Товщина атмосфери – приблизно 120 км від поверхні Землі. Сумарна маса повітря в атмосфері - (5,1-5,3) 10 18 кг. З них маса сухого повітря становить 5,1352 ±0,0003 10 18 кг, загальна маса водяної пари в середньому дорівнює 1,27 10 16 кг.

Тропопауза

Перехідний шар від тропосфери до стратосфери, шар атмосфери, де припиняється зниження температури з висотою.

Стратосфера

Шар атмосфери, що знаходиться на висоті від 11 до 50 км. Характерна незначна зміна температури у шарі 11-25 км (нижній шар стратосфери) та підвищення її у шарі 25-40 км від −56,5 до 0,8° (верхній шар стратосфери чи область інверсії). Досягши на висоті близько 40 км. значення близько 273 К (майже 0 °C), температура залишається постійною до висоти близько 55 км. Ця область постійної температури називається стратопаузою і є межею між стратосферою та мезосферою.

Стратопауза

Прикордонний шар атмосфери між стратосферою та мезосферою. У вертикальному розподілі температури є максимум (близько 0 °C).

Мезосфера

Атмосфера Землі

Кордон атмосфери Землі

Термосфера

Верхня межа – близько 800 км. Температура зростає до висот 200-300 км, де досягає значень близько 1500 К, після чого залишається майже постійною до висот. Під дією ультрафіолетової та рентгенівської сонячної радіації та космічного випромінювання відбувається іонізація повітря («полярні сяйва») – основні області іоносфери лежать усередині термосфери. На висотах понад 300 км. переважає атомарний кисень. Верхня межа термосфери значною мірою визначається поточною активністю Сонця. У періоди низької активності – наприклад, у 2008-2009 рр. – відбувається помітне зменшення розмірів цього шару.

Термопауза

Область атмосфери прилегла зверху до термосфери. У цій галузі поглинання сонячного випромінювання незначне, і температура фактично не змінюється з висотою.

Екзосфера (сфера розсіювання)

До висоти 100 км атмосфера є гомогенною добре перемішаною сумішшю газів. У більш високих шарах розподіл газів за висотою залежить від їх молекулярних мас, концентрація більш важких газів зменшується швидше при віддаленні поверхні Землі. Внаслідок зменшення щільності газів температура знижується від 0 °C у стратосфері до −110 °C у мезосфері. Однак кінетична енергія окремих частинок на висотах 200-250 км. відповідає температурі ~150 °C. Понад 200 км спостерігаються значні флуктуації температури та щільності газів у часі та просторі.

На висоті близько 2000-3500 км екзосфера поступово переходить у так званий ближньокосмічний вакуум, що заповнений сильно розрідженими частинками міжпланетного газу, головним чином атомами водню. Але цей газ є лише частиною міжпланетної речовини. Іншу частину складають пилоподібні частинки кометного та метеорного походження. Окрім надзвичайно розріджених пилоподібних частинок, у цей простір проникає електромагнітна та корпускулярна радіація сонячного та галактичного походження.

Перед тропосфери припадає близько 80 % маси атмосфери, частку стратосфери - близько 20 %; маса мезосфери - трохи більше 0,3 %, термосфери - менше 0,05 % від загальної маси атмосфери. На підставі електричних властивостей в атмосфері виділяють нейтросферу та іоносферу. В даний час вважають, що атмосфера тягнеться до висоти 2000-3000 км.

Залежно від складу газу в атмосфері виділяють гомосферуі гетеросферу. Гетеросфера- це область, де гравітація впливає поділ газів, оскільки їх перемішування такий висоті незначно. Звідси випливає змінний склад гетеросфери. Нижче лежить добре перемішана, однорідна за складом частина атмосфери, звана гомосфера . Кордон між цими шарами називається турбопаузою, вона лежить на висоті близько 120 км.

Фізіологічні та інші властивості атмосфери

Вже на висоті 5 км над рівнем моря у нетренованої людини з'являється кисневе голодування і без адаптації працездатність значно знижується. Тут кінчається фізіологічна зона атмосфери. Подих людини стає неможливим на висоті 9 км, хоча приблизно до 115 км атмосфера містить кисень.

Атмосфера забезпечує нас необхідним для дихання киснем. Однак унаслідок падіння загального тиску атмосфери у міру підйому на висоту відповідно знижується і парціальний тиск кисню.

У розріджених шарах повітря поширення звуку виявляється неможливим. До висот 60-90 км ще можливе використання опору та підйомної сили повітря для керованого аеродинамічного польоту. Але починаючи з висот 100-130 км знайомі кожному льотчику поняття числа М і звукового бар'єру втрачають свій сенс: там проходить умовна лінія Кармана, за якою починається область суто балістичного польоту, керувати яким можна лише використовуючи реактивні сили.

На висотах вище 100 км атмосфера позбавлена ​​й іншої чудової властивості - здатності поглинати, проводити та передавати теплову енергію шляхом конвекції (тобто за допомогою перемішування повітря). Це означає, що різні елементи обладнання, апаратури орбітальної космічної станції не зможуть охолоджуватися зовні так, як це робиться зазвичай літаком, - за допомогою повітряних струменів і повітряних радіаторів. На такій висоті, як і загалом у космосі, єдиним способом передачі тепла є теплове випромінювання.

Історія освіти атмосфери

Згідно з найпоширенішою теорією, атмосфера Землі в часі перебувала в трьох різних складах. Спочатку вона складалася з легких газів (водню та гелію), захоплених із міжпланетного простору. Це так звана первинна атмосфера(близько чотирьох мільярдів років тому). На наступному етапі активна вулканічна діяльність призвела до насичення атмосфери та іншими газами, крім водню (вуглекислим газом, аміаком, водяною парою). Так утворилася вторинна атмосфера(близько трьох мільярдів років до наших днів). Ця атмосфера була відновною. Далі процес утворення атмосфери визначався такими факторами:

• витік легких газів (водню та гелію) у міжпланетний простір;
• хімічні реакції, що відбуваються в атмосфері під впливом ультрафіолетового випромінювання, грозових розрядів та деяких інших факторів.

Поступово ці фактори призвели до утворення третинної атмосфери, Що характеризується набагато меншим вмістом водню і набагато більшим - азоту та вуглекислого газу (утворені в результаті хімічних реакцій з аміаку та вуглеводнів).

Азот

Утворення великої кількості азоту N 2 обумовлено окисленням аміачно-водневої атмосфери молекулярним киснем О 2 , який став надходити з поверхні планети в результаті фотосинтезу, починаючи з 3 млрд. років тому. Також азот N 2 виділяється в атмосферу в результаті денітрифікації нітратів та інших азотовмісних сполук. Азот окислюється озоном до NO у верхніх шарах атмосфери.

Азот N 2 вступає у реакції лише у специфічних умовах (наприклад, при розряді блискавки). Окислення молекулярного азоту озоном при електричних розрядах у малих кількостях використовується у промисловому виготовленні азотних добрив. Окислювати його з малими енерговитратами та переводити в біологічно активну форму можуть ціанобактерії (синьо-зелені водорості) та бульбочкові бактерії, що формують різобіальний симбіоз з бобовими рослинами, т.з. сидератами.

Кисень

Склад атмосфери почав радикально змінюватися з появою на Землі живих організмів, внаслідок фотосинтезу, що супроводжується виділенням кисню та поглинанням вуглекислого газу. Спочатку кисень витрачався на окислення відновлених сполук - аміаку, вуглеводнів, закисної форми заліза, що містилася в океанах та ін. Після закінчення даного етапу вміст кисню в атмосфері почав зростати. Поступово утворилася сучасна атмосфера, що має окислювальні властивості. Оскільки це викликало серйозні та різкі зміни багатьох процесів, що протікають в атмосфері, літосфері та біосфері, ця подія отримала назву Киснева катастрофа.

Шляхетні гази

Забруднення атмосфери

Останнім часом на еволюцію атмосфери стала впливати людина. Результатом його діяльності стало постійне значне зростання вмісту в атмосфері вуглекислого газу через спалювання вуглеводневого палива, накопиченого в попередніх геологічних епохах. Величезні кількості СО 2 споживаються при фотосинтезі та поглинаються світовим океаном. Цей газ надходить в атмосферу завдяки розкладанню карбонатних гірських порід та органічних речовин рослинного та тваринного походження, а також внаслідок вулканізму та виробничої діяльності людини. За останні 100 років вміст СО 2 в атмосфері зріс на 10%, причому основна частина (360 млрд тонн) надійшла від спалювання палива. Якщо темпи зростання спалювання палива збережуться, то протягом найближчих 200-300 років кількість СО 2 в атмосфері подвоїться і може призвести до глобальних змін клімату.

Спалювання палива - основне джерело та забруднюючих газів (СО , , SO 2). Діоксид сірки окислюється киснем повітря до SO 3 у верхніх шарах атмосфери, який у свою чергу взаємодіє з парами води і аміаку, а сірчана кислота (Н 2 SO 4) і сульфат амонію ((NH 4) 2 SO 4), що утворюються при цьому, повертаються на поверхню Землі у вигляді т.з. кислотних дощів. Використання двигунів внутрішнього згоряння призводить до значного забруднення атмосфери оксидами азоту, вуглеводнями та сполуками свинцю (тетраетилсвинець Pb(CH 3 CH 2) 4)).

Аерозольне забруднення атмосфери зумовлене як природними причинами (виверження вулканів, курні бурі, винесення крапель морської води та пилку рослин та ін.), так і господарською діяльністю людини (видобуток руд та будівельних матеріалів, спалювання палива, виготовлення цементу тощо). Інтенсивне широкомасштабне винесення твердих частинок в атмосферу - одна з можливих причин змін клімату планети.

Див. також

• Jacchia (модель атмосфери)

Примітки

Посилання

Література

1. В. В. Парін, Ф. П. Космолінський, Б. А. Душков«Космічна біологія та медицина» (видання 2-ге, перероблене та доповнене), М.: «Освіта», 1975, 223 стор.
2. Н. В. Гусакова"Хімія навколишнього середовища", Ростов-на-Дону: Фенікс, 2004, 192 з ISBN 5-222-05386-5
3. Соколов В. А.Геохімія природних газів, М., 1971;
4. Маківен М., Філіпс Л.Хімія атмосфери, М., 1978;
5. Уорк К., Уорнер С.Забруднення повітря. Джерела та контроль, пров. з англ., М. 1980;
6. Моніторинг фонового забруднення природного середовища. в. 1, Л., 1982.

Земля
Історія Землі	Вік Землі Геологічна історія Землі Геохронологічна шкала Історія життя на Землі Зледеніння Землі Парадокс слабкого молодого Сонця Теорія гігантського зіткнення Хронологія еволюції
Географія та геологія	Австралія Азія Антарктида Африка Європа Північна Америка Південна Америка Атлантичний океан Індійський океан Північний Льодовитий океан

БУДОВА АТМОСФЕРИ

Атмосфера(від. др.-грец. ἀτμός - пара і σφαῖρα - куля) - газова оболонка (геосфера), що оточує планету Земля. Внутрішня поверхня її покриває гідросферу і частково земну кору, зовнішня межує з навколоземною частиною космічного простору.

Фізичні властивості

Товщина атмосфери – приблизно 120 км від поверхні Землі. Сумарна маса повітря в атмосфері - (5,1-5,3) 10 18 кг. З них маса сухого повітря становить (5,1352 ±0,0003) 10 18 кг, загальна маса водяної пари в середньому дорівнює 1,27 10 16 кг.

Молярна маса чистого сухого повітря становить 28,966 г/моль, щільність повітря біля моря приблизно дорівнює 1,2 кг/м 3 . Тиск при 0 ° C на рівні моря становить 101325 кПа; критична температура – ​​−140,7 °C; критичний тиск – 3,7 МПа; C p при 0 °C - 1,0048·10 3 Дж/(кг·К), C v - 0,7159·10 3 Дж/(кг·К) (при 0 °C). Розчинність повітря у воді (за масою) при 0 °C – 0,0036 %, при 25 °C – 0,0023 %.

За «нормальні умови» біля Землі прийняті: щільність 1,2 кг/м 3 , барометричний тиск 101,35 кПа, температура плюс 20 °C і відносна вологість 50 %. Ці умовні показники мають суто інженерне значення.

Будова атмосфери

Атмосфера має шарувату будову. Шари атмосфери відрізняються один від одного температурою повітря, його щільністю, кількістю водяної пари в повітрі та іншими властивостями.

Тропосфера(др.-грец. τρόπος - «поворот», «зміна» та σφαῖρα - «куля») - нижній, найбільш вивчений шар атмосфери, висотою в полярних областях 8-10 км, в помірних широтах до 10-12 км, на екваторі – 16-18 км.

При підйомі в тропосфері температура знижується в середньому на 0,65 К через кожні 100 м і досягає 180-220 K у верхній частині. Цей верхній шар тропосфери, у якому зниження температури з висотою припиняється, називають тропопаузою. Наступний, розташований вище за тропосферу, шар атмосфери називається стратосфера.

У тропосфері зосереджено понад 80 % усієї маси атмосферного повітря, сильно розвинені турбулентність і конвекція, зосереджена переважна частина водяної пари, виникають хмари, формуються і атмосферні фронти, розвиваються циклони та антициклони, а також інші процеси, що визначають погоду та клімат. Процеси, що відбуваються в тропосфері, обумовлені, перш за все, конвекцією.

Частина тропосфери, у межах якої на земній поверхні можливе зародження льодовиків, називається хіоносферою.

Тропопауза(від грец. τροπος – поворот, зміна та παῦσις – зупинка, припинення) – шар атмосфери, в якому припиняється зниження температури з висотою; перехідний шар від тропосфери до стратосфери У земній атмосфері тропопауза розташована на висотах від 8-12 км (над рівнем моря) у полярних районах та до 16-18 км над екватором. Висота тропопаузи залежить також від пори року (влітку тропопауза розташована вище, ніж узимку) та циклонічної діяльності (у циклонах вона нижча, а в антициклонах – вище)

Товщина тропопаузи становить від кількох сотень метрів до 2-3 кілометрів. У субтропіках спостерігаються розриви тропопаузи, зумовлені сильними струминними течіями. Тропопауза над окремими районами часто руйнується та формується заново.

Стратосфера(від лат. Stratum - настил, шар) - шар атмосфери, що розташовується на висоті від 11 до 50 км. Характерно незначна зміна температури у шарі 11-25 км (нижній шар стратосфери) та підвищення її у шарі 25-40 км від -56,5 до 0,8 ° С (верхній шар стратосфери або область інверсії). Досягши на висоті близько 40 км. значення близько 273 К (майже 0 °C), температура залишається постійною до висоти близько 55 км. Ця область постійної температури називається стратопаузою і є межею між стратосферою та мезосферою. Щільність повітря в стратосфері в десятки та сотні разів менша ніж на рівні моря.

Саме в стратосфері розташовується шар озоносфери (озоновий шар) (на висоті від 15-20 до 55-60 км), який визначає верхню межу життя в біосфері. Озон (Про 3) утворюється внаслідок фотохімічних реакцій найбільш інтенсивно на висоті ~30 км. Загальна маса Про 3 склала при нормальному тиску шар товщиною 1,7-4,0 мм, але і цього достатньо для поглинання згубного для життя ультрафіолетового випромінювання Сонця. Руйнування Про 3 відбувається за його взаємодії з вільними радикалами, NO, галогенсодержащими сполуками (зокрема. «фреонами»).

У стратосфері затримується більшість короткохвильової частини ультрафіолетового випромінювання (180-200 нм) і відбувається трансформація енергії коротких хвиль. Під впливом цих променів змінюються магнітні поля, розпадаються молекули, відбувається іонізація, новоутворення газів та інших хімічних сполук. Ці процеси можна спостерігати у вигляді північних сяйв, блискавиць та інших світінь.

У стратосфері і вищих шарах під впливом сонячної радіації молекули газів дисоціюють - на атоми (понад 80 км дисоціюють СО 2 і Н 2 вище 150 км - Про 2 вище 300 км - N 2). На висоті 200-500 км в іоносфері відбувається також іонізація газів, на висоті 320 км концентрація заряджених частинок (О + 2, О - 2, N + 2) становить ~ 1/300 від концентрації нейтральних частинок. У верхніх шарах атмосфери присутні вільні радикали - ВІН, АЛЕ 2 та ін.

У стратосфері майже немає водяної пари.

Польоти до стратосфери почалися у 1930-х роках. Широко відомий політ на першому стратостаті (FNRS-1), який здійснили Огюст Пікар та Пауль Кіпфер 27 травня 1931 на висоту 16,2 км. Сучасні бойові та надзвукові комерційні літаки літають у стратосфері на висотах в основному до 20 км (хоча динамічна стеля може бути значно вищою). Висотні метеозони піднімаються до 40 км; рекорд для безпілотного аеростату складає 51,8 км.

Останнім часом у військових колах США велику увагу приділяють освоєнню верств стратосфери понад 20 км, які часто називають «предкосмосом» (англ. « near space» ). Передбачається, що безпілотні дирижаблі та літаки на сонячній енергії (на зразок NASA Pathfinder) зможуть тривалий час перебувати на висоті близько 30 км та забезпечувати спостереженням та зв'язком дуже великі території, залишаючись при цьому малоуразливими для засобів ППО; такі апарати будуть у багато разів дешевшими за супутники.

Стратопауза- шар атмосфери, що є прикордонним між двома шарами, стратосферою та мезосферою. У стратосфері температура підвищується із збільшенням висоти, а стратопауза є шаром, де температура сягає максимуму. Температура стратопаузи – близько 0 °C.

Це явище спостерігається не тільки на Землі, а й на інших планетах, що мають атмосферу.

На Землі стратопауза знаходиться на висоті 50 – 55 км над рівнем моря. Атмосферний тиск становить близько 1/1000 від тиску лише на рівні моря.

Мезосфера(від грец. μεσο- - "середній" і σφαῖρα - "куля", "сфера") - шар атмосфери на висотах від 40-50 до 80-90 км. Характеризується підвищенням температури із висотою; максимум (порядку +50 ° C) температури розташований на висоті близько 60 км, після чого температура починає спадати до -70 ° або -80 °C. Таке зниження температури пов'язані з енергійним поглинанням сонячної радіації (випромінювання) озоном. Термін прийнятий Географічним та геофізичним союзом у 1951 році.

Газовий склад мезосфери, як і розташованих нижче атмосферних шарів, постійний і містить близько 80% азоту та 20% кисню.

Мезосфера відокремлюється від нижчележачої стратосфери стратопаузою, а від термосфери, що лежить вище, - мезопаузою. Мезопауза переважно збігається з турбопаузою.

Метеори починають світитися і, як правило, повністю згоряють у мезосфері.

У мезосфері можуть з'являтися сріблясті хмари.

Для польотів мезосфера являє собою свого роду «мертву зону» - повітря тут занадто розріджене, щоб підтримувати літаки або аеростати (на висоті 50 км щільність повітря в 1000 разів менше, ніж на рівні моря), і в той же час занадто щільне для штучних польотів супутників на такій низькій орбіті. Прямі дослідження мезосфери проводяться переважно за допомогою суборбітальних метеорологічних ракет; загалом мезосфера вивчена гірше за інші верстви атмосфери, у зв'язку з чим вчені прозвали її «ігноросферою».

Мезопауза

Мезопауза- шар атмосфери, що розділяє мезосферу та термосферу. На Землі розташовується на висоті 80-90 км. над рівнем моря. У мезопаузі знаходиться температурний мінімум, що становить близько –100 °C. Нижче (починаючи від висоти близько 50 км) температура падає з висотою, вище (до висоти близько 400 км) – знову зростає. Мезопауза збігається з нижньою межею області активного поглинання рентгенівського та найбільш короткохвильового ультрафіолетового випромінювання Сонця. На цій висоті спостерігаються сріблясті хмари.

Мезопауза є не лише на Землі, а й на інших планетах, що мають атмосферу.

Лінія Кармана- висота над рівнем моря, яка умовно приймається як межа між атмосферою Землі та космосом.

Відповідно до визначення Міжнародної авіаційної федерації (ФАІ), лінія Кармана знаходиться на висоті 100 км над рівнем моря.

Назву висота отримала на ім'я Теодора фон Кармана, американського вченого угорського походження. Він перший визначив, що приблизно на цій висоті атмосфера стає настільки розрідженою, що аеронавтика стає неможливою, оскільки швидкість літального апарату, необхідна для створення достатньої підйомної сили, стає більшою за першу космічну швидкість, і тому для досягнення більших висот необхідно користуватися засобами космонавтики.

Атмосфера Землі продовжується і за лінією Кишені. Зовнішня частина земної атмосфери, екзосфера, простягається до висоти 10 тис. км і більше, на такій висоті атмосфера складається здебільшого з атомів водню, здатних залишати атмосферу.

Досягнення Лінії Кармана було першою умовою отримання призу Ansari X Prize, оскільки це є підставою визнання польоту космічним.

Стратосфера - це один із верхніх шарів повітряної оболонки нашої планети. Вона починається на висоті приблизно 11 км. над землею. Тут уже не літають літаки пасажирської авіації і дуже рідко утворюються хмари. У стратосфері знаходиться озоновий - тонка оболонка, що захищає планету від проникнення згубного ультрафіолету.

Повітряна оболонка планети

Атмосфера являє собою газову оболонку Землі, що прилягає внутрішньою поверхнею до гідросфери та земної кори. Зовнішня межа її поступово перетворюється на космічний простір. Склад атмосфери включає гази: азот, кисень, аргон, вуглекислий газ і так далі, а також домішки у вигляді пилу, крапель води, кристалів льоду, продуктів горіння. Співвідношення основних елементів повітряної оболонки зберігається незмінним. Виняток становлять вуглекислий газ і вода — їхня кількість в атмосфері нерідко змінюється.

Шари газової оболонки

Атмосферу поділяють на кілька шарів, що розташовуються один над одним і мають особливості у складі:

прикордонний шар - безпосередньо прилягає до поверхні планети, простягається до висоти 1-2 км;

тропосфера - другий шар, зовнішня межа в середньому розташовується на висоті 11 км, тут сконцентрована практично вся водяна пара атмосфери, утворюються хмари, виникають циклони та антициклони, у міру збільшення висоти подає температура;

тропопауза - перехідний шар, що характеризується припиненням зниження температури;

стратосфера - це шар, що тягнеться до висоти 50 км і ділиться на три зони: з 11 до 25 км температура змінюється незначно, з 25 до 40 - температура підвищується, з 40 до 50 - температура залишається постійною (стратопауза);

мезосфера тягнеться на висоту до 80-90 км;

термосфера досягає позначки 700-800 км над рівнем моря, тут на висоті 100 км розташовується лінія Кармана, яку приймають за кордон між атмосферою Землі та космосом;

екзосфера також називається зоною розсіювання, тут сильно втрачає частинки речовини, і вони відлітають у космос.

Зміни температури у стратосфері

Отже, стратосфера - це частина газової оболонки планети, яка йде за тропосферою. Тут температура повітря, постійна протягом тропопаузи, починає змінюватись. Висота стратосфери становить приблизно 40 км. Нижній кордон – 11 км над рівнем моря. Починаючи з цієї позначки, температура зазнає невеликих змін. На висоті 25 км показник нагрівання починає повільно зростати. До позначки 40 км над рівнем моря температура підвищується від -56,5 до +0,8ºС. Далі вона залишається близькою до нуля градусів до висоти 50-55 км. Зона між 40 та 55 кілометрами називається стратопаузою, оскільки температура тут не змінюється. Вона є перехідною зоною від стратосфери до мезосфери.

Особливості стратосфери

Стратосфера Землі містить близько 20% маси всієї атмосфери. Повітря тут настільки розріджене, що перебування людини без спеціального скафандра неможливе. Цей факт — одна з причин, через яку польоти в стратосферу почали здійснювати лише порівняно недавно.

Інша особливість газової оболонки планети на висоті 11-50 км полягає у дуже невеликій кількості водяної пари. У стратосфері з цієї причини практично ніколи не утворюються хмари. Для них просто немає будівельного матеріалу. Однак рідко все ж таки можна спостерігати так звані перламутрові хмари, якими «прикрашається» стратосфера (фото представлено нижче) на висоті 20-30 км над рівнем моря. Тонкі, що ніби світяться зсередини освіти, можна спостерігати після заходу сонця або перед сходом. Формою перламутрові хмари схожі на перисті чи перисто-купчасті.

Озоновий шар Землі

Головна відмінна риса стратосфери – це максимальна у всій атмосфері концентрація озону. Він формується під дією сонячних променів і захищає все живе на планеті від їхнього згубного випромінювання. Озоновий шар Землі розташовується на висоті 20-25 км. над рівнем моря. Молекули О 3 розподілені у всій стратосфері і навіть є на поверхні планети, проте на цьому рівні спостерігається їх найбільша концентрація.

Слід зазначити, що озоновий шар Землі становить лише 3-4 мм. Такою буде його товщина, якщо розмістити частинки цього газу в умовах нормального тиску, наприклад, на поверхні планети. Озон утворюється внаслідок розпаду молекули кисню під впливом ультрафіолету на два атома. Один із них з'єднується з «повноцінною» молекулою і утворюється озон — О3.

Небезпечний захисник

Таким чином, сьогодні стратосфера — це більш звіданий прошарок атмосфери, ніж на початку минулого століття. Однак, як і раніше, не дуже зрозумілим залишається майбутнє озонового шару, без якого не виникло б життя на Землі. Поки країни скорочують виробництво фреону, одні вчені кажуть, що це не принесе особливої ​​користі принаймні такими темпами, а інші, що це зовсім не потрібно, оскільки основна частина шкідливих речовин утворюється природним шляхом. Хто має рацію — розсудить час.

Будова атмосфери Землі

Атмосфера – це газова оболонка Землі з аерозольними частинками, що містяться в ній, що рухаються разом із Землею у світовому просторі як єдине ціле і одночасно бере участь у обертанні Землі. На дні атмосфери здебільшого протікає наше життя.

Своїми атмосферами мають майже всі планети нашої сонячної системи, але тільки земна атмосфера здатна підтримувати життя.

Коли 4,5 мільярда років тому формувалася наша планета, то, мабуть, вона була позбавлена ​​атмосфери. Атмосфера була сформована внаслідок вулканічних викидів водяної пари з домішками діоксиду вуглецю, азоту та інших хімічних речовин із надр молодої планети. Але атмосфера може містити в собі обмежену кількість вологи, тому її надлишок в результаті конденсації дав початок океанам. Але тоді атмосфера була позбавлена ​​кисню. Перші живі організми, що зародилися і розвинулися в океані, в результаті реакції фотосинтезу (H 2 O + CO 2 = CH 2 O + O 2) стали виділяти невеликі порції кисню, який потрапив у атмосферу.

Формування кисню у атмосфері Землі призвело до утворення озонового шару висотах приблизно 8 – 30 км. І, тим самим, наша планета набула захисту від згубної дії ультрафіолетового вивчення. Ця обставина послужила поштовхом подальшої еволюції життєвих форм Землі, т.к. в результаті посилення фотосинтезу кількість кисню в атмосфері почала стрімко зростати, що сприяло формуванню та підтримці життєвих форм у тому числі і на суші.

Сьогодні наша атмосфера на 78,1% складається з азоту, на 21% із кисню, на 0,9% з аргону, на 0,04% із діоксиду вуглецю. Дуже малі частки проти основними газами становлять неон, гелій, метан, криптон.

На частки газу, які у атмосфері, діє сила тяжіння Землі. А, враховуючи те, що повітря стискаємо, його щільність з висотою поступово зменшується, переходячи в космічний простір без чіткої межі. Половина всієї маси земної атмосфери зосереджена у нижніх 5 км, три чверті – у нижніх 10 км, дев'ять десятих – у нижніх 20 км. 99% маси атмосфери Землі зосереджено нижче висоти 30 км, а це лише 0,5% екваторіального радіусу нашої планети.

На рівні моря число атомів і молекул на кубічний сантиметр повітря становить близько 2*1019, на висоті 600 км всього 2*107. На рівні моря атом або молекула пролітає приблизно 7*10 -6 см, перш ніж зіткнутися з іншою часткою. На висоті 600 км. ця відстань становить близько 10 км. І на рівні моря щосекунди відбувається близько 7 * 10 9 таких зіткнень, на висоті 600 км - всього близько одного за хвилину!

Але не тільки тиск змінюється з висотою. Змінюється і температура. Так, наприклад, біля підніжжя високої гори може бути досить жарко, тоді як вершина гори вкрита снігом і температура там водночас нижча за нуль. А варто піднятися літаком на висоту приблизно 10–11 км, як можна почути повідомлення про те, що за бортом –50 градусів, тоді як біля поверхні землі градусів на 60–70 тепліше.

Спочатку вчені припускали, що температура з висотою зменшується до тих пір, поки не досягає абсолютного нуля (-273,16 ° C). Але це не так.

Атмосфера Землі складається із чотирьох шарів: тропосфера, стратосфера, мезосфера, іоносфера (термосфера). Такий поділ на шари прийнято виходячи з даних про зміну температури з висотою. Найнижчий шар, де температура повітря падає із висотою, назвали тропосферою. Шар над тропосферою, де зниження температури припиняється, змінюється ізотермією і, нарешті, температура починає підвищуватися, назвали стратосферою. Шар над стратосферою, де температура знову стрімко падає – це мезосфера. І нарешті той шар, де знову починається зростання температури, назвали іоносферою або термосферою.

Тропосфера простягається загалом у нижніх 12 км. Саме у ній відбувається формування нашої погоди. Найвищі хмари (перисті) утворюються у верхніх шарах тропосфери. Температура тропосфері з висотою знижується адіабатично, тобто. зміна температури відбувається внаслідок зменшення тиску з висотою. Температурний профіль тропосфери багато в чому обумовлений сонячною радіацією, що надходить до поверхні Землі. В результаті нагрівання поверхні Землі Сонцем формуються конвективні та турбулентні потоки, спрямовані на верх, які формують погоду. Варто зауважити, що вплив поверхні, що підстилає, на нижні шари тропосфери поширюється до висоти приблизно 1,5 км. Звісно, ​​крім гірських районів.

Верхньою межею тропосфери є тропопауза – ізотермічний шар. Згадайте характерний вид грозових хмар, вершина яких є «викидом» перистих хмар, званих «ковадлом». Ця «ковадла» таки «розтікається» під тропопаузою, т.к. через ізотермію висхідні потоки повітря значно слабшають, і хмара перестає розвиватися по вертикалі. Але в особливих, поодиноких випадках, вершини купово-дощових хмар можуть вторгатися в нижні шари стратосфери, долаючи тропопаузу.

Висота тропопаузи залежить від географічної широти. Так, на екваторі вона знаходиться на висоті приблизно 16 км і її температура становить близько -80°C. На полюсах тропопауза розташована нижче приблизно на висоті 8 км. Влітку її температура тут становить -40 ° C, і -60 ° C взимку. Т.ч., незважаючи на більш високі температури біля поверхні Землі, тропічна тропопауза набагато холодніша, ніж у полюсів.

Атмосфера є однією з найважливіших складових нашої планети. Саме вона «приховує» людей від суворих умов космічного простору, таких як сонячна радіація та космічний сміття. При цьому багато фактів про атмосферу невідомі більшості людей.

1. Справжній колір неба

Хоча це важко повірити, небо насправді фіолетове. Коли світло потрапляє в атмосферу, повітря та вода частинки поглинають світло, розсіюючи його. При цьому найбільше розсіюється фіолетовий колір, тому люди бачать блакитне небо.

2. Ексклюзивний елемент у атмосфері Землі

Як багато хто пам'ятає зі школи, атмосфера Землі складається з приблизно 78% азоту, 21% кисню та невеликих домішок аргону, вуглекислого газу та інших газів. Але мало хто знає, що наша атмосфера є єдиною, на даний момент виявленою вченими (крім комети 67P), яка має вільний кисень. Оскільки кисень є дуже хімічно активним газом, він часто входить у реакцію коїться з іншими хімічними речовинами у космосі. Його чиста форма Землі робить планету придатною життя.

3. Біла смуга на небі

Напевно, дехто іноді замислювався, чому за реактивним літаком на небі залишається біла смуга. Ці білі сліди, відомі як інверсійні, утворюються, коли гарячі та вологі вихлопні гази з двигуна літака змішуються з холоднішим зовнішнім повітрям. Водяна пара з вихлопних газів замерзає і стає видимою.

4. Основні верстви атмосфери

Атмосфера Землі складається з п'яти основних шарів, які й уможливлюють життя на планеті. Перший з них, тропосфера, простягається від рівня моря до висоти приблизно в 17 км на екваторі. Більшість погодних явищ відбувається саме в ньому.

5. Озоновий шар

Наступний шар атмосфери стратосфера досягає висоти приблизно 50 км на екваторі. У ній знаходиться озоновий шар, який захищає людей від небезпечних ультрафіолетових променів. Незважаючи на те, що цей шар знаходиться вище тропосфери, він може бути насправді тепліше через поглинання енергії сонячних променів. У стратосфері літають більшість реактивних літаків та метеозондів. Літаки можуть літати в ній швидше, оскільки тут на них менше впливають сила тяжіння та тертя. Метеозони ж можуть отримати краще уявлення про шторми, більшість з яких відбуваються нижче в тропосфері.

6. Мезосфера

Мезосфера - середній шар, що тягнеться до висоти 85 км над поверхнею планети. Температура в ньому коливається близько -120°C. Більшість метеорів, що входять до атмосфери Землі, згоряють у мезосфері. Останніми двома шарами, що переходять у космос, є термосфера та екзосфера.

7. Зникнення атмосфери

Земля швидше за все втрачала свою атмосферу кілька разів. Коли планета була вкрита океанами магми, у неї врізалися потужні міжзоряні об'єкти. Ці дії, через які також утворився Місяць, можливо, вперше утворили атмосферу планети.

8. Якби не було атмосферних газів...

Без різних газів в атмосфері Земля була б надто холодною для існування людей. Водяна пара, вуглекислий газ та інші атмосферні гази поглинають тепло від сонця і «розподіляють» його по поверхні планети, допомагаючи створити клімат, придатний для проживання.

9. Утворення озонового шару

Горезвісний (і важливо необхідний) озоновий шар був створений, коли атоми кисню вступили в реакцію з ультрафіолетовим світлом сонця, утворивши озон. Саме озон поглинає більшість шкідливого випромінювання Сонця. Незважаючи на свою важливість, озоновий шар був утворений порівняно недавно після того, як в океанах виникло достатньо життя, щоб виділяти в атмосферу кількість кисню, необхідну для створення мінімальної концентрації озону

10. Іоносфера

Іоносфера називається так, тому що високоенергетичні частинки з космосу та від Сонця допомагають сформувати іони, створюючи «електричний шар» навколо планети. Коли не існувало супутників, цей шар допомагав відбивати радіохвилі.

11. Кислотні дощі

Кислотний дощ, який руйнує цілі ліси та спустошує водні екосистеми, формується в атмосфері, коли діоксид сірки або частинки оксиду азоту перемішуються з водяною парою та випадають на землю у вигляді дощу. Ці хімічні сполуки трапляються й у природі: діоксид сірки виробляється при вулканічних виверженнях, а оксид азоту - при ударах блискавок.

12. Потужність блискавок

Блискавки мають таку потужність, що всього один розряд може нагріти навколишнє повітря до 30 000 ° C. Швидке нагрівання викликає вибухове розширення навколишнього повітря, яке чути у вигляді звукової хвилі, яка називається громом.

Aurora Borealis та Aurora Australis (північне та південне полярні сяйва) викликані реакціями іонів, що відбуваються у четвертому рівні атмосфери, термосфері. Коли високо заряджені частинки сонячного вітру стикаються з молекулами повітря над магнітними полюсами планети, вони світяться та створюють чудові світлові шоу.

14. Захід сонця

Захід сонця часто виглядає як небо, що горить, оскільки невеликі атмосферні частинки розсіюють світло, відображаючи його в помаранчевих і жовтих відтінках. Той самий принцип лежить в основі формування веселок.

У 2013 році вчені виявили, що крихітні мікроби здатні виживати на висоті багато кілометрів над поверхнею Землі. На висоті 8-15 км над планетою було виявлено мікроби, що руйнують органічні хімічні речовини, які плавають в атмосфері, «живлячись» ними.

Прихильникам теорії апокаліпсису та різних страшилок цікаво буде дізнатися про .