira.

Sa konklusyon, nagpapakita kami ng isang eskematiko na patayong seksyon ng kapaligiran (Larawan 7). Dito, ang mga altitude sa kilometro at presyon ng hangin sa milimetro ay naka-plot nang patayo, at ang temperatura ay naka-plot nang pahalang. Ang solid curve ay nagpapakita ng pagbabago sa temperatura ng hangin na may altitude. Sa kaukulang taas, ang pinakamahalagang phenomena na naobserbahan sa atmospera, pati na rin ang pinakamataas na taas na naabot ng radiosondes at iba pang paraan ng pagpapatunog sa atmospera, ay nabanggit.

Ang bawat literate na tao ay dapat malaman hindi lamang na ang planeta ay napapalibutan ng isang kapaligiran ng pinaghalong iba't ibang mga gas, ngunit din na mayroong iba't ibang mga layer ng atmospera na matatagpuan sa hindi pantay na distansya mula sa ibabaw ng Earth.

Ang pagmamasid sa kalangitan, talagang hindi natin nakikita ang kumplikadong istraktura nito, o ang magkakaibang komposisyon nito, o iba pang mga bagay na nakatago sa mga mata. Ngunit tiyak na salamat sa kumplikado at multicomponent na komposisyon ng layer ng hangin na sa paligid ng planeta ay may mga kondisyon dito na nagpapahintulot sa buhay na bumangon dito, ang mga halaman ay umunlad, lahat ng bagay na narito upang lumitaw.

Ang kaalaman tungkol sa paksa ng pag-uusap ay ibinibigay sa mga taong nasa ika-6 na baitang sa paaralan, ngunit ang ilan ay hindi pa nakakatapos ng kanilang pag-aaral, at ang ilan ay matagal na nandoon na nakalimutan na nila ang lahat. Gayunpaman, dapat malaman ng bawat edukadong tao kung ano ang binubuo ng mundo sa paligid niya, lalo na ang bahagi nito kung saan direktang nakasalalay ang mismong posibilidad ng kanyang normal na buhay.

Ano ang pangalan ng bawat layer ng atmospera, sa anong taas ito matatagpuan, anong papel ang ginagampanan nito? Ang lahat ng mga tanong na ito ay tatalakayin sa ibaba.

Ang istraktura ng atmospera ng Earth

Sa pagtingin sa kalangitan, lalo na kung ito ay ganap na walang ulap, napakahirap isipin na mayroon itong napakasalimuot at multilayered na istraktura na ang temperatura doon sa iba't ibang mga altitude ay ibang-iba, at na doon, sa altitude, na ang ang pinakamahalagang proseso para sa lahat ng flora at fauna ay nagaganap.sa lupa.

Kung hindi dahil sa isang kumplikadong komposisyon ng gas cover ng planeta, kung gayon ay walang buhay dito at maging ang posibilidad ng pinagmulan nito.

Ang mga unang pagtatangka na pag-aralan ang bahaging ito ng nakapaligid na mundo ay ginawa ng mga sinaunang Griyego, ngunit hindi sila maaaring lumayo sa kanilang mga konklusyon, dahil wala silang kinakailangang teknikal na base. Hindi nila nakita ang mga hangganan ng iba't ibang mga layer, hindi masusukat ang kanilang temperatura, pag-aralan ang komposisyon ng bahagi, atbp.

Kadalasan ay mga pangyayari sa panahon ang nagbunsod sa mga pinaka-progresibong isipan na isipin na ang nakikitang kalangitan ay hindi kasing simple ng tila.

Ito ay pinaniniwalaan na ang istraktura ng modernong gas na sobre sa paligid ng Earth ay nabuo sa tatlong yugto. Una ay mayroong pangunahing kapaligiran ng hydrogen at helium na nakuha mula sa kalawakan.

Pagkatapos ang pagsabog ng mga bulkan ay napuno ang hangin ng isang masa ng iba pang mga particle, at isang pangalawang kapaligiran ang lumitaw. Matapos dumaan sa lahat ng mga pangunahing reaksiyong kemikal at mga proseso ng pagpapahinga ng butil, lumitaw ang kasalukuyang sitwasyon.

Mga layer ng atmospera sa pagkakasunud-sunod mula sa ibabaw ng mundo at ang kanilang mga katangian

Ang istraktura ng gaseous na sobre ng planeta ay medyo kumplikado at magkakaibang. Isaalang-alang natin ito nang mas detalyado, unti-unting umabot sa pinakamataas na antas.

Troposphere

Bukod sa boundary layer, ang troposphere ay ang pinakamababang layer ng atmosphere. Ito ay umaabot sa taas na humigit-kumulang 8-10 km sa ibabaw ng lupa sa mga polar na rehiyon, 10-12 km sa mapagtimpi na klima, at 16-18 km sa mga tropikal na bahagi.

Kawili-wiling katotohanan: ang distansya na ito ay maaaring mag-iba depende sa oras ng taon - sa taglamig ito ay medyo mas mababa kaysa sa tag-araw.

Ang hangin ng troposphere ay naglalaman ng pangunahing puwersang nagbibigay-buhay para sa lahat ng buhay sa mundo. Naglalaman ito ng humigit-kumulang 80% ng lahat ng magagamit na hangin sa atmospera, higit sa 90% ng singaw ng tubig, dito nabubuo ang mga ulap, bagyo at iba pang mga atmospheric phenomena.

Nakatutuwang pansinin ang unti-unting pagbaba ng temperatura habang tumataas ka mula sa ibabaw ng planeta. Kinakalkula ng mga siyentipiko na sa bawat 100 m ng altitude, bumababa ang temperatura ng humigit-kumulang 0.6-0.7 degrees.

Stratosphere

Ang susunod na pinakamahalagang layer ay ang stratosphere. Ang taas ng stratosphere ay humigit-kumulang 45-50 kilometro. Nagsisimula ito sa 11 km at nangingibabaw na ang mga negatibong temperatura dito, na umaabot hanggang -57 ° С.

Bakit mahalaga ang layer na ito para sa mga tao, lahat ng hayop at halaman? Dito, sa taas na 20-25 kilometro, matatagpuan ang ozone layer - kinukulong nito ang mga sinag ng ultraviolet na nagmumula sa araw, at binabawasan ang kanilang mapanirang epekto sa mga flora at fauna sa isang katanggap-tanggap na halaga.

Napaka-interesante na tandaan na ang stratosphere ay sumisipsip ng maraming uri ng radiation na dumarating sa lupa mula sa araw, iba pang mga bituin at kalawakan. Ang enerhiya na natanggap mula sa mga particle na ito ay napupunta sa ionization ng mga molekula at atom na matatagpuan dito, lumilitaw ang iba't ibang mga kemikal na compound.

Ang lahat ng ito ay humahantong sa isang sikat at makulay na kababalaghan tulad ng hilagang mga ilaw.

Mesosphere

Ang mesosphere ay nagsisimula sa humigit-kumulang 50 at umaabot hanggang 90 kilometro. Ang gradient, o pagbaba ng temperatura na may pagbabago sa altitude, ay hindi kasing laki dito tulad ng sa mas mababang mga layer. Sa itaas na mga hangganan ng shell na ito, ang temperatura ay humigit-kumulang -80°C. Kasama sa komposisyon ng rehiyong ito ang humigit-kumulang 80% nitrogen, pati na rin ang 20% ​​oxygen.

Mahalagang tandaan na ang mesosphere ay isang uri ng dead zone para sa anumang lumilipad na aparato. Ang mga eroplano ay hindi maaaring lumipad dito, dahil ang hangin ay napakabihirang, habang ang mga satellite ay hindi maaaring lumipad sa ganoong mababang altitude, dahil ang magagamit na density ng hangin ay napakataas para sa kanila.

Ang isa pang kawili-wiling katangian ng mesosphere ay dito nasusunog ang mga meteorite na tumama sa planeta. Ang pag-aaral ng naturang mga layer na malayo sa lupa ay isinasagawa sa tulong ng mga espesyal na rocket, ngunit ang kahusayan ng proseso ay mababa, kaya ang kaalaman sa rehiyon ay nag-iiwan ng maraming nais.

Thermosphere

Kaagad pagkatapos dumating ang isinasaalang-alang na layer thermosphere, ang taas sa km na umaabot ng hanggang 800 km. Sa isang paraan, ito ay halos bukas na espasyo. Mayroong isang agresibong epekto ng cosmic radiation, radiation, solar radiation.

Ang lahat ng ito ay nagbibigay ng isang kahanga-hanga at magandang kababalaghan tulad ng aurora borealis.

Ang pinakamababang layer ng thermosphere ay umiinit hanggang sa temperatura na humigit-kumulang 200 K o higit pa. Nangyayari ito dahil sa mga elementarya na proseso sa pagitan ng mga atomo at molekula, ang kanilang recombination at radiation.

Ang mga itaas na layer ay pinainit dahil sa mga magnetic na bagyo na dumadaloy dito, ang mga electric current na nabuo sa parehong oras. Ang temperatura ng kama ay hindi pare-pareho at maaaring magbago nang malaki.

Karamihan sa mga artipisyal na satellite, ballistic body, manned stations, atbp. ay lumilipad sa thermosphere. Sinusubukan din nito ang paglulunsad ng iba't ibang mga armas at missile.

Exosphere

Ang exosphere, o bilang tinatawag ding scattering sphere, ay ang pinakamataas na antas ng ating atmospera, ang limitasyon nito, na sinusundan ng interplanetary outer space. Nagsisimula ang exosphere sa taas na humigit-kumulang 800-1000 kilometro.

Ang mga siksik na layer ay naiwan at dito ang hangin ay napakabihirang, anumang mga particle na mahulog mula sa gilid ay dinadala lamang sa kalawakan dahil sa napakahina na pagkilos ng grabidad.

Ang shell na ito ay nagtatapos sa isang altitude na humigit-kumulang 3000-3500 km, at halos walang mga particle dito. Ang zone na ito ay tinatawag na near space vacuum. Hindi indibidwal na mga particle sa kanilang karaniwang estado ang nananaig dito, ngunit ang plasma, kadalasang ganap na naka-ionize.

Ang kahalagahan ng atmospera sa buhay ng Daigdig

Ganito ang hitsura ng lahat ng pangunahing antas ng istraktura ng kapaligiran ng ating planeta. Maaaring kabilang sa detalyadong pamamaraan nito ang iba pang mga rehiyon, ngunit ang mga ito ay pangalawang kahalagahan na.

Mahalagang tandaan iyon Ang kapaligiran ay gumaganap ng isang mahalagang papel para sa buhay sa Earth. Ang maraming ozone sa stratosphere nito ay nagpapahintulot sa mga flora at fauna na makatakas mula sa nakamamatay na epekto ng radiation at radiation mula sa kalawakan.

Gayundin, dito nabuo ang lagay ng panahon, ang lahat ng mga phenomena sa atmospera ay nangyayari, ang mga bagyo, ang mga hangin ay bumangon at namamatay, ito o ang presyon ay naitatag. Ang lahat ng ito ay may direktang epekto sa estado ng tao, lahat ng nabubuhay na organismo at halaman.

Ang pinakamalapit na layer, ang troposphere, ay nagbibigay sa atin ng pagkakataong huminga, binabad ang lahat ng buhay ng oxygen at pinapayagan itong mabuhay. Kahit na ang maliliit na paglihis sa istraktura at komposisyon ng atmospera ay maaaring magkaroon ng pinakamasamang epekto sa lahat ng nabubuhay na bagay.

Iyon ang dahilan kung bakit ang ganitong kampanya ay inilunsad na ngayon laban sa mga nakakapinsalang emisyon mula sa mga kotse at produksyon, ang mga environmentalist ay nagpapatunog ng alarma tungkol sa kapal ng ozone layer, ang Green Party at iba pang katulad nito ay naninindigan para sa maximum na konserbasyon ng kalikasan. Ito ang tanging paraan upang pahabain ang normal na buhay sa mundo at hindi gawin itong hindi mabata sa mga tuntunin ng klima.

> Ang kapaligiran ng Earth

Paglalarawan Ang kapaligiran ng daigdig para sa mga bata sa lahat ng edad: kung ano ang binubuo ng hangin, ang pagkakaroon ng mga gas, mga layer ng larawan, klima at panahon ng ikatlong planeta sa solar system.

Para sa mga maliliit Alam na na ang Earth ay ang tanging planeta sa ating sistema na may mabubuhay na kapaligiran. Ang kumot ng gas ay hindi lamang mayaman sa hangin, ngunit pinoprotektahan din tayo mula sa labis na init at solar radiation. Mahalaga ipaliwanag sa mga bata na ang sistema ay hindi kapani-paniwalang mahusay na dinisenyo, dahil pinapayagan nito ang ibabaw na magpainit sa araw at lumamig sa gabi, habang pinapanatili ang isang katanggap-tanggap na balanse.

Magsimula paliwanag para sa mga bata Posible mula sa katotohanan na ang globo ng atmospera ng daigdig ay umaabot ng higit sa 480 km, ngunit karamihan sa mga ito ay matatagpuan 16 km mula sa ibabaw. Kung mas mataas ang altitude, mas mababa ang presyon. Kung kukuha tayo ng antas ng dagat, kung gayon ang presyon ay 1 kg bawat square centimeter. Ngunit sa taas na 3 km, magbabago ito - 0.7 kg bawat square centimeter. Siyempre, sa ganitong mga kondisyon ay mas mahirap huminga ( mga bata mararamdaman ito kung sakaling mag-hiking ka sa mga bundok).

Ang komposisyon ng hangin ng Earth - isang paliwanag para sa mga bata

Kasama sa mga gas ang:

• Nitrogen - 78%.
• Oxygen - 21%.
• Argon - 0.93%.
• Carbon dioxide - 0.038%.
• Sa maliit na dami mayroon ding singaw ng tubig at iba pang mga dumi ng gas.

Mga layer ng atmospera ng Earth - isang paliwanag para sa mga bata

Mga magulang o mga guro sa paaralan dapat ipaalala na ang atmospera ng daigdig ay nahahati sa 5 antas: exosphere, thermosphere, mesosphere, stratosphere at troposphere. Sa bawat layer, ang atmospera ay natutunaw nang higit pa, hanggang sa ang mga gas ay tuluyang kumalat sa kalawakan.

Ang troposphere ay pinakamalapit sa ibabaw. Sa kapal na 7-20 km, ito ang bumubuo sa kalahati ng atmospera ng daigdig. Kung mas malapit sa Earth, mas umiinit ang hangin. Halos lahat ng singaw ng tubig at alikabok ay iniipon dito. Maaaring hindi magtataka ang mga bata na nasa ganitong antas ang mga ulap na lumulutang.

Ang stratosphere ay nagsisimula mula sa troposphere at tumataas ng 50 km sa ibabaw. Mayroong maraming ozone dito, na nagpapainit sa kapaligiran at nakakatipid mula sa mapaminsalang solar radiation. Ang hangin ay 1000 beses na mas manipis kaysa sa itaas ng antas ng dagat at hindi karaniwang tuyo. Kaya naman maganda ang pakiramdam ng mga eroplano dito.

Mesosphere: 50 km hanggang 85 km sa itaas ng ibabaw. Ang tuktok ay tinatawag na mesopause at ito ang pinakamalamig na lugar sa atmospera ng daigdig (-90°C). Napakahirap i-explore dahil hindi makakarating doon ang mga jet plane, at masyadong mataas ang orbital altitude ng mga satellite. Alam lamang ng mga siyentipiko na dito nasusunog ang mga meteor.

Thermosphere: 90 km at sa pagitan ng 500-1000 km. Ang temperatura ay umabot sa 1500°C. Ito ay itinuturing na bahagi ng atmospera ng daigdig, ngunit ito ay mahalaga ipaliwanag sa mga bata na ang densidad ng hangin dito ay napakababa na karamihan sa mga ito ay nakikita na bilang outer space. Sa katunayan, dito matatagpuan ang mga space shuttle at ang International Space Station. Bilang karagdagan, ang mga aurora ay nabuo dito. Ang mga naka-charge na cosmic particle ay nakikipag-ugnayan sa mga atom at molekula ng thermosphere, na naglilipat sa kanila sa mas mataas na antas ng enerhiya. Dahil dito, nakikita natin ang mga photon ng liwanag na ito sa anyo ng mga aurora.

Ang exosphere ay ang pinakamataas na layer. Hindi kapani-paniwalang manipis na linya ng pagsasanib ng kapaligiran na may espasyo. Binubuo ng malawak na dispersed hydrogen at helium particle.

Klima at panahon ng Earth - isang paliwanag para sa mga bata

Para sa mga maliliit kailangan ipaliwanag na ang Earth ay namamahala upang suportahan ang maraming buhay na species dahil sa rehiyonal na klima, na kinakatawan ng matinding lamig sa mga pole at tropikal na init sa ekwador. Mga bata dapat malaman na ang rehiyonal na klima ay ang panahon na sa isang partikular na lugar ay nananatiling hindi nagbabago sa loob ng 30 taon. Siyempre, kung minsan maaari itong magbago ng ilang oras, ngunit sa karamihan ay nananatiling matatag.

Bilang karagdagan, ang pandaigdigang terrestrial na klima ay nakikilala din - ang average ng rehiyonal. Nagbago ito sa buong kasaysayan ng sangkatauhan. Ngayon ay may mabilis na pag-init. Ang mga siyentipiko ay nagpapatunog ng alarma habang ang mga greenhouse gas na dulot ng tao ay nakakakuha ng init sa atmospera, na nanganganib na gawing Venus ang ating planeta.

ATMOSPHERE
gaseous na sobre na nakapalibot sa isang celestial body. Ang mga katangian nito ay nakasalalay sa laki, masa, temperatura, bilis ng pag-ikot at komposisyon ng kemikal ng isang celestial body, at tinutukoy din ng kasaysayan ng pagbuo nito mula sa sandali ng kapanganakan nito. Ang atmospera ng daigdig ay binubuo ng pinaghalong mga gas na tinatawag na hangin. Ang mga pangunahing sangkap nito ay nitrogen at oxygen sa isang ratio na humigit-kumulang 4:1. Ang isang tao ay pangunahing apektado ng estado ng mas mababang 15-25 km ng atmospera, dahil nasa mas mababang layer na ito na ang bulk ng hangin ay puro. Ang agham na nag-aaral sa atmospera ay tinatawag na meteorology, bagaman ang paksa ng agham na ito ay ang panahon at ang epekto nito sa mga tao. Ang estado ng itaas na mga layer ng atmospera, na matatagpuan sa mga altitude mula 60 hanggang 300 at kahit na 1000 km mula sa ibabaw ng Earth, ay nagbabago din. Ang malalakas na hangin, mga bagyo ay umuusbong dito, at ang mga kamangha-manghang electrical phenomena tulad ng paglitaw ng mga aurora. Marami sa mga phenomena na ito ay nauugnay sa mga flux ng solar radiation, cosmic radiation, at magnetic field ng Earth. Ang mga matataas na layer ng atmospera ay isa ring kemikal na laboratoryo, dahil doon, sa ilalim ng mga kondisyon na malapit sa vacuum, ang ilang mga atmospheric gas, sa ilalim ng impluwensya ng isang malakas na daloy ng solar energy, ay pumapasok sa mga reaksiyong kemikal. Ang agham na nag-aaral sa mga magkakaugnay na phenomena at prosesong ito ay tinatawag na pisika ng matataas na layer ng atmospera.
PANGKALAHATANG KATANGIAN NG ATMOSPHERE NG LUPA
Mga sukat. Hanggang sa ginalugad ng mga tumutunog na rocket at artipisyal na satellite ang mga panlabas na layer ng atmospera sa mga distansyang ilang beses na mas malaki kaysa sa radius ng Earth, pinaniniwalaan na habang lumalayo ka sa ibabaw ng mundo, ang atmospera ay unti-unting nagiging bihira at maayos na pumasa sa interplanetary space. . Napagtibay na ngayon na ang enerhiya ay dumadaloy mula sa malalalim na patong ng Araw ay tumagos sa outer space na malayo sa orbit ng Earth, hanggang sa mga panlabas na limitasyon ng Solar System. Ito ang tinatawag na. Ang solar wind ay dumadaloy sa paligid ng magnetic field ng Earth, na bumubuo ng isang pinahabang "cavity" sa loob kung saan ang kapaligiran ng Earth ay puro. Ang magnetic field ng Earth ay kapansin-pansing makitid sa bahagi ng araw na nakaharap sa Araw at bumubuo ng isang mahabang dila, malamang na umaabot sa kabila ng orbit ng Buwan, sa kabaligtaran, sa gilid ng gabi. Ang hangganan ng magnetic field ng Earth ay tinatawag na magnetopause. Sa bahagi ng araw, ang hangganang ito ay dumadaan sa layo na humigit-kumulang pitong radii ng Earth mula sa ibabaw, ngunit sa mga panahon ng pagtaas ng aktibidad ng solar ito ay mas malapit pa sa ibabaw ng Earth. Ang magnetopause ay ang hangganan din ng atmospera ng daigdig, ang panlabas na shell nito ay tinatawag ding magnetosphere, dahil naglalaman ito ng mga sisingilin na particle (ions), na ang paggalaw ay dahil sa magnetic field ng lupa. Ang kabuuang bigat ng mga atmospheric gas ay humigit-kumulang 4.5*1015 tonelada. Kaya, ang "bigat" ng atmospera bawat unit area, o atmospheric pressure, ay humigit-kumulang 11 tonelada/m2 sa antas ng dagat.
Kahalagahan para sa buhay. Ito ay sumusunod mula sa itaas na ang Earth ay pinaghihiwalay mula sa interplanetary space sa pamamagitan ng isang malakas na proteksiyon layer. Ang kalawakan ay natatakpan ng malakas na ultraviolet at X-ray radiation mula sa Araw at kahit na mas mahirap na cosmic radiation, at ang mga ganitong uri ng radiation ay nakapipinsala sa lahat ng nabubuhay na bagay. Sa panlabas na gilid ng atmospera, ang intensity ng radiation ay nakamamatay, ngunit ang isang makabuluhang bahagi nito ay pinanatili ng atmospera na malayo sa ibabaw ng Earth. Ang pagsipsip ng radiation na ito ay nagpapaliwanag ng maraming katangian ng matataas na layer ng atmospera, at lalo na ang mga electrical phenomena na nagaganap doon. Ang pinakamababa, pang-ibabaw na layer ng atmospera ay lalong mahalaga para sa isang tao na nakatira sa punto ng contact ng solid, likido at gas na mga shell ng Earth. Ang itaas na shell ng "solid" na Earth ay tinatawag na lithosphere. Humigit-kumulang 72% ng ibabaw ng Earth ay sakop ng tubig ng mga karagatan, na bumubuo sa karamihan ng hydrosphere. Ang atmospera ay nasa hangganan ng parehong lithosphere at hydrosphere. Ang tao ay naninirahan sa ilalim ng karagatan ng hangin at malapit o sa itaas ng antas ng karagatan ng tubig. Ang interaksyon ng mga karagatang ito ay isa sa mahahalagang salik na tumutukoy sa kalagayan ng atmospera.
Tambalan. Ang mas mababang mga layer ng atmospera ay binubuo ng pinaghalong mga gas (tingnan ang talahanayan). Bilang karagdagan sa mga nakalista sa talahanayan, ang iba pang mga gas ay naroroon din sa anyo ng mga maliliit na impurities sa hangin: ozone, methane, mga sangkap tulad ng carbon monoxide (CO), nitrogen at sulfur oxides, ammonia.

KOMPOSISYON NG ATMOSPHERE

Sa matataas na layer ng atmospera, nagbabago ang komposisyon ng hangin sa ilalim ng impluwensya ng matitigas na radiation mula sa Araw, na humahantong sa pagkasira ng mga molekula ng oxygen sa mga atomo. Ang atomic oxygen ay ang pangunahing bahagi ng matataas na layer ng atmospera. Sa wakas, sa pinakamalayong mga layer ng atmospera mula sa ibabaw ng Earth, ang pinakamagagaan na gas, hydrogen at helium, ang naging pangunahing bahagi. Dahil ang karamihan ng bagay ay puro sa mas mababang 30 km, ang mga pagbabago sa komposisyon ng hangin sa mga taas na higit sa 100 km ay walang kapansin-pansing epekto sa pangkalahatang komposisyon ng atmospera.
Pagpapalitan ng enerhiya. Ang araw ang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya na dumarating sa Earth. Ang pagiging nasa layo ng approx. 150 milyong km mula sa Araw, ang Earth ay tumatanggap ng humigit-kumulang isang dalawang bilyong bahagi ng enerhiya na inilalabas nito, pangunahin sa nakikitang bahagi ng spectrum, na tinatawag ng tao na "liwanag". Karamihan sa enerhiya na ito ay hinihigop ng atmospera at lithosphere. Ang lupa ay naglalabas din ng enerhiya, karamihan sa anyo ng malayong infrared radiation. Kaya, ang isang balanse ay itinatag sa pagitan ng enerhiya na natanggap mula sa Araw, ang pag-init ng Earth at ang atmospera, at ang reverse daloy ng thermal enerhiya radiated sa kalawakan. Ang mekanismo ng balanseng ito ay lubhang kumplikado. Ang mga molekula ng alikabok at gas ay nagkakalat ng liwanag, bahagyang sumasalamin dito sa kalawakan ng mundo. Mas sinasalamin ng mga ulap ang papasok na radiation. Ang bahagi ng enerhiya ay direktang hinihigop ng mga molekula ng gas, ngunit karamihan ay sa pamamagitan ng mga bato, halaman at tubig sa ibabaw. Ang singaw ng tubig at carbon dioxide na nasa atmospera ay nagpapadala ng nakikitang radiation ngunit sumisipsip ng infrared radiation. Ang thermal energy ay naiipon pangunahin sa mas mababang mga layer ng atmospera. Ang isang katulad na epekto ay nangyayari sa isang greenhouse kapag ang salamin ay nagpapasok ng liwanag at ang lupa ay uminit. Dahil ang salamin ay medyo malabo sa infrared radiation, ang init ay naiipon sa greenhouse. Ang pag-init ng mas mababang atmospera dahil sa pagkakaroon ng singaw ng tubig at carbon dioxide ay kadalasang tinatawag na greenhouse effect. Malaki ang papel ng cloudiness sa pag-iingat ng init sa mas mababang mga layer ng atmospera. Kung ang mga ulap ay mawawala o ang transparency ng mga masa ng hangin ay tumaas, ang temperatura ay hindi maiiwasang bababa habang ang ibabaw ng Earth ay malayang nagpapalabas ng thermal energy sa nakapalibot na espasyo. Ang tubig sa ibabaw ng Earth ay sumisipsip ng solar energy at sumingaw, nagiging isang gas - singaw ng tubig, na nagdadala ng malaking halaga ng enerhiya sa mas mababang kapaligiran. Kapag ang singaw ng tubig ay namumuo at bumubuo ng mga ulap o fog, ang enerhiya na ito ay inilalabas sa anyo ng init. Halos kalahati ng solar energy na umaabot sa ibabaw ng mundo ay ginugugol sa pagsingaw ng tubig at pumapasok sa mas mababang atmospera. Kaya, dahil sa epekto ng greenhouse at ang pagsingaw ng tubig, ang kapaligiran ay umiinit mula sa ibaba. Ito ay bahagyang nagpapaliwanag ng mataas na aktibidad ng sirkulasyon nito kumpara sa sirkulasyon ng World Ocean, na nagpapainit lamang mula sa itaas at samakatuwid ay mas matatag kaysa sa kapaligiran.
Tingnan din ang METEOROLOHIYA AT KLIMATOLOHIYA. Bilang karagdagan sa pangkalahatang pag-init ng kapaligiran sa pamamagitan ng solar "liwanag", ang makabuluhang pag-init ng ilan sa mga layer nito ay nangyayari dahil sa ultraviolet at X-ray radiation mula sa Araw. Istruktura. Kung ikukumpara sa mga likido at solid, sa mga gas na sangkap, ang puwersa ng pagkahumaling sa pagitan ng mga molekula ay minimal. Habang tumataas ang distansya sa pagitan ng mga molekula, ang mga gas ay maaaring lumawak nang walang katiyakan kung walang pumipigil sa kanila. Ang mas mababang hangganan ng atmospera ay ang ibabaw ng Earth. Sa mahigpit na pagsasalita, ang hadlang na ito ay hindi malalampasan, dahil ang palitan ng gas ay nangyayari sa pagitan ng hangin at tubig at maging sa pagitan ng hangin at mga bato, ngunit sa kasong ito ang mga salik na ito ay maaaring mapabayaan. Dahil ang atmospera ay isang spherical shell, wala itong mga gilid na hangganan, ngunit isang mas mababang hangganan lamang at isang itaas (panlabas) na hangganan na bukas mula sa gilid ng interplanetary space. Sa pamamagitan ng panlabas na hangganan, ang ilang mga neutral na gas ay tumagas, pati na rin ang daloy ng bagay mula sa nakapalibot na kalawakan. Karamihan sa mga sisingilin na particle, maliban sa mga high-energy cosmic ray, ay nakukuha ng magnetosphere o tinataboy nito. Naaapektuhan din ang atmospera ng puwersa ng grabidad, na nagpapanatili sa shell ng hangin sa ibabaw ng Earth. Ang mga atmospheric gas ay pinipiga ng sarili nitong timbang. Ang compression na ito ay pinakamataas sa mas mababang hangganan ng atmospera, at samakatuwid ang air density ay ang pinakamataas dito. Sa anumang taas sa ibabaw ng lupa, ang antas ng air compression ay nakasalalay sa masa ng nakapatong na haligi ng hangin, kaya bumababa ang density ng hangin sa taas. Ang presyon, katumbas ng masa ng nakapatong na haligi ng hangin sa bawat unit area, ay direktang nauugnay sa density at, samakatuwid, ay bumababa din sa taas. Kung ang atmospera ay isang "ideal na gas" na may pare-parehong komposisyon na independiyente sa taas, isang pare-parehong temperatura, at isang pare-parehong puwersa ng gravity na kumikilos dito, kung gayon ang presyon ay bababa ng isang kadahilanan na 10 para sa bawat 20 km ng altitude. Ang tunay na kapaligiran ay bahagyang naiiba mula sa perpektong gas hanggang sa halos 100 km, at pagkatapos ay bumababa ang presyon nang mas mabagal sa taas, habang nagbabago ang komposisyon ng hangin. Ang mga maliliit na pagbabago sa inilarawan na modelo ay ipinakilala rin sa pamamagitan ng pagbaba ng puwersa ng grabidad na may distansya mula sa gitna ng Earth, na umaabot sa humigit-kumulang. 3% para sa bawat 100 km ng altitude. Hindi tulad ng atmospheric pressure, ang temperatura ay hindi patuloy na bumababa sa altitude. Gaya ng ipinapakita sa fig. 1, bumababa ito sa humigit-kumulang 10 km at pagkatapos ay magsisimulang tumaas muli. Ito ay nangyayari kapag ang oxygen ay sumisipsip ng ultraviolet solar radiation. Sa kasong ito, nabuo ang ozone gas, ang mga molekula nito ay binubuo ng tatlong oxygen atoms (O3). Ito rin ay sumisipsip ng ultraviolet radiation, at samakatuwid ang layer na ito ng atmospera, na tinatawag na ozonosphere, ay umiinit. Mas mataas, ang temperatura ay bumaba muli, dahil mayroong mas kaunting mga molekula ng gas, at ang pagsipsip ng enerhiya ay naaayon na nabawasan. Sa kahit na mas mataas na mga layer, ang temperatura ay tumataas muli dahil sa pagsipsip ng pinakamaikling wavelength na ultraviolet at X-ray radiation mula sa Araw ng atmospera. Sa ilalim ng impluwensya ng malakas na radiation na ito, ang kapaligiran ay ionized, i.e. Ang isang molekula ng gas ay nawawalan ng isang elektron at nakakakuha ng isang positibong singil sa kuryente. Ang mga naturang molekula ay nagiging mga ion na may positibong sisingilin. Dahil sa pagkakaroon ng mga libreng electron at ions, ang layer na ito ng atmospera ay nakakakuha ng mga katangian ng isang electrical conductor. Ito ay pinaniniwalaan na ang temperatura ay patuloy na tumataas sa taas kung saan ang rarefied atmospera ay pumasa sa interplanetary space. Sa layo na ilang libong kilometro mula sa ibabaw ng Earth, malamang na nananaig ang mga temperatura mula 5,000° hanggang 10,000° C. Kahit na ang mga molekula at atomo ay may napakataas na bilis ng paggalaw, at samakatuwid ay mataas ang temperatura, ang rarefied na gas na ito ay hindi "mainit" sa karaniwang kahulugan.. Dahil sa kakaunting bilang ng mga molekula sa matataas na lugar, napakaliit ng kanilang kabuuang thermal energy. Kaya, ang atmospera ay binubuo ng magkahiwalay na mga layer (i.e., isang serye ng mga concentric shell, o mga sphere), ang pagpili nito ay depende sa kung aling ari-arian ang pinaka-interesante. Batay sa karaniwang pamamahagi ng temperatura, ang mga meteorologist ay nakabuo ng isang pamamaraan para sa istruktura ng isang perpektong "gitnang kapaligiran" (tingnan ang Fig. 1).

Troposphere - ang mas mababang layer ng atmospera, na umaabot sa unang thermal minimum (ang tinatawag na tropopause). Ang itaas na limitasyon ng troposphere ay nakasalalay sa heograpikal na latitude (sa tropiko - 18-20 km, sa mapagtimpi na latitude - mga 10 km) at ang oras ng taon. Ang US National Weather Service ay nagsagawa ng mga tunog malapit sa South Pole at nagpahayag ng mga pana-panahong pagbabago sa taas ng tropopause. Noong Marso, ang tropopause ay nasa taas na humigit-kumulang. 7.5 km. Mula Marso hanggang Agosto o Setyembre mayroong patuloy na paglamig ng troposphere, at ang hangganan nito ay tumataas sa maikling panahon noong Agosto o Setyembre hanggang sa taas na humigit-kumulang 11.5 km. Pagkatapos mula Setyembre hanggang Disyembre ay mabilis itong bumaba at umabot sa pinakamababang posisyon nito - 7.5 km, kung saan nananatili ito hanggang Marso, na nagbabago sa loob lamang ng 0.5 km. Ito ay sa troposphere na ang panahon ay pangunahing nabuo, na tumutukoy sa mga kondisyon para sa pagkakaroon ng tao. Karamihan sa mga singaw ng tubig sa atmospera ay puro sa troposphere, at samakatuwid ang mga ulap ay pangunahing nabubuo dito, bagaman ang ilan sa mga ito, na binubuo ng mga kristal ng yelo, ay matatagpuan din sa mas mataas na mga layer. Ang troposphere ay nailalarawan sa pamamagitan ng turbulence at malalakas na agos ng hangin (hangin) at mga bagyo. Sa itaas na troposphere, may malakas na agos ng hangin sa isang mahigpit na tinukoy na direksyon. Ang mga magulong eddies, tulad ng maliliit na whirlpool, ay nabuo sa ilalim ng impluwensya ng friction at dynamic na interaksyon sa pagitan ng mabagal at mabilis na paggalaw ng masa ng hangin. Dahil karaniwang walang takip ng ulap sa matataas na layer na ito, ang turbulence na ito ay tinutukoy bilang "clear air turbulence".
Stratosphere. Ang itaas na layer ng atmospera ay madalas na maling inilarawan bilang isang layer na may medyo pare-pareho ang temperatura, kung saan ang hangin ay umiihip nang higit pa o mas kaunti at kung saan ang mga meteorolohiko na elemento ay nagbabago nang kaunti. Ang mga itaas na layer ng stratosphere ay umiinit habang ang oxygen at ozone ay sumisipsip ng solar ultraviolet radiation. Ang itaas na hangganan ng stratosphere (stratopause) ay iginuhit kung saan bahagyang tumataas ang temperatura, na umaabot sa isang intermediate maximum, na kadalasang maihahambing sa temperatura ng layer ng hangin sa ibabaw. Batay sa mga obserbasyon na ginawa gamit ang mga eroplano at lobo na inangkop upang lumipad sa isang pare-parehong altitude, ang magulong kaguluhan at malakas na hangin na umiihip sa iba't ibang direksyon ay naitatag sa stratosphere. Tulad ng sa troposphere, ang makapangyarihang air vortices ay nabanggit, na lalong mapanganib para sa high-speed na sasakyang panghimpapawid. Ang malalakas na hangin, na tinatawag na jet stream, ay umiihip sa makipot na mga sona sa mga hangganan ng mapagtimpi na latitude na nakaharap sa mga poste. Gayunpaman, ang mga zone na ito ay maaaring lumipat, mawala at muling lumitaw. Ang mga jet stream ay karaniwang tumagos sa tropopause at lumilitaw sa itaas na troposphere, ngunit ang kanilang bilis ay mabilis na bumababa sa pagbaba ng altitude. Posible na ang bahagi ng enerhiya na pumapasok sa stratosphere (pangunahing ginugol sa pagbuo ng ozone) ay nakakaapekto sa mga proseso sa troposphere. Ang partikular na aktibong paghahalo ay nauugnay sa mga atmospheric na harapan, kung saan ang malawak na daloy ng stratospheric na hangin ay naitala nang malaki sa ibaba ng tropopause, at ang tropospheric na hangin ay iginuhit sa mas mababang mga layer ng stratosphere. Ang makabuluhang pag-unlad ay ginawa sa pag-aaral ng vertical na istraktura ng mas mababang mga layer ng atmospera na may kaugnayan sa pagpapabuti ng pamamaraan ng paglulunsad ng radiosondes sa mga taas na 25-30 km. Ang mesosphere, na matatagpuan sa itaas ng stratosphere, ay isang shell kung saan, hanggang sa taas na 80-85 km, ang temperatura ay bumaba sa pinakamababa para sa kapaligiran sa kabuuan. Naitala ang mababang temperatura pababa sa -110°C sa pamamagitan ng meteorological rockets na inilunsad mula sa US-Canadian installation sa Fort Churchill (Canada). Ang itaas na limitasyon ng mesosphere (mesopause) ay humigit-kumulang na tumutugma sa mas mababang limitasyon ng rehiyon ng aktibong pagsipsip ng X-ray at ang pinakamaikling wavelength na ultraviolet radiation ng Araw, na sinamahan ng pag-init at ionization ng gas. Sa mga polar na rehiyon sa tag-araw, ang mga cloud system ay madalas na lumilitaw sa mesopause, na sumasakop sa isang malaking lugar, ngunit may maliit na vertical na pag-unlad. Ang ganitong mga ulap na kumikinang sa gabi ay kadalasang ginagawang posible upang makita ang malakihang pag-alon ng mga paggalaw ng hangin sa mesosphere. Ang komposisyon ng mga ulap na ito, mga pinagmumulan ng moisture at condensation nuclei, dynamics at kaugnayan sa mga meteorolohiko na kadahilanan ay hindi pa rin sapat na pinag-aralan. Ang thermosphere ay isang layer ng atmospera kung saan ang temperatura ay patuloy na tumataas. Ang lakas nito ay maaaring umabot sa 600 km. Ang presyon at, dahil dito, ang density ng isang gas ay patuloy na bumababa sa taas. Malapit sa ibabaw ng lupa, 1 m3 ng hangin ay naglalaman ng humigit-kumulang. 2.5x1025 molecule, sa taas na humigit-kumulang. 100 km, sa mas mababang mga layer ng thermosphere - humigit-kumulang 1019, sa taas na 200 km, sa ionosphere - 5 * 10 15 at, ayon sa mga kalkulasyon, sa isang altitude ng approx. 850 km - humigit-kumulang 1012 molekula. Sa interplanetary space, ang konsentrasyon ng mga molekula ay 10 8-10 9 bawat 1 m3. Sa taas ng approx. 100 km, ang bilang ng mga molekula ay maliit, at bihira silang magbanggaan sa isa't isa. Ang average na distansya na nilakbay ng isang random na gumagalaw na molekula bago bumangga sa isa pang katulad na molekula ay tinatawag na mean free path nito. Ang layer kung saan ang halagang ito ay tumataas nang labis na ang posibilidad ng intermolecular o interatomic collisions ay maaaring mapabayaan ay matatagpuan sa hangganan sa pagitan ng thermosphere at ng nakapatong na shell (exosphere) at tinatawag na thermal pause. Ang thermopause ay matatagpuan humigit-kumulang 650 km mula sa ibabaw ng mundo. Sa isang tiyak na temperatura, ang bilis ng paggalaw ng isang molekula ay nakasalalay sa masa nito: ang mas magaan na mga molekula ay gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa mas mabibigat. Sa mas mababang kapaligiran, kung saan ang libreng landas ay napakaikli, walang kapansin-pansing paghihiwalay ng mga gas ayon sa kanilang molekular na timbang, ngunit ito ay ipinahayag sa itaas ng 100 km. Bilang karagdagan, sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet at X-ray radiation mula sa Araw, ang mga molekula ng oxygen ay nasira sa mga atomo, na ang masa ay kalahati ng masa ng molekula. Samakatuwid, habang lumalayo tayo sa ibabaw ng Earth, ang atomic oxygen ay nagiging mas mahalaga sa komposisyon ng atmospera at sa isang altitude ng approx. 200 km ang nagiging pangunahing bahagi nito. Mas mataas, sa layo na halos 1200 km mula sa ibabaw ng Earth, ang mga magaan na gas - helium at hydrogen - ay nangingibabaw. Sila ang panlabas na layer ng atmospera. Ang paghihiwalay na ito ayon sa timbang, na tinatawag na diffuse separation, ay kahawig ng paghihiwalay ng mga mixture gamit ang centrifuge. Ang exosphere ay ang panlabas na layer ng atmospera, na nakahiwalay sa batayan ng mga pagbabago sa temperatura at mga katangian ng neutral na gas. Ang mga molekula at atomo sa exosphere ay umiikot sa Earth sa mga ballistic orbit sa ilalim ng impluwensya ng gravity. Ang ilan sa mga orbit na ito ay parabolic at katulad ng mga trajectory ng projectiles. Ang mga molekula ay maaaring umikot sa Earth at sa mga elliptical orbit, tulad ng mga satellite. Ang ilang mga molekula, pangunahin ang hydrogen at helium, ay may mga bukas na trajectory at tumakas sa kalawakan (Larawan 2).

SOLAR-TERRESTRIAL RELATIONSHIP AT ANG KANILANG IMPLUWENSYA SA ATMOSPHERE
atmospheric tides. Ang pagkahumaling ng Araw at Buwan ay nagdudulot ng pagtaas ng tubig sa atmospera, katulad ng pag-agos ng tubig sa lupa at dagat. Ngunit ang mga pagtaas ng tubig sa atmospera ay may makabuluhang pagkakaiba: ang atmospera ay tumutugon nang malakas sa atraksyon ng Araw, habang ang crust at karagatan ng lupa - sa atraksyon ng Buwan. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang kapaligiran ay pinainit ng Araw at, bilang karagdagan sa gravitational tide, isang malakas na thermal tide ang lumitaw. Sa pangkalahatan, ang mga mekanismo ng pagbuo ng atmospheric at sea tides ay magkatulad, maliban na upang mahulaan ang reaksyon ng hangin sa gravitational at thermal effect, kinakailangang isaalang-alang ang compressibility at pamamahagi ng temperatura nito. Hindi lubos na malinaw kung bakit nangingibabaw ang semidiurnal (12-oras) na solar tide sa atmospera kaysa sa pang-araw-araw na solar at semidiurnal na lunar tide, bagama't ang mga puwersang nagtutulak ng huling dalawang proseso ay mas malakas. Noong nakaraan, pinaniniwalaan na ang isang resonance ay nangyayari sa atmospera, na tiyak na nagpapalaki ng mga oscillations na may 12-oras na panahon. Gayunpaman, ang mga obserbasyon na isinagawa sa tulong ng mga geophysical rocket ay nagpapahiwatig na walang mga dahilan ng temperatura para sa naturang resonance. Sa paglutas ng problemang ito, marahil ay dapat isaalang-alang ng isa ang lahat ng hydrodynamic at thermal features ng atmospera. Sa ibabaw ng lupa malapit sa ekwador, kung saan ang impluwensya ng tidal fluctuations ay pinakamataas, nagbibigay ito ng pagbabago sa atmospheric pressure ng 0.1%. Ang bilis ng tidal winds ay approx. 0.3 km/h. Dahil sa kumplikadong thermal structure ng atmospera (lalo na ang pagkakaroon ng minimum na temperatura sa mesopause), tumindi ang tidal air currents, at, halimbawa, sa taas na 70 km ang kanilang bilis ay humigit-kumulang 160 beses na mas mataas kaysa sa ibabaw ng lupa. , na may mahalagang geopisiko na kahihinatnan. Ito ay pinaniniwalaan na sa ibabang bahagi ng ionosphere (layer E) tidal oscillations ay gumagalaw ng ionized gas patayo sa magnetic field ng Earth, at samakatuwid, ang mga electric current ay lumitaw dito. Ang patuloy na umuusbong na mga sistema ng mga agos sa ibabaw ng Earth ay itinatag sa pamamagitan ng mga perturbation ng magnetic field. Ang mga diurnal na pagkakaiba-iba ng magnetic field ay mahusay na kasunduan sa mga kinakalkula na halaga, na nakakumbinsi na nagpapatotoo sa pabor sa teorya ng mga mekanismo ng tidal ng "atmospheric dynamo". Ang mga electric current na nagmumula sa ibabang bahagi ng ionosphere (layer E) ay dapat lumipat sa isang lugar, at, samakatuwid, ang circuit ay dapat na sarado. Ang pagkakatulad sa dinamo ay nagiging kumpleto kung isasaalang-alang natin ang paparating na paggalaw bilang gawain ng makina. Ipinapalagay na ang reverse circulation ng electric current ay isinasagawa sa mas mataas na layer ng ionosphere (F), at ang counter flow na ito ay maaaring ipaliwanag ang ilan sa mga kakaibang katangian ng layer na ito. Sa wakas, ang tidal effect ay dapat ding bumuo ng mga pahalang na alon sa E layer at samakatuwid ay sa F layer.
Ionosphere. Sinusubukang ipaliwanag ang mekanismo ng paglitaw ng auroras, mga siyentipiko noong ika-19 na siglo. iminungkahi na sa atmospera mayroong isang zone na may mga particle na may kuryente. Noong ika-20 siglo Ang nakakumbinsi na ebidensya ay nakuha sa eksperimento para sa pagkakaroon ng isang layer na sumasalamin sa mga radio wave sa mga altitude mula 85 hanggang 400 km. Alam na ngayon na ang mga electrical properties nito ay resulta ng atmospheric gas ionization. Samakatuwid, ang layer na ito ay karaniwang tinatawag na ionosphere. Ang epekto sa mga radio wave ay higit sa lahat dahil sa pagkakaroon ng mga libreng electron sa ionosphere, bagaman ang mekanismo ng pagpapalaganap ng mga radio wave ay nauugnay sa pagkakaroon ng malalaking ions. Ang huli ay interesado rin sa pag-aaral ng mga kemikal na katangian ng atmospera, dahil mas aktibo sila kaysa sa mga neutral na atomo at molekula. Ang mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa ionosphere ay may mahalagang papel sa enerhiya at balanseng elektrikal nito.
normal na ionosphere. Ang mga obserbasyon na isinagawa sa tulong ng mga geophysical rocket at satellite ay nagbigay ng maraming bagong impormasyon, na nagpapahiwatig na ang ionization ng atmospera ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng malawak na spectrum solar radiation. Ang pangunahing bahagi nito (higit sa 90%) ay puro sa nakikitang bahagi ng spectrum. Ang ultraviolet radiation na may mas maikling wavelength at mas maraming enerhiya kaysa sa violet light rays ay ibinubuga ng hydrogen sa panloob na bahagi ng kapaligiran ng Araw (chromosphere), at ang X-ray radiation, na may mas mataas na enerhiya, ay ibinubuga ng mga gas sa panlabas na shell ng Araw. (corona). Ang normal (average) na estado ng ionosphere ay dahil sa patuloy na malakas na radiation. Ang mga regular na pagbabago ay nangyayari sa normal na ionosphere sa ilalim ng impluwensya ng pang-araw-araw na pag-ikot ng Earth at mga pana-panahong pagkakaiba sa anggulo ng saklaw ng mga sinag ng araw sa tanghali, ngunit ang hindi mahuhulaan at biglaang mga pagbabago sa estado ng ionosphere ay nagaganap din.
Mga kaguluhan sa ionosphere. Tulad ng nalalaman, ang malakas na paulit-ulit na paikot na mga perturbation ay bumangon sa Araw, na umaabot sa maximum tuwing 11 taon. Ang mga obserbasyon sa ilalim ng programa ng International Geophysical Year (IGY) ay kasabay ng panahon ng pinakamataas na aktibidad ng solar para sa buong panahon ng systematic meteorological observations, i.e. mula sa simula ng ika-18 siglo Sa mga panahon ng mataas na aktibidad, ilang beses na tumataas ang ningning ng ilang lugar sa Araw, at nagpapadala sila ng malalakas na pulso ng ultraviolet at X-ray radiation. Ang ganitong mga phenomena ay tinatawag na solar flares. Tumatagal sila mula sa ilang minuto hanggang isa o dalawang oras. Sa panahon ng isang flare, ang solar gas (karamihan ay mga proton at mga electron) ay bumubuga, at ang mga elementarya na particle ay dumadaloy sa kalawakan. Ang electromagnetic at corpuscular radiation ng Araw sa mga sandali ng naturang mga flare ay may malakas na epekto sa kapaligiran ng Earth. Ang unang reaksyon ay sinusunod 8 minuto pagkatapos ng flash, kapag ang matinding ultraviolet at X-ray radiation ay umabot sa Earth. Bilang isang resulta, ang ionization ay tumataas nang husto; ang mga x-ray ay tumagos sa atmospera hanggang sa ibabang hangganan ng ionosphere; ang bilang ng mga electron sa mga layer na ito ay tumataas nang husto na ang mga signal ng radyo ay halos ganap na hinihigop ("extinguished"). Ang karagdagang pagsipsip ng radiation ay nagiging sanhi ng pag-init ng gas, na nag-aambag sa pag-unlad ng hangin. Ang ionized gas ay isang electrical conductor, at kapag ito ay gumagalaw sa magnetic field ng Earth, isang dynamo effect ang lilitaw at isang electric current ay nabuo. Ang ganitong mga alon ay maaaring, sa turn, ay magdulot ng kapansin-pansing mga kaguluhan ng magnetic field at magpakita ng kanilang mga sarili sa anyo ng mga magnetic storm. Ang paunang yugtong ito ay tumatagal lamang ng maikling panahon, na tumutugma sa tagal ng isang solar flare. Sa panahon ng malalakas na pagsiklab sa Araw, isang daloy ng mga pinabilis na particle ang dumadaloy sa kalawakan. Kapag nakadirekta ito sa Earth, magsisimula ang ikalawang yugto, na may malaking impluwensya sa estado ng atmospera. Maraming mga natural na phenomena, kung saan ang mga aurora ay pinakakilala, ay nagpapahiwatig na ang isang makabuluhang bilang ng mga sisingilin na particle ay umaabot sa Earth (tingnan din ang POLAR LIGHTS). Gayunpaman, ang mga proseso ng paghihiwalay ng mga particle na ito mula sa Araw, ang kanilang mga trajectory sa interplanetary space, at ang mga mekanismo ng pakikipag-ugnayan sa magnetic field ng Earth at ang magnetosphere ay hindi pa rin sapat na pinag-aralan. Ang problema ay naging mas kumplikado pagkatapos ng pagtuklas noong 1958 ni James Van Allen ng mga shell na hawak ng geomagnetic field, na binubuo ng mga sisingilin na particle. Ang mga particle na ito ay lumilipat mula sa isang hemisphere patungo sa isa pa, umiikot sa mga spiral sa paligid ng mga linya ng magnetic field. Malapit sa Earth, sa taas depende sa hugis ng mga linya ng puwersa at sa enerhiya ng mga particle, mayroong "mga punto ng pagmuni-muni", kung saan binabago ng mga particle ang kanilang direksyon ng paggalaw sa kabaligtaran (Larawan 3). Dahil ang lakas ng magnetic field ay bumababa sa distansya mula sa Earth, ang mga orbit kung saan gumagalaw ang mga particle na ito ay medyo baluktot: ang mga electron ay lumihis sa silangan, at ang mga proton sa kanluran. Samakatuwid, ang mga ito ay ipinamamahagi sa anyo ng mga sinturon sa buong mundo.

Ang ilang mga kahihinatnan ng pag-init ng kapaligiran ng Araw. Ang enerhiya ng solar ay nakakaapekto sa buong kapaligiran. Nabanggit na natin ang mga sinturon na nabuo ng mga sisingilin na particle sa magnetic field ng Earth at umiikot sa paligid nito. Ang mga sinturong ito ay pinakamalapit sa ibabaw ng daigdig sa mga circumpolar na rehiyon (tingnan ang Fig. 3), kung saan ang mga aurora ay sinusunod. Ipinapakita ng Figure 1 na ang mga auroral na rehiyon sa Canada ay may mas mataas na thermospheric na temperatura kaysa sa mga nasa US Southwest. Malamang na ang mga nahuli na particle ay nagbibigay ng ilan sa kanilang enerhiya sa atmospera, lalo na kapag bumabangga sa mga molekula ng gas malapit sa mga punto ng pagmuni-muni, at umalis sa kanilang mga dating orbit. Ito ay kung paano pinainit ang matataas na layer ng atmospera sa aurora zone. Ang isa pang mahalagang pagtuklas ay ginawa habang pinag-aaralan ang mga orbit ng mga artipisyal na satellite. Si Luigi Iacchia, isang astronomo sa Smithsonian Astrophysical Observatory, ay naniniwala na ang maliliit na paglihis ng mga orbit na ito ay dahil sa mga pagbabago sa density ng atmospera habang ito ay pinainit ng Araw. Iminungkahi niya ang pagkakaroon ng isang maximum na density ng elektron sa ionosphere sa isang altitude na higit sa 200 km, na hindi tumutugma sa solar tanghali, ngunit sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng friction ay nahuhuli ito sa halos dalawang oras. Sa oras na ito, ang mga halaga ng atmospheric density, tipikal para sa isang altitude na 600 km, ay sinusunod sa isang antas ng approx. 950 km. Bilang karagdagan, ang pinakamataas na konsentrasyon ng elektron ay nakakaranas ng hindi regular na pagbabagu-bago dahil sa panandaliang pagkislap ng ultraviolet at X-ray radiation mula sa Araw. Natuklasan din ni L. Yakkia ang mga panandaliang pagbabagu-bago sa density ng hangin, na tumutugma sa mga solar flare at magnetic field disturbances. Ang mga phenomena na ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagpasok ng mga particle ng solar na pinagmulan sa atmospera ng Earth at ang pag-init ng mga layer kung saan nag-o-orbit ang mga satellite.
ATMOSPHERIC ELECTRICITY
Sa ibabaw na layer ng atmospera, ang isang maliit na bahagi ng mga molekula ay sumasailalim sa ionization sa ilalim ng impluwensya ng mga cosmic ray, radiation mula sa mga radioactive na bato at mga nabubulok na produkto ng radium (pangunahin ang radon) sa hangin mismo. Sa proseso ng ionization, ang isang atom ay nawawalan ng isang elektron at nakakakuha ng isang positibong singil. Ang isang libreng elektron ay mabilis na pinagsama sa isa pang atom, na bumubuo ng isang negatibong sisingilin na ion. Ang mga naturang ipinares na positibo at negatibong mga ion ay may mga sukat ng molekular. Ang mga molekula sa atmospera ay may posibilidad na kumpol sa paligid ng mga ion na ito. Ang ilang mga molekula na pinagsama sa isang ion ay bumubuo ng isang kumplikadong karaniwang tinutukoy bilang isang "light ion". Ang kapaligiran ay naglalaman din ng mga kumplikadong molekula, na kilala sa meteorolohiya bilang condensation nuclei, kung saan, kapag ang hangin ay puspos ng kahalumigmigan, ang proseso ng condensation ay nagsisimula. Ang mga nuclei na ito ay mga particle ng asin at alikabok, pati na rin ang mga pollutant na inilabas sa hangin mula sa pang-industriya at iba pang mga mapagkukunan. Ang mga light ions ay madalas na nakakabit sa naturang nuclei upang bumuo ng "heavy ions". Sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field, ang mga magaan at mabibigat na ion ay lumilipat mula sa isang lugar ng atmospera patungo sa isa pa, na naglilipat ng mga singil sa kuryente. Kahit na ang kapaligiran ay hindi karaniwang itinuturing na isang electrically conductive medium, mayroon itong maliit na halaga ng conductivity. Samakatuwid, ang isang naka-charge na katawan na naiwan sa hangin ay dahan-dahang nawawala ang singil nito. Ang kondaktibiti ng atmospera ay tumataas sa taas dahil sa tumaas na cosmic ray intensity, nabawasan ang pagkawala ng ion sa ilalim ng mas mababang mga kondisyon ng presyon (at samakatuwid ay mas mahaba ang ibig sabihin ng libreng landas), at dahil sa mas kaunting mabibigat na nuclei. Ang kondaktibiti ng atmospera ay umabot sa pinakamataas na halaga nito sa taas na humigit-kumulang. 50 km, tinatawag na. "antas ng kabayaran". Ito ay kilala na sa pagitan ng ibabaw ng Earth at ang "antas ng kompensasyon" ay palaging may potensyal na pagkakaiba ng ilang daang kilovolts, i.e. pare-pareho ang electric field. Ito ay lumabas na ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng isang tiyak na punto sa hangin sa taas na ilang metro at ang ibabaw ng Earth ay napakalaki - higit sa 100 V. Ang kapaligiran ay may positibong singil, at ang ibabaw ng lupa ay negatibong sisingilin. Dahil ang electric field ay isang lugar, sa bawat punto kung saan mayroong isang tiyak na potensyal na halaga, maaari nating pag-usapan ang tungkol sa isang potensyal na gradient. Sa maaliwalas na panahon, sa loob ng mas mababang ilang metro, ang lakas ng electric field ng atmospera ay halos pare-pareho. Dahil sa mga pagkakaiba sa electrical conductivity ng hangin sa surface layer, ang potensyal na gradient ay napapailalim sa diurnal fluctuations, ang kurso nito ay malaki ang pagkakaiba sa bawat lugar. Sa kawalan ng mga lokal na pinagmumulan ng polusyon sa hangin - sa ibabaw ng mga karagatan, mataas sa mga bundok o sa mga polar na rehiyon - ang pang-araw-araw na kurso ng potensyal na gradient sa malinaw na panahon ay pareho. Ang magnitude ng gradient ay nakasalalay sa unibersal, o Greenwich Mean, Time (UT) at umabot sa maximum sa 19:00 E. Iminungkahi ng Appleton na ang pinakamataas na electrical conductivity na ito ay malamang na tumutugma sa pinakamalaking aktibidad ng thunderstorm sa isang planetary scale. Ang mga paglabas ng kidlat sa panahon ng mga bagyo ay nagdadala ng negatibong singil sa ibabaw ng Earth, dahil ang mga base ng pinakaaktibong cumulonimbus thundercloud ay may malaking negatibong singil. Ang mga tuktok ng thundercloud ay may positibong singil, na, ayon sa mga kalkulasyon ng Holzer at Saxon, ay dumadaloy mula sa kanilang mga tuktok sa panahon ng mga bagyo. Kung walang patuloy na muling pagdadagdag, ang singil sa ibabaw ng daigdig ay magiging neutralisado ng conductivity ng atmospera. Ang pagpapalagay na ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng ibabaw ng mundo at ang "antas ng kompensasyon" ay pinananatili dahil sa mga bagyong may pagkulog at pagkidlat ay sinusuportahan ng istatistikal na data. Halimbawa, ang pinakamataas na bilang ng mga bagyong may pagkidlat ay sinusunod sa lambak ng ilog. Mga Amazona. Kadalasan, nangyayari ang mga bagyo doon sa pagtatapos ng araw, i.e. OK. 19:00 Greenwich Mean Time, kapag ang potensyal na gradient ay nasa pinakamataas nito kahit saan sa mundo. Bukod dito, ang mga pana-panahong pagkakaiba-iba sa hugis ng mga kurba ng pang-araw-araw na pagkakaiba-iba ng potensyal na gradient ay ganap ding sumasang-ayon sa data sa pandaigdigang pamamahagi ng mga bagyong may pagkidlat. Ang ilang mga mananaliksik ay nangangatuwiran na ang pinagmumulan ng electric field ng Earth ay maaaring mula sa panlabas na pinagmulan, dahil ang mga electric field ay pinaniniwalaang umiiral sa ionosphere at magnetosphere. Ang sitwasyong ito ay malamang na nagpapaliwanag ng hitsura ng napakakitid na pahabang anyo ng aurora, katulad ng backstage at mga arko.
(tingnan din ang POLAR LIGHTS). Dahil sa potensyal na gradient at conductivity ng atmospera sa pagitan ng "antas ng kompensasyon" at ibabaw ng Earth, ang mga sisingilin na particle ay nagsisimulang gumalaw: positibong sisingilin ang mga ion - patungo sa ibabaw ng lupa, at negatibong sisingilin - pataas mula dito. Ang kasalukuyang ito ay tinatayang. 1800 A. Bagama't ang halagang ito ay tila malaki, dapat tandaan na ito ay ipinamamahagi sa buong ibabaw ng Earth. Ang kasalukuyang lakas sa isang haligi ng hangin na may base na lugar na 1 m2 ay 4 * 10 -12 A lamang. Sa kabilang banda, ang kasalukuyang lakas sa panahon ng paglabas ng kidlat ay maaaring umabot ng ilang amperes, bagaman, siyempre, tulad ng paglabas. ay may maikling tagal - mula sa mga fraction ng isang segundo hanggang sa isang buong segundo o kaunti pa na may paulit-ulit na paglabas. Ang kidlat ay may malaking interes hindi lamang bilang isang kakaibang kababalaghan ng kalikasan. Ginagawang posible na obserbahan ang isang electric discharge sa isang gaseous medium sa isang boltahe ng ilang daang milyong volts at isang distansya sa pagitan ng mga electrodes ng ilang kilometro. Noong 1750, iminungkahi ni B. Franklin sa Royal Society of London na mag-eksperimento sila sa isang baras na bakal na naayos sa isang insulating base at naka-mount sa isang mataas na tore. Inaasahan niya na kapag may thundercloud na lumalapit sa tore, ang isang singil ng kabaligtaran na tanda ay makokonsentra sa itaas na dulo ng unang neutral na baras, at ang isang singil ng parehong tanda tulad ng sa base ng ulap ay puro sa ibabang dulo. . Kung ang lakas ng patlang ng kuryente sa panahon ng paglabas ng kidlat ay sapat na tumataas, ang singil mula sa itaas na dulo ng baras ay bahagyang maaalis sa hangin, at ang baras ay magkakaroon ng singil na kapareho ng tanda ng base ng ulap. Ang eksperimento na iminungkahi ni Franklin ay hindi isinagawa sa Inglatera, ngunit ito ay itinayo noong 1752 sa Marly malapit sa Paris ng French physicist na si Jean d'Alembert. Gumamit siya ng isang bakal na 12 m ang haba na ipinasok sa isang bote ng salamin (na nagsilbing isang insulator), ngunit hindi ito inilagay sa tore. Mayo 10 ang kanyang assistant ay nag-ulat na kapag ang isang thundercloud ay nasa ibabaw ng isang baras, ang mga spark ay nabuo kapag ang isang grounded wire ay dinala dito. Si Franklin mismo, na hindi alam ang matagumpay na karanasan na natanto sa France, noong Hunyo ng taong iyon ay nagsagawa ng kanyang sikat na eksperimento sa isang saranggola at naobserbahan ang mga electric sparks sa dulo ng isang wire na nakatali dito. Sa susunod na taon, habang pinag-aaralan ang mga singil na nakolekta mula sa isang baras, nalaman ni Franklin na ang mga base ng thunderclouds ay karaniwang negatibong sinisingil. .Naging posible ang mas detalyadong pag-aaral ng kidlat sa huling bahagi ng ika-19 na siglo dahil sa mga pagpapabuti sa mga pamamaraan ng photographic, lalo na pagkatapos ng pag-imbento ng device na may umiikot na mga lente, na naging posible upang ayusin ang mabilis na pagbuo ng mga proseso. Ang ganitong kamera ay malawakang ginamit sa pag-aaral ng mga discharge ng spark. Napag-alaman na may ilang uri ng kidlat, na ang pinakakaraniwan ay linear, flat (intra-cloud) at globular (air discharges). Ang linear na kidlat ay isang spark discharge sa pagitan ng isang ulap at sa ibabaw ng lupa, na sumusunod sa isang channel na may pababang mga sanga. Ang patag na kidlat ay nangyayari sa loob ng isang thundercloud at mukhang mga kislap ng nakakalat na liwanag. Ang mga paglabas ng hangin ng kidlat ng bola, simula sa isang ulap na may kulog, ay kadalasang nakadirekta nang pahalang at hindi umabot sa ibabaw ng lupa.

Ang paglabas ng kidlat ay karaniwang binubuo ng tatlo o higit pang paulit-ulit na paglabas - mga impulses na sumusunod sa parehong landas. Ang mga pagitan sa pagitan ng sunud-sunod na mga pulso ay napakaikli, mula 1/100 hanggang 1/10 s (ito ang nagiging sanhi ng pagkidlat). Sa pangkalahatan, ang flash ay tumatagal ng halos isang segundo o mas kaunti. Ang isang tipikal na proseso ng pagbuo ng kidlat ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod. Una, isang mahinang luminous discharge-leader ang sumugod mula sa itaas patungo sa ibabaw ng lupa. Kapag naabot niya ito, isang maliwanag na kumikinang na reverse, o pangunahing, discharge ay dumadaan mula sa lupa pataas sa channel na inilatag ng pinuno. Ang discharge-leader, bilang panuntunan, ay gumagalaw sa isang zigzag na paraan. Ang bilis ng pagpapalaganap nito ay mula sa isang daan hanggang ilang daang kilometro bawat segundo. Sa kanyang paraan, ito ay nag-ionize ng mga molekula ng hangin, na lumilikha ng isang channel na may mas mataas na kondaktibiti, kung saan ang reverse discharge ay gumagalaw paitaas sa bilis na halos isang daang beses na mas malaki kaysa sa nangunguna sa paglabas. Mahirap matukoy ang laki ng channel, ngunit ang diameter ng leader discharge ay tinatantya sa 1-10 m, at ang reverse discharge, ilang sentimetro. Ang mga paglabas ng kidlat ay lumilikha ng interference sa radyo sa pamamagitan ng pagpapalabas ng mga radio wave sa isang malawak na hanay - mula 30 kHz hanggang sa mga ultra-low frequency. Ang pinakamalaking radiation ng mga radio wave ay malamang na nasa hanay mula 5 hanggang 10 kHz. Ang ganitong low-frequency radio interference ay "concentrated" sa espasyo sa pagitan ng lower boundary ng ionosphere at surface ng earth at may kakayahang magpalaganap sa mga distansyang libu-libong kilometro mula sa pinagmulan.
MGA PAGBABAGO SA ATMOSPHERE
Epekto ng mga meteor at meteorite. Bagama't kung minsan ang mga meteor shower ay gumagawa ng malalim na impresyon sa kanilang mga epekto sa pag-iilaw, ang mga indibidwal na meteor ay bihirang makita. Higit na marami ang mga di-nakikitang meteor, napakaliit para makita sa sandaling sila ay nilamon ng atmospera. Ang ilan sa mga pinakamaliit na meteor ay malamang na hindi umiinit, ngunit nakukuha lamang ng atmospera. Ang mga maliliit na particle na ito ay may sukat mula sa ilang milimetro hanggang sampu-sampung libo ng isang milimetro ay tinatawag na micrometeorite. Ang dami ng meteoric matter na pumapasok sa atmospera araw-araw ay mula 100 hanggang 10,000 tonelada, na karamihan sa bagay na ito ay micrometeorite. Dahil ang meteoric matter ay bahagyang nasusunog sa atmospera, ang komposisyon ng gas nito ay pinupunan ng mga bakas ng iba't ibang elemento ng kemikal. Halimbawa, ang mga meteor na bato ay nagdadala ng lithium sa kapaligiran. Ang pagkasunog ng mga metal na meteor ay humahantong sa pagbuo ng maliliit na spherical iron, iron-nickel at iba pang mga droplet na dumadaan sa atmospera at idineposito sa ibabaw ng lupa. Matatagpuan ang mga ito sa Greenland at Antarctica, kung saan nananatiling halos hindi nagbabago ang mga yelo sa loob ng maraming taon. Nahanap sila ng mga Oceanologist sa ilalim ng mga sediment ng karagatan. Karamihan sa mga partikulo ng meteor na pumapasok sa atmospera ay idineposito sa loob ng humigit-kumulang 30 araw. Naniniwala ang ilang mga siyentipiko na ang cosmic dust na ito ay may mahalagang papel sa pagbuo ng atmospheric phenomena tulad ng ulan, dahil ito ay nagsisilbing nuclei ng water vapor condensation. Samakatuwid, ipinapalagay na ang pag-ulan ay nauugnay sa istatistika sa malalaking meteor shower. Gayunpaman, naniniwala ang ilang eksperto na dahil ang kabuuang input ng meteoric matter ay maraming sampu-sampung beses na mas malaki kaysa sa pinakamalaking meteor shower, ang pagbabago sa kabuuang halaga ng materyal na ito na nangyayari bilang resulta ng isang naturang shower ay maaaring mapabayaan. Gayunpaman, walang duda na ang pinakamalaking micrometeorite at, siyempre, nakikitang meteorites ay nag-iiwan ng mahabang bakas ng ionization sa matataas na layer ng atmospera, pangunahin sa ionosphere. Ang ganitong mga bakas ay maaaring gamitin para sa malayuang komunikasyon sa radyo, dahil ang mga ito ay sumasalamin sa mga high-frequency na radio wave. Ang enerhiya ng mga meteor na pumapasok sa atmospera ay ginugugol pangunahin, at marahil ay ganap, sa pag-init nito. Ito ay isa sa mga menor de edad na bahagi ng balanse ng init ng kapaligiran.
Carbon dioxide ng pang-industriyang pinagmulan. Sa panahon ng Carboniferous, ang makahoy na mga halaman ay laganap sa Earth. Karamihan sa carbon dioxide na hinihigop ng mga halaman noong panahong iyon ay naipon sa mga deposito ng karbon at sa mga deposito na nagdadala ng langis. Natutunan ng mga tao na gamitin ang malalaking reserba ng mga mineral na ito bilang isang mapagkukunan ng enerhiya at ngayon ay mabilis na ibinabalik ang carbon dioxide sa sirkulasyon ng mga sangkap. Ang fossil ay malamang na ca. 4*10 13 tonelada ng carbon. Sa nakalipas na siglo, ang sangkatauhan ay nagsunog ng napakaraming fossil fuel na humigit-kumulang 4 * 10 11 toneladang carbon ang muling nakapasok sa atmospera. Mayroong kasalukuyang tinatayang. 2 * 10 12 tonelada ng carbon, at sa susunod na daang taon ang bilang na ito ay maaaring doble dahil sa pagkasunog ng mga fossil fuel. Gayunpaman, hindi lahat ng carbon ay mananatili sa atmospera: ang ilan sa mga ito ay matutunaw sa tubig ng karagatan, ang ilan ay masisipsip ng mga halaman, at ang ilan ay mabibigkis sa proseso ng weathering ng mga bato. Hindi pa mahuhulaan kung gaano karami ang carbon dioxide sa atmospera o kung ano ang magiging epekto nito sa klima ng mundo. Gayunpaman, pinaniniwalaan na ang anumang pagtaas sa nilalaman nito ay magdudulot ng pag-init, bagaman hindi kinakailangan na ang anumang pag-init ay makabuluhang makakaapekto sa klima. Ang konsentrasyon ng carbon dioxide sa atmospera, ayon sa mga resulta ng mga sukat, ay kapansin-pansing tumataas, kahit na sa isang mabagal na bilis. Ang data ng klima para sa Svalbard at Little America Station sa Ross Ice Shelf sa Antarctica ay nagpapahiwatig ng pagtaas sa average na taunang temperatura sa loob ng humigit-kumulang 50 taon ng 5° at 2.5°C, ayon sa pagkakabanggit.
Ang epekto ng cosmic radiation. Kapag ang mataas na enerhiya na cosmic ray ay nakikipag-ugnayan sa mga indibidwal na bahagi ng atmospera, ang mga radioactive isotopes ay nabuo. Kabilang sa mga ito, ang 14C carbon isotope, na naipon sa mga tisyu ng halaman at hayop, ay namumukod-tangi. Sa pamamagitan ng pagsukat ng radyaktibidad ng mga organikong sangkap na hindi nagpapalitan ng carbon sa kapaligiran sa loob ng mahabang panahon, maaaring matukoy ang kanilang edad. Ang paraan ng radiocarbon ay itinatag ang sarili bilang ang pinaka-maaasahang paraan para sa pakikipag-date sa mga fossil na organismo at mga bagay ng materyal na kultura, ang edad na hindi lalampas sa 50 libong taon. Ang iba pang radioactive isotopes na may mahabang kalahating buhay ay maaaring gamitin sa petsa ng mga materyales na daan-daang libong taong gulang kung ang pangunahing problema sa pagsukat ng napakababang antas ng radioactivity ay malulutas.
(tingnan din ang RADIOCARBON DATING).
PINAGMULAN NG ATMOSPHERE NG LUPA
Ang kasaysayan ng pagbuo ng kapaligiran ay hindi pa naibalik na ganap na mapagkakatiwalaan. Gayunpaman, natukoy ang ilang posibleng pagbabago sa komposisyon nito. Ang pagbuo ng atmospera ay nagsimula kaagad pagkatapos ng pagbuo ng Earth. Mayroong medyo magandang dahilan upang maniwala na sa proseso ng ebolusyon ng Pra-Earth at ang pagkuha nito ng malapit sa modernong mga sukat at masa, halos ganap na nawala ang orihinal na kapaligiran nito. Ito ay pinaniniwalaan na sa isang maagang yugto ang Earth ay nasa isang molten state at ca. 4.5 bilyong taon na ang nakalilipas, nagkaroon ito ng hugis sa isang solidong katawan. Ang milestone na ito ay kinuha bilang simula ng geological chronology. Mula noon ay nagkaroon ng mabagal na ebolusyon ng atmospera. Ang ilang mga prosesong geological, tulad ng mga pagsabog ng lava sa panahon ng pagsabog ng bulkan, ay sinamahan ng paglabas ng mga gas mula sa bituka ng Earth. Marahil ay kasama nila ang nitrogen, ammonia, methane, singaw ng tubig, carbon monoxide at carbon dioxide. Sa ilalim ng impluwensya ng solar ultraviolet radiation, ang singaw ng tubig ay nabulok sa hydrogen at oxygen, ngunit ang pinakawalan na oxygen ay tumugon sa carbon monoxide upang bumuo ng carbon dioxide. Ang ammonia ay nabulok sa nitrogen at hydrogen. Ang hydrogen sa proseso ng diffusion ay bumangon at umalis sa atmospera, habang ang mas mabibigat na nitrogen ay hindi makatakas at unti-unting naipon, na naging pangunahing bahagi nito, bagaman ang ilan sa mga ito ay nakagapos sa panahon ng mga kemikal na reaksyon. Sa ilalim ng impluwensya ng mga sinag ng ultraviolet at mga paglabas ng kuryente, ang isang halo ng mga gas, na malamang na naroroon sa orihinal na kapaligiran ng Earth, ay pumasok sa mga reaksiyong kemikal, bilang isang resulta kung saan nabuo ang mga organikong sangkap, sa partikular na mga amino acid. Dahil dito, ang buhay ay maaaring magmula sa isang kapaligiran na sa panimula ay naiiba sa modernong isa. Sa pagdating ng mga primitive na halaman, nagsimula ang proseso ng photosynthesis (tingnan din ang PHOTOSYNTHESIS), na sinamahan ng paglabas ng libreng oxygen. Ang gas na ito, lalo na pagkatapos ng diffusion sa itaas na kapaligiran, ay nagsimulang protektahan ang mas mababang mga layer nito at ang ibabaw ng Earth mula sa nagbabanta sa buhay na ultraviolet at X-ray radiation. Tinataya na ang pagkakaroon ng kasing liit ng 0.00004 ng dami ng oxygen ngayon ay maaaring humantong sa pagbuo ng isang layer na may kalahati ng kasalukuyang konsentrasyon ng ozone, na gayunpaman ay nagbigay ng napakalaking proteksyon mula sa ultraviolet rays. Malamang din na ang pangunahing kapaligiran ay naglalaman ng maraming carbon dioxide. Ito ay natupok sa panahon ng photosynthesis, at ang konsentrasyon nito ay dapat na nabawasan habang ang mundo ng halaman ay umunlad, at dahil din sa pagsipsip sa panahon ng ilang mga geological na proseso. Dahil ang epekto ng greenhouse ay nauugnay sa pagkakaroon ng carbon dioxide sa atmospera, naniniwala ang ilang mga siyentipiko na ang pagbabagu-bago sa konsentrasyon nito ay isa sa mga mahahalagang sanhi ng malakihang pagbabago sa klima sa kasaysayan ng Earth, tulad ng panahon ng yelo. Ang helium na nasa modernong atmospera ay malamang na karamihan ay produkto ng radioactive decay ng uranium, thorium, at radium. Ang mga radioactive na elementong ito ay naglalabas ng mga alpha particle, na siyang nuclei ng helium atoms. Dahil walang electrical charge na nalilikha o nawasak sa panahon ng radioactive decay, mayroong dalawang electron para sa bawat alpha particle. Bilang isang resulta, ito ay pinagsama sa kanila, na bumubuo ng mga neutral na helium atoms. Ang mga radioactive na elemento ay nakapaloob sa mga mineral na nakakalat sa kapal ng mga bato, kaya ang isang makabuluhang bahagi ng helium na nabuo bilang isang resulta ng radioactive decay ay naka-imbak sa kanila, na napakabagal na nagbabago sa atmospera. Ang isang tiyak na halaga ng helium ay tumataas sa exosphere dahil sa diffusion, ngunit dahil sa patuloy na pag-agos mula sa ibabaw ng lupa, ang dami ng gas na ito sa atmospera ay hindi nagbabago. Batay sa spectral analysis ng starlight at pag-aaral ng meteorites, posibleng matantya ang relatibong kasaganaan ng iba't ibang elemento ng kemikal sa Uniberso. Ang konsentrasyon ng neon sa kalawakan ay halos sampung bilyong beses na mas mataas kaysa sa Earth, krypton - sampung milyong beses, at xenon - isang milyong beses. Kasunod nito na ang konsentrasyon ng mga inert gas na ito, na orihinal na naroroon sa kapaligiran ng Earth at hindi napunan sa kurso ng mga reaksiyong kemikal, ay lubhang nabawasan, marahil kahit na sa yugto kung kailan nawala ang pangunahing kapaligiran ng Earth. Ang isang pagbubukod ay ang inert gas argon, dahil ito ay nabuo pa rin sa anyo ng 40Ar isotope sa proseso ng radioactive decay ng potassium isotope.
OPTICAL PHENOMENA
Ang iba't ibang mga optical phenomena sa kapaligiran ay dahil sa iba't ibang dahilan. Kabilang sa mga pinakakaraniwang phenomena ang kidlat (tingnan sa itaas) at ang napakagandang aurora borealis at aurora borealis (tingnan din ang POLAR LIGHTS). Bilang karagdagan, ang bahaghari, gal, parhelion (false sun) at mga arko, korona, halos at mga multo ni Brocken, mirages, St. Elmo's fires, luminous clouds, green at twilight rays ay partikular na interesante. Ang Rainbow ay ang pinakamagandang pangyayari sa atmospera. Kadalasan ito ay isang malaking arko, na binubuo ng maraming kulay na mga guhitan, na sinusunod kapag ang Araw ay nag-iilaw lamang ng bahagi ng kalangitan, at ang hangin ay puspos ng mga patak ng tubig, halimbawa, sa panahon ng pag-ulan. Ang mga multi-colored arc ay nakaayos sa isang spectrum sequence (pula, orange, dilaw, berde, cyan, indigo, violet), ngunit ang mga kulay ay halos hindi puro dahil ang mga banda ay nagsasapawan. Bilang isang patakaran, ang mga pisikal na katangian ng mga bahaghari ay nag-iiba nang malaki, at samakatuwid ang mga ito ay magkakaiba sa hitsura. Ang kanilang karaniwang tampok ay ang sentro ng arko ay palaging matatagpuan sa isang tuwid na linya na iginuhit mula sa Araw patungo sa nagmamasid. Ang pangunahing bahaghari ay isang arko na binubuo ng pinakamaliwanag na kulay - pula sa labas at lila sa loob. Minsan isang arko lamang ang nakikita, ngunit kadalasan ang pangalawang arko ay lilitaw sa labas ng pangunahing bahaghari. Wala itong maliliwanag na kulay gaya ng una, at ang mga guhit na pula at lila ay nagbabago ng mga lugar: ang pula ay matatagpuan sa loob. Ang pagbuo ng pangunahing bahaghari ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng dobleng repraksyon (tingnan din ang OPTICS) at nag-iisang panloob na pagmuni-muni ng sinag ng araw (tingnan ang Fig. 5). Ang pagtagos sa loob ng isang patak ng tubig (A), ang isang sinag ng liwanag ay na-refracted at nabubulok, tulad ng kapag dumadaan sa isang prisma. Pagkatapos ay umabot ito sa tapat na ibabaw ng drop (B), ay makikita mula dito at lumabas sa drop sa labas (C). Sa kasong ito, ang sinag ng liwanag, bago maabot ang tagamasid, ay na-refracted sa pangalawang pagkakataon. Ang paunang puting sinag ay nabubulok sa mga sinag ng iba't ibang kulay na may divergence angle na 2°. Kapag nabuo ang pangalawang bahaghari, nagaganap ang dobleng repraksyon at dobleng pagmuni-muni ng mga sinag ng araw (tingnan ang Fig. 6). Sa kasong ito, ang ilaw ay na-refracted, tumagos sa loob ng drop sa pamamagitan ng mas mababang bahagi nito (A), at makikita mula sa panloob na ibabaw ng drop, una sa point B, pagkatapos ay sa point C. Sa point D, ang ilaw ay refracted. , iniiwan ang patak patungo sa nagmamasid.

Sa pagsikat at paglubog ng araw, nakikita ng tagamasid ang bahaghari sa anyo ng isang arko na katumbas ng kalahating bilog, dahil ang axis ng bahaghari ay kahanay sa abot-tanaw. Kung ang Araw ay mas mataas sa itaas ng abot-tanaw, ang arko ng bahaghari ay mas mababa sa kalahating bilog. Kapag ang Araw ay sumikat sa itaas ng 42° sa itaas ng abot-tanaw, ang bahaghari ay nawawala. Kahit saan, maliban sa matataas na latitude, ang bahaghari ay hindi maaaring lumitaw sa tanghali kapag ang Araw ay masyadong mataas. Ito ay kagiliw-giliw na tantiyahin ang distansya sa bahaghari. Kahit na tila ang multi-colored arc ay matatagpuan sa parehong eroplano, ito ay isang ilusyon. Sa katunayan, ang bahaghari ay may malaking lalim, at maaari itong ilarawan bilang ibabaw ng isang guwang na kono, sa tuktok nito ay ang tagamasid. Ang axis ng kono ay nag-uugnay sa Araw, ang tagamasid at ang sentro ng bahaghari. Ang nagmamasid ay tumitingin, parang, sa ibabaw ng kono na ito. Hindi kailanman makikita ng dalawang tao ang eksaktong parehong bahaghari. Siyempre, ang isang tao ay maaaring obserbahan ang parehong epekto sa pangkalahatan, ngunit ang dalawang bahaghari ay nasa magkaibang mga posisyon at nabuo sa pamamagitan ng iba't ibang mga droplet ng tubig. Kapag ang ulan o ambon ay bumubuo ng isang bahaghari, ang buong optical effect ay nakakamit sa pamamagitan ng pinagsamang epekto ng lahat ng mga patak ng tubig na tumatawid sa ibabaw ng rainbow's cone kasama ang observer sa tuktok. Ang papel ng bawat patak ay panandalian. Ang ibabaw ng rainbow cone ay binubuo ng ilang mga layer. Mabilis na tumatawid sa kanila at dumaan sa isang serye ng mga kritikal na punto, ang bawat patak ay agad na nabubulok ang sinag ng araw sa buong spectrum sa isang mahigpit na tinukoy na pagkakasunud-sunod - mula pula hanggang lila. Maraming patak ang tumatawid sa ibabaw ng kono sa parehong paraan, upang ang bahaghari ay lumilitaw sa nagmamasid bilang tuluy-tuloy sa kahabaan at sa kabuuan ng arko nito. Halo - puti o iridescent light arc at bilog sa paligid ng disk ng Araw o Buwan. Ang mga ito ay sanhi ng repraksyon o pagmuni-muni ng liwanag ng mga kristal ng yelo o niyebe sa atmospera. Ang mga kristal na bumubuo sa halo ay matatagpuan sa ibabaw ng isang haka-haka na kono na may axis na nakadirekta mula sa tagamasid (mula sa tuktok ng kono) hanggang sa Araw. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang kapaligiran ay puspos ng maliliit na kristal, na marami sa mga mukha ay bumubuo ng isang tamang anggulo sa eroplano na dumadaan sa Araw, ang tagamasid, at ang mga kristal na ito. Ang ganitong mga facet ay sumasalamin sa mga papasok na light ray na may paglihis ng 22 °, na bumubuo ng isang halo na mapula-pula sa loob, ngunit maaari rin itong binubuo ng lahat ng mga kulay ng spectrum. Hindi gaanong karaniwan ang isang halo na may angular na radius na 46°, na matatagpuan sa konsentriko sa paligid ng isang 22-degree na halo. Ang panloob na bahagi nito ay mayroon ding mapula-pula na tint. Ang dahilan nito ay ang repraksyon din ng liwanag, na nangyayari sa kasong ito sa mga kristal na mukha na bumubuo ng mga tamang anggulo. Ang lapad ng singsing ng naturang halo ay lumampas sa 2.5°. Ang parehong 46-degree at 22-degree na halos ay may posibilidad na maging pinakamaliwanag sa itaas at ibaba ng ring. Ang pambihirang 90-degree na halo ay isang bahagyang kumikinang, halos walang kulay na singsing na may karaniwang sentro sa dalawa pang halos. Kung ito ay may kulay, ito ay may pulang kulay sa labas ng singsing. Ang mekanismo ng paglitaw ng ganitong uri ng halo ay hindi pa ganap na naipaliwanag (Larawan 7).

Parhelia at arko. Parhelic circle (o circle of false suns) - isang puting singsing na nakasentro sa zenith point, na dumadaan sa Sun parallel sa horizon. Ang dahilan ng pagbuo nito ay ang pagmuni-muni ng sikat ng araw mula sa mga gilid ng mga ibabaw ng mga kristal na yelo. Kung ang mga kristal ay sapat na pantay na ipinamamahagi sa hangin, isang buong bilog ang makikita. Ang parhelia, o mga huwad na araw, ay maliwanag na kumikinang na mga spot na kahawig ng Araw, na bumubuo sa mga punto ng intersection ng parhelic circle na may halo, na may angular na radii na 22°, 46° at 90°. Ang pinakamadalas na nabuo at pinakamaliwanag na parhelion ay nabubuo sa intersection na may 22-degree na halo, kadalasang may kulay sa halos lahat ng kulay ng bahaghari. Ang mga maling araw sa mga intersection na may 46- at 90-degree na halos ay mas madalas na naobserbahan. Ang parhelia na nangyayari sa mga intersection na may 90-degree na halos ay tinatawag na paranthelia, o mga false countersun. Minsan ang isang antelium (counter-sun) ay nakikita rin - isang maliwanag na lugar na matatagpuan sa parhelion ring na eksaktong tapat ng Araw. Ipinapalagay na ang sanhi ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ang dobleng panloob na pagmuni-muni ng sikat ng araw. Sinusundan ng reflected beam ang parehong landas gaya ng incident beam, ngunit sa kabilang direksyon. Ang circumzenithal arc, kung minsan ay hindi wastong tinutukoy bilang upper tangent arc ng 46-degree na halo, ay isang arko na 90° o mas kaunti ang nakasentro sa zenith point at humigit-kumulang 46° sa ibabaw ng Araw. Ito ay bihirang makita at sa loob lamang ng ilang minuto, may maliliwanag na kulay, at ang pulang kulay ay nakakulong sa panlabas na bahagi ng arko. Ang circumzenithal arc ay kapansin-pansin para sa kulay, liwanag, at malinaw na mga balangkas nito. Ang isa pang kakaiba at napakabihirang optical effect ng halo type ay ang Lovitz arc. Bumangon sila bilang pagpapatuloy ng parhelia sa intersection ng 22-degree na halo, dumaan mula sa panlabas na bahagi ng halo at bahagyang malukong patungo sa Araw. Ang mga haligi ng mapuputing liwanag, pati na rin ang iba't ibang mga krus, ay minsan nakikita sa madaling araw o dapit-hapon, lalo na sa mga polar na rehiyon, at maaaring sumabay sa Araw at Buwan. Kung minsan, ang lunar halos at iba pang mga epekto na katulad ng mga inilarawan sa itaas ay sinusunod, na ang pinakakaraniwang lunar halo (singsing sa paligid ng Buwan) ay may angular na radius na 22°. Tulad ng mga maling araw, maaaring lumitaw ang mga maling buwan. Ang mga korona, o mga korona, ay mga maliliit na concentric na kulay na mga singsing sa paligid ng Araw, Buwan o iba pang maliliwanag na bagay na nakikita paminsan-minsan kapag ang pinagmumulan ng liwanag ay nasa likod ng mga translucent na ulap. Ang corona radius ay mas maliit kaysa sa halo radius at tinatayang. 1-5°, ang asul o violet na singsing ay pinakamalapit sa Araw. Nabubuo ang corona kapag nakakalat ang liwanag ng maliliit na patak ng tubig na bumubuo ng ulap. Minsan ang korona ay mukhang isang maliwanag na lugar (o halo) na nakapalibot sa Araw (o Buwan), na nagtatapos sa isang mapula-pula na singsing. Sa ibang mga kaso, hindi bababa sa dalawang concentric na singsing na may mas malaking diameter, masyadong mahina ang kulay, ay makikita sa labas ng halo. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sinamahan ng mga iridescent na ulap. Minsan ang mga gilid ng napakataas na ulap ay pininturahan ng maliliwanag na kulay.
Gloria (halos). Sa ilalim ng mga espesyal na kondisyon, nangyayari ang hindi pangkaraniwang atmospheric phenomena. Kung ang Araw ay nasa likod ng tagamasid, at ang anino nito ay nakaharap sa malapit na mga ulap o isang kurtina ng fog, sa ilalim ng isang tiyak na estado ng kapaligiran sa paligid ng anino ng ulo ng isang tao, maaari mong makita ang isang kulay na maliwanag na bilog - isang halo. Karaniwan ang gayong halo ay nabuo dahil sa pagmuni-muni ng liwanag ng mga patak ng hamog sa isang madaming damuhan. Ang mga Gloria ay karaniwan din na matatagpuan sa paligid ng anino na inihagis ng eroplano sa nakapailalim na mga ulap.
Ghosts of the Brocken. Sa ilang mga rehiyon ng mundo, kapag ang anino ng isang tagamasid sa isang burol sa pagsikat ng araw o paglubog ng araw ay nahulog sa likuran niya sa mga ulap na matatagpuan sa isang maikling distansya, isang kapansin-pansin na epekto ay ipinahayag: ang anino ay nakakakuha ng malalaking sukat. Ito ay dahil sa repleksiyon at repraksyon ng liwanag ng pinakamaliit na patak ng tubig sa fog. Ang inilarawan na kababalaghan ay tinatawag na "ghost of the Brocken" pagkatapos ng peak sa mga bundok ng Harz sa Germany.
Mirages- isang optical effect na sanhi ng repraksyon ng liwanag kapag dumadaan sa mga layer ng hangin na may iba't ibang densidad at ipinahayag sa hitsura ng isang virtual na imahe. Sa kasong ito, ang malalayong bagay ay maaaring lumabas na itinaas o ibinaba kaugnay ng kanilang aktwal na posisyon, at maaari ding masira at makakuha ng hindi regular, kamangha-manghang mga hugis. Ang mga mirage ay madalas na nakikita sa mainit na klima, tulad ng sa mabuhanging kapatagan. Ang mga mababang mirage ay karaniwan, kapag ang malayo, halos patag na ibabaw ng disyerto ay nagmumukhang bukas na tubig, lalo na kapag tiningnan mula sa isang bahagyang elevation o sa itaas lamang ng isang layer ng pinainit na hangin. Ang isang katulad na ilusyon ay karaniwang nangyayari sa isang pinainit na sementadong kalsada na mukhang isang ibabaw ng tubig sa malayo. Sa katotohanan, ang ibabaw na ito ay salamin ng kalangitan. Sa ibaba ng antas ng mata, ang mga bagay, kadalasang nakabaligtad, ay maaaring lumitaw sa "tubig" na ito. Ang isang "air puff cake" ay nabuo sa itaas ng pinainit na ibabaw ng lupa, at ang layer na pinakamalapit sa lupa ay ang pinaka-pinainit at napakabihirang na ang mga light wave na dumadaan dito ay nasira, dahil ang kanilang bilis ng pagpapalaganap ay nag-iiba depende sa density ng medium. Ang mga superior na mirage ay hindi gaanong karaniwan at mas maganda kaysa sa mga mababang mirage. Ang mga malalayong bagay (kadalasan sa ibaba ng abot-tanaw ng dagat) ay lumilitaw na nakabaligtad sa kalangitan, at kung minsan ang isang direktang larawan ng parehong bagay ay lumilitaw din sa itaas. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tipikal para sa malamig na mga rehiyon, lalo na kapag mayroong isang makabuluhang pagbabaligtad ng temperatura, kapag ang isang mas mainit na layer ng hangin ay nasa itaas ng mas malamig na layer. Ang optical effect na ito ay ipinakita bilang isang resulta ng mga kumplikadong pattern ng pagpapalaganap ng harap ng mga light wave sa mga layer ng hangin na may hindi pare-parehong density. Ang mga hindi pangkaraniwang mirage ay nangyayari paminsan-minsan, lalo na sa mga polar na rehiyon. Kapag nangyari ang mga mirage sa lupa, ang mga puno at iba pang bahagi ng landscape ay nakabaligtad. Sa lahat ng mga kaso, ang mga bagay sa itaas na mirage ay mas malinaw na nakikita kaysa sa mga mas mababa. Kapag ang hangganan ng dalawang masa ng hangin ay isang patayong eroplano, ang mga side mirage ay minsan ay sinusunod.
Ang apoy ni Saint Elmo. Ang ilang mga optical phenomena sa atmospera (halimbawa, glow at ang pinakakaraniwang meteorological phenomenon - kidlat) ay elektrikal sa kalikasan. Hindi gaanong karaniwan ang mga apoy ng St. Elmo - matingkad na maputlang asul o lila na mga brush mula 30 cm hanggang 1 m o higit pa ang haba, kadalasan sa tuktok ng mga palo o dulo ng mga yarda ng mga barko sa dagat. Minsan tila ang buong rigging ng barko ay natatakpan ng posporus at kumikinang. Minsan lumilitaw ang apoy ni Elmo sa mga taluktok ng bundok, gayundin sa mga spire at matutulis na sulok ng matataas na gusali. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay brush electric discharges sa mga dulo ng mga de-koryenteng conductor, kapag ang lakas ng electric field ay lubhang nadagdagan sa kapaligiran sa kanilang paligid. Ang Will-o'-the-wisps ay isang malabong mala-bughaw o maberde na glow na kung minsan ay nakikita sa mga latian, sementeryo, at crypts. Madalas na lumilitaw ang mga ito bilang isang mahinahon na nasusunog, hindi nag-iinit, apoy ng kandila na nakataas nang humigit-kumulang 30 cm sa itaas ng lupa, na lumilipad sa ibabaw ng bagay nang ilang sandali. Ang liwanag ay tila ganap na mailap at, habang papalapit ang nagmamasid, tila lumilipat ito sa ibang lugar. Ang dahilan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ang agnas ng mga organikong nalalabi at ang kusang pagkasunog ng swamp gas methane (CH4) o phosphine (PH3). Ang mga wandering lights ay may ibang hugis, kung minsan ay spherical pa. Green beam - isang flash ng esmeralda berdeng sikat ng araw sa sandaling mawala ang huling sinag ng Araw sa ilalim ng abot-tanaw. Ang pulang bahagi ng sikat ng araw ay unang nawawala, ang lahat ng iba ay sumusunod sa pagkakasunud-sunod, at ang esmeralda berde ay nananatiling huli. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nangyayari lamang kapag ang pinakadulo lamang ng solar disk ay nananatili sa itaas ng abot-tanaw, kung hindi man ay mayroong pinaghalong mga kulay. Ang mga crepuscular ray ay mga diverging beam ng sikat ng araw na nakikita kapag sila ay nagpapaliwanag ng alikabok sa mataas na kapaligiran. Ang mga anino mula sa mga ulap ay bumubuo ng mga madilim na banda, at ang mga sinag ay nagpapalaganap sa pagitan nila. Ang epektong ito ay nangyayari kapag ang Araw ay mababa sa abot-tanaw bago madaling araw o pagkatapos ng paglubog ng araw.