Ang hangin sa atmospera ay binubuo ng nitrogen (77.99%), oxygen (21%), inert gas (1%) at carbon dioxide (0.01%). Ang proporsyon ng carbon dioxide ay tumataas sa paglipas ng panahon dahil sa ang katunayan na ang mga produkto ng pagkasunog ng gasolina ay inilabas sa atmospera, at, bilang karagdagan, ang lugar ng mga kagubatan na sumisipsip ng carbon dioxide at naglalabas ng oxygen ay bumababa.

Ang kapaligiran ay naglalaman din ng isang maliit na halaga ng ozone, na kung saan ay puro sa isang altitude ng tungkol sa 25-30 km at bumubuo ng tinatawag na ozone layer. Ang layer na ito ay lumilikha ng isang hadlang sa solar ultraviolet radiation, na mapanganib para sa mga buhay na organismo ng Earth.

Bilang karagdagan, ang kapaligiran ay naglalaman ng singaw ng tubig at iba't ibang mga dumi - mga particle ng alikabok, abo ng bulkan, uling, at iba pa. Ang konsentrasyon ng mga impurities ay mas mataas malapit sa ibabaw ng lupa at sa ilang mga lugar: sa mga malalaking lungsod, mga disyerto.

Troposphere- mas mababa, naglalaman ito ng karamihan sa hangin at. Ang taas ng layer na ito ay hindi pareho: mula 8-10 km malapit sa tropiko hanggang 16-18 km malapit sa ekwador. sa troposphere ito ay bumababa sa elevation: sa pamamagitan ng 6°C bawat kilometro. Ang panahon ay nabuo sa troposphere, hangin, ulan, ulap, bagyo at anticyclone ay nabuo.

Ang susunod na layer ng atmospera ay stratosphere. Ang hangin sa loob nito ay mas bihira, mayroon itong mas kaunting singaw ng tubig. Ang temperatura sa ibabang bahagi ng stratosphere ay -60 - -80°C at bumababa sa pagtaas ng altitude. Ang ozone layer ay nasa stratosphere. Ang stratosphere ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na bilis ng hangin (hanggang sa 80-100 m / s).

Mesosphere- ang gitnang layer ng atmospera na nasa itaas ng stratosphere sa mga taas mula 50 hanggang S0-S5 km. Ang mesosphere ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbaba ng average na temperatura na may taas mula 0°C sa ibabang hangganan hanggang -90°C sa itaas na hangganan. Malapit sa itaas na hangganan ng mesosphere, ang mga noctilucent na ulap ay sinusunod, na iluminado ng araw sa gabi. Ang presyon ng hangin sa itaas na hangganan ng mesosphere ay 200 beses na mas mababa kaysa sa ibabaw ng mundo.

Thermosphere- matatagpuan sa itaas ng mesosphere, sa mga altitude mula sa SO hanggang 400-500 km, sa loob nito ang temperatura sa una ay dahan-dahan, at pagkatapos ay mabilis na nagsisimulang tumaas muli. Ang dahilan ay ang pagsipsip ng ultraviolet radiation mula sa Araw sa taas na 150-300 km. Sa thermosphere, ang temperatura ay patuloy na tumataas hanggang sa taas na halos 400 km, kung saan umabot ito sa 700-1500°C (depende sa solar activity). Sa ilalim ng pagkilos ng ultraviolet at X-ray at cosmic radiation, nagaganap din ang air ionization ("polar lights"). Ang mga pangunahing rehiyon ng ionosphere ay nasa loob ng thermosphere.

Exosphere- ang panlabas, pinaka-bihirang layer ng atmospera, nagsisimula ito sa mga taas na 450-000 km, at ang itaas na hangganan nito ay matatagpuan sa layo na ilang libong km mula sa ibabaw ng lupa, kung saan ang konsentrasyon ng mga particle ay nagiging kapareho ng sa interplanetary space. Ang exosphere ay binubuo ng ionized gas (plasma); ang ibaba at gitnang bahagi ng exosphere ay pangunahing binubuo ng oxygen at nitrogen; na may pagtaas sa altitude, ang relatibong konsentrasyon ng mga magaan na gas, lalo na ang ionized hydrogen, ay mabilis na tumataas. Ang temperatura sa exosphere ay 1300-3000°C; dahan-dahan itong lumalaki sa taas. Ang exosphere ay naglalaman ng radiation belt ng Earth.

Ang kapal ng atmospera ay humigit-kumulang 120 km mula sa ibabaw ng Earth. Ang kabuuang masa ng hangin sa atmospera ay (5.1-5.3) 10 18 kg. Sa mga ito, ang masa ng tuyong hangin ay 5.1352 ± 0.0003 10 18 kg, ang kabuuang masa ng singaw ng tubig ay nasa average na 1.27 10 16 kg.

tropopause

Ang transitional layer mula sa troposphere hanggang sa stratosphere, ang layer ng atmospera kung saan humihinto ang pagbaba ng temperatura na may taas.

Stratosphere

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

Stratopause

Ang boundary layer ng atmospera sa pagitan ng stratosphere at mesosphere. Mayroong maximum sa vertical na pamamahagi ng temperatura (mga 0 °C).

Mesosphere

Atmospera ng daigdig

Hangganan ng atmospera ng daigdig

Thermosphere

Ang itaas na limitasyon ay tungkol sa 800 km. Ang temperatura ay tumataas sa mga altitude ng 200-300 km, kung saan umabot ito sa mga halaga ng pagkakasunud-sunod ng 1500 K, pagkatapos nito ay nananatiling halos pare-pareho hanggang sa mataas na altitude. Sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet at x-ray solar radiation at cosmic radiation, ang hangin ay ionized ("polar lights") - ang mga pangunahing rehiyon ng ionosphere ay nasa loob ng thermosphere. Sa mga altitude na higit sa 300 km, nangingibabaw ang atomic oxygen. Ang itaas na limitasyon ng thermosphere ay higit na tinutukoy ng kasalukuyang aktibidad ng Araw. Sa mga panahon ng mababang aktibidad - halimbawa, noong 2008-2009 - mayroong isang kapansin-pansing pagbaba sa laki ng layer na ito.

Thermopause

Ang rehiyon ng atmospera sa itaas ng thermosphere. Sa rehiyong ito, ang pagsipsip ng solar radiation ay hindi gaanong mahalaga at ang temperatura ay hindi talaga nagbabago sa taas.

Exosphere (nagkakalat na globo)

Hanggang sa taas na 100 km, ang kapaligiran ay isang homogenous, well-mixed mixture ng mga gas. Sa mas mataas na mga layer, ang pamamahagi ng mga gas sa taas ay nakasalalay sa kanilang mga molekular na masa, ang konsentrasyon ng mas mabibigat na gas ay bumababa nang mas mabilis sa distansya mula sa ibabaw ng Earth. Dahil sa pagbaba ng densidad ng gas, bumababa ang temperatura mula 0 °C sa stratosphere hanggang −110 °C sa mesosphere. Gayunpaman, ang kinetic energy ng mga indibidwal na particle sa taas na 200-250 km ay tumutugma sa temperatura na ~150 °C. Sa itaas ng 200 km, ang mga makabuluhang pagbabagu-bago sa temperatura at gas density ay sinusunod sa oras at espasyo.

Sa taas na humigit-kumulang 2000-3500 km, ang exosphere ay unti-unting pumapasok sa tinatawag na malapit sa space vacuum, na puno ng napakabihirang mga particle ng interplanetary gas, pangunahin ang hydrogen atoms. Ngunit ang gas na ito ay bahagi lamang ng interplanetary matter. Ang kabilang bahagi ay binubuo ng mga particle na tulad ng alikabok ng cometary at meteoric na pinagmulan. Bilang karagdagan sa napakabihirang mga particle na tulad ng alikabok, ang electromagnetic at corpuscular radiation ng solar at galactic na pinagmulan ay tumagos sa espasyong ito.

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

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

Physiological at iba pang mga katangian ng kapaligiran

Nasa isang altitude na 5 km sa ibabaw ng antas ng dagat, ang isang hindi sanay na tao ay nagkakaroon ng gutom sa oxygen at, nang walang adaptasyon, ang pagganap ng isang tao ay makabuluhang nabawasan. Dito nagtatapos ang physiological zone ng atmospera. Ang paghinga ng tao ay nagiging imposible sa taas na 9 km, bagaman hanggang sa humigit-kumulang 115 km ang atmospera ay naglalaman ng oxygen.

Ang kapaligiran ay nagbibigay sa atin ng oxygen na kailangan natin para huminga. Gayunpaman, dahil sa pagbaba ng kabuuang presyon ng atmospera habang tumataas ka sa taas, bumababa rin ang bahagyang presyon ng oxygen nang naaayon.

Sa mga rarefied layer ng hangin, imposible ang pagpapalaganap ng tunog. Hanggang sa taas na 60-90 km, posible pa ring gumamit ng air resistance at lift para sa kinokontrol na aerodynamic flight. Ngunit simula sa mga taas na 100-130 km, ang mga konsepto ng M number at ang sound barrier na pamilyar sa bawat piloto ay nawawalan ng kahulugan: doon ay pumasa sa conditional na linya ng Karman, na lampas kung saan nagsisimula ang lugar ng purong ballistic na paglipad, na makokontrol lamang gamit ang mga reaktibong pwersa.

Sa mga altitude na higit sa 100 km, ang kapaligiran ay pinagkaitan din ng isa pang kahanga-hangang pag-aari - ang kakayahang sumipsip, magsagawa at maglipat ng thermal energy sa pamamagitan ng convection (i.e., sa pamamagitan ng paghahalo ng hangin). Nangangahulugan ito na ang iba't ibang mga elemento ng kagamitan, kagamitan ng istasyon ng orbital na espasyo ay hindi magagawang palamig mula sa labas sa paraang karaniwang ginagawa sa isang eroplano - sa tulong ng mga air jet at air radiator. Sa ganoong taas, tulad ng sa espasyo sa pangkalahatan, ang tanging paraan upang ilipat ang init ay thermal radiation.

Kasaysayan ng pagbuo ng atmospera

Ayon sa pinakakaraniwang teorya, ang kapaligiran ng Earth ay nasa tatlong magkakaibang komposisyon sa paglipas ng panahon. Sa una, ito ay binubuo ng mga magaan na gas (hydrogen at helium) na nakuha mula sa interplanetary space. Ito ang tinatawag na pangunahing kapaligiran(mga apat na bilyong taon na ang nakalilipas). Sa susunod na yugto, ang aktibong aktibidad ng bulkan ay humantong sa saturation ng atmospera na may mga gas maliban sa hydrogen (carbon dioxide, ammonia, water vapor). Ganito po pangalawang kapaligiran(mga tatlong bilyong taon bago ang ating mga araw). Ang kapaligirang ito ay nakapagpapanumbalik. Dagdag pa, ang proseso ng pagbuo ng atmospera ay tinutukoy ng mga sumusunod na kadahilanan:

• pagtagas ng mga magaan na gas (hydrogen at helium) sa interplanetary space;
• mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa atmospera sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet radiation, mga paglabas ng kidlat at ilang iba pang mga kadahilanan.

Unti-unti, ang mga salik na ito ay humantong sa pagbuo tersiyaryong kapaligiran, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang mas mababang nilalaman ng hydrogen at isang mas mataas na nilalaman ng nitrogen at carbon dioxide (nabuo bilang isang resulta ng mga kemikal na reaksyon mula sa ammonia at hydrocarbons).

Nitrogen

Ang pagbuo ng isang malaking halaga ng nitrogen N 2 ay dahil sa oksihenasyon ng ammonia-hydrogen na kapaligiran ng molekular na oxygen O 2, na nagsimulang magmula sa ibabaw ng planeta bilang isang resulta ng photosynthesis, simula sa 3 bilyong taon na ang nakalilipas. Nitrogen N 2 ay inilabas din sa atmospera bilang isang resulta ng denitrification ng nitrates at iba pang nitrogen-containing compounds. Ang nitrogen ay na-oxidized ng ozone sa NO sa itaas na kapaligiran.

Ang Nitrogen N 2 ay pumapasok sa mga reaksyon lamang sa ilalim ng mga partikular na kondisyon (halimbawa, sa panahon ng paglabas ng kidlat). Ang oksihenasyon ng molecular nitrogen sa pamamagitan ng ozone sa panahon ng mga electrical discharge ay ginagamit sa maliliit na dami sa pang-industriya na produksyon ng mga nitrogen fertilizers. Maaari itong ma-oxidized na may mababang pagkonsumo ng enerhiya at ma-convert sa isang biologically active form ng cyanobacteria (blue-green algae) at nodule bacteria na bumubuo ng rhizobial symbiosis na may legumes, ang tinatawag na. berdeng pataba.

Oxygen

Ang komposisyon ng atmospera ay nagsimulang magbago nang radikal sa pagdating ng mga nabubuhay na organismo sa Earth, bilang isang resulta ng photosynthesis, na sinamahan ng pagpapalabas ng oxygen at ang pagsipsip ng carbon dioxide. Sa una, ang oxygen ay ginugol sa oksihenasyon ng mga pinababang compound - ammonia, hydrocarbons, ang ferrous na anyo ng bakal na nakapaloob sa mga karagatan, atbp. Sa pagtatapos ng yugtong ito, ang nilalaman ng oxygen sa atmospera ay nagsimulang lumaki. Unti-unti, nabuo ang isang modernong kapaligiran na may mga katangian ng oxidizing. Dahil nagdulot ito ng malubha at biglaang pagbabago sa maraming prosesong nagaganap sa atmospera, lithosphere at biosphere, ang kaganapang ito ay tinawag na Oxygen catastrophe.

mga noble gas

Polusyon sa hangin

Kamakailan lamang, ang tao ay nagsimulang maimpluwensyahan ang ebolusyon ng atmospera. Ang resulta ng kanyang mga aktibidad ay isang patuloy na makabuluhang pagtaas sa nilalaman ng carbon dioxide sa atmospera dahil sa pagkasunog ng mga hydrocarbon fuels na naipon sa mga nakaraang geological epochs. Malaking halaga ng CO 2 ang natupok sa panahon ng photosynthesis at nasisipsip ng mga karagatan sa mundo. Ang gas na ito ay pumapasok sa atmospera dahil sa pagkabulok ng mga carbonate na bato at mga organikong sangkap na pinagmulan ng halaman at hayop, gayundin dahil sa bulkanismo at mga aktibidad sa paggawa ng tao. Sa nakalipas na 100 taon, ang nilalaman ng CO 2 sa atmospera ay tumaas ng 10%, na ang pangunahing bahagi (360 bilyong tonelada) ay nagmumula sa pagkasunog ng gasolina. Kung ang rate ng paglago ng pagkasunog ng gasolina ay magpapatuloy, pagkatapos ay sa susunod na 200-300 taon ang halaga ng CO 2 sa atmospera ay doble at maaaring humantong sa pandaigdigang pagbabago ng klima.

Ang pagkasunog ng gasolina ay ang pangunahing pinagmumulan ng mga polluting gas (СО,, SO 2). Ang sulfur dioxide ay na-oxidize ng atmospheric oxygen sa SO 3 sa itaas na kapaligiran, na kung saan ay nakikipag-ugnayan sa singaw ng tubig at ammonia, at ang nagreresultang sulfuric acid (H 2 SO 4) at ammonium sulfate ((NH 4) 2 SO 4) ay bumalik sa ang ibabaw ng Earth sa anyo ng isang tinatawag na. acid rain. Ang paggamit ng mga internal combustion engine ay humahantong sa makabuluhang polusyon sa hangin na may nitrogen oxides, hydrocarbons at lead compounds (tetraethyl lead Pb (CH 3 CH 2) 4)).

Ang polusyon ng aerosol sa atmospera ay sanhi ng parehong mga likas na sanhi (pagputok ng bulkan, mga bagyo ng alikabok, pagpasok ng mga patak ng tubig sa dagat at pollen ng halaman, atbp.) At ng aktibidad ng ekonomiya ng tao (pagmimina ng mga ores at mga materyales sa gusali, pagkasunog ng gasolina, paggawa ng semento, atbp. .). Ang matinding malakihang pag-alis ng mga solidong particle sa atmospera ay isa sa mga posibleng dahilan ng pagbabago ng klima sa planeta.

Tingnan din

• Jacchia (modelo ng kapaligiran)

Mga Tala

Mga link

Panitikan

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov"Space biology and medicine" (2nd edition, revised and supplemented), M .: "Prosveshchenie", 1975, 223 na pahina.
2. N. V. Gusakova"Chemistry of the environment", Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192 na may ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V. A. Geochemistry ng mga natural na gas, M., 1971;
4. McEwen M, Phillips L. Chemistry of the atmosphere, M., 1978;
5. Wark K., Warner S. Polusyon sa hangin. Mga mapagkukunan at kontrol, trans. mula sa English, M.. 1980;
6. Pagsubaybay sa polusyon sa background ng mga natural na kapaligiran. sa. 1, L., 1982.

Lupa
Kasaysayan ng Daigdig	Edad ng Daigdig Kasaysayang heolohikal ng Daigdig Geological time scale Kasaysayan ng buhay sa Daigdig Glaciation ng Earth Malabong batang Araw kabalintunaan Giant impact theory Timeline ng ebolusyon
Heograpiya at heolohiya	Australia Asya Antarctica Africa Europe North America South America Atlantic Ocean Indian Ocean Arctic Ocean

Ang istraktura at komposisyon ng kapaligiran ng Earth, dapat sabihin, ay hindi palaging pare-pareho ang mga halaga sa isa o ibang panahon ng pag-unlad ng ating planeta. Ngayon, ang patayong istraktura ng elementong ito, na may kabuuang "kapal" na 1.5-2.0 libong km, ay kinakatawan ng ilang pangunahing mga layer, kabilang ang:

1. Troposphere.
2. tropopause.
3. Stratosphere.
4. Stratopause.
5. mesosphere at mesopause.
6. Thermosphere.
7. exosphere.

Mga pangunahing elemento ng atmospera

Ang troposphere ay isang layer kung saan ang malakas na patayo at pahalang na paggalaw ay sinusunod, dito nabuo ang panahon, pag-ulan, at klimatikong kondisyon. Ito ay umaabot ng 7-8 kilometro mula sa ibabaw ng planeta halos lahat ng dako, maliban sa mga polar na rehiyon (doon - hanggang 15 km). Sa troposphere, mayroong unti-unting pagbaba sa temperatura, humigit-kumulang 6.4 ° C sa bawat kilometro ng altitude. Maaaring mag-iba ang figure na ito para sa iba't ibang latitude at season.

Ang komposisyon ng kapaligiran ng Earth sa bahaging ito ay kinakatawan ng mga sumusunod na elemento at ang kanilang mga porsyento:

Nitrogen - mga 78 porsiyento;

Oxygen - halos 21 porsiyento;

Argon - tungkol sa isang porsyento;

Carbon dioxide - mas mababa sa 0.05%.

Isang komposisyon hanggang sa taas na 90 kilometro

Bilang karagdagan, ang alikabok, mga patak ng tubig, singaw ng tubig, mga produkto ng pagkasunog, mga kristal ng yelo, mga sea salt, maraming mga particle ng aerosol, atbp. ay matatagpuan dito. Ang komposisyon ng atmospera ng Earth ay sinusunod hanggang sa humigit-kumulang siyamnapung kilometro ang taas, kaya ang hangin ay humigit-kumulang pareho sa komposisyon ng kemikal, hindi lamang sa troposphere, kundi pati na rin sa itaas na mga layer. Ngunit doon ang atmospera ay may iba't ibang pisikal na katangian. Ang layer na may karaniwang komposisyon ng kemikal ay tinatawag na homosphere.

Ano ang iba pang elemento sa atmospera ng Earth? Bilang isang porsyento (sa dami, sa tuyong hangin), mga gas tulad ng krypton (mga 1.14 x 10 -4), xenon (8.7 x 10 -7), hydrogen (5.0 x 10 -5), methane (mga 1.7 x 10 - 4), nitrous oxide (5.0 x 10 -5), atbp. Sa mga tuntunin ng mass percentage ng mga nakalistang bahagi, ang nitrous oxide at hydrogen ang pinakamarami, na sinusundan ng helium, krypton, atbp.

Mga pisikal na katangian ng iba't ibang mga layer ng atmospera

Ang mga pisikal na katangian ng troposphere ay malapit na nauugnay sa pagkakabit nito sa ibabaw ng planeta. Mula dito, ang sinasalamin na init ng solar sa anyo ng mga infrared ray ay ipinadala pabalik, kabilang ang mga proseso ng thermal conduction at convection. Iyon ang dahilan kung bakit bumababa ang temperatura nang may distansya mula sa ibabaw ng lupa. Ang kababalaghan na ito ay sinusunod hanggang sa taas ng stratosphere (11-17 kilometro), pagkatapos ay ang temperatura ay halos hindi nagbabago hanggang sa antas ng 34-35 km, at pagkatapos ay mayroong muling pagtaas ng temperatura hanggang sa taas na 50 kilometro ( ang itaas na hangganan ng stratosphere). Sa pagitan ng stratosphere at troposphere mayroong isang manipis na intermediate layer ng tropopause (hanggang sa 1-2 km), kung saan ang mga pare-parehong temperatura ay sinusunod sa itaas ng ekwador - mga minus 70 ° C at sa ibaba. Sa itaas ng mga poste, ang tropopause ay "nagpapainit" sa tag-araw hanggang sa minus 45°C, sa taglamig ang temperatura dito ay nagbabago sa paligid -65°C.

Ang komposisyon ng gas ng atmospera ng Earth ay kinabibilangan ng isang mahalagang elemento tulad ng ozone. Mayroon itong medyo maliit na malapit sa ibabaw (sampu hanggang minus ikaanim na kapangyarihan ng isang porsyento), dahil ang gas ay nabuo sa ilalim ng impluwensya ng sikat ng araw mula sa atomic oxygen sa itaas na bahagi ng atmospera. Sa partikular, ang karamihan sa ozone ay nasa taas na halos 25 km, at ang buong "ozone screen" ay matatagpuan sa mga lugar mula 7-8 km sa rehiyon ng mga pole, mula 18 km sa ekwador at hanggang limampung kilometro. sa pangkalahatan sa itaas ng ibabaw ng planeta.

Ang kapaligiran ay nagpoprotekta mula sa solar radiation

Ang komposisyon ng hangin ng atmospera ng Earth ay gumaganap ng isang napakahalagang papel sa pangangalaga ng buhay, dahil ang mga indibidwal na elemento ng kemikal at komposisyon ay matagumpay na nililimitahan ang pag-access ng solar radiation sa ibabaw ng lupa at mga tao, hayop, at halaman na naninirahan dito. Halimbawa, ang mga molekula ng singaw ng tubig ay epektibong sumisipsip ng halos lahat ng saklaw ng infrared radiation, maliban sa mga haba sa saklaw mula 8 hanggang 13 microns. Ang ozone, sa kabilang banda, ay sumisipsip ng ultraviolet hanggang sa isang wavelength na 3100 A. Kung wala ang manipis na layer nito (sa average na 3 mm kung ilalagay sa ibabaw ng planeta), tubig lamang sa lalim na higit sa 10 metro at mga kuweba sa ilalim ng lupa, kung saan hindi naaabot ng solar radiation, maaaring tirahan. .

Zero Celsius sa stratopause

Sa pagitan ng susunod na dalawang antas ng atmospera, ang stratosphere at ang mesosphere, mayroong isang kahanga-hangang layer - ang stratopause. Ito ay humigit-kumulang na tumutugma sa taas ng ozone maxima at dito ang isang medyo komportableng temperatura para sa mga tao ay sinusunod - mga 0°C. Sa itaas ng stratopause, sa mesosphere (nagsisimula sa isang lugar sa taas na 50 km at nagtatapos sa isang altitude na 80-90 km), mayroong muli ng pagbaba ng temperatura na may pagtaas ng distansya mula sa ibabaw ng Earth (hanggang sa minus 70-80 ° C). Sa mesosphere, kadalasang nasusunog ang mga meteor.

Sa thermosphere - kasama ang 2000 K!

Ang kemikal na komposisyon ng atmospera ng Earth sa thermosphere (nagsisimula pagkatapos ng mesopause mula sa mga taas na humigit-kumulang 85-90 hanggang 800 km) ay tumutukoy sa posibilidad ng naturang kababalaghan bilang ang unti-unting pag-init ng mga layer ng napakabihirang "hangin" sa ilalim ng impluwensya ng solar radiation. Sa bahaging ito ng "air blanket" ng planeta, ang mga temperatura mula 200 hanggang 2000 K ay nangyayari, na nakuha na may kaugnayan sa ionization ng oxygen (sa itaas 300 km ay atomic oxygen), pati na rin ang recombination ng oxygen atoms sa mga molekula , na sinamahan ng pagpapalabas ng isang malaking halaga ng init. Ang thermosphere ay kung saan nagmula ang auroras.

Sa itaas ng thermosphere ay ang exosphere - ang panlabas na layer ng atmospera, kung saan ang liwanag at mabilis na gumagalaw na hydrogen atoms ay maaaring makatakas sa outer space. Ang kemikal na komposisyon ng kapaligiran ng Earth dito ay higit na kinakatawan ng mga indibidwal na atomo ng oxygen sa ibabang mga layer, mga atomo ng helium sa gitna, at halos eksklusibong mga atomo ng hydrogen sa itaas. Ang mataas na temperatura ay nananaig dito - mga 3000 K at walang atmospheric pressure.

Paano nabuo ang atmospera ng daigdig?

Ngunit, tulad ng nabanggit sa itaas, ang planeta ay hindi palaging may ganitong komposisyon ng kapaligiran. Sa kabuuan, mayroong tatlong konsepto ng pinagmulan ng elementong ito. Ipinapalagay ng unang hypothesis na ang atmospera ay kinuha sa proseso ng pag-iipon mula sa isang protoplanetary na ulap. Gayunpaman, ngayon ang teoryang ito ay napapailalim sa makabuluhang pagpuna, dahil ang naturang pangunahing kapaligiran ay dapat na nawasak ng solar "hangin" mula sa isang bituin sa ating planetary system. Bilang karagdagan, ipinapalagay na ang mga pabagu-bagong elemento ay hindi maaaring manatili sa zone ng pagbuo ng mga planeta tulad ng terrestrial group dahil sa masyadong mataas na temperatura.

Ang komposisyon ng pangunahing atmospera ng Earth, gaya ng iminungkahi ng pangalawang hypothesis, ay maaaring mabuo dahil sa aktibong pambobomba sa ibabaw ng mga asteroid at kometa na dumating mula sa paligid ng solar system sa mga unang yugto ng pag-unlad. Medyo mahirap kumpirmahin o pabulaanan ang konseptong ito.

Eksperimento sa IDG RAS

Ang pinaka-kapani-paniwala ay ang ikatlong hypothesis, na naniniwala na ang atmospera ay lumitaw bilang isang resulta ng paglabas ng mga gas mula sa mantle ng crust ng lupa mga 4 na bilyong taon na ang nakalilipas. Ang konsepto na ito ay sinubukan sa Institute of Geology at Geochemistry ng Russian Academy of Sciences sa kurso ng isang eksperimento na tinatawag na "Tsarev 2", kapag ang isang sample ng isang meteoric substance ay pinainit sa isang vacuum. Pagkatapos ay naitala ang paglabas ng mga gas tulad ng H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2, atbp. Samakatuwid, wastong ipinapalagay ng mga siyentipiko na ang kemikal na komposisyon ng pangunahing kapaligiran ng Earth ay kasama ang tubig at carbon dioxide, hydrogen fluoride vapor (HF), carbon monoxide gas (CO), hydrogen sulfide (H 2 S), nitrogen compound, hydrogen, methane (CH 4), ammonia vapor (NH 3), argon, atbp. Ang singaw ng tubig mula sa pangunahing atmospera ay lumahok sa Ang pagbuo ng hydrosphere, ang carbon dioxide ay naging higit na nakatali sa mga organikong bagay at mga bato, ang nitrogen ay pumasa sa komposisyon ng modernong hangin, gayundin muli sa mga sedimentary na bato at organikong bagay.

Ang komposisyon ng pangunahing atmospera ng Daigdig ay hindi magpapahintulot sa mga modernong tao na mapunta rito nang walang kagamitan sa paghinga, dahil walang oxygen sa kinakailangang dami noon. Ang elementong ito ay lumitaw sa makabuluhang halaga isa at kalahating bilyong taon na ang nakalilipas, tulad ng pinaniniwalaan, na may kaugnayan sa pag-unlad ng proseso ng photosynthesis sa asul-berde at iba pang algae, na siyang pinakamatandang naninirahan sa ating planeta.

Pinakamababang oxygen

Ang katotohanan na ang komposisyon ng atmospera ng Earth sa una ay halos anoxic ay ipinahiwatig ng katotohanan na madaling na-oxidized, ngunit hindi na-oxidized na grapayt (carbon) ay matatagpuan sa pinaka sinaunang (Katarchean) na mga bato. Kasunod nito, lumitaw ang tinatawag na banded iron ores, na kinabibilangan ng mga interlayer ng enriched iron oxides, na nangangahulugang ang hitsura sa planeta ng isang malakas na mapagkukunan ng oxygen sa molekular na anyo. Ngunit ang mga elementong ito ay dumarating lamang sa pana-panahon (marahil ang parehong algae o iba pang mga producer ng oxygen ay lumitaw bilang maliliit na isla sa isang anoxic na disyerto), habang ang iba pang bahagi ng mundo ay anaerobic. Ang huli ay sinusuportahan ng katotohanan na ang madaling oxidizable pyrite ay natagpuan sa anyo ng mga pebbles na naproseso ng daloy nang walang mga bakas ng mga reaksiyong kemikal. Dahil ang umaagos na tubig ay hindi maaaring mahinang aerated, ang pananaw ay nagbago na ang pre-Cambrian na kapaligiran ay naglalaman ng mas mababa sa isang porsyento ng oxygen ng komposisyon ngayon.

Rebolusyonaryong pagbabago sa komposisyon ng hangin

Humigit-kumulang sa gitna ng Proterozoic (1.8 bilyong taon na ang nakalilipas), naganap ang "rebolusyon ng oxygen", nang lumipat ang mundo sa aerobic respiration, kung saan 38 ang maaaring makuha mula sa isang nutrient molecule (glucose), at hindi dalawa (tulad ng anaerobic respiration) mga yunit ng enerhiya. Ang komposisyon ng kapaligiran ng Earth, sa mga tuntunin ng oxygen, ay nagsimulang lumampas sa isang porsyento ng modernong isa, at nagsimulang lumitaw ang isang ozone layer, na nagpoprotekta sa mga organismo mula sa radiation. Ito ay mula sa kanya na "nakatago" sa ilalim ng makapal na mga shell, halimbawa, tulad ng mga sinaunang hayop bilang trilobites. Mula noon hanggang sa ating panahon, ang nilalaman ng pangunahing elemento ng "respiratoryo" ay unti-unti at dahan-dahang tumaas, na nagbibigay ng iba't ibang pag-unlad ng mga anyo ng buhay sa planeta.

Nagsimulang mabuo ang atmospera kasabay ng pagbuo ng Earth. Sa kurso ng ebolusyon ng planeta at habang ang mga parameter nito ay lumalapit sa mga modernong halaga, may mga pangunahing pagbabago sa husay sa komposisyon ng kemikal at pisikal na katangian nito. Ayon sa evolutionary model, sa isang maagang yugto, ang Earth ay nasa isang tunaw na estado at nabuo bilang isang solidong katawan mga 4.5 bilyong taon na ang nakalilipas. Ang milestone na ito ay kinuha bilang simula ng geological chronology. Simula noon, nagsimula ang mabagal na ebolusyon ng atmospera. Ang ilang mga prosesong geological (halimbawa, pagbuhos ng lava sa panahon ng pagsabog ng bulkan) ay sinamahan ng paglabas ng mga gas mula sa bituka ng Earth. Kabilang dito ang nitrogen, ammonia, methane, water vapor, CO2 oxide at CO2 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, na bumubuo ng carbon dioxide. Ang ammonia ay nabulok sa nitrogen at hydrogen. Ang hydrogen sa proseso ng pagsasabog ay tumaas at umalis sa atmospera, habang ang mas mabibigat na nitrogen ay hindi makatakas at unti-unting naipon, na naging pangunahing bahagi, bagaman ang ilan sa mga ito ay nakagapos sa mga molekula bilang resulta ng mga reaksiyong kemikal ( cm. CHEMISTRY OF THE ATMOSPHERE). Sa ilalim ng impluwensya ng mga sinag ng ultraviolet at mga paglabas ng kuryente, ang isang halo ng mga gas 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. Sa pagdating ng mga primitive na halaman, nagsimula ang proseso ng photosynthesis, na sinamahan ng pagpapalabas ng 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. Ayon sa mga teoretikal na pagtatantya, ang nilalaman ng oxygen, na 25,000 beses na mas mababa kaysa ngayon, ay maaari nang humantong sa pagbuo ng isang ozone layer na may kalahati lamang kaysa sa ngayon. Gayunpaman, ito ay sapat na upang magbigay ng isang napaka makabuluhang proteksyon ng mga organismo mula sa mga nakakapinsalang epekto ng ultraviolet rays.

Malamang 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 Greenhouse effect na nauugnay sa pagkakaroon ng carbon dioxide sa atmospera, ang pagbabagu-bago sa konsentrasyon nito ay isa sa mga mahahalagang dahilan ng mga malalaking pagbabago sa klimatiko sa kasaysayan ng Daigdig, tulad ng panahon ng yelo.

Ang helium na naroroon sa modernong kapaligiran ay kadalasang produkto ng radioactive decay ng uranium, thorium at radium. Ang mga radioactive na elementong ito ay naglalabas ng a-particle, na siyang nuclei ng helium atoms. Dahil walang electric charge na nabuo at hindi nawawala sa panahon ng radioactive decay, sa pagbuo ng bawat a-particle, dalawang electron ang lilitaw, na kung saan, recombining sa a-particles, bumubuo ng neutral 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 nananatiling halos 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 tila orihinal na naroroon sa atmospera ng Earth at hindi napunan sa kurso ng mga reaksiyong kemikal, ay lubhang nabawasan, marahil kahit na sa yugto ng pagkawala ng Earth sa pangunahing kapaligiran nito. Ang isang pagbubukod ay ang inert gas argon, dahil ito ay nabuo pa rin sa anyo ng 40 Ar isotope sa proseso ng radioactive decay ng potassium isotope.

Pamamahagi ng barometric pressure.

Ang kabuuang bigat ng mga atmospheric gas ay humigit-kumulang 4.5 10 15 tonelada. Kaya, ang "bigat" ng atmospera sa bawat unit area, o atmospheric pressure, ay humigit-kumulang 11 t / m 2 = 1.1 kg / cm 2 sa antas ng dagat. Ang presyon na katumbas ng P 0 \u003d 1033.23 g / cm 2 \u003d 1013.250 mbar \u003d 760 mm Hg. Art. = 1 atm, kinuha bilang karaniwang mean atmospheric pressure. Para sa isang kapaligiran sa hydrostatic equilibrium, mayroon tayong: d P= -rgd h, na nangangahulugan na sa pagitan ng mga taas mula sa h dati h+d h nangyayari pagkakapantay-pantay sa pagitan ng pagbabago ng presyon ng atmospera d P at ang bigat ng kaukulang elemento ng atmospera na may unit area, density r at kapal d h. Bilang isang ratio sa pagitan ng presyon R at temperatura T ang equation ng estado ng isang perpektong gas na may density r, na medyo naaangkop para sa atmospera ng lupa, ay ginagamit: P= r R T/m, kung saan ang m ay ang molecular weight, at ang R = 8.3 J/(K mol) ay ang unibersal na gas constant. Tapos d mag log P= – (m g/RT)d h= -bd h= – d h/H, kung saan ang pressure gradient ay nasa logarithmic scale. Ang reciprocal ng H ay tatawaging sukat ng taas ng atmospera.

Kapag isinasama ang equation na ito para sa isang isothermal na kapaligiran ( T= const) o para sa bahagi nito, kung saan ang naturang pagtatantya ay katanggap-tanggap, ang barometric na batas ng pamamahagi ng presyon na may taas ay nakuha: P = P 0 exp(- h/H 0), kung saan ang taas ng pagbabasa h ginawa mula sa antas ng karagatan, kung saan ang karaniwang mean pressure ay P 0 . Pagpapahayag H 0=R T/ mg, ay tinatawag na sukat ng taas, na nagpapakilala sa lawak ng kapaligiran, sa kondisyon na ang temperatura sa loob nito ay pareho sa lahat ng dako (isothermal na kapaligiran). Kung ang kapaligiran ay hindi isothermal, kung gayon kinakailangan na pagsamahin na isinasaalang-alang ang pagbabago sa temperatura na may taas, at ang parameter H- ilang lokal na katangian ng mga layer ng atmospera, depende sa kanilang temperatura at mga katangian ng daluyan.

Karaniwang kapaligiran.

Modelo (talahanayan ng mga halaga ng pangunahing mga parameter) na naaayon sa karaniwang presyon sa base ng kapaligiran R 0 at kemikal na komposisyon ay tinatawag na karaniwang kapaligiran. Mas tiyak, ito ay isang conditional na modelo ng atmospera, kung saan ang mga average na halaga para sa latitude 45° 32° 33І ay ibinibigay para sa temperatura, presyon, density, lagkit, at iba pang mga katangian ng hangin sa mga altitude mula sa 2 km sa ibaba ng antas ng dagat sa panlabas na hangganan ng atmospera ng daigdig. Ang mga parameter ng gitnang kapaligiran sa lahat ng mga altitude ay kinakalkula gamit ang ideal na gas equation ng estado at ang barometric na batas sa pag-aakalang sa antas ng dagat ang presyon ay 1013.25 hPa (760 mmHg) at ang temperatura ay 288.15 K (15.0°C). Ayon sa likas na katangian ng vertical na pamamahagi ng temperatura, ang average na kapaligiran ay binubuo ng ilang mga layer, sa bawat isa kung saan ang temperatura ay tinatantya ng isang linear function ng taas. Sa pinakamababa sa mga layer - ang troposphere (h Ј 11 km), ang temperatura ay bumaba ng 6.5 ° C sa bawat kilometro ng pag-akyat. Sa matataas na altitude, nagbabago ang value at sign ng vertical temperature gradient mula sa layer hanggang layer. Sa itaas ng 790 km, ang temperatura ay halos 1000 K at halos hindi nagbabago sa taas.

Ang karaniwang kapaligiran ay isang pana-panahong na-update, legal na pamantayan, na inilabas sa anyo ng mga talahanayan.

Talahanayan 1. Standard Earth Atmosphere Model

Talahanayan 1. STANDARD EARTH ATMOSPHERE MODEL. Ipinapakita ng talahanayan: h- taas mula sa antas ng dagat, R- presyon, T- temperatura, r - density, N ay ang bilang ng mga molekula o atomo sa bawat dami ng yunit, H- sukat ng taas, l ay ang haba ng libreng landas. Ang presyon at temperatura sa isang altitude na 80-250 km, na nakuha mula sa rocket data, ay may mas mababang mga halaga. Ang mga extrapolated na halaga para sa mga taas na higit sa 250 km ay hindi masyadong tumpak.
h(km)	P(mbar)	T(°C)	r (g / cm 3)	N(cm -3)	H(km)	l(cm)
0	1013	288	1.22 10 -3	2.55 10 19	8,4	7.4 10 -6
1	899	281	1.11 10 -3	2.31 10 19		8.1 10 -6
2	795	275	1.01 10 -3	2.10 10 19		8.9 10 -6
3	701	268	9.1 10 -4	1.89 10 19		9.9 10 -6
4	616	262	8.2 10 -4	1.70 10 19		1.1 10 -5
5	540	255	7.4 10 -4	1.53 10 19	7,7	1.2 10 -5
6	472	249	6.6 10 -4	1.37 10 19		1.4 10 -5
8	356	236	5.2 10 -4	1.09 10 19		1.7 10 -5
10	264	223	4.1 10 -4	8.6 10 18	6,6	2.2 10 -5
15	121	214	1.93 10 -4	4.0 10 18		4.6 10 -5
20	56	214	8.9 10 -5	1.85 10 18	6,3	1.0 10 -4
30	12	225	1.9 10 -5	3.9 10 17	6,7	4.8 10 -4
40	2,9	268	3.9 10 -6	7.6 10 16	7,9	2.4 10 -3
50	0,97	276	1.15 10 -6	2.4 10 16	8,1	8.5 10 -3
60	0,28	260	3.9 10 -7	7.7 10 15	7,6	0,025
70	0,08	219	1.1 10 -7	2.5 10 15	6,5	0,09
80	0,014	205	2.7 10 -8	5.0 10 14	6,1	0,41
90	2.8 10 -3	210	5.0 10 -9	9 10 13	6,5	2,1
100	5.8 10 -4	230	8.8 10 -10	1.8 10 13	7,4	9
110	1.7 10 -4	260	2.1 10 –10	5.4 10 12	8,5	40
120	6 10 -5	300	5.6 10 -11	1.8 10 12	10,0	130
150	5 10 -6	450	3.2 10 -12	9 10 10	15	1.8 10 3
200	5 10 -7	700	1.6 10 -13	5 10 9	25	3 10 4
250	9 10 -8	800	3 10 -14	8 10 8	40	3 10 5
300	4 10 -8	900	8 10 -15	3 10 8	50
400	8 10 -9	1000	1 10 –15	5 10 7	60
500	2 10 -9	1000	2 10 -16	1 10 7	70
700	2 10 –10	1000	2 10 -17	1 10 6	80
1000	1 10 –11	1000	1 10 -18	1 10 5	80

Troposphere.

Ang pinakamababa at pinakamakapal na layer ng atmospera, kung saan ang temperatura ay mabilis na bumababa sa taas, ay tinatawag na troposphere. Naglalaman ito ng hanggang 80% ng kabuuang masa ng atmospera at umaabot sa polar at gitnang latitude hanggang sa taas na 8–10 km, at sa tropiko hanggang 16–18 km. Halos lahat ng mga proseso ng pagbuo ng panahon ay umuunlad dito, ang pagpapalitan ng init at kahalumigmigan ay nangyayari sa pagitan ng Earth at ng kapaligiran nito, ang mga ulap ay nabubuo, ang iba't ibang meteorological phenomena ay nangyayari, ang mga fog at pag-ulan ay nangyayari. Ang mga layer na ito ng atmospera ng daigdig ay nasa convective equilibrium at, dahil sa aktibong paghahalo, ay may homogenous na komposisyon ng kemikal, pangunahin mula sa molecular nitrogen (78%) at oxygen (21%). Ang karamihan ng natural at gawa ng tao na aerosol at gas air pollutants ay puro sa troposphere. Ang dinamika ng ibabang bahagi ng troposphere hanggang sa 2 km ang kapal ay lubos na nakasalalay sa mga katangian ng pinagbabatayan na ibabaw ng Earth, na tumutukoy sa pahalang at patayong paggalaw ng hangin (hangin) dahil sa paglipat ng init mula sa isang mas mainit na lupain sa pamamagitan ng ang IR radiation ng ibabaw ng lupa, na nasisipsip sa troposphere, pangunahin sa pamamagitan ng singaw na tubig at carbon dioxide (greenhouse effect). Ang pamamahagi ng temperatura na may taas ay itinatag bilang isang resulta ng magulong at convective na paghahalo. Sa karaniwan, ito ay tumutugma sa isang pagbaba sa temperatura na may taas na humigit-kumulang 6.5 K/km.

Ang bilis ng hangin sa surface boundary layer ay unang tumataas nang mabilis sa taas, at mas mataas ito ay patuloy na tumataas ng 2–3 km/s kada kilometro. Minsan sa troposphere mayroong makitid na mga stream ng planeta (na may bilis na higit sa 30 km / s), ang mga kanluran sa gitnang latitude, at ang mga silangan malapit sa ekwador. Ang mga ito ay tinatawag na jet stream.

tropopause.

Sa itaas na hangganan ng troposphere (tropopause), ang temperatura ay umabot sa pinakamababang halaga nito para sa mas mababang atmospera. Ito ang layer ng paglipat sa pagitan ng troposphere at ng stratosphere sa itaas nito. Ang kapal ng tropopause ay mula sa daan-daang metro hanggang 1.5–2 km, at ang temperatura at altitude, ayon sa pagkakabanggit, ay mula 190 hanggang 220 K at mula 8 hanggang 18 km, depende sa heyograpikong latitude at season. Sa mapagtimpi at mataas na latitude, sa taglamig ito ay 1–2 km na mas mababa kaysa sa tag-araw at 8–15 K na mas mainit. Sa tropiko, ang mga pagbabago sa pana-panahon ay mas mababa (altitude 16–18 km, temperatura 180–200 K). sa itaas mga jet stream posibleng pagkalagot ng tropopause.

Tubig sa kapaligiran ng Earth.

Ang pinakamahalagang katangian ng kapaligiran ng Earth ay ang pagkakaroon ng malaking halaga ng singaw ng tubig at tubig sa droplet form, na pinakamadaling maobserbahan sa anyo ng mga ulap at mga istruktura ng ulap. Ang antas ng saklaw ng ulap ng kalangitan (sa isang tiyak na sandali o sa average sa isang tiyak na tagal ng panahon), na ipinahayag sa isang 10-point scale o bilang isang porsyento, ay tinatawag na cloudiness. Ang hugis ng mga ulap ay tinutukoy ng internasyonal na pag-uuri. Sa karaniwan, tinatakpan ng mga ulap ang halos kalahati ng mundo. Ang cloudiness ay isang mahalagang salik na nagpapakilala sa panahon at klima. Sa taglamig at sa gabi, pinipigilan ng cloudiness ang pagbaba ng temperatura ng ibabaw ng lupa at ang ibabaw na layer ng hangin, sa tag-araw at sa araw ay pinapahina nito ang pag-init ng ibabaw ng lupa sa pamamagitan ng sinag ng araw, na nagpapalambot sa klima sa loob ng mga kontinente.

Mga ulap.

Ang mga ulap ay mga akumulasyon ng mga patak ng tubig na nakabitin sa atmospera (mga ulap ng tubig), mga kristal ng yelo (mga ulap ng yelo), o pareho (mga pinaghalong ulap). Habang lumalaki ang mga patak at kristal, nahuhulog ang mga ito mula sa mga ulap sa anyo ng pag-ulan. Ang mga ulap ay pangunahing nabubuo sa troposphere. Ang mga ito ay nagreresulta mula sa paghalay ng singaw ng tubig na nakapaloob sa hangin. Ang diameter ng mga patak ng ulap ay nasa pagkakasunud-sunod ng ilang microns. Ang nilalaman ng likidong tubig sa mga ulap ay mula sa mga fraction hanggang ilang gramo bawat m3. Ang mga ulap ay nakikilala sa pamamagitan ng taas: Ayon sa internasyonal na pag-uuri, mayroong 10 genera ng mga ulap: cirrus, cirrocumulus, cirrostratus, altocumulus, altostratus, stratonimbus, stratus, stratocumulus, cumulonimbus, cumulus.

Ang mga ulap ng ina-ng-perlas ay naobserbahan din sa stratosphere, at mga noctilucent na ulap sa mesosphere.

Cirrus clouds - mga transparent na ulap sa anyo ng manipis na puting mga thread o belo na may malasutla na ningning, hindi nagbibigay ng anino. Ang mga ulap ng Cirrus ay binubuo ng mga kristal na yelo at nabubuo sa itaas na troposphere sa napakababang temperatura. Ang ilang uri ng cirrus cloud ay nagsisilbing harbinger ng mga pagbabago sa panahon.

Ang mga ulap ng Cirrocumulus ay mga tagaytay o mga patong ng manipis na puting ulap sa itaas na troposphere. Ang mga ulap ng Cirrocumulus ay binuo mula sa maliliit na elemento na mukhang mga natuklap, ripples, maliliit na bola na walang mga anino at pangunahing binubuo ng mga kristal na yelo.

Cirrostratus clouds - isang maputi-puti na translucent na belo sa itaas na troposphere, kadalasang fibrous, minsan malabo, na binubuo ng maliit na karayom ​​o columnar ice crystals.

Ang mga ulap ng Altocumulus ay puti, kulay-abo o puting-kulay-abo na mga ulap sa ibaba at gitnang mga layer ng troposphere. Ang mga ulap ng Altocumulus ay mukhang mga layer at tagaytay, na parang binuo mula sa mga plate na nakahiga sa isa sa itaas ng isa, bilugan na masa, shafts, flakes. Nabubuo ang mga ulap ng Altocumulus sa panahon ng matinding aktibidad ng convective at kadalasang binubuo ng mga patak ng tubig na supercooled.

Ang mga ulap ng Altostratus ay kulay-abo o maasul na ulap ng isang fibrous o pare-parehong istraktura. Ang mga ulap ng Altostratus ay nakikita sa gitnang troposphere, na umaabot ng ilang kilometro ang taas at kung minsan ay libu-libong kilometro sa pahalang na direksyon. Karaniwan, ang mga ulap ng altostratus ay bahagi ng mga frontal cloud system na nauugnay sa mga pataas na paggalaw ng mga masa ng hangin.

Mga ulap ng Nimbostratus - isang mababang (mula sa 2 km pataas) na walang hugis na layer ng mga ulap ng isang pare-parehong kulay abong kulay, na nagbibigay ng maulap na ulan o niyebe. Nimbostratus clouds - mataas na binuo patayo (hanggang sa ilang km) at pahalang (ilang libong km), ay binubuo ng mga supercooled na patak ng tubig na may halong snowflake, kadalasang nauugnay sa atmospheric fronts.

Stratus clouds - mga ulap ng mas mababang tier sa anyo ng isang homogenous na layer na walang tiyak na mga balangkas, kulay abo. Ang taas ng stratus na ulap sa ibabaw ng mundo ay 0.5–2 km. Paminsan-minsang ambon ay bumabagsak mula sa stratus clouds.

Ang mga cumulus cloud ay siksik, maliwanag na puting ulap sa araw na may makabuluhang patayong pag-unlad (hanggang 5 km o higit pa). Ang mga itaas na bahagi ng cumulus cloud ay mukhang mga dome o tower na may mga bilog na balangkas. Karaniwang nabubuo ang mga cumulus cloud bilang convection cloud sa malamig na masa ng hangin.

Stratocumulus clouds - mababa (sa ibaba 2 km) na ulap sa anyo ng kulay abo o puti na hindi fibrous na layer o mga tagaytay ng bilog na malalaking bloke. Ang patayong kapal ng mga ulap ng stratocumulus ay maliit. Paminsan-minsan, ang mga ulap ng stratocumulus ay nagbibigay ng mahinang pag-ulan.

Ang mga ulap ng Cumulonimbus ay makapangyarihan at makakapal na ulap na may malakas na pag-unlad ng patayo (hanggang sa taas na 14 km), na nagbibigay ng malakas na pag-ulan na may mga bagyo, granizo, mga squalls. Ang mga ulap ng cumulonimbus ay bubuo mula sa makapangyarihang mga ulap ng cumulus, na naiiba sa kanila sa itaas na bahagi, na binubuo ng mga kristal na yelo.

Stratosphere.

Sa pamamagitan ng tropopause, sa karaniwan sa mga taas mula 12 hanggang 50 km, ang troposphere ay dumadaan sa stratosphere. Sa ibabang bahagi, para sa mga 10 km, i.e. hanggang sa taas na halos 20 km, ito ay isothermal (temperatura tungkol sa 220 K). Pagkatapos ay tumataas ito sa altitude, na umaabot sa pinakamataas na humigit-kumulang 270 K sa taas na 50–55 km. Narito ang hangganan sa pagitan ng stratosphere at ng nakapatong na mesosphere, na tinatawag na stratopause. .

Mayroong mas kaunting singaw ng tubig sa stratosphere. Gayunpaman, ang manipis na translucent na mother-of-pearl na ulap ay paminsan-minsan ay sinusunod, paminsan-minsan ay lumilitaw sa stratosphere sa taas na 20–30 km. Ang mga mother-of-pearl cloud ay makikita sa madilim na kalangitan pagkatapos ng paglubog ng araw at bago ang pagsikat ng araw. Sa hugis, ang mga mother-of-pearl cloud ay kahawig ng cirrus at cirrocumulus cloud.

Gitnang kapaligiran (mesosphere).

Sa isang altitude na halos 50 km, ang mesosphere ay nagsisimula sa tuktok ng isang malawak na maximum na temperatura. . Ang dahilan para sa pagtaas ng temperatura sa rehiyon ng maximum na ito ay isang exothermic (i.e., sinamahan ng paglabas ng init) photochemical reaction ng ozone decomposition: O 3 + hv® O 2 + O. Ang Ozone ay bumangon bilang resulta ng photochemical decomposition ng molecular oxygen O 2

Mga 2+ hv® O + O at ang kasunod na reaksyon ng triple collision ng isang atom at isang oxygen molecule na may ilang ikatlong molekula M.

O + O 2 + M ® O 3 + M

Ang ozone ay matakaw na sumisipsip ng ultraviolet radiation sa rehiyon mula 2000 hanggang 3000Å, at ang radiation na ito ay nagpapainit sa atmospera. Ang ozone, na matatagpuan sa itaas na kapaligiran, ay nagsisilbing isang uri ng kalasag na nagpoprotekta sa atin mula sa pagkilos ng ultraviolet radiation mula sa araw. Kung wala ang kalasag na ito, ang pag-unlad ng buhay sa Earth sa mga modernong anyo nito ay hindi magiging posible.

Sa pangkalahatan, sa buong mesosphere, ang temperatura ng atmospera ay bumababa sa pinakamababang halaga nito na humigit-kumulang 180 K sa itaas na hangganan ng mesosphere (tinatawag na mesopause, ang taas ay halos 80 km). Sa paligid ng mesopause, sa mga taas na 70-90 km, ang isang napakanipis na layer ng mga kristal ng yelo at mga particle ng bulkan at meteorite na alikabok ay maaaring lumitaw, na naobserbahan sa anyo ng isang magandang tanawin ng noctilucent na ulap. ilang sandali pagkatapos ng paglubog ng araw.

Sa mesosphere, sa karamihan, ang maliliit na solidong partikulo ng meteorite na nahuhulog sa Earth ay nasusunog, na nagiging sanhi ng hindi pangkaraniwang bagay ng mga meteor.

Meteors, meteorites at fireballs.

Ang mga flare at iba pang mga phenomena sa itaas na kapaligiran ng Earth na dulot ng pagpasok dito sa bilis na 11 km / s at sa itaas ng mga solidong cosmic na particle o katawan ay tinatawag na meteoroids. May naobserbahang maliwanag na meteor trail; ang pinakamalakas na phenomena, madalas na sinamahan ng pagbagsak ng mga meteorite, ay tinatawag mga bolang apoy; ang mga meteor ay nauugnay sa mga pag-ulan ng meteor.

ulan ng meteor:

1) ang phenomenon ng maramihang meteor ay bumabagsak sa loob ng ilang oras o araw mula sa isang radiant.

2) isang kuyog ng mga meteoroid na gumagalaw sa isang orbit sa paligid ng Araw.

Ang sistematikong hitsura ng mga meteor sa isang tiyak na rehiyon ng kalangitan at sa ilang mga araw ng taon, na sanhi ng intersection ng orbit ng Earth na may isang karaniwang orbit ng maraming mga meteorite na katawan na gumagalaw sa humigit-kumulang pareho at pantay na direksyon ng bilis, dahil sa kung saan ang kanilang ang mga landas sa kalangitan ay tila nagmumula sa isang karaniwang punto (nagliliwanag) . Pinangalanan ang mga ito sa konstelasyon kung saan matatagpuan ang nagliliwanag.

Ang mga meteor shower ay gumagawa ng malalim na impresyon sa kanilang mga epekto sa pag-iilaw, ngunit 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 nakikitang meteorite 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.

Ang meteorite ay isang solidong katawan ng natural na pinagmulan na nahulog sa ibabaw ng Earth mula sa kalawakan. Karaniwang nakikilala ang mga meteorite ng bato, bakal-bato at bakal. Ang huli ay pangunahing binubuo ng bakal at nikel. Sa mga natagpuang meteorite, karamihan ay may bigat na ilang gramo hanggang ilang kilo. Ang pinakamalaki sa mga natagpuan, ang Goba iron meteorite ay tumitimbang ng humigit-kumulang 60 tonelada at namamalagi pa rin sa parehong lugar kung saan ito natuklasan, sa South Africa. Karamihan sa mga meteorite ay mga fragment ng mga asteroid, ngunit ang ilang mga meteorite ay maaaring dumating sa Earth mula sa Buwan at maging mula sa Mars.

Ang isang fireball ay isang napakaliwanag na bulalakaw, kung minsan ay sinusunod kahit sa araw, madalas na nag-iiwan ng mausok na landas at sinamahan ng mga sound phenomena; madalas na nagtatapos sa pagbagsak ng mga meteorite.

Thermosphere.

Sa itaas ng minimum na temperatura ng mesopause, nagsisimula ang thermosphere, kung saan ang temperatura, sa una ay dahan-dahan, at pagkatapos ay mabilis, ay nagsisimulang tumaas muli. Ang dahilan ay ang pagsipsip ng ultraviolet, solar radiation sa mga taas na 150-300 km, dahil sa ionization ng atomic oxygen: O + hv® O + + e.

Sa thermosphere, ang temperatura ay patuloy na tumataas sa taas na humigit-kumulang 400 km, kung saan umabot ito sa 1800 K sa araw sa panahon ng pinakamataas na aktibidad ng solar. Sa panahon ng pinakamababa, ang limitasyong temperatura na ito ay maaaring mas mababa sa 1000 K. km, ang atmospera ay pumasa sa isang isothermal exosphere. Ang kritikal na antas (ang base ng exosphere) ay matatagpuan sa taas na humigit-kumulang 500 km.

Auroras at maraming mga orbit ng mga artipisyal na satellite, pati na rin ang mga noctilucent na ulap - lahat ng mga phenomena na ito ay nangyayari sa mesosphere at thermosphere.

Mga Polar Light.

Sa mataas na latitude, ang mga aurora ay sinusunod sa panahon ng mga kaguluhan sa magnetic field. Maaaring tumagal ang mga ito ng ilang minuto, ngunit madalas na nakikita ng ilang oras. Malaki ang pagkakaiba-iba ng mga Aurora sa hugis, kulay at intensity, na kung minsan ay nagbabago nang napakabilis sa paglipas ng panahon. Ang aurora spectrum ay binubuo ng mga linya ng paglabas at mga banda. Ang ilan sa mga emisyon mula sa kalangitan sa gabi ay pinahusay sa aurora spectrum, pangunahin ang berde at pulang linya ng l 5577 Å at l 6300 Å ng oxygen. Nangyayari na ang isa sa mga linyang ito ay maraming beses na mas matindi kaysa sa isa, at tinutukoy nito ang nakikitang kulay ng ningning: berde o pula. Ang mga kaguluhan sa magnetic field ay sinamahan din ng mga pagkagambala sa mga komunikasyon sa radyo sa mga polar na rehiyon. Ang pagkagambala ay sanhi ng mga pagbabago sa ionosphere, na nangangahulugan na sa panahon ng mga magnetic storm ay gumagana ang isang malakas na pinagmumulan ng ionization. Napag-alaman na ang malalakas na magnetic storm ay nangyayari kapag may malalaking grupo ng mga spot malapit sa gitna ng solar disk. Ipinakita ng mga obserbasyon na ang mga bagyo ay hindi nauugnay sa mga spot mismo, ngunit sa mga solar flare na lumilitaw sa panahon ng pagbuo ng isang grupo ng mga spot.

Ang aurora ay isang hanay ng liwanag na may iba't ibang intensity na may mabilis na paggalaw na nakikita sa matataas na latitude na rehiyon ng Earth. Ang visual aurora ay naglalaman ng berde (5577Å) at pula (6300/6364Å) na mga linya ng paglabas ng atomic oxygen at N 2 molecular band, na nasasabik ng mga masipag na particle ng solar at magnetospheric na pinagmulan. Ang mga emisyong ito ay karaniwang ipinapakita sa taas na humigit-kumulang 100 km pataas. Ang terminong optical aurora ay ginagamit upang sumangguni sa mga visual auroras at ang kanilang infrared sa ultraviolet emission spectrum. Ang enerhiya ng radiation sa infrared na bahagi ng spectrum ay makabuluhang lumampas sa enerhiya ng nakikitang rehiyon. Nang lumitaw ang auroras, ang mga emisyon ay naobserbahan sa hanay ng ULF (

Ang mga aktwal na anyo ng aurora ay mahirap iuri; Ang mga sumusunod na termino ay pinakakaraniwang ginagamit:

1. Mga kalmadong unipormeng arko o guhitan. Ang arko ay karaniwang umaabot ng ~1000 km sa direksyon ng geomagnetic parallel (patungo sa Araw sa mga polar na rehiyon) at may lapad mula isa hanggang ilang sampu-sampung kilometro. Ang isang strip ay isang generalization ng konsepto ng isang arko, karaniwan itong walang regular na arcuate na hugis, ngunit yumuko sa anyo ng isang S o sa anyo ng mga spiral. Ang mga arko at banda ay matatagpuan sa mga altitude na 100–150 km.

2. Sinag ng aurora . Ang terminong ito ay tumutukoy sa isang auroral na istraktura na nakaunat sa mga linya ng magnetic field na may patayong extension mula sa ilang sampu hanggang ilang daang kilometro. Ang haba ng mga sinag sa pahalang ay maliit, mula sa ilang sampu-sampung metro hanggang ilang kilometro. Ang mga sinag ay karaniwang sinusunod sa mga arko o bilang hiwalay na mga istraktura.

3. Mga mantsa o ibabaw . Ito ay mga nakahiwalay na lugar ng glow na walang partikular na hugis. Maaaring may kaugnayan ang mga indibidwal na spot.

4. Belo. Isang hindi pangkaraniwang anyo ng aurora, na isang pare-parehong glow na sumasaklaw sa malalaking bahagi ng kalangitan.

Ayon sa istraktura, ang mga aurora ay nahahati sa homogenous, polish at radiant. Iba't ibang termino ang ginagamit; pulsating arc, pulsating surface, diffuse surface, radiant stripe, drapery, atbp. Mayroong klasipikasyon ng aurora ayon sa kanilang kulay. Ayon sa klasipikasyong ito, ang uri ng aurora PERO. Ang itaas na bahagi o ganap ay pula (6300–6364 Å). Karaniwang lumilitaw ang mga ito sa mga taas na 300–400 km sa panahon ng mataas na aktibidad ng geomagnetic.

Uri ng Aurora AT ay may kulay na pula sa ibabang bahagi at nauugnay sa luminescence ng mga banda ng unang positibong N 2 system at ang unang negatibong O 2 system. Ang ganitong mga anyo ng aurora ay lumilitaw sa mga pinaka-aktibong yugto ng aurora.

Mga sona auroras – ito ay mga zone ng pinakamataas na dalas ng paglitaw ng mga aurora sa gabi, ayon sa mga tagamasid sa isang nakapirming punto sa ibabaw ng Earth. Ang mga zone ay matatagpuan sa 67° hilaga at timog latitude, at ang kanilang lapad ay humigit-kumulang 6°. Ang pinakamataas na paglitaw ng aurora, na tumutugma sa isang naibigay na sandali ng geomagnetic na lokal na oras, ay nangyayari sa mga hugis-itlog na sinturon (aurora oval), na matatagpuan nang walang simetriko sa paligid ng hilaga at timog na geomagnetic na mga pole. Ang aurora oval ay naayos sa latitude-time coordinate, at ang auroral zone ay ang locus ng mga punto sa hatinggabi na rehiyon ng oval sa latitude-longitude coordinate. Ang oval belt ay matatagpuan humigit-kumulang 23° mula sa geomagnetic pole sa sektor ng gabi at 15° sa sektor ng araw.

Auroral oval at aurora zone. Ang lokasyon ng aurora oval ay depende sa geomagnetic na aktibidad. Ang oval ay nagiging mas malawak sa mataas na geomagnetic na aktibidad. Ang mga Aurora zone o aurora oval boundaries ay mas mahusay na kinakatawan ng L 6.4 kaysa sa dipole coordinates. Ang mga linya ng geomagnetic field sa hangganan ng sektor ng araw ng aurora oval ay tumutugma sa magnetopause. Mayroong pagbabago sa posisyon ng aurora oval depende sa anggulo sa pagitan ng geomagnetic axis at ng direksyon ng Earth-Sun. Ang auroral oval ay tinutukoy din batay sa data sa pag-ulan ng mga particle (mga electron at proton) ng ilang mga enerhiya. Ang posisyon nito ay maaaring independiyenteng matukoy mula sa data sa caspakh sa dayside at sa magnetotail.

Ang pang-araw-araw na pagkakaiba-iba sa dalas ng paglitaw ng mga aurora sa aurora zone ay may maximum sa geomagnetic midnight at isang minimum sa geomagnetic na tanghali. Sa malapit sa ekwador na bahagi ng hugis-itlog, ang dalas ng paglitaw ng mga auroras ay bumababa nang husto, ngunit ang hugis ng mga pagkakaiba-iba sa araw ay nananatili. Sa polar side ng oval, ang dalas ng paglitaw ng auroras ay unti-unting bumababa at nailalarawan sa pamamagitan ng mga kumplikadong pagbabago sa araw.

Intensity ng auroras.

Aurora Intensity natutukoy sa pamamagitan ng pagsukat ng maliwanag na ibabaw ng luminance. Ibabaw ng liwanag ako Ang aurora sa isang tiyak na direksyon ay natutukoy ng kabuuang emisyon 4p ako photon/(cm 2 s). Dahil ang value na ito ay hindi ang tunay na liwanag ng ibabaw, ngunit kumakatawan sa emisyon mula sa column, ang unit photon/(cm 2 column s) ay karaniwang ginagamit sa pag-aaral ng auroras. Ang karaniwang yunit para sa pagsukat ng kabuuang emisyon ay Rayleigh (Rl) na katumbas ng 10 6 photon / (cm 2 column s). Ang isang mas praktikal na yunit ng intensity ng aurora ay tinutukoy mula sa mga emisyon ng isang linya o banda. Halimbawa, ang intensity ng aurora ay tinutukoy ng international brightness coefficients (ICF) ayon sa green line intensity data (5577 Å); 1 kRl = I MKH, 10 kRl = II MKH, 100 kRl = III MKH, 1000 kRl = IV MKH (maximum aurora intensity). Ang klasipikasyong ito ay hindi maaaring gamitin para sa mga pulang aurora. Ang isa sa mga natuklasan ng kapanahunan (1957–1958) ay ang pagtatatag ng spatial at temporal na pamamahagi ng mga auroras sa anyo ng isang hugis-itlog na displaced na may kaugnayan sa magnetic pole. Mula sa mga simpleng ideya tungkol sa pabilog na hugis ng pamamahagi ng mga auroras na may kaugnayan sa magnetic pole, natapos ang paglipat sa modernong pisika ng magnetosphere. Ang karangalan ng pagtuklas ay pag-aari ni O. Khorosheva, at G. Starkov, J. Feldshtein, S-I. Ang aurora oval ay ang rehiyon ng pinakamatinding epekto ng solar wind sa itaas na kapaligiran ng Earth. Ang intensity ng auroras ay pinakamalaki sa hugis-itlog, at ang dynamics nito ay patuloy na sinusubaybayan ng mga satellite.

Matatag na auroral red arcs.

Panay auroral red arc, kung hindi man ay tinatawag na mid-latitude red arc o M-arc, ay isang subvisual (sa ibaba ng sensitivity limit ng mata) na malawak na arko, na nakaunat mula silangan hanggang kanluran sa loob ng libu-libong kilometro at pumapalibot, marahil, sa buong Earth. Ang latitudinal na lawak ng arko ay 600 km. Ang paglabas mula sa stable auroral red arc ay halos monochromatic sa mga pulang linya l 6300 Å at l 6364 Å. Kamakailan, ang mahinang mga linya ng paglabas l 5577 Å (OI) at l 4278 Å (N + 2) ay naiulat din. Ang mga patuloy na pulang arko ay inuri bilang aurora, ngunit lumilitaw ang mga ito sa mas mataas na mga altitude. Ang mas mababang limitasyon ay matatagpuan sa isang altitude ng 300 km, ang itaas na limitasyon ay tungkol sa 700 km. Ang intensity ng tahimik na auroral red arc sa l 6300 Å emission ay umaabot mula 1 hanggang 10 kRl (isang tipikal na halaga ay 6 kRl). Ang sensitivity threshold ng mata sa wavelength na ito ay humigit-kumulang 10 kR, kaya bihirang nakikita ang mga arko. Gayunpaman, ipinakita ng mga obserbasyon na ang kanilang ningning ay >50 kR sa 10% ng mga gabi. Ang karaniwang buhay ng mga arko ay humigit-kumulang isang araw, at bihirang lumitaw ang mga ito sa mga susunod na araw. Ang mga radio wave mula sa mga satellite o radio source na tumatawid sa mga stable auroral red arc ay napapailalim sa mga scintillation, na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng electron density inhomogeneities. Ang teoretikal na paliwanag ng mga pulang arko ay ang pinainit na mga electron ng rehiyon F Ang mga ionosphere ay nagdudulot ng pagtaas sa mga atomo ng oxygen. Ang mga obserbasyon ng satellite ay nagpapakita ng pagtaas ng temperatura ng elektron sa mga linya ng geomagnetic field na tumatawid sa mga stable na auroral red arc. Ang intensity ng mga arko na ito ay positibong nauugnay sa geomagnetic na aktibidad (bagyo), at ang dalas ng paglitaw ng mga arko ay positibong nauugnay sa aktibidad ng solar sunspot.

Pagbabago ng aurora.

Ang ilang mga anyo ng aurora ay nakakaranas ng quasi-periodic at magkakaugnay na temporal intensity variations. Ang mga aurora na ito, na may halos nakatigil na geometry at mabilis na pana-panahong mga pagkakaiba-iba na nagaganap sa yugto, ay tinatawag na pagbabago ng aurora. Inuri sila bilang aurora mga form R ayon sa International Atlas ng Auroras Isang mas detalyadong subdibisyon ng nagbabagong aurora:

R 1 (pulsating aurora) ay isang glow na may pare-parehong phase variation sa liwanag sa buong anyo ng aurora. Sa pamamagitan ng kahulugan, sa isang perpektong pulsating aurora, ang spatial at temporal na bahagi ng pulsation ay maaaring paghiwalayin, i.e. ningning ako(r,t)= ako s(r)· ako T(t). Sa isang tipikal na aurora R 1, ang mga pulsation ay nangyayari na may dalas na 0.01 hanggang 10 Hz ng mababang intensity (1-2 kR). Karamihan sa mga aurora R Ang 1 ay mga spot o arko na pumipintig sa loob ng ilang segundo.

R 2 (nagniningas na aurora). Ang terminong ito ay karaniwang ginagamit upang tumukoy sa mga paggalaw tulad ng apoy na pumupuno sa kalangitan, at hindi para ilarawan ang isang anyo. Ang aurora ay hugis arko at kadalasang umuusad pataas mula sa taas na 100 km. Ang mga aurora na ito ay medyo bihira at mas madalas na nangyayari sa labas ng aurora.

R 3 (kutitap na aurora). Ito ay mga aurora na may mabilis, irregular o regular na pagkakaiba-iba sa liwanag, na nagbibigay ng impresyon ng pagkutitap ng apoy sa kalangitan. Lumilitaw ang mga ito sa ilang sandali bago ang pagbagsak ng aurora. Karaniwang nakikita ang dalas ng pagkakaiba-iba R Ang 3 ay katumbas ng 10 ± 3 Hz.

Ang terminong streaming aurora, na ginagamit para sa isa pang klase ng mga tumitibok na aurora, ay tumutukoy sa mga hindi regular na pagkakaiba-iba ng liwanag na mabilis na gumagalaw nang pahalang sa mga arko at banda ng mga aurora.

Ang pagbabago ng aurora ay isa sa mga solar-terrestrial phenomena na kasama ng mga pulsation ng geomagnetic field at auroral X-ray radiation na dulot ng pag-ulan ng mga particle ng solar at magnetospheric na pinagmulan.

Ang glow ng polar cap ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na intensity ng banda ng unang negatibong N + 2 system (λ 3914 Å). Karaniwan, ang mga N + 2 band na ito ay limang beses na mas matindi kaysa sa berdeng linya OI l 5577 Å; ang ganap na intensity ng polar cap glow ay mula 0.1 hanggang 10 kRl (karaniwan ay 1–3 kRl). Sa mga aurora na ito, na lumilitaw sa mga panahon ng PCA, ang isang pare-parehong glow ay sumasakop sa buong polar cap hanggang sa geomagnetic latitude na 60° sa taas na 30 hanggang 80 km. Pangunahin itong nabuo ng mga solar proton at d-particle na may mga enerhiya na 10–100 MeV, na lumilikha ng maximum na ionization sa mga taas na ito. May isa pang uri ng glow sa mga aurora zone, na tinatawag na mantle auroras. Para sa ganitong uri ng auroral glow, ang maximum na pang-araw-araw na intensity sa mga oras ng umaga ay 1–10 kR, at ang minimum na intensity ay limang beses na mas mahina. Ang mga obserbasyon ng mantle aurora ay kakaunti at ang kanilang intensity ay nakasalalay sa geomagnetic at solar na aktibidad.

Atmospheric glow ay tinukoy bilang radiation na ginawa at ibinubuga ng atmospera ng isang planeta. Ito ang non-thermal radiation ng atmospera, maliban sa paglabas ng mga aurora, paglabas ng kidlat at paglabas ng mga meteor trail. Ginagamit ang terminong ito kaugnay ng atmospera ng daigdig (night glow, twilight glow at day glow). Ang atmospheric glow ay isang bahagi lamang ng liwanag na magagamit sa atmospera. Ang iba pang pinagmumulan ay ang liwanag ng bituin, zodiacal light, at daytime scattered light mula sa Araw. Kung minsan, ang glow ng atmospera ay maaaring hanggang 40% ng kabuuang dami ng liwanag. Ang airglow ay nangyayari sa mga layer ng atmospera na may iba't ibang taas at kapal. Sinasaklaw ng atmospheric glow spectrum ang mga wavelength mula 1000 Å hanggang 22.5 µm. Ang pangunahing linya ng paglabas sa airglow ay l 5577 Å, na lumilitaw sa taas na 90–100 km sa isang layer na 30–40 km ang kapal. Ang hitsura ng glow ay dahil sa mekanismo ng Champen batay sa recombination ng oxygen atoms. Ang iba pang mga linya ng emisyon ay l 6300 Å, na lumalabas sa kaso ng dissociative O + 2 recombination at emission NI l 5198/5201 Å at NI l 5890/5896 Å.

Ang intensity ng atmospheric glow ay sinusukat sa Rayleighs. Ang liwanag (sa Rayleighs) ay katumbas ng 4 rb, kung saan ang c ay ang angular na ibabaw ng luminance ng nagpapalabas na layer sa mga yunit ng 10 6 photon/(cm 2 sr s). Ang intensity ng glow ay nakasalalay sa latitude (naiiba para sa iba't ibang mga emisyon), at nag-iiba din sa araw na may maximum na malapit sa hatinggabi. Napansin ang isang positibong ugnayan para sa airglow sa l 5577 Å emission na may bilang ng mga sunspot at ang flux ng solar radiation sa wavelength na 10.7 cm. Ang airglow ay naobserbahan sa panahon ng mga eksperimento sa satellite. Mula sa kalawakan, ito ay tila isang singsing ng liwanag sa paligid ng Earth at may isang maberde na kulay.

Ozonosphere.

Sa mga altitude ng 20-25 km, ang maximum na konsentrasyon ng isang bale-wala na halaga ng ozone O 3 (hanggang sa 2 × 10-7 ng nilalaman ng oxygen!), Na nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng solar ultraviolet radiation sa mga altitude ng mga 10 hanggang 50 km, ay naabot, na nagpoprotekta sa planeta mula sa ionizing solar radiation. Sa kabila ng napakaliit na bilang ng mga molekula ng ozone, pinoprotektahan nila ang lahat ng buhay sa Earth mula sa mga nakakapinsalang epekto ng short-wave (ultraviolet at X-ray) radiation mula sa Araw. Kung i-precipitate mo ang lahat ng molecule sa base ng atmosphere, makakakuha ka ng layer na hindi hihigit sa 3-4 mm ang kapal! Sa mga altitude na higit sa 100 km, ang proporsyon ng mga magaan na gas ay tumataas, at sa napakataas na altitude, helium at hydrogen ang nangingibabaw; maraming mga molekula ang naghihiwalay sa magkakahiwalay na mga atomo, na, na na-ionize sa ilalim ng impluwensya ng matitigas na solar radiation, ay bumubuo ng ionosphere. Ang presyon at density ng hangin sa kapaligiran ng Earth ay bumababa sa taas. Depende sa distribusyon ng temperatura, ang kapaligiran ng Earth ay nahahati sa troposphere, stratosphere, mesosphere, thermosphere at exosphere. .

Sa taas na 20-25 km ay matatagpuan layer ng ozone. Ang ozone ay nabuo dahil sa pagkabulok ng mga molekula ng oxygen sa panahon ng pagsipsip ng solar ultraviolet radiation na may mga wavelength na mas maikli sa 0.1–0.2 microns. Ang libreng oxygen ay pinagsama sa O 2 molecules at bumubuo ng O 3 ozone, na matakaw na sumisipsip ng lahat ng ultraviolet light na mas maikli sa 0.29 microns. Ang mga molekula ng ozone na O 3 ay madaling nawasak ng short-wave radiation. Samakatuwid, sa kabila ng pambihira nito, ang ozone layer ay epektibong sumisipsip ng ultraviolet radiation ng Araw, na dumaan sa mas mataas at mas transparent na mga layer ng atmospera. Dahil dito, ang mga buhay na organismo sa Earth ay protektado mula sa mga nakakapinsalang epekto ng ultraviolet light mula sa araw.

Ionosphere.

Ang solar radiation ay nag-ionize ng mga atomo at molekula ng atmospera. Ang antas ng ionization ay nagiging makabuluhan na sa taas na 60 kilometro at patuloy na tumataas sa layo mula sa Earth. Sa iba't ibang altitude sa atmospera, ang mga sunud-sunod na proseso ng dissociation ng iba't ibang mga molekula at kasunod na ionization ng iba't ibang mga atom at ion ay nagaganap. Karaniwan, ang mga ito ay mga molekula ng oxygen O 2, nitrogen N 2 at ang kanilang mga atomo. Depende sa intensity ng mga prosesong ito, ang iba't ibang mga layer ng atmospera na nasa itaas ng 60 kilometro ay tinatawag na mga ionospheric layer. , at ang kanilang kabuuan ay ang ionosphere . Ang mas mababang layer, ang ionization na kung saan ay hindi gaanong mahalaga, ay tinatawag na neutrosphere.

Ang pinakamataas na konsentrasyon ng mga sisingilin na particle sa ionosphere ay naabot sa mga taas na 300-400 km.

Kasaysayan ng pag-aaral ng ionosphere.

Ang hypothesis ng pagkakaroon ng isang conductive layer sa itaas na kapaligiran ay iniharap noong 1878 ng Ingles na siyentipiko na si Stuart upang ipaliwanag ang mga tampok ng geomagnetic field. Pagkatapos noong 1902, nang nakapag-iisa sa isa't isa, itinuro ni Kennedy sa USA at Heaviside sa England na upang maipaliwanag ang pagpapalaganap ng mga radio wave sa malalayong distansya, kinakailangang ipalagay ang pagkakaroon ng mga rehiyon na may mataas na conductivity sa matataas na layer ng ang kapaligiran. Noong 1923, ang Academician M.V. Shuleikin, na isinasaalang-alang ang mga tampok ng pagpapalaganap ng mga radio wave ng iba't ibang mga frequency, ay dumating sa konklusyon na mayroong hindi bababa sa dalawang reflective layer sa ionosphere. Pagkatapos, noong 1925, ang mga mananaliksik sa Ingles na Appleton at Barnet, gayundin sina Breit at Tuve, ay eksperimentong pinatunayan sa unang pagkakataon ang pagkakaroon ng mga rehiyon na nagpapakita ng mga radio wave, at inilatag ang pundasyon para sa kanilang sistematikong pag-aaral. Mula noon, ang isang sistematikong pag-aaral ng mga katangian ng mga layer na ito, na karaniwang tinatawag na ionosphere, ay isinagawa, na gumaganap ng isang makabuluhang papel sa isang bilang ng mga geophysical phenomena na tumutukoy sa pagmuni-muni at pagsipsip ng mga radio wave, na napakahalaga para sa praktikal. mga layunin, sa partikular, upang matiyak ang maaasahang komunikasyon sa radyo.

Noong 1930s, nagsimula ang mga sistematikong obserbasyon sa estado ng ionosphere. Sa ating bansa, sa inisyatiba ng M.A. Bonch-Bruevich, nilikha ang mga pag-install para sa pulsed sounding nito. Maraming pangkalahatang katangian ng ionosphere, taas at densidad ng elektron ng mga pangunahing layer nito ang naimbestigahan.

Sa taas na 60–70 km, ang D layer ay sinusunod; sa taas na 100–120 km, ang E, sa mga altitude, sa mga altitude na 180–300 km double layer F 1 at F 2. Ang mga pangunahing parameter ng mga layer na ito ay ibinibigay sa Talahanayan 4.

Talahanayan 4

Talahanayan 4
Rehiyon ng Ionosphere	Pinakamataas na taas, km	T i , K	Araw		Gabi hindi , cm -3	a΄, ρm 3 s – 1
			min hindi , cm -3	Max hindi , cm -3
D	70	20	100	200	10	10 –6
E	110	270	1.5 10 5	3 10 5	3000	10 –7
F 1	180	800–1500	3 10 5	5 10 5	–	3 10 -8
F 2 (taglamig)	220–280	1000–2000	6 10 5	25 10 5	~10 5	2 10 –10
F 2 (tag-init)	250–320	1000–2000	2 10 5	8 10 5	~3 10 5	10 –10
hindi ay ang electron concentration, e ang electron charge, T i ay ang temperatura ng ion, a΄ ay ang recombination coefficient (na tumutukoy sa hindi at ang pagbabago nito sa paglipas ng panahon)

Ang mga average ay ibinibigay dahil nag-iiba ang mga ito para sa iba't ibang latitude, oras ng araw at panahon. Ang nasabing data ay kinakailangan upang matiyak ang pangmatagalang komunikasyon sa radyo. Ginagamit ang mga ito sa pagpili ng mga operating frequency para sa iba't ibang shortwave radio links. Ang pag-alam sa kanilang pagbabago depende sa estado ng ionosphere sa iba't ibang oras ng araw at sa iba't ibang panahon ay napakahalaga para matiyak ang pagiging maaasahan ng mga komunikasyon sa radyo. Ang ionosphere ay isang koleksyon ng mga ionized na layer ng atmospera ng daigdig, na nagsisimula sa mga taas na humigit-kumulang 60 km at umaabot sa mga taas na sampu-sampung libong km. Ang pangunahing pinagmumulan ng ionization ng kapaligiran ng Earth ay ang ultraviolet at X-ray radiation ng Araw, na pangunahing nangyayari sa solar chromosphere at corona. Bilang karagdagan, ang antas ng ionization ng itaas na kapaligiran ay apektado ng solar corpuscular stream na nangyayari sa panahon ng solar flares, pati na rin ang mga cosmic ray at meteor particle.

Ionospheric layer

ay mga lugar sa atmospera kung saan naabot ang pinakamataas na halaga ng konsentrasyon ng mga libreng electron (i.e. ang kanilang bilang sa bawat dami ng yunit). Ang mga libreng electron na may kuryente at (sa mas maliit na lawak, mas kaunting mga mobile ions) na nagreresulta mula sa ionization ng mga atomo ng atmospheric gas, na nakikipag-ugnayan sa mga radio wave (ibig sabihin, mga electromagnetic oscillations), ay maaaring magbago ng kanilang direksyon, sumasalamin o nagre-refracte sa kanila, at sumisipsip ng kanilang enerhiya. Bilang resulta, kapag tumatanggap ng malalayong istasyon ng radyo, maaaring mangyari ang iba't ibang epekto, halimbawa, pagkupas ng radyo, pagtaas ng audibility ng malalayong istasyon, mga blackout atbp. phenomena.

Mga pamamaraan ng pananaliksik.

Ang mga klasikal na pamamaraan ng pag-aaral ng ionosphere mula sa Earth ay nabawasan sa tunog ng pulso - pagpapadala ng mga pulso ng radyo at pagmamasid sa kanilang mga pagmuni-muni mula sa iba't ibang mga layer ng ionosphere sa pagsukat ng oras ng pagkaantala at pag-aaral sa intensity at hugis ng mga sinasalamin na signal. Sa pamamagitan ng pagsukat sa taas ng pagmuni-muni ng mga pulso ng radyo sa iba't ibang mga frequency, pagtukoy sa mga kritikal na frequency ng iba't ibang mga rehiyon (ang dalas ng carrier ng pulso ng radyo kung saan ang rehiyon ng ionosphere na ito ay nagiging transparent ay tinatawag na kritikal), posible na matukoy ang halaga ng ang densidad ng elektron sa mga layer at ang mga epektibong taas para sa mga ibinigay na frequency, at piliin ang pinakamainam na frequency para sa mga ibinigay na radio path. Sa pag-unlad ng teknolohiya ng rocket at pagdating ng space age ng mga artificial Earth satellite (AES) at iba pang spacecraft, naging posible na direktang sukatin ang mga parameter ng malapit-Earth space plasma, ang ibabang bahagi nito ay ang ionosphere.

Ang mga pagsukat sa density ng elektron ay isinasagawa mula sa mga espesyal na inilunsad na mga rocket at kasama ang mga satellite flight path na nakumpirma at pino ang data na dati nang nakuha sa pamamagitan ng ground-based na mga pamamaraan sa istraktura ng ionosphere, ang pamamahagi ng electron density na may taas sa iba't ibang mga rehiyon ng Earth, at ginawa itong posible upang makakuha ng mga halaga ng density ng elektron sa itaas ng pangunahing maximum - ang layer F. Noong nakaraan, imposibleng gawin ito sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng tunog batay sa mga obserbasyon ng mga nakalarawan na short-wavelength na mga pulso ng radyo. Napag-alaman na sa ilang mga rehiyon ng mundo ay may medyo matatag na mga rehiyon na may mababang density ng elektron, regular na "ionospheric winds", ang mga kakaibang proseso ng alon ay lumitaw sa ionosphere na nagdadala ng mga lokal na ionospheric disturbances libu-libong kilometro mula sa lugar ng kanilang paggulo, at higit pa. Ang paglikha ng mga espesyal na sensitibong aparato sa pagtanggap ay naging posible upang maisagawa sa mga istasyon ng pulsed sounding ng ionosphere ang pagtanggap ng mga pulsed signal na bahagyang nasasalamin mula sa pinakamababang rehiyon ng ionosphere (istasyon ng mga bahagyang pagmuni-muni). Ang paggamit ng mga makapangyarihang pag-install ng pulso sa meter at decimeter wave band na may paggamit ng mga antenna na ginagawang posible na magsagawa ng mataas na konsentrasyon ng radiated na enerhiya ay naging posible upang obserbahan ang mga signal na nakakalat ng ionosphere sa iba't ibang taas. Ang pag-aaral ng mga tampok ng spectra ng mga signal na ito, na hindi magkakaugnay na nakakalat ng mga electron at ion ng ionospheric plasma (para dito, ginamit ang mga istasyon ng hindi magkakaugnay na pagkalat ng mga radio wave) na naging posible upang matukoy ang konsentrasyon ng mga electron at ion, ang kanilang katumbas. temperatura sa iba't ibang altitude hanggang sa altitude ng ilang libong kilometro. Ito ay lumabas na ang ionosphere ay sapat na transparent para sa mga frequency na ginamit.

Ang konsentrasyon ng mga electric charge (ang electron density ay katumbas ng ion one) sa ionosphere ng lupa sa taas na 300 km ay humigit-kumulang 106 cm–3 sa araw. Ang isang plasma ng density na ito ay sumasalamin sa mga radio wave na mas mahaba kaysa sa 20 m, habang nagpapadala ng mas maikli.

Karaniwang patayong pamamahagi ng density ng elektron sa ionosphere para sa mga kondisyon ng araw at gabi.

Pagpapalaganap ng mga radio wave sa ionosphere.

Ang matatag na pagtanggap ng mga pangmatagalang istasyon ng pagsasahimpapawid ay nakasalalay sa mga frequency na ginamit, gayundin sa oras ng araw, panahon at, bilang karagdagan, sa solar na aktibidad. Ang aktibidad ng solar ay makabuluhang nakakaapekto sa estado ng ionosphere. Ang mga radio wave na ibinubuga ng isang ground station ay kumakalat sa isang tuwid na linya, tulad ng lahat ng uri ng electromagnetic waves. Gayunpaman, dapat itong isaalang-alang na ang parehong ibabaw ng Earth at ang mga ionized na layer ng kapaligiran nito ay nagsisilbing isang uri ng mga plato ng isang malaking kapasitor, na kumikilos sa kanila tulad ng pagkilos ng mga salamin sa liwanag. Maaaninag mula sa kanila, ang mga radio wave ay maaaring maglakbay ng maraming libu-libong kilometro, baluktot sa buong mundo sa malalaking paglukso ng daan-daang at libu-libong kilometro, na sumasalamin nang halili mula sa isang layer ng ionized gas at mula sa ibabaw ng Earth o tubig.

Noong 1920s, pinaniniwalaan na ang mga radio wave na mas maikli sa 200 m ay karaniwang hindi angkop para sa malalayong komunikasyon dahil sa malakas na pagsipsip. Ang mga unang eksperimento sa pangmatagalang pagtanggap ng mga maiikling alon sa buong Atlantiko sa pagitan ng Europa at Amerika ay isinagawa ng Ingles na physicist na si Oliver Heaviside at ng American electrical engineer na si Arthur Kennelly. Independyente sa isa't isa, iminungkahi nila na sa isang lugar sa paligid ng Earth mayroong isang ionized layer ng atmospera na maaaring sumasalamin sa mga radio wave. Tinawag itong Heaviside layer - Kennelly, at pagkatapos - ang ionosphere.

Ayon sa mga modernong konsepto, ang ionosphere ay binubuo ng mga negatibong sisingilin na libreng electron at positibong sisingilin na mga ion, pangunahin ang molekular na oxygen O + at nitric oxide NO + . Ang mga ions at electron ay nabuo bilang isang resulta ng paghihiwalay ng mga molekula at ang ionization ng mga neutral na atom ng gas sa pamamagitan ng solar X-ray at ultraviolet radiation. Upang ma-ionize ang isang atom, kinakailangang ipaalam ito sa enerhiya ng ionization, ang pangunahing pinagmumulan kung saan para sa ionosphere ay ang ultraviolet, X-ray at corpuscular radiation ng Araw.

Hangga't ang gas shell ng Earth ay iluminado ng Araw, parami nang parami ang mga electron ay patuloy na nabuo sa loob nito, ngunit sa parehong oras, ang ilan sa mga electron, na nagbabanggaan sa mga ion, muling pinagsama, muling bumubuo ng mga neutral na particle. Pagkatapos ng paglubog ng araw, ang produksyon ng mga bagong electron ay halos huminto, at ang bilang ng mga libreng electron ay nagsisimulang bumaba. Ang mas maraming libreng electron sa ionosphere, ang mas mahusay na high-frequency waves ay makikita mula dito. Sa isang pagbaba sa konsentrasyon ng elektron, ang pagpasa ng mga radio wave ay posible lamang sa mga hanay ng mababang dalas. Iyon ang dahilan kung bakit sa gabi, bilang isang panuntunan, posible na makatanggap ng mga malalayong istasyon lamang sa mga saklaw ng 75, 49, 41 at 31 m. Ang mga electron ay ibinahagi nang hindi pantay sa ionosphere. Sa taas na 50 hanggang 400 km, mayroong ilang mga layer o rehiyon ng mas mataas na density ng elektron. Ang mga lugar na ito ay maayos na lumipat sa isa't isa at nakakaapekto sa pagpapalaganap ng HF radio wave sa iba't ibang paraan. Ang itaas na layer ng ionosphere ay tinutukoy ng titik F. Narito ang pinakamataas na antas ng ionization (ang bahagi ng mga sisingilin na particle ay humigit-kumulang 10–4). Ito ay matatagpuan sa isang altitude na higit sa 150 km sa itaas ng ibabaw ng Earth at gumaganap ng pangunahing reflective na papel sa long-range propagation ng radio waves ng high-frequency HF bands. Sa mga buwan ng tag-araw, ang rehiyon ng F ay nahahati sa dalawang layer - F 1 at F 2. Ang F1 layer ay maaaring sakupin ang taas mula 200 hanggang 250 km, at ang layer F 2 ay tila "lumulutang" sa hanay ng altitude na 300–400 km. Karaniwang layer F 2 ay ionized na mas malakas kaysa sa layer F isa. layer ng gabi F 1 mawala at layer F 2 ay nananatili, dahan-dahang nawawala hanggang sa 60% ng antas ng ionization nito. Sa ibaba ng F layer, sa mga altitude mula 90 hanggang 150 km, mayroong isang layer E, na ang ionization ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng malambot na X-ray radiation mula sa Araw. Ang antas ng ionization ng E layer ay mas mababa kaysa sa F, sa araw, ang pagtanggap ng mga istasyon ng mga low-frequency na HF band na 31 at 25 m ay nangyayari kapag ang mga signal ay makikita mula sa layer E. Kadalasan ang mga ito ay mga istasyon na matatagpuan sa layo na 1000–1500 km. Sa gabi sa isang layer E Ang ionization ay bumababa nang husto, ngunit kahit na sa oras na ito ay patuloy itong gumaganap ng isang makabuluhang papel sa pagtanggap ng mga signal mula sa mga istasyon sa mga banda 41, 49 at 75 m.

Malaking interes sa pagtanggap ng mga signal ng high-frequency na HF band na 16, 13 at 11 m ay ang mga lumalabas sa lugar. E interlayers (ulap) ng malakas na pagtaas ng ionization. Ang lugar ng mga ulap na ito ay maaaring mag-iba mula sa ilang hanggang daan-daang kilometro kuwadrado. Ang layer na ito ng tumaas na ionization ay tinatawag na sporadic layer. E at ipinapahiwatig Es. Ang mga ulap ay maaaring gumalaw sa ionosphere sa ilalim ng impluwensya ng hangin at umabot sa bilis na hanggang 250 km/h. Sa tag-araw, sa gitnang latitude sa araw, ang pinagmulan ng mga radio wave dahil sa Es clouds ay nangyayari 15–20 araw bawat buwan. Malapit sa ekwador, ito ay halos palaging naroroon, at sa matataas na latitude ay kadalasang lumilitaw ito sa gabi. Minsan, sa mga taon ng mababang aktibidad ng solar, kapag walang daanan sa mga high-frequency na HF band, ang mga malalayong istasyon ay biglang lumilitaw na may mahusay na lakas sa mga banda ng 16, 13 at 11 m, ang mga signal na kung saan ay paulit-ulit na nakikita mula sa Es .

Ang pinakamababang rehiyon ng ionosphere ay ang rehiyon D matatagpuan sa mga altitude sa pagitan ng 50 at 90 km. Mayroong medyo kaunting mga libreng electron dito. Mula sa lugar D Ang mahaba at katamtamang mga alon ay mahusay na sinasalamin, at ang mga signal ng mababang-dalas na mga istasyon ng HF ay malakas na hinihigop. Pagkatapos ng paglubog ng araw, ang ionization ay nawawala nang napakabilis at nagiging posible na makatanggap ng mga malalayong istasyon sa mga saklaw na 41, 49 at 75 m, ang mga signal na kung saan ay makikita mula sa mga layer. F 2 at E. Ang hiwalay na mga layer ng ionosphere ay may mahalagang papel sa pagpapalaganap ng mga signal ng radyo ng HF. 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 ng panloob na bahagi ng kapaligiran ng Araw (chromosphere), at ang X-ray radiation, na may mas mataas na enerhiya, ay ibinubuga ng mga gas ng Araw. panlabas na shell (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 pagpapakita ng aktibidad ay nangyayari 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, ang liwanag ng ilang mga lugar sa Araw ay tumataas nang maraming beses, at ang kapangyarihan ng ultraviolet at X-ray radiation ay tumataas nang husto. 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 plasma ay sumasabog (pangunahin ang mga proton at mga electron), 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 nabanggit 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 istraktura at dinamika ng itaas na kapaligiran ay mahalagang tinutukoy ng mga prosesong thermodynamically nonequilibrium na nauugnay sa ionization at dissociation sa pamamagitan ng solar radiation, mga prosesong kemikal, paggulo ng mga molekula at atomo, ang kanilang pag-deactivate, banggaan, at iba pang mga elementarya na proseso. Sa kasong ito, ang antas ng nonequilibrium ay tumataas sa taas habang bumababa ang density. Hanggang sa mga altitude na 500–1000 km, at madalas na mas mataas pa, ang antas ng nonequilibrium para sa maraming mga katangian ng itaas na kapaligiran ay medyo maliit, na nagpapahintulot sa isa na gumamit ng classical at hydromagnetic hydrodynamics na may allowance para sa mga reaksiyong kemikal upang ilarawan ito.

Ang exosphere ay ang panlabas na layer ng kapaligiran ng Earth, na nagsisimula sa mga altitude ng ilang daang kilometro, kung saan ang magaan, mabilis na gumagalaw na mga atomo ng hydrogen ay maaaring makatakas sa outer space.

Edward Kononovich

Panitikan:

Pudovkin M.I. Mga Batayan ng solar physics. St. Petersburg, 2001
Eris Chaisson, Steve McMillan Astronomy ngayon. Prentice Hall Inc. Upper Saddle River, 2002
Mga online na materyales: http://ciencia.nasa.gov/



Mga layer ng atmospera sa pagkakasunud-sunod mula sa ibabaw ng Earth

Ang papel ng atmospera sa buhay ng Earth

Ang kapaligiran ay ang pinagmumulan ng oxygen na nilalanghap ng mga tao. Gayunpaman, habang umaakyat ka sa altitude, bumababa ang kabuuang presyon ng atmospera, na nagreresulta sa pagbaba sa bahagyang presyon ng oxygen.

Ang mga baga ng tao ay naglalaman ng humigit-kumulang tatlong litro ng hangin sa alveolar. Kung ang presyon ng atmospera ay normal, kung gayon ang bahagyang presyon ng oxygen sa hangin ng alveolar ay magiging 11 mm Hg. Art., presyon ng carbon dioxide - 40 mm Hg. Art., at singaw ng tubig - 47 mm Hg. Art. Sa pagtaas ng altitude, bumababa ang presyon ng oxygen, at ang presyon ng singaw ng tubig at carbon dioxide sa mga baga sa kabuuan ay mananatiling pare-pareho - humigit-kumulang 87 mm Hg. Art. Kapag ang presyon ng hangin ay katumbas ng halagang ito, ang oxygen ay titigil sa pagdaloy sa mga baga.

Dahil sa pagbaba ng atmospheric pressure sa taas na 20 km, kumukulo ang tubig at interstitial body fluid sa katawan ng tao. Kung hindi ka gumagamit ng presyur na cabin, sa ganoong taas ang isang tao ay mamamatay halos kaagad. Samakatuwid, mula sa punto ng view ng mga physiological na katangian ng katawan ng tao, ang "espasyo" ay nagmula sa taas na 20 km sa ibabaw ng dagat.

Napakahusay ng papel ng atmospera sa buhay ng Earth. Kaya, halimbawa, salamat sa siksik na mga layer ng hangin - ang troposphere at stratosphere, ang mga tao ay protektado mula sa pagkakalantad sa radiation. Sa kalawakan, sa rarefied na hangin, sa taas na higit sa 36 km, kumikilos ang ionizing radiation. Sa taas na higit sa 40 km - ultraviolet.

Kapag tumataas sa ibabaw ng Earth sa taas na higit sa 90-100 km, magkakaroon ng unti-unting paghina, at pagkatapos ay ang kumpletong pagkawala ng mga phenomena na pamilyar sa mga tao, na sinusunod sa mas mababang layer ng atmospera:

Ang tunog ay hindi nagpapalaganap.

Walang aerodynamic force at drag.

Ang init ay hindi inililipat sa pamamagitan ng convection, atbp.

Pinoprotektahan ng atmospheric layer ang Earth at lahat ng nabubuhay na organismo mula sa cosmic radiation, mula sa meteorites, ay may pananagutan sa pag-regulate ng mga pana-panahong pagbabagu-bago ng temperatura, pagbabalanse at pagpantay-pantay ng mga araw-araw. Sa kawalan ng atmospera sa Earth, ang pang-araw-araw na temperatura ay magbabago sa loob ng +/-200С˚. Ang atmospheric layer ay isang nagbibigay-buhay na "buffer" sa pagitan ng ibabaw ng lupa at outer space, isang carrier ng kahalumigmigan at init; ang mga proseso ng photosynthesis at pagpapalitan ng enerhiya ay nagaganap sa atmospera - ang pinakamahalagang biospheric na proseso.

Mga layer ng atmospera sa pagkakasunud-sunod mula sa ibabaw ng Earth

Ang kapaligiran ay isang layered na istraktura, na kung saan ay ang mga sumusunod na layer ng atmospera sa pagkakasunud-sunod mula sa ibabaw ng Earth:

Troposphere.

Stratosphere.

Mesosphere.

Thermosphere.

Exosphere

Ang bawat layer ay walang matalim na hangganan sa pagitan nila, at ang kanilang taas ay apektado ng latitude at mga panahon. Ang layered na istraktura na ito ay nabuo bilang isang resulta ng mga pagbabago sa temperatura sa iba't ibang taas. Ito ay salamat sa kapaligiran na nakikita natin ang mga kumikislap na bituin.

Ang istraktura ng kapaligiran ng Earth sa pamamagitan ng mga layer:

Ano ang gawa sa atmospera ng daigdig?

Ang bawat layer ng atmospera ay naiiba sa temperatura, density at komposisyon. Ang kabuuang kapal ng kapaligiran ay 1.5-2.0 libong km. Ano ang gawa sa atmospera ng daigdig? Sa kasalukuyan, ito ay pinaghalong mga gas na may iba't ibang mga dumi.

Troposphere

Ang istraktura ng atmospera ng Daigdig ay nagsisimula sa troposphere, na siyang ibabang bahagi ng atmospera na humigit-kumulang 10-15 km ang taas. Ito ay kung saan ang karamihan sa hangin sa atmospera ay puro. Ang isang katangian ng troposphere ay ang pagbaba ng temperatura na 0.6 ˚C habang tumataas ka sa bawat 100 metro. Ang troposphere ay puro halos lahat ng singaw ng tubig sa atmospera, at ang mga ulap ay nabuo din dito.

Ang taas ng troposphere ay nagbabago araw-araw. Bilang karagdagan, ang average na halaga nito ay nag-iiba depende sa latitude at season ng taon. Ang average na taas ng troposphere sa itaas ng mga pole ay 9 km, sa itaas ng ekwador - mga 17 km. Ang average na taunang temperatura ng hangin sa ibabaw ng ekwador ay malapit sa +26 ˚C, at sa North Pole -23 ˚C. Ang itaas na linya ng hangganan ng troposphere sa itaas ng ekwador ay ang average na taunang temperatura na humigit-kumulang -70 ˚C, at sa ibabaw ng north pole sa tag-araw -45 ˚C at sa taglamig -65 ˚C. Kaya, mas mataas ang altitude, mas mababa ang temperatura. Ang mga sinag ng araw ay malayang dumadaan sa troposphere, na nagpapainit sa ibabaw ng Earth. Ang init na naipapalabas ng araw ay pinananatili ng carbon dioxide, methane at water vapor.

Stratosphere

Sa itaas ng layer ng troposphere ay ang stratosphere, na may taas na 50-55 km. Ang kakaiba ng layer na ito ay ang pagtaas ng temperatura na may taas. Sa pagitan ng troposphere at stratosphere ay mayroong transitional layer na tinatawag na tropopause.

Humigit-kumulang mula sa taas na 25 kilometro, ang temperatura ng stratospheric layer ay nagsisimulang tumaas at, sa pag-abot sa pinakamataas na taas na 50 km, nakakakuha ito ng mga halaga mula +10 hanggang +30 ˚C.

Napakakaunting singaw ng tubig sa stratosphere. Minsan sa taas na humigit-kumulang 25 km makakahanap ka ng medyo manipis na ulap, na tinatawag na "mother-of-pearl". Sa araw, hindi sila napapansin, ngunit sa gabi ay kumikinang sila dahil sa pag-iilaw ng araw, na nasa ilalim ng abot-tanaw. Ang komposisyon ng mother-of-pearl cloud ay supercooled water droplets. Ang stratosphere ay halos binubuo ng ozone.

Mesosphere

Ang taas ng layer ng mesosphere ay humigit-kumulang 80 km. Dito, habang tumataas ito, bumababa ang temperatura at sa pinakamataas na hangganan ay umabot ito sa mga halaga ng ilang sampu ng C˚ sa ibaba ng zero. Sa mesosphere, ang mga ulap ay maaari ding obserbahan, na marahil ay nabuo mula sa mga kristal ng yelo. Ang mga ulap na ito ay tinatawag na "pilak". Ang mesosphere ay nailalarawan sa pinakamalamig na temperatura sa atmospera: mula -2 hanggang -138 ˚C.

Thermosphere

Nakuha ng atmospheric layer na ito ang pangalan nito dahil sa mataas na temperatura. Ang thermosphere ay binubuo ng:

Ionosphere.

mga exosphere.

Ang ionosphere ay nailalarawan sa pamamagitan ng rarefied air, ang bawat sentimetro kung saan sa taas na 300 km ay binubuo ng 1 bilyong mga atomo at molekula, at sa taas na 600 km - higit sa 100 milyon.

Ang ionosphere ay nailalarawan din sa pamamagitan ng mataas na air ionization. Ang mga ion na ito ay binubuo ng mga sisingilin na atomo ng oxygen, mga sisingilin na molekula ng mga atomo ng nitrogen at mga libreng elektron.

Exosphere

Mula sa taas na 800-1000 km, nagsisimula ang exospheric layer. Ang mga particle ng gas, lalo na ang mga magaan, ay gumagalaw dito nang napakabilis, na nagtagumpay sa puwersa ng grabidad. Ang gayong mga particle, dahil sa kanilang mabilis na paggalaw, ay lumilipad palabas ng atmospera patungo sa kalawakan at nagkakalat. Samakatuwid, ang exosphere ay tinatawag na globo ng scattering. Ito ay nakararami sa mga atomo ng hydrogen na lumilipad sa kalawakan, na bumubuo sa pinakamataas na layer ng exosphere. Salamat sa mga particle sa itaas na kapaligiran at mga particle ng solar wind, maaari nating obserbahan ang mga hilagang ilaw.

Ang mga satellite at geophysical rockets ay naging posible upang maitaguyod ang presensya sa itaas na kapaligiran ng radiation belt ng planeta, na binubuo ng mga particle na may kuryente - mga electron at proton.