Ποιο στρώμα της ατμόσφαιρας είναι το θερμότερο, πιο πυκνό και πιο μολυσμένο; Στρώματα της ατμόσφαιρας κατά σειρά από την επιφάνεια της γης

Στο επίπεδο της θάλασσας 1013,25 hPa (περίπου 760 mmHg). Η παγκόσμια μέση θερμοκρασία του αέρα στην επιφάνεια της Γης είναι 15°C, με θερμοκρασίες που κυμαίνονται από περίπου 57°C στις υποτροπικές ερήμους έως -89°C στην Ανταρκτική. Η πυκνότητα του αέρα και η πίεση μειώνονται με το ύψος σύμφωνα με έναν νόμο κοντά στην εκθετική.

Η δομή της ατμόσφαιρας. Κατακόρυφα, η ατμόσφαιρα έχει μια πολυεπίπεδη δομή, που καθορίζεται κυρίως από τα χαρακτηριστικά της κατακόρυφης κατανομής της θερμοκρασίας (σχήμα), η οποία εξαρτάται από τη γεωγραφική θέση, την εποχή, την ώρα της ημέρας κ.λπ. Το κατώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας - η τροπόσφαιρα - χαρακτηρίζεται από πτώση της θερμοκρασίας με το ύψος (κατά περίπου 6°C ανά 1 km), το ύψος του από 8-10 km στα πολικά γεωγραφικά πλάτη έως 16-18 km στους τροπικούς. Λόγω της ταχείας μείωσης της πυκνότητας του αέρα με το ύψος, περίπου το 80% της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας βρίσκεται στην τροπόσφαιρα. Πάνω από την τροπόσφαιρα βρίσκεται η στρατόσφαιρα, ένα στρώμα που γενικά χαρακτηρίζεται από αύξηση της θερμοκρασίας με το ύψος. Το μεταβατικό στρώμα μεταξύ της τροπόσφαιρας και της στρατόσφαιρας ονομάζεται τροπόπαυση. Στην κατώτερη στρατόσφαιρα, σε επίπεδο περίπου 20 km, η θερμοκρασία αλλάζει ελάχιστα με το ύψος (η λεγόμενη ισοθερμική περιοχή) και συχνά μειώνεται ελαφρώς. Πάνω από αυτό, η θερμοκρασία αυξάνεται λόγω της απορρόφησης της υπεριώδους ακτινοβολίας από τον Ήλιο από το όζον, αργά στην αρχή, και ταχύτερα από ένα επίπεδο 34-36 km. Το ανώτερο όριο της στρατόσφαιρας - η στρατόπαυση - βρίσκεται σε υψόμετρο 50-55 km, που αντιστοιχεί στη μέγιστη θερμοκρασία (260-270 K). Το στρώμα της ατμόσφαιρας που βρίσκεται σε υψόμετρο 55-85 km, όπου η θερμοκρασία πέφτει και πάλι με το ύψος, ονομάζεται μεσόσφαιρα στο ανώτερο όριο - η μεσόπαυση - η θερμοκρασία φτάνει τους 150-160 K το καλοκαίρι και τους 200-230. K το χειμώνα, ξεκινά η θερμόσφαιρα - ένα στρώμα που χαρακτηρίζεται από ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας, φθάνοντας τα 800-1200 K σε υψόμετρο 250 km Στη θερμόσφαιρα, η σωματική ακτινοβολία και η ακτινοβολία ακτίνων Χ από τον Ήλιο. οι μετεωρίτες επιβραδύνονται και καίγονται, επομένως λειτουργεί ως προστατευτικό στρώμα της Γης. Ακόμη υψηλότερη είναι η εξώσφαιρα, από όπου τα ατμοσφαιρικά αέρια διασπείρονται στο διάστημα λόγω της διάχυσης και όπου συμβαίνει μια σταδιακή μετάβαση από την ατμόσφαιρα στον διαπλανητικό χώρο.

Ατμοσφαιρική σύνθεση. Σε υψόμετρο περίπου 100 km, η ατμόσφαιρα είναι σχεδόν ομοιογενής σε χημική σύσταση και το μέσο μοριακό βάρος του αέρα (περίπου 29) είναι σταθερό. Κοντά στην επιφάνεια της Γης, η ατμόσφαιρα αποτελείται από άζωτο (περίπου 78,1% κατ' όγκο) και οξυγόνο (περίπου 20,9%) και περιέχει επίσης μικρές ποσότητες αργού, διοξειδίου του άνθρακα (διοξείδιο του άνθρακα), νέον και άλλα μόνιμα και μεταβλητά συστατικά (βλ. Αέρας ).

Επιπλέον, η ατμόσφαιρα περιέχει μικρές ποσότητες όζοντος, οξείδια του αζώτου, αμμωνία, ραδόνιο κ.λπ. Η σχετική περιεκτικότητα των κύριων συστατικών του αέρα είναι σταθερή με την πάροδο του χρόνου και ομοιόμορφη σε διάφορες γεωγραφικές περιοχές. Η περιεκτικότητα σε υδρατμούς και όζον είναι μεταβλητή στο χώρο και στο χρόνο. Παρά τη χαμηλή περιεκτικότητά τους, ο ρόλος τους στις ατμοσφαιρικές διεργασίες είναι πολύ σημαντικός.

Πάνω από 100-110 km, συμβαίνει διάσταση μορίων οξυγόνου, διοξειδίου του άνθρακα και υδρατμών, οπότε η μοριακή μάζα του αέρα μειώνεται. Σε υψόμετρο περίπου 1000 χλμ. αρχίζουν να κυριαρχούν ελαφρά αέρια - ήλιο και υδρογόνο - και ακόμη πιο ψηλά η ατμόσφαιρα της Γης μετατρέπεται σταδιακά σε διαπλανητικό αέριο.

Το πιο σημαντικό μεταβλητό συστατικό της ατμόσφαιρας είναι οι υδρατμοί, οι οποίοι εισέρχονται στην ατμόσφαιρα μέσω της εξάτμισης από την επιφάνεια του νερού και του υγρού εδάφους, καθώς και μέσω της διαπνοής από τα φυτά. Η σχετική περιεκτικότητα σε υδρατμούς ποικίλλει στην επιφάνεια της γης από 2,6% στις τροπικές περιοχές έως 0,2% στα πολικά γεωγραφικά πλάτη. Πέφτει γρήγορα με ύψος, μειώνοντας κατά το ήμισυ ήδη σε υψόμετρο 1,5-2 km. Η κατακόρυφη στήλη της ατμόσφαιρας σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη περιέχει περίπου 1,7 cm «στρώμα κατακρημνισμένου νερού». Όταν οι υδρατμοί συμπυκνώνονται, σχηματίζονται σύννεφα, από τα οποία πέφτει η ατμοσφαιρική βροχόπτωση με τη μορφή βροχής, χαλαζιού και χιονιού.

Ένα σημαντικό συστατικό του ατμοσφαιρικού αέρα είναι το όζον, συγκεντρωμένο κατά 90% στη στρατόσφαιρα (μεταξύ 10 και 50 km), περίπου το 10% του βρίσκεται στην τροπόσφαιρα. Το όζον παρέχει απορρόφηση της σκληρής ακτινοβολίας UV (με μήκος κύματος μικρότερο από 290 nm) και αυτός είναι ο προστατευτικός του ρόλος για τη βιόσφαιρα. Αξίες γενικό περιεχόμενοΤα επίπεδα του όζοντος ποικίλλουν ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος και την εποχή στην περιοχή από 0,22 έως 0,45 cm (το πάχος της στιβάδας του όζοντος σε πίεση p = 1 atm και θερμοκρασία T = 0°C). Στις τρύπες του όζοντος που παρατηρούνται την άνοιξη στην Ανταρκτική από τις αρχές της δεκαετίας του 1980, η περιεκτικότητα σε όζον μπορεί να πέσει στα 0,07 cm, αυξάνεται από τον ισημερινό στους πόλους και έχει ετήσιο κύκλο με μέγιστο την άνοιξη και ελάχιστο το φθινόπωρο. ο ετήσιος κύκλος είναι μικρός στις τροπικές περιοχές και αναπτύσσεται προς μεγάλα γεωγραφικά πλάτη. Ένα σημαντικό μεταβλητό συστατικό της ατμόσφαιρας είναι το διοξείδιο του άνθρακα, η περιεκτικότητα του οποίου στην ατμόσφαιρα έχει αυξηθεί κατά 35% τα τελευταία 200 χρόνια, γεγονός που εξηγείται κυρίως από ανθρωπογενής παράγοντας. Παρατηρείται η γεωγραφική και εποχιακή του μεταβλητότητα, που σχετίζεται με τη φωτοσύνθεση των φυτών και τη διαλυτότητα στο θαλασσινό νερό (σύμφωνα με το νόμο του Henry, η διαλυτότητα ενός αερίου στο νερό μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας).

Σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση του κλίματος του πλανήτη διαδραματίζει το ατμοσφαιρικό αεροζόλ - στερεά και υγρά σωματίδια που αιωρούνται στον αέρα με μέγεθος από αρκετά nm έως δεκάδες μικρά. Υπάρχουν αερολύματα φυσικής και ανθρωπογενούς προέλευσης. Το αεροζόλ σχηματίζεται κατά τη διαδικασία αντιδράσεων αέριας φάσης από προϊόντα φυτικής ζωής και ανθρώπινης οικονομικής δραστηριότητας, ηφαιστειακές εκρήξεις, ως αποτέλεσμα της σκόνης που αναδύεται από τον άνεμο από την επιφάνεια του πλανήτη, ειδικά από τις περιοχές της ερήμου, και είναι επίσης που σχηματίζεται από την κοσμική σκόνη που πέφτει στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας. Το μεγαλύτερο μέρος του αερολύματος συγκεντρώνεται στην τροπόσφαιρα από τις ηφαιστειακές εκρήξεις και σχηματίζει το λεγόμενο στρώμα Junge σε υψόμετρο περίπου 20 km. Η μεγαλύτερη ποσότητα ανθρωπογενούς αερολύματος εισέρχεται στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της λειτουργίας των οχημάτων και των θερμοηλεκτρικών σταθμών, της παραγωγής χημικών, της καύσης καυσίμου κ.λπ. Επομένως, σε ορισμένες περιοχές η σύνθεση της ατμόσφαιρας είναι αισθητά διαφορετική από τον συνηθισμένο αέρα, κάτι που απαιτούσε δημιουργία ειδικής υπηρεσίας παρατήρησης και παρακολούθησης του επιπέδου της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Εξέλιξη της ατμόσφαιρας. Η σύγχρονη ατμόσφαιρα είναι προφανώς δευτερεύουσας προέλευσης: σχηματίστηκε από αέρια που απελευθερώθηκαν από το στερεό κέλυφος της Γης μετά την ολοκλήρωση του σχηματισμού του πλανήτη πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Κατά τη διάρκεια της γεωλογικής ιστορίας της Γης, η ατμόσφαιρα έχει υποστεί σημαντικές αλλαγές στη σύστασή της υπό την επίδραση ορισμένων παραγόντων: διάχυση (πτητοποίηση) αερίων, κυρίως ελαφρύτερων, στο διάστημα. απελευθέρωση αερίων από τη λιθόσφαιρα ως αποτέλεσμα ηφαιστειακής δραστηριότητας. χημικές αντιδράσειςμεταξύ των συστατικών της ατμόσφαιρας και των πετρωμάτων που αποτελούν τον φλοιό της γης· φωτοχημικές αντιδράσεις στην ίδια την ατμόσφαιρα υπό την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας UV. συσσώρευση (σύλληψη) ύλης από το διαπλανητικό μέσο (για παράδειγμα, μετεωρική ύλη). Η ανάπτυξη της ατμόσφαιρας σχετίζεται στενά με τις γεωλογικές και γεωχημικές διεργασίες, και τα τελευταία 3-4 δισεκατομμύρια χρόνια επίσης με τη δραστηριότητα της βιόσφαιρας. Ένα σημαντικό μέρος των αερίων που συνθέτουν τη σύγχρονη ατμόσφαιρα (άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα, υδρατμοί) προέκυψαν κατά τη διάρκεια ηφαιστειακής δραστηριότητας και εισβολής, που τα μετέφερε από τα βάθη της Γης. Το οξυγόνο εμφανίστηκε σε αξιόλογες ποσότητες πριν από περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια ως αποτέλεσμα των φωτοσυνθετικών οργανισμών που προέκυψαν αρχικά στα επιφανειακά νερά του ωκεανού.

Με βάση δεδομένα για τη χημική σύνθεση των ανθρακικών κοιτασμάτων, ελήφθησαν εκτιμήσεις για την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα και οξυγόνου στην ατμόσφαιρα του γεωλογικού παρελθόντος. Καθ' όλη τη διάρκεια του Φανεροζωικού (τα τελευταία 570 εκατομμύρια χρόνια της ιστορίας της Γης), η ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα ποικίλλει ευρέως ανάλογα με το επίπεδο ηφαιστειακής δραστηριότητας, τη θερμοκρασία των ωκεανών και τον ρυθμό φωτοσύνθεσης. Για το μεγαλύτερο μέρος αυτού του χρόνου, η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα ήταν σημαντικά υψηλότερη από σήμερα (έως και 10 φορές). Η ποσότητα οξυγόνου στη φαινοζωική ατμόσφαιρα άλλαξε σημαντικά, με κυρίαρχη τάση αύξησής της. Στην προκαμβριακή ατμόσφαιρα, η μάζα του διοξειδίου του άνθρακα ήταν, κατά κανόνα, μεγαλύτερη και η μάζα του οξυγόνου ήταν μικρότερη σε σύγκριση με τη φαινοζωική ατμόσφαιρα. Οι διακυμάνσεις στην ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα είχαν σημαντικό αντίκτυπο στο κλίμα στο παρελθόν, αυξάνοντας το φαινόμενο του θερμοκηπίου με αυξανόμενες συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα, καθιστώντας το κλίμα πολύ θερμότερο σε όλο το κύριο μέρος του Φανεροζωικού σε σύγκριση με τη σύγχρονη εποχή.

Ατμόσφαιρα και ζωή. Χωρίς ατμόσφαιρα, η Γη θα ήταν ένας νεκρός πλανήτης. Η οργανική ζωή εμφανίζεται σε στενή αλληλεπίδραση με την ατμόσφαιρα και το σχετικό κλίμα και τον καιρό. Ασήμαντη σε μάζα σε σύγκριση με τον πλανήτη συνολικά (περίπου ένα μέρος στο εκατομμύριο), η ατμόσφαιρα είναι απαραίτητη προϋπόθεση για όλες τις μορφές ζωής. Τα πιο σημαντικά από τα ατμοσφαιρικά αέρια για τη ζωή των οργανισμών είναι το οξυγόνο, το άζωτο, οι υδρατμοί, το διοξείδιο του άνθρακα και το όζον. Όταν το διοξείδιο του άνθρακα απορροφάται από τα φωτοσυνθετικά φυτά, δημιουργείται οργανική ύλη, η οποία χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας από τη συντριπτική πλειοψηφία των ζωντανών όντων, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Το οξυγόνο είναι απαραίτητο για την ύπαρξη αερόβιων οργανισμών, για τους οποίους η ροή της ενέργειας παρέχεται από αντιδράσεις οξείδωσης της οργανικής ύλης. Το άζωτο, που αφομοιώνεται από ορισμένους μικροοργανισμούς (αζωτομονάδες), είναι απαραίτητο για την ορυκτή διατροφή των φυτών. Το όζον, το οποίο απορροφά τη σκληρή υπεριώδη ακτινοβολία από τον Ήλιο, αποδυναμώνει σημαντικά αυτό το μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας που είναι επιβλαβές για τη ζωή. Η συμπύκνωση υδρατμών στην ατμόσφαιρα, ο σχηματισμός νεφών και η επακόλουθη βροχόπτωση τροφοδοτούν με νερό τη γη, χωρίς την οποία δεν είναι δυνατές μορφές ζωής. Η ζωτική δραστηριότητα των οργανισμών στην υδρόσφαιρα καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από την ποσότητα και χημική σύνθεσηατμοσφαιρικά αέρια διαλυμένα στο νερό. Δεδομένου ότι η χημική σύσταση της ατμόσφαιρας εξαρτάται σημαντικά από τις δραστηριότητες των οργανισμών, η βιόσφαιρα και η ατμόσφαιρα μπορούν να θεωρηθούν ως μέρος ενός ενιαίου συστήματος, η διατήρηση και η εξέλιξη του οποίου (βλ. Βιογεωχημικοί κύκλοι) ήταν μεγάλης σημασίας για την αλλαγή της σύνθεσης του ατμόσφαιρα σε όλη την ιστορία της Γης ως πλανήτη.

Ισορροπίες ακτινοβολίας, θερμότητας και νερού της ατμόσφαιρας. Η ηλιακή ακτινοβολία είναι πρακτικά η μόνη πηγή ενέργειας για όλες τις φυσικές διεργασίες στην ατμόσφαιρα. Το κύριο χαρακτηριστικό του καθεστώτος ακτινοβολίας της ατμόσφαιρας είναι το λεγόμενο φαινόμενο του θερμοκηπίου: η ατμόσφαιρα μεταδίδει την ηλιακή ακτινοβολία στην επιφάνεια της γης αρκετά καλά, αλλά απορροφά ενεργά τη θερμική ακτινοβολία μεγάλου μήκους από την επιφάνεια της γης, μέρος της οποίας επιστρέφει στην επιφάνεια με τη μορφή αντίθετης ακτινοβολίας, που αντισταθμίζει την απώλεια θερμότητας από την ακτινοβολία από την επιφάνεια της γης (βλ. Ατμοσφαιρική ακτινοβολία ). Ελλείψει ατμόσφαιρας, η μέση θερμοκρασία της επιφάνειας της γης θα ήταν -18°C, αλλά στην πραγματικότητα είναι 15°C. Η εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία απορροφάται εν μέρει (περίπου 20%) στην ατμόσφαιρα (κυρίως από υδρατμούς, σταγονίδια νερού, διοξείδιο του άνθρακα, όζον και αερολύματα) και επίσης διασκορπίζεται (περίπου 7%) από τα σωματίδια αερολύματος και τις διακυμάνσεις της πυκνότητας (σκέδαση Rayleigh) . Η συνολική ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της γης ανακλάται εν μέρει (περίπου 23%) από αυτήν. Ο συντελεστής ανάκλασης καθορίζεται από την ανακλαστικότητα της υποκείμενης επιφάνειας, το λεγόμενο albedo. Κατά μέσο όρο, το άλμπεντο της Γης για την ολοκληρωτική ροή της ηλιακής ακτινοβολίας είναι κοντά στο 30%. Κυμαίνεται από λίγα τοις εκατό (ξηρό χώμα και μαυρόχωμα) έως 70-90% για το φρεσκοπεσμένο χιόνι. Η ανταλλαγή ακτινοβολίας μεταξύ της επιφάνειας της γης και της ατμόσφαιρας εξαρτάται σημαντικά από το albedo και καθορίζεται από την αποτελεσματική ακτινοβολία της επιφάνειας της γης και την αντίθετη ακτινοβολία της ατμόσφαιρας που απορροφάται από αυτήν. Το αλγεβρικό άθροισμα των ροών ακτινοβολίας που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα της γης από το διάστημα και το αφήνουν πίσω ονομάζεται ισοζύγιο ακτινοβολίας.

Οι μετασχηματισμοί της ηλιακής ακτινοβολίας μετά την απορρόφησή της από την ατμόσφαιρα και την επιφάνεια της γης καθορίζουν τη θερμική ισορροπία της Γης ως πλανήτη. Η κύρια πηγή θερμότητας για την ατμόσφαιρα είναι η επιφάνεια της γης. Η θερμότητα από αυτό μεταφέρεται όχι μόνο με τη μορφή ακτινοβολίας μακρών κυμάτων, αλλά και με μεταφορά και απελευθερώνεται επίσης κατά τη συμπύκνωση υδρατμών. Τα μερίδια αυτών των εισροών θερμότητας είναι κατά μέσο όρο 20%, 7% και 23%, αντίστοιχα. Περίπου το 20% της θερμότητας προστίθεται επίσης εδώ λόγω της απορρόφησης της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας. Η ροή της ηλιακής ακτινοβολίας ανά μονάδα χρόνου μέσα από μια ενιαία περιοχή κάθετη στις ακτίνες του ήλιου και που βρίσκεται εκτός της ατμόσφαιρας σε μέση απόσταση από τη Γη στον Ήλιο (η λεγόμενη ηλιακή σταθερά) είναι ίση με 1367 W/m2, οι αλλαγές είναι 1-2 W/m2 ανάλογα με τον κύκλο ηλιακής δραστηριότητας. Με πλανητικό άλμπεδο περίπου 30%, η μέση χρονική παγκόσμια εισροή ηλιακής ενέργειας στον πλανήτη είναι 239 W/m2. Δεδομένου ότι η Γη ως πλανήτης εκπέμπει κατά μέσο όρο την ίδια ποσότητα ενέργειας στο διάστημα, τότε, σύμφωνα με τον νόμο Stefan-Boltzmann, η αποτελεσματική θερμοκρασία της εξερχόμενης θερμικής ακτινοβολίας μεγάλου κύματος είναι 255 K (-18 ° C). Ταυτόχρονα, η μέση θερμοκρασία της επιφάνειας της γης είναι 15°C. Η διαφορά των 33°C οφείλεται στο φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Το υδατικό ισοζύγιο της ατμόσφαιρας αντιστοιχεί γενικά στην ισότητα της ποσότητας της υγρασίας που εξατμίζεται από την επιφάνεια της Γης και της ποσότητας της βροχόπτωσης που πέφτει στην επιφάνεια της Γης. Η ατμόσφαιρα πάνω από τους ωκεανούς δέχεται περισσότερη υγρασία από τις διεργασίες εξάτμισης από ό,τι στην ξηρά, και χάνει το 90% με τη μορφή βροχοπτώσεων. Οι υπερβολικοί υδρατμοί πάνω από τους ωκεανούς μεταφέρονται στις ηπείρους με ρεύματα αέρα. Η ποσότητα των υδρατμών που μεταφέρονται στην ατμόσφαιρα από τους ωκεανούς στις ηπείρους είναι ίση με τον όγκο των ποταμών που ρέουν στους ωκεανούς.

Κίνηση αέρα. Η Γη είναι σφαιρική, επομένως πολύ λιγότερη ηλιακή ακτινοβολία φτάνει τα μεγάλα γεωγραφικά της πλάτη από τις τροπικές περιοχές. Ως αποτέλεσμα, προκύπτουν μεγάλες θερμοκρασιακές αντιθέσεις μεταξύ των γεωγραφικών πλάτη. Η κατανομή της θερμοκρασίας επηρεάζεται επίσης σημαντικά από αμοιβαία διευθέτησηωκεανούς και ηπείρους. Λόγω της μεγάλης μάζας των νερών των ωκεανών και της υψηλής θερμικής ικανότητας του νερού, οι εποχιακές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία της επιφάνειας του ωκεανού είναι πολύ μικρότερες από ό,τι στην ξηρά. Από αυτή την άποψη, στα μεσαία και μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, η θερμοκρασία του αέρα πάνω από τους ωκεανούς το καλοκαίρι είναι αισθητά χαμηλότερη από ό,τι στις ηπείρους και υψηλότερη το χειμώνα.

Η άνιση θέρμανση της ατμόσφαιρας σε διάφορες περιοχές του πλανήτη προκαλεί μια χωρικά ανομοιογενή κατανομή της ατμοσφαιρικής πίεσης. Στο επίπεδο της θάλασσας, η κατανομή της πίεσης χαρακτηρίζεται από σχετικά χαμηλές τιμές κοντά στον ισημερινό, αυξάνεται στις υποτροπικές περιοχές (ζώνες υψηλής πίεσης) και μειώνεται στα μεσαία και μεγάλα γεωγραφικά πλάτη. Ταυτόχρονα, στις ηπείρους των εξωτροπικών γεωγραφικών πλάτη, η πίεση συνήθως αυξάνεται το χειμώνα και μειώνεται το καλοκαίρι, γεγονός που σχετίζεται με την κατανομή της θερμοκρασίας. Υπό την επίδραση μιας κλίσης πίεσης, ο αέρας παρουσιάζει επιτάχυνση που κατευθύνεται από περιοχές υψηλής πίεσης σε περιοχές χαμηλής πίεσης, γεγονός που οδηγεί στην κίνηση των μαζών αέρα. Οι κινούμενες μάζες αέρα επηρεάζονται επίσης από τη δύναμη εκτροπής της περιστροφής της Γης (δύναμη Coriolis), τη δύναμη τριβής, η οποία μειώνεται με το ύψος και, για τις καμπύλες τροχιές, τη φυγόκεντρη δύναμη. Η τυρβώδης ανάμειξη του αέρα έχει μεγάλη σημασία (βλ. Αναταράξεις στην ατμόσφαιρα).

Ένα πολύπλοκο σύστημα ρευμάτων αέρα (γενική ατμοσφαιρική κυκλοφορία) συνδέεται με την κατανομή της πλανητικής πίεσης. Στο μεσημβρινό επίπεδο, κατά μέσο όρο, μπορούν να εντοπιστούν δύο ή τρία κύτταρα μεσημβρινής κυκλοφορίας. Κοντά στον ισημερινό, ο θερμός αέρας ανεβαίνει και πέφτει στις υποτροπικές περιοχές, σχηματίζοντας ένα κύτταρο Hadley. Εκεί κατεβαίνει και ο αέρας της αντίστροφης κυψέλης Ferrell. Σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, μια ευθεία πολική κυψέλη είναι συχνά ορατή. Οι μεσημβρινές ταχύτητες κυκλοφορίας είναι της τάξης του 1 m/s ή λιγότερο. Λόγω της δύναμης Coriolis, δυτικοί άνεμοι παρατηρούνται στο μεγαλύτερο μέρος της ατμόσφαιρας με ταχύτητες στη μέση τροπόσφαιρα περίπου 15 m/s. Υπάρχουν σχετικά σταθερά αιολικά συστήματα. Αυτά περιλαμβάνουν εμπορικούς ανέμους - άνεμοι που πνέουν από ζώνες υψηλής πίεσης στις υποτροπικές περιοχές έως τον ισημερινό με αξιοσημείωτη ανατολική συνιστώσα (από ανατολικά προς δυτικά). Οι μουσώνες είναι αρκετά σταθεροί - ρεύματα αέρα που έχουν σαφώς καθορισμένο εποχιακό χαρακτήρα: φυσούν από τον ωκεανό προς την ηπειρωτική χώρα το καλοκαίρι και προς την αντίθετη κατεύθυνση το χειμώνα. Οι μουσώνες στον Ινδικό Ωκεανό είναι ιδιαίτερα τακτικοί. Στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη, η κίνηση των αέριων μαζών είναι κυρίως δυτική (από τα δυτικά προς τα ανατολικά). Αυτή είναι μια ζώνη ατμοσφαιρικών μετώπων στα οποία προκύπτουν μεγάλες δίνες - κυκλώνες και αντικυκλώνες, που καλύπτουν πολλές εκατοντάδες και ακόμη και χιλιάδες χιλιόμετρα. Κυκλώνες εμφανίζονται επίσης στις τροπικές περιοχές. εδώ διαφέρουν σε μικρότερα μεγέθη, αλλά πολύ υψηλές ταχύτητεςάνεμοι που φτάνουν σε δύναμη τυφώνα (33 m/s ή περισσότερο), οι λεγόμενοι τροπικοί κυκλώνες. Στον Ατλαντικό και στον ανατολικό Ειρηνικό Ωκεανό ονομάζονται τυφώνες και στον δυτικό Ειρηνικό Ωκεανό ονομάζονται τυφώνες. Στην ανώτερη τροπόσφαιρα και στην κατώτερη στρατόσφαιρα, στις περιοχές που χωρίζουν την άμεση κυψέλη μεσημβρινής κυκλοφορίας Hadley και την αντίστροφη κυψέλη Ferrell, σχετικά στενά, πλάτους εκατοντάδων χιλιομέτρων, παρατηρούνται συχνά ρεύματα πίδακα με έντονα καθορισμένα όρια, εντός των οποίων ο άνεμος φτάνει τα 100-150 και μάλιστα 200 μ/ Με.

Κλίμα και καιρός. Η διαφορά στην ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που φθάνει σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη σε μια ποικιλία από φυσικές ιδιότητεςεπιφάνεια της γης, καθορίζει την ποικιλομορφία των γήινων κλιμάτων. Από τον ισημερινό έως τα τροπικά γεωγραφικά πλάτη, η θερμοκρασία του αέρα στην επιφάνεια της γης είναι κατά μέσο όρο 25-30°C και ποικίλλει ελάχιστα καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Στη ζώνη του ισημερινού, συνήθως υπάρχει μεγάλη βροχόπτωση, η οποία δημιουργεί συνθήκες υπερβολικής υγρασίας εκεί. Στις τροπικές ζώνες, οι βροχοπτώσεις μειώνονται και σε ορισμένες περιοχές γίνονται πολύ χαμηλές. Εδώ είναι οι απέραντες έρημοι της Γης.

Σε υποτροπικά και μεσαία γεωγραφικά πλάτη, η θερμοκρασία του αέρα ποικίλλει σημαντικά καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους και η διαφορά μεταξύ των θερμοκρασιών καλοκαιριού και χειμώνα είναι ιδιαίτερα μεγάλη σε περιοχές των ηπείρων μακριά από τους ωκεανούς. Έτσι, σε ορισμένες περιοχές της Ανατολικής Σιβηρίας, το ετήσιο εύρος θερμοκρασίας του αέρα φτάνει τους 65°C. Οι συνθήκες ύγρανσης σε αυτά τα γεωγραφικά πλάτη είναι πολύ διαφορετικές, εξαρτώνται κυρίως από το καθεστώς της γενικής ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας και ποικίλλουν σημαντικά από έτος σε έτος.

Στα πολικά γεωγραφικά πλάτη, η θερμοκρασία παραμένει χαμηλή καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, ακόμη και αν υπάρχει αισθητή εποχιακή διακύμανση. Αυτό συμβάλλει στην ευρεία κατανομή της κάλυψης πάγου στους ωκεανούς και στη γη και στον μόνιμο παγετό, που καταλαμβάνουν πάνω από το 65% της έκτασής του στη Ρωσία, κυρίως στη Σιβηρία.

Πίσω τις τελευταίες δεκαετίεςΟι αλλαγές στο παγκόσμιο κλίμα γίνονται όλο και πιο αισθητές. Οι θερμοκρασίες αυξάνονται περισσότερο σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη παρά σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη. περισσότερο το χειμώνα παρά το καλοκαίρι. περισσότερο τη νύχτα παρά τη μέρα. Κατά τον 20ο αιώνα, η μέση ετήσια θερμοκρασία του αέρα στην επιφάνεια της γης στη Ρωσία αυξήθηκε κατά 1,5-2°C και σε ορισμένες περιοχές της Σιβηρίας παρατηρήθηκε αύξηση αρκετών βαθμών. Αυτό συνδέεται με την αύξηση του φαινομένου του θερμοκηπίου λόγω της αύξησης της συγκέντρωσης ιχνοαερίων.

Ο καιρός καθορίζεται από τις συνθήκες της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας και τη γεωγραφική θέση της περιοχής είναι πιο σταθερός στις τροπικές περιοχές και πιο μεταβλητός στα μεσαία και μεγάλα γεωγραφικά πλάτη. Ο καιρός αλλάζει κυρίως σε ζώνες μεταβαλλόμενων αέριων μαζών που προκαλούνται από τη διέλευση ατμοσφαιρικών μετώπων, κυκλώνων και αντικυκλώνων που μεταφέρουν βροχοπτώσεις και αυξημένο άνεμο. Τα δεδομένα για την πρόγνωση του καιρού συλλέγονται σε επίγειους μετεωρολογικούς σταθμούς, πλοία και αεροσκάφη και από μετεωρολογικούς δορυφόρους. Δείτε επίσης Μετεωρολογία.

Οπτικά, ακουστικά και ηλεκτρικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα. Όταν η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία διαδίδεται στην ατμόσφαιρα, ως αποτέλεσμα διάθλασης, απορρόφησης και διασποράς του φωτός από τον αέρα και διαφόρων σωματιδίων (αεροζόλ, κρύσταλλοι πάγου, σταγονίδια νερού), προκύπτουν διάφορα οπτικά φαινόμενα: ουράνια τόξα, κορώνες, φωτοστέφανοι, αντικατοπτρισμός κ.λπ. του φωτός καθορίζει το φαινομενικό ύψος ουράνιος θόλοςκαι το μπλε χρώμα του ουρανού. Το εύρος ορατότητας των αντικειμένων καθορίζεται από τις συνθήκες διάδοσης του φωτός στην ατμόσφαιρα (βλ. Ατμοσφαιρική ορατότητα). Η διαφάνεια της ατμόσφαιρας σε διαφορετικά μήκη κύματος καθορίζει το εύρος επικοινωνίας και την ικανότητα ανίχνευσης αντικειμένων από όργανα, συμπεριλαμβανομένης της ικανότητας αστρονομικές παρατηρήσειςαπό την επιφάνεια της Γης. Για τις μελέτες των οπτικών ανομοιογενειών της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας, το φαινόμενο του λυκόφωτος παίζει σημαντικό ρόλο. Για παράδειγμα, η φωτογράφηση του λυκόφωτος από διαστημόπλοιο καθιστά δυνατό τον εντοπισμό στρωμάτων αερολύματος. Τα χαρακτηριστικά της διάδοσης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα καθορίζουν την ακρίβεια των μεθόδων για την τηλεπισκόπηση των παραμέτρων της. Όλα αυτά τα ερωτήματα, όπως και πολλά άλλα, μελετώνται από την ατμοσφαιρική οπτική. Η διάθλαση και η σκέδαση των ραδιοκυμάτων καθορίζουν τις δυνατότητες λήψης ραδιοφώνου (βλ. Διάδοση ραδιοκυμάτων).

Η διάδοση του ήχου στην ατμόσφαιρα εξαρτάται από τη χωρική κατανομή της θερμοκρασίας και την ταχύτητα του ανέμου (βλ. Ατμοσφαιρική ακουστική). Έχει ενδιαφέρον για την ατμοσφαιρική ανίχνευση με εξ αποστάσεως μεθόδους. Εκρήξεις γομώσεων που εκτοξεύτηκαν από ρουκέτες μέσα ανώτερη ατμόσφαιρα, παρείχε πλούσιες πληροφορίες σχετικά με τα αιολικά συστήματα και τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στη στρατόσφαιρα και τη μεσόσφαιρα. Σε μια σταθερά στρωματοποιημένη ατμόσφαιρα, όταν η θερμοκρασία μειώνεται με ύψος πιο αργό από την αδιαβατική κλίση (9,8 K/km), προκύπτουν τα λεγόμενα εσωτερικά κύματα. Αυτά τα κύματα μπορούν να διαδοθούν προς τα πάνω στη στρατόσφαιρα και ακόμη και στη μεσόσφαιρα, όπου εξασθενούν, συμβάλλοντας σε αυξημένους ανέμους και αναταράξεις.

Το αρνητικό φορτίο της Γης και το ηλεκτρικό πεδίο που προκύπτει, η ατμόσφαιρα, μαζί με την ηλεκτρικά φορτισμένη ιονόσφαιρα και τη μαγνητόσφαιρα, δημιουργούν ένα παγκόσμιο ηλεκτρικό κύκλωμα. Σημαντικό ρόλο σε αυτό παίζει ο σχηματισμός νεφών και η ηλεκτρική ενέργεια από καταιγίδες. Ο κίνδυνος των κεραυνικών εκκενώσεων έχει απαιτήσει την ανάπτυξη μεθόδων αντικεραυνικής προστασίας για κτίρια, κατασκευές, γραμμές ηλεκτροδότησης και επικοινωνίες. Το φαινόμενο αυτό αποτελεί ιδιαίτερο κίνδυνο για την αεροπορία. Οι εκκενώσεις κεραυνών προκαλούν ατμοσφαιρικές ραδιοπαρεμβολές, που ονομάζονται ατμοσφαιρικές (βλέπε Σφυρίχτρα ατμοσφαιρικές). Στη διάρκεια απότομη αύξησηένταση ηλεκτρικού πεδίου, φωτεινές εκκενώσεις που εμφανίζονται στα άκρα και αιχμηρές γωνίεςαντικείμενα που προεξέχουν πάνω από την επιφάνεια της γης, σε μεμονωμένες κορυφές στα βουνά κ.λπ. (φώτα Elma). Η ατμόσφαιρα περιέχει πάντα μια πολύ διαφορετική ποσότητα ελαφρών και βαρέων ιόντων, ανάλογα με τις συγκεκριμένες συνθήκες, οι οποίες καθορίζουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα της ατμόσφαιρας. Οι κύριοι ιονιστές του αέρα κοντά στην επιφάνεια της γης είναι η ακτινοβολία των ραδιενεργών ουσιών που περιέχονται σε φλοιός της γηςκαι στην ατμόσφαιρα, καθώς και τις κοσμικές ακτίνες. Δείτε επίσης Ατμοσφαιρικός ηλεκτρισμός.

Η ανθρώπινη επίδραση στην ατμόσφαιρα.Τους τελευταίους αιώνες, έχει σημειωθεί αύξηση της συγκέντρωσης αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα λόγω των ανθρώπινων οικονομικών δραστηριοτήτων. Το ποσοστό διοξειδίου του άνθρακα αυξήθηκε από 2,8-10 2 πριν από διακόσια χρόνια σε 3,8-10 2 το 2005, η περιεκτικότητα σε μεθάνιο - από 0,7-10 1 περίπου πριν από 300-400 χρόνια σε 1,8-10 -4 στις αρχές του 21ου αιώνας; περίπου 20% αύξηση του φαινομένου του θερμοκηπίου ανά προηγούμενος αιώναςέδωσε φρέον, που πρακτικά δεν υπήρχαν στην ατμόσφαιρα μέχρι τα μέσα του 20ου αιώνα. Αυτές οι ουσίες αναγνωρίζονται ως καταστροφικές του όζοντος της στρατόσφαιρας και η παραγωγή τους απαγορεύεται από το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ του 1987. Η αύξηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα προκαλείται από την καύση ολοένα αυξανόμενων ποσοτήτων άνθρακα, πετρελαίου, φυσικού αερίου και άλλων τύπων καυσίμων άνθρακα, καθώς και από την απομάκρυνση των δασών, με αποτέλεσμα την απορρόφηση το διοξείδιο του άνθρακα μέσω της φωτοσύνθεσης μειώνεται. Η συγκέντρωση του μεθανίου αυξάνεται με την αύξηση της παραγωγής πετρελαίου και φυσικού αερίου (λόγω των απωλειών του), καθώς και με την επέκταση των καλλιεργειών ρυζιού και την αύξηση του αριθμού των βοοειδών. Όλα αυτά συμβάλλουν στην υπερθέρμανση του κλίματος.

Για την αλλαγή του καιρού, έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι που επηρεάζουν ενεργά τις ατμοσφαιρικές διεργασίες. Χρησιμοποιούνται για την προστασία των γεωργικών φυτών από το χαλάζι διασκορπίζοντας ειδικά αντιδραστήρια στα σύννεφα. Υπάρχουν επίσης μέθοδοι για τη διασπορά της ομίχλης στα αεροδρόμια, την προστασία των φυτών από τον παγετό, την επίδραση στα σύννεφα για την αύξηση της βροχόπτωσης σε στα σωστά σημείαή για τη διασπορά νεφών κατά τη διάρκεια δημόσιων εκδηλώσεων.

Μελέτη της ατμόσφαιρας. Πληροφορίες για φυσικές διεργασίεςστην ατμόσφαιρα λαμβάνονται κυρίως από μετεωρολογικές παρατηρήσεις, οι οποίες πραγματοποιούνται από ένα παγκόσμιο δίκτυο μόνιμων μετεωρολογικών σταθμών και σταθμών που βρίσκονται σε όλες τις ηπείρους και σε πολλά νησιά. Οι καθημερινές παρατηρήσεις παρέχουν πληροφορίες για τη θερμοκρασία και την υγρασία του αέρα, την ατμοσφαιρική πίεση και βροχόπτωση, τη συννεφιά, τον άνεμο κ.λπ. Παρατηρήσεις της ηλιακής ακτινοβολίας και των μετασχηματισμών της πραγματοποιούνται σε ακτινομετρικούς σταθμούς. Μεγάλη σημασία για τη μελέτη της ατμόσφαιρας έχουν τα δίκτυα αερολογικών σταθμών, στα οποία πραγματοποιούνται μετεωρολογικές μετρήσεις μέχρι υψόμετρο 30-35 km με τη χρήση ραδιοφωνικών. Σε ορισμένους σταθμούς πραγματοποιούνται παρατηρήσεις του ατμοσφαιρικού όζοντος, των ηλεκτρικών φαινομένων στην ατμόσφαιρα και της χημικής σύστασης του αέρα.

Τα δεδομένα από επίγειους σταθμούς συμπληρώνονται από παρατηρήσεις στους ωκεανούς, όπου λειτουργούν «πλοία καιρού», που βρίσκονται συνεχώς σε ορισμένες περιοχές του Παγκόσμιου Ωκεανού, καθώς και μετεωρολογικές πληροφορίες που λαμβάνονται από έρευνες και άλλα πλοία.

Τις τελευταίες δεκαετίες, ένας αυξανόμενος όγκος πληροφοριών για την ατμόσφαιρα έχει ληφθεί με τη χρήση μετεωρολογικών δορυφόρων, οι οποίοι μεταφέρουν όργανα για τη φωτογράφηση νεφών και τη μέτρηση των ροών υπεριώδους, υπέρυθρης και μικροκυματικής ακτινοβολίας από τον Ήλιο. Οι δορυφόροι καθιστούν δυνατή τη λήψη πληροφοριών σχετικά με κατακόρυφα προφίλ θερμοκρασίας, συννεφιά και την παροχή νερού, στοιχεία της ισορροπίας ακτινοβολίας της ατμόσφαιρας, τη θερμοκρασία της επιφάνειας του ωκεανού κ.λπ. Χρησιμοποιώντας μετρήσεις διάθλασης ραδιοφωνικών σημάτων από ένα σύστημα δορυφόρων πλοήγησης, είναι δυνατός ο προσδιορισμός κατακόρυφων προφίλ πυκνότητας, πίεσης και θερμοκρασίας, καθώς και η περιεκτικότητα σε υγρασία στην ατμόσφαιρα. Με τη βοήθεια δορυφόρων, κατέστη δυνατή η αποσαφήνιση της τιμής της ηλιακής σταθεράς και του πλανητικού albedo της Γης, η κατασκευή χαρτών της ισορροπίας ακτινοβολίας του συστήματος Γης-ατμόσφαιρας, η μέτρηση του περιεχομένου και της μεταβλητότητας μικρών ατμοσφαιρικών ακαθαρσιών και η επίλυση πολλά άλλα προβλήματα ατμοσφαιρικής φυσικής και παρακολούθησης περιβάλλον.

Λιτ.: Budyko M.I. Το κλίμα στο παρελθόν και στο μέλλον. L., 1980; Matveev L. T. Μάθημα γενικής μετεωρολογίας. Ατμοσφαιρική φυσική. 2η έκδ. L., 1984; Budyko M.I., Ronov A.B., Yanshin A.L. Ιστορία της ατμόσφαιρας. L., 1985; Khrgian A. Kh. Μ., 1986; Atmosphere: Κατάλογος. L., 1991; Khromov S.P., Petrosyants M.A. Μετεωρολογία και Κλιματολογία. 5η έκδ. Μ., 2001.

G. S. Golitsyn, N. A. Zaitseva.

Το πάχος της ατμόσφαιρας είναι περίπου 120 km από την επιφάνεια της Γης. Η συνολική μάζα του αέρα στην ατμόσφαιρα είναι (5,1-5,3) 10 18 kg. Από αυτά, η μάζα του ξηρού αέρα είναι 5,1352 ±0,0003 10 18 kg, η συνολική μάζα των υδρατμών είναι κατά μέσο όρο 1,27 10 16 kg.

Τροπόπαυση

Το στρώμα μετάβασης από την τροπόσφαιρα στη στρατόσφαιρα, ένα στρώμα της ατμόσφαιρας στο οποίο σταματά η μείωση της θερμοκρασίας με το ύψος.

Στρατόσφαιρα

Ένα στρώμα της ατμόσφαιρας που βρίσκεται σε υψόμετρο από 11 έως 50 km. Χαρακτηρίζεται από μια ελαφρά μεταβολή της θερμοκρασίας στο στρώμα 11-25 km (κατώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας) και μια αύξηση της θερμοκρασίας στο στρώμα 25-40 km από -56,5 σε 0,8 ° (ανώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας ή της περιοχής αναστροφής). Έχοντας φτάσει σε μια τιμή περίπου 273 K (σχεδόν 0 °C) σε υψόμετρο περίπου 40 km, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή μέχρι υψόμετρο περίπου 55 km. Αυτή η περιοχή σταθερής θερμοκρασίας ονομάζεται στρατόπαυση και είναι το όριο μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας.

Στρατόπαυση

Το οριακό στρώμα της ατμόσφαιρας μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας. Στην κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας υπάρχει μέγιστη (περίπου 0 °C).

Μεσόσφαιρα

ατμόσφαιρα της γης

Όριο της ατμόσφαιρας της Γης

Θερμόσφαιρα

Το ανώτατο όριο είναι περίπου 800 χλμ. Η θερμοκρασία ανεβαίνει σε υψόμετρα 200-300 km, όπου φτάνει σε τιμές της τάξης των 1500 K, μετά την οποία παραμένει σχεδόν σταθερή σε μεγάλα υψόμετρα. Υπό την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας υπεριώδους και ακτίνων Χ και της κοσμικής ακτινοβολίας, εμφανίζεται ο ιονισμός του αέρα («αύροι») - οι κύριες περιοχές της ιονόσφαιρας βρίσκονται μέσα στη θερμόσφαιρα. Σε υψόμετρα άνω των 300 χλμ. κυριαρχεί το ατομικό οξυγόνο. Το ανώτερο όριο της θερμόσφαιρας καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από την τρέχουσα δραστηριότητα του Ήλιου. Σε περιόδους χαμηλής δραστηριότητας - για παράδειγμα, το 2008-2009 - παρατηρείται αισθητή μείωση στο μέγεθος αυτού του στρώματος.

Θερμόπαυση

Η περιοχή της ατμόσφαιρας δίπλα στη θερμόσφαιρα. Σε αυτή την περιοχή, η απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι αμελητέα και η θερμοκρασία δεν αλλάζει ουσιαστικά με το υψόμετρο.

Εξώσφαιρα (σφαίρα σκέδασης)

Σε υψόμετρο 100 km, η ατμόσφαιρα είναι ένα ομοιογενές, καλά αναμεμειγμένο μείγμα αερίων. Σε περισσότερα υψηλά στρώματαΗ κατανομή των αερίων κατά ύψος εξαρτάται από τις μοριακές τους μάζες, η συγκέντρωση των βαρύτερων αερίων μειώνεται ταχύτερα με την απόσταση από την επιφάνεια της Γης. Λόγω της μείωσης της πυκνότητας του αερίου, η θερμοκρασία πέφτει από 0 °C στη στρατόσφαιρα σε -110 °C στη μεσόσφαιρα. Ωστόσο, η κινητική ενέργεια των μεμονωμένων σωματιδίων σε υψόμετρα 200-250 km αντιστοιχεί σε θερμοκρασία ~150 °C. Πάνω από τα 200 km παρατηρούνται σημαντικές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία και την πυκνότητα των αερίων σε χρόνο και χώρο.

Σε υψόμετρο περίπου 2000-3500 km, η εξώσφαιρα μετατρέπεται σταδιακά στο λεγόμενο κοντά στο διαστημικό κενό, το οποίο είναι γεμάτο με εξαιρετικά σπάνια σωματίδια διαπλανητικού αερίου, κυρίως άτομα υδρογόνου. Αλλά αυτό το αέριο αντιπροσωπεύει μόνο ένα μέρος της διαπλανητικής ύλης. Το άλλο μέρος αποτελείται από σωματίδια σκόνης κομητικής και μετεωρικής προέλευσης. Εκτός από τα εξαιρετικά σπάνια σωματίδια σκόνης, ηλεκτρομαγνητική και σωματική ακτινοβολία ηλιακής και γαλαξιακής προέλευσης διεισδύει σε αυτόν τον χώρο.

Η τροπόσφαιρα αντιπροσωπεύει περίπου το 80% της μάζας της ατμόσφαιρας, η στρατόσφαιρα - περίπου το 20%. η μάζα της μεσόσφαιρας δεν είναι μεγαλύτερη από 0,3%, η θερμόσφαιρα είναι μικρότερη από το 0,05% της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας. Με βάση τις ηλεκτρικές ιδιότητες της ατμόσφαιρας, διακρίνονται η νετρονόσφαιρα και η ιονόσφαιρα. Αυτή τη στιγμή πιστεύεται ότι η ατμόσφαιρα εκτείνεται σε υψόμετρο 2000-3000 km.

Ανάλογα με τη σύσταση του αερίου στην ατμόσφαιρα, εκπέμπουν ομόσφαιραΚαι ετερόσφαιρα. Ετερόσφαιρα- Αυτή είναι η περιοχή όπου η βαρύτητα επηρεάζει τον διαχωρισμό των αερίων, αφού η ανάμειξή τους σε τέτοιο υψόμετρο είναι αμελητέα. Αυτό συνεπάγεται μια μεταβλητή σύνθεση της ετεροσφαιρίας. Κάτω από αυτό βρίσκεται ένα καλά αναμεμειγμένο, ομοιογενές μέρος της ατμόσφαιρας, που ονομάζεται ομοσφαίρα. Το όριο μεταξύ αυτών των στρωμάτων ονομάζεται turbopause, βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 120 km.

Φυσιολογικές και άλλες ιδιότητες της ατμόσφαιρας

Ήδη σε υψόμετρο 5 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, ένα μη εκπαιδευμένο άτομο αρχίζει να βιώνει πείνα με οξυγόνο και χωρίς προσαρμογή, η απόδοση ενός ατόμου μειώνεται σημαντικά. Η φυσιολογική ζώνη της ατμόσφαιρας τελειώνει εδώ. Η ανθρώπινη αναπνοή καθίσταται αδύνατη σε υψόμετρο 9 km, αν και μέχρι περίπου 115 km η ατμόσφαιρα περιέχει οξυγόνο.

Η ατμόσφαιρα μας τροφοδοτεί με το απαραίτητο οξυγόνο για την αναπνοή. Ωστόσο, λόγω της πτώσης της συνολικής πίεσης της ατμόσφαιρας καθώς ανεβαίνετε στο υψόμετρο, η μερική πίεση του οξυγόνου μειώνεται ανάλογα.

Σε σπάνια στρώματα αέρα, η διάδοση του ήχου είναι αδύνατη. Μέχρι υψόμετρα 60-90 km, είναι ακόμα δυνατή η χρήση αντίστασης αέρα και ανύψωσης για ελεγχόμενη αεροδυναμική πτήση. Αλλά ξεκινώντας από υψόμετρα 100-130 km, οι έννοιες του αριθμού M και του ηχητικού φράγματος, που είναι γνωστές σε κάθε πιλότο, χάνουν το νόημά τους: εκεί περνά η συμβατική γραμμή Karman, πέρα ​​από την οποία ξεκινά η περιοχή της καθαρά βαλλιστικής πτήσης, η οποία μπορεί μόνο να ελέγχεται με τη χρήση αντιδραστικών δυνάμεων.

Σε υψόμετρα άνω των 100 km, η ατμόσφαιρα στερείται μια άλλη αξιοσημείωτη ιδιότητα - την ικανότητα να απορροφά, να μεταδίδει και να μεταδίδει θερμική ενέργεια με μεταφορά (δηλαδή με ανάμιξη αέρα). Αυτό σημαίνει ότι διάφορα στοιχεία εξοπλισμού στον τροχιακό διαστημικό σταθμό δεν θα μπορούν να ψύχονται από το εξωτερικό με τον ίδιο τρόπο που γίνεται συνήθως σε ένα αεροπλάνο - με τη βοήθεια πίδακες αέρα και θερμαντικά σώματα αέρα. Σε αυτό το υψόμετρο, όπως και στο διάστημα γενικά, ο μόνος τρόπος μεταφοράς θερμότητας είναι η θερμική ακτινοβολία.

Ιστορία ατμοσφαιρικού σχηματισμού

Σύμφωνα με την πιο κοινή θεωρία, η ατμόσφαιρα της Γης είχε τρεις διαφορετικές συνθέσεις με την πάροδο του χρόνου. Αρχικά, αποτελούνταν από ελαφρά αέρια (υδρογόνο και ήλιο) που συλλαμβάνονταν από τον διαπλανητικό χώρο. Αυτό είναι το λεγόμενο πρωταρχική ατμόσφαιρα(πριν από περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια). Στο επόμενο στάδιο, η ενεργή ηφαιστειακή δραστηριότητα οδήγησε στον κορεσμό της ατμόσφαιρας με αέρια εκτός του υδρογόνου (διοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία, υδρατμοί). Έτσι διαμορφώθηκε δευτερεύουσα ατμόσφαιρα(περίπου τρία δισεκατομμύρια χρόνια πριν από τη σημερινή ημέρα). Αυτή η ατμόσφαιρα ήταν αναζωογονητική. Επιπλέον, η διαδικασία σχηματισμού της ατμόσφαιρας προσδιορίστηκε από τους ακόλουθους παράγοντες:

• διαρροή ελαφρών αερίων (υδρογόνο και ήλιο) στον διαπλανητικό χώρο·
• χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, των κεραυνών και ορισμένων άλλων παραγόντων.

Σταδιακά αυτοί οι παράγοντες οδήγησαν στο σχηματισμό τριτογενής ατμόσφαιρα, που χαρακτηρίζεται από πολύ χαμηλότερη περιεκτικότητα σε υδρογόνο και πολύ μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα (που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα χημικών αντιδράσεων από αμμωνία και υδρογονάνθρακες).

Αζωτο

Ο σχηματισμός μεγάλης ποσότητας αζώτου N2 οφείλεται στην οξείδωση της ατμόσφαιρας αμμωνίας-υδρογόνου από το μοριακό οξυγόνο O2, το οποίο άρχισε να προέρχεται από την επιφάνεια του πλανήτη ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, που ξεκίνησε πριν από 3 δισεκατομμύρια χρόνια. Το άζωτο N2 απελευθερώνεται επίσης στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της απονιτροποίησης των νιτρικών και άλλων ενώσεων που περιέχουν άζωτο. Το άζωτο οξειδώνεται από το όζον σε ΝΟ στην ανώτερη ατμόσφαιρα.

Το άζωτο N 2 αντιδρά μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες (για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια εκκένωσης κεραυνού). Η οξείδωση του μοριακού αζώτου από το όζον κατά τις ηλεκτρικές εκκενώσεις χρησιμοποιείται σε μικρές ποσότητες στη βιομηχανική παραγωγή αζωτούχων λιπασμάτων. Τα κυανοβακτήρια (γαλαζοπράσινα φύκια) και τα οζίδια που σχηματίζουν ριζοβιακή συμβίωση με τα όσπρια, τα λεγόμενα, μπορούν να το οξειδώσουν με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και να το μετατρέψουν σε βιολογικά ενεργή μορφή. πράσινη κοπριά.

Οξυγόνο

Η σύνθεση της ατμόσφαιρας άρχισε να αλλάζει ριζικά με την εμφάνιση ζωντανών οργανισμών στη Γη, ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, που συνοδεύτηκε από την απελευθέρωση οξυγόνου και την απορρόφηση διοξειδίου του άνθρακα. Αρχικά, το οξυγόνο ξοδεύτηκε για την οξείδωση ανηγμένων ενώσεων - αμμωνία, υδρογονάνθρακες, σιδηρούχα μορφή σιδήρου που περιέχεται στους ωκεανούς κ.λπ. Στο τέλος αυτού του σταδίου, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα άρχισε να αυξάνεται. Σταδιακά αναδύθηκε μια μοντέρνα ατμόσφαιρα, κατέχουσα οξειδωτικές ιδιότητες. Δεδομένου ότι αυτό προκάλεσε σοβαρές και απότομες αλλαγές σε πολλές διεργασίες που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα, τη λιθόσφαιρα και τη βιόσφαιρα, αυτό το γεγονός ονομάστηκε Καταστροφή Οξυγόνου.

ευγενή αέρια

Μόλυνση του αέρα

ΣΕ ΠρόσφαταΟ άνθρωπος άρχισε να επηρεάζει την εξέλιξη της ατμόσφαιρας. Το αποτέλεσμα των δραστηριοτήτων του ήταν μια σταθερή σημαντική αύξηση της περιεκτικότητας σε διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα λόγω της καύσης καυσίμων υδρογονανθράκων που συσσωρεύτηκαν σε προηγούμενες γεωλογικές εποχές. Τεράστιες ποσότητες CO 2 καταναλώνονται κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης και απορροφώνται από τους ωκεανούς του κόσμου. Αυτό το αέριο εισέρχεται στην ατμόσφαιρα λόγω της αποσύνθεσης ανθρακικών πετρωμάτων και οργανικών ουσιών φυτικής και ζωικής προέλευσης, καθώς και λόγω του ηφαιστειακού και της ανθρώπινης βιομηχανικής δραστηριότητας. Τα τελευταία 100 χρόνια, η περιεκτικότητα σε CO 2 στην ατμόσφαιρα έχει αυξηθεί κατά 10%, με το μεγαλύτερο μέρος (360 δισεκατομμύρια τόνοι) να προέρχεται από την καύση καυσίμου. Εάν ο ρυθμός αύξησης της καύσης καυσίμου συνεχιστεί, τότε στα επόμενα 200-300 χρόνια η ποσότητα του CO 2 στην ατμόσφαιρα θα διπλασιαστεί και θα μπορούσε να οδηγήσει σε παγκόσμια κλιματική αλλαγή.

Η καύση του καυσίμου είναι η κύρια πηγή ρυπογόνων αερίων (CO, SO2). Το διοξείδιο του θείου οξειδώνεται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο σε SO 3 στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, το οποίο με τη σειρά του αλληλεπιδρά με το νερό και τους ατμούς αμμωνίας και το προκύπτον θειικό οξύ (H 2 SO 4) και το θειικό αμμώνιο ((NH 4) 2 SO 4 ) επιστρέφουν στην επιφάνεια της Γης με τη μορφή του λεγόμενου. όξινη βροχή. Η χρήση κινητήρων εσωτερικής καύσης οδηγεί σε σημαντική ατμοσφαιρική ρύπανση με οξείδια του αζώτου, υδρογονάνθρακες και ενώσεις μολύβδου (τετρααιθυλομόλυβδος Pb(CH 3 CH 2) 4)).

Η ρύπανση της ατμόσφαιρας από αερολύματα οφείλεται και στα δύο φυσικά αίτια (ηφαιστειακές εκρήξεις, καταιγίδες σκόνης, συμπαρασυρόμενοι σταγονίδια θαλασσινό νερόκαι γύρη φυτών, κ.λπ.), και ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑάνθρωποι (εξόρυξη μεταλλεύματος και οικοδομικά υλικά, καύση καυσίμων, παραγωγή τσιμέντου κ.λπ.). Η εντατική μεγάλης κλίμακας εκπομπή στερεών σωματιδίων στην ατμόσφαιρα είναι ένα από τα πιθανούς λόγουςαλλαγές στο κλίμα του πλανήτη.

δείτε επίσης

• Jacchia (μοντέλο ατμόσφαιρας)

Σημειώσεις

Συνδέσεις

Βιβλιογραφία

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov«Διαστημική βιολογία και ιατρική» (2η έκδοση, αναθεωρημένη και διευρυμένη), Μ.: «Prosveshcheniye», 1975, 223 pp.
2. N. V. Gusakova“Environmental Chemistry”, Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192 με ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V. A. Geochemistry of natural gases, Μ., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. Atmospheric Chemistry, Μ., 1978;
5. Wark K., Warner S.Μόλυνση του αέρα. Πηγές και έλεγχος, μετάφρ. from English, M.. 1980;
6. Παρακολούθηση ρύπανσης υποβάθρου φυσικά περιβάλλοντα. V. 1, L., 1982.

Γη
Ιστορία της Γης	Εποχή της Γης Γεωλογική ιστορία της Γης Γεωχρονολογική κλίμακα Ιστορία της ζωής στη Γη Παγετώνας της Γης Παράδοξο του αδύναμου νεαρού Ήλιου Θεωρία κρούσης γιγάντων Χρονολόγιο εξέλιξης
Γεωγραφία και γεωλογία	Αυστραλία Ασία Ανταρκτική Αφρική Ευρώπη Βόρεια Αμερική Νότια Αμερική Ατλαντικός Ωκεανός Ινδικός Ωκεανός Αρκτικός Ωκεανός

ατμόσφαιρα της γης

Ατμόσφαιρα(από. Παλαιά Ελληνικάἀτμός - ατμός και σφαῖρα - μπάλα) - αέριοκοχύλι ( γεωσφαίρα), που περιβάλλει τον πλανήτη Γη. Η εσωτερική του επιφάνεια καλύπτει υδροσφαίρακαι εν μέρει φλοιός, το εξωτερικό συνορεύει με το εγγύς στη Γη τμήμα του διαστήματος.

Το σύνολο των κλάδων της φυσικής και της χημείας που μελετούν την ατμόσφαιρα συνήθως ονομάζεται ατμοσφαιρική φυσική. Η ατμόσφαιρα καθορίζει καιρόςστην επιφάνεια της Γης, μελετώντας τον καιρό μετεωρολογίακαι μακροπρόθεσμες παραλλαγές κλίμα - κλιματολογία.

Η δομή της ατμόσφαιρας

Η δομή της ατμόσφαιρας

Τροποσφαίρα

Το ανώτερο όριο του είναι σε υψόμετρο 8-10 km σε πολικά, 10-12 km σε εύκρατα και 16-18 km σε τροπικά γεωγραφικά πλάτη. χαμηλότερο το χειμώνα από το καλοκαίρι. Το κατώτερο, κύριο στρώμα της ατμόσφαιρας. Περιέχει περισσότερο από το 80% της συνολικής μάζας του ατμοσφαιρικού αέρα και περίπου το 90% όλων των υδρατμών που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα. Στην τροπόσφαιρα είναι ιδιαίτερα ανεπτυγμένα ταραχήΚαι μεταγωγή, προκύψει σύννεφα, αναπτύσσονται κυκλώνεςΚαι αντικυκλώνες. Η θερμοκρασία μειώνεται με την αύξηση του υψομέτρου με τη μέση κατακόρυφη βαθμίδα 0,65°/100 m

Ως «κανονικές συνθήκες» γίνονται δεκτές στην επιφάνεια της Γης: πυκνότητα 1,2 kg/m3, βαρομετρική πίεση 101,35 kPa, θερμοκρασία συν 20 °C και σχετική υγρασία 50%. Αυτοί οι δείκτες υπό όρους έχουν καθαρά μηχανική σημασία.

Στρατόσφαιρα

Ένα στρώμα της ατμόσφαιρας που βρίσκεται σε υψόμετρο από 11 έως 50 km. Χαρακτηρίζεται από μια ελαφρά μεταβολή της θερμοκρασίας στο στρώμα 11-25 km (κατώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας) και μια αύξηση στο στρώμα 25-40 km από -56,5 σε 0,8 ° ΜΕ(ανώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας ή της περιοχής αναστροφές). Έχοντας φτάσει σε μια τιμή περίπου 273 K (σχεδόν 0 ° C) σε υψόμετρο περίπου 40 km, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή μέχρι υψόμετρο περίπου 55 km. Αυτή η περιοχή σταθερής θερμοκρασίας ονομάζεται στρατόπαυσηκαι είναι το όριο μεταξύ της στρατόσφαιρας και μεσόσφαιρα.

Στρατόπαυση

Το οριακό στρώμα της ατμόσφαιρας μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας. Στην κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας υπάρχει μέγιστη (περίπου 0 °C).

Μεσόσφαιρα

ατμόσφαιρα της γης

Μεσόσφαιραξεκινά από υψόμετρο 50 km και εκτείνεται σε 80-90 km. Η θερμοκρασία μειώνεται με το ύψος με μέση κατακόρυφη κλίση (0,25-0,3)°/100 m Η κύρια διαδικασία ενέργειας είναι η μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία. Πολύπλοκες φωτοχημικές διεργασίες που περιλαμβάνουν ελεύθερες ρίζες, δονητικά διεγερμένα μόρια κ.λπ., προκαλούν τη λάμψη της ατμόσφαιρας.

Μεσόπαυση

Μεταβατικό στρώμα μεταξύ της μεσόσφαιρας και της θερμόσφαιρας. Υπάρχει ένα ελάχιστο στην κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας (περίπου -90 °C).

Γραμμή Karman

Το ύψος πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, που είναι συμβατικά αποδεκτό ως το όριο μεταξύ της ατμόσφαιρας της Γης και του διαστήματος.

Θερμόσφαιρα

Κύριο άρθρο: Θερμόσφαιρα

Το ανώτατο όριο είναι περίπου 800 χλμ. Η θερμοκρασία ανεβαίνει σε υψόμετρα 200-300 km, όπου φτάνει σε τιμές της τάξης των 1500 K, μετά την οποία παραμένει σχεδόν σταθερή σε μεγάλα υψόμετρα. Υπό την επίδραση της υπεριώδους και της ηλιακής ακτινοβολίας ακτίνων Χ και της κοσμικής ακτινοβολίας, εμφανίζεται ο ιονισμός του αέρα (" σέλας") - κύριες περιοχές ιονόσφαιραβρίσκονται μέσα στη θερμόσφαιρα. Σε υψόμετρα άνω των 300 χλμ. κυριαρχεί το ατομικό οξυγόνο.

Ατμοσφαιρικά στρώματα έως υψόμετρο 120 km

Εξώσφαιρα (σφαίρα σκέδασης)

Εξώσφαιρα- ζώνη διασποράς, το εξωτερικό τμήμα της θερμόσφαιρας, που βρίσκεται πάνω από 700 km. Το αέριο στην εξώσφαιρα είναι πολύ σπάνιο και από εδώ τα σωματίδια του διαρρέουν στον διαπλανητικό χώρο ( διάλυση).

Σε υψόμετρο 100 km, η ατμόσφαιρα είναι ένα ομοιογενές, καλά αναμεμειγμένο μείγμα αερίων. Στα υψηλότερα στρώματα, η κατανομή των αερίων κατά ύψος εξαρτάται από τα μοριακά τους βάρη, η συγκέντρωση των βαρύτερων αερίων μειώνεται ταχύτερα με την απόσταση από την επιφάνεια της Γης. Λόγω της μείωσης της πυκνότητας του αερίου, η θερμοκρασία πέφτει από 0 °C στη στρατόσφαιρα σε -110 °C στη μεσόσφαιρα. Ωστόσο, η κινητική ενέργεια των μεμονωμένων σωματιδίων σε υψόμετρα 200-250 km αντιστοιχεί σε θερμοκρασία ~1500 °C. Πάνω από τα 200 km παρατηρούνται σημαντικές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία και την πυκνότητα των αερίων σε χρόνο και χώρο.

Σε υψόμετρο περίπου 2000-3000 km, η εξώσφαιρα μετατρέπεται σταδιακά στο λεγόμενο κοντά στο διαστημικό κενό, το οποίο είναι γεμάτο με εξαιρετικά σπάνια σωματίδια διαπλανητικού αερίου, κυρίως άτομα υδρογόνου. Αλλά αυτό το αέριο αντιπροσωπεύει μόνο ένα μέρος της διαπλανητικής ύλης. Το άλλο μέρος αποτελείται από σωματίδια σκόνης κομητικής και μετεωρικής προέλευσης. Εκτός από τα εξαιρετικά σπάνια σωματίδια σκόνης, ηλεκτρομαγνητική και σωματική ακτινοβολία ηλιακής και γαλαξιακής προέλευσης διεισδύει σε αυτόν τον χώρο.

Η τροπόσφαιρα αντιπροσωπεύει περίπου το 80% της μάζας της ατμόσφαιρας, η στρατόσφαιρα - περίπου το 20%. η μάζα της μεσόσφαιρας δεν είναι μεγαλύτερη από 0,3%, η θερμόσφαιρα είναι μικρότερη από το 0,05% της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας. Με βάση τις ηλεκτρικές ιδιότητες της ατμόσφαιρας, διακρίνονται η νετρονόσφαιρα και η ιονόσφαιρα. Αυτή τη στιγμή πιστεύεται ότι η ατμόσφαιρα εκτείνεται σε υψόμετρο 2000-3000 km.

Ανάλογα με τη σύσταση του αερίου στην ατμόσφαιρα, εκπέμπουν ομόσφαιραΚαι ετερόσφαιρα. Ετερόσφαιρα - Αυτή είναι η περιοχή όπου η βαρύτητα επηρεάζει τον διαχωρισμό των αερίων, αφού η ανάμειξή τους σε τέτοιο υψόμετρο είναι αμελητέα. Αυτό συνεπάγεται μια μεταβλητή σύνθεση της ετεροσφαιρίας. Κάτω από αυτό βρίσκεται ένα καλά αναμεμειγμένο, ομοιογενές μέρος της ατμόσφαιρας, που ονομάζεται ομόσφαιρα. Το όριο μεταξύ αυτών των στρωμάτων ονομάζεται παύση turbo, βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 120 χλμ.

Φυσικές ιδιότητες

Το πάχος της ατμόσφαιρας είναι περίπου 2000 - 3000 km από την επιφάνεια της Γης. Ολική μάζα αέρας- (5,1-5,3)×10 18 κιλά. Μοριακή μάζακαθαρός ξηρός αέρας είναι 28.966. Πίεσηστους 0 °C στο επίπεδο της θάλασσας 101.325 kPa; κρίσιμη θερμοκρασία-140,7°C; κρίσιμη πίεση 3,7 MPa; ντο Π 1,0048×10 3 J/(kg K) (στους 0 °C), ντο v 0,7159×10 3 J/(kg K) (στους 0 °C). Η διαλυτότητα του αέρα στο νερό στους 0 °C είναι 0,036%, στους 25 °C - 0,22%.

Φυσιολογικές και άλλες ιδιότητες της ατμόσφαιρας

Ήδη σε υψόμετρο 5 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας αναπτύσσεται ένα ανεκπαίδευτο άτομο πείνα οξυγόνουκαι χωρίς προσαρμογή, η απόδοση ενός ατόμου μειώνεται σημαντικά. Η φυσιολογική ζώνη της ατμόσφαιρας τελειώνει εδώ. Η ανθρώπινη αναπνοή καθίσταται αδύνατη σε υψόμετρο 15 km, αν και μέχρι περίπου 115 km η ατμόσφαιρα περιέχει οξυγόνο.

Η ατμόσφαιρα μας τροφοδοτεί με το απαραίτητο οξυγόνο για την αναπνοή. Ωστόσο, λόγω της πτώσης της συνολικής πίεσης της ατμόσφαιρας καθώς ανεβαίνετε στο υψόμετρο, η μερική πίεση του οξυγόνου μειώνεται ανάλογα.

Οι ανθρώπινοι πνεύμονες περιέχουν συνεχώς περίπου 3 λίτρα κυψελιδικού αέρα. Μερική πίεσηΤο οξυγόνο στον κυψελιδικό αέρα σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση είναι 110 mm Hg. Τέχνη, πίεση διοξειδίου του άνθρακα - 40 mm Hg. Art., και υδρατμοί - 47 mm Hg. Τέχνη. Με την αύξηση του υψομέτρου, η πίεση του οξυγόνου πέφτει και η συνολική τάση ατμών του νερού και του διοξειδίου του άνθρακα στους πνεύμονες παραμένει σχεδόν σταθερή - περίπου 87 mm Hg. Τέχνη. Η παροχή οξυγόνου στους πνεύμονες θα σταματήσει εντελώς όταν η πίεση του αέρα του περιβάλλοντος γίνει ίση με αυτήν την τιμή.

Σε υψόμετρο περίπου 19-20 km, η ατμοσφαιρική πίεση πέφτει στα 47 mm Hg. Τέχνη. Επομένως, σε αυτό το υψόμετρο, το νερό και το διάμεσο υγρό αρχίζουν να βράζουν στο ανθρώπινο σώμα. Έξω από την καμπίνα υπό πίεση σε αυτά τα υψόμετρα, ο θάνατος επέρχεται σχεδόν ακαριαία. Έτσι, από την άποψη της ανθρώπινης φυσιολογίας, το "διάστημα" ξεκινά ήδη σε υψόμετρο 15-19 km.

Πυκνά στρώματα αέρα - η τροπόσφαιρα και η στρατόσφαιρα - μας προστατεύουν από τις καταστροφικές συνέπειες της ακτινοβολίας. Με επαρκή αραίωση του αέρα, σε υψόμετρα άνω των 36 km, οι ιονιστές έχουν έντονη επίδραση στο σώμα. ακτινοβολία- Πρωτογενείς κοσμικές ακτίνες. Σε υψόμετρα άνω των 40 χιλιομέτρων, το υπεριώδες τμήμα του ηλιακού φάσματος είναι επικίνδυνο για τον άνθρωπο.

Καθώς ανεβαίνουμε σε ένα όλο και μεγαλύτερο ύψος πάνω από την επιφάνεια της Γης, τέτοια γνωστά φαινόμενα παρατηρούνται στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας όπως η διάδοση του ήχου, η εμφάνιση αεροδυναμικής ανελκυστήραςκαι αντίσταση, μεταφορά θερμότητας μεταγωγήκαι τα λοιπά.

Σε σπάνια στρώματα αέρα, κατανομή ήχοςαποδεικνύεται αδύνατο. Μέχρι υψόμετρα 60-90 km, είναι ακόμα δυνατή η χρήση αντίστασης αέρα και ανύψωσης για ελεγχόμενη αεροδυναμική πτήση. Ξεκινώντας όμως από υψόμετρα 100-130 km, έννοιες γνώριμες σε κάθε πιλότο αριθμοί ΜΚαι φράγμα ήχουχάνουν το νόημά τους, υπάρχει μια υπό όρους Γραμμή Karmanπέρα από την οποία ξεκινά η σφαίρα της καθαρά βαλλιστικής πτήσης, η οποία μπορεί να ελεγχθεί μόνο με τη χρήση αντιδραστικών δυνάμεων.

Σε υψόμετρα άνω των 100 km, η ατμόσφαιρα στερείται μια άλλη αξιοσημείωτη ιδιότητα - την ικανότητα να απορροφά, να μεταδίδει και να μεταδίδει θερμική ενέργεια με μεταφορά (δηλαδή με ανάμιξη αέρα). Αυτό σημαίνει ότι διάφορα στοιχεία εξοπλισμού στον τροχιακό διαστημικό σταθμό δεν θα μπορούν να ψύχονται από το εξωτερικό με τον ίδιο τρόπο που γίνεται συνήθως σε ένα αεροπλάνο - με τη βοήθεια πίδακες αέρα και θερμαντικά σώματα αέρα. Σε τέτοιο ύψος, όπως στο διάστημα γενικά, ο μόνος τρόπος μεταφοράς θερμότητας είναι θερμική ακτινοβολία.

Ατμοσφαιρική σύνθεση

Σύνθεση ξηρού αέρα

Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται κυρίως από αέρια και διάφορες ακαθαρσίες (σκόνη, σταγονίδια νερού, παγοκρυστάλλους, θαλασσινά άλατα, προϊόντα καύσης).

Η συγκέντρωση των αερίων που συνθέτουν την ατμόσφαιρα είναι σχεδόν σταθερή, με εξαίρεση το νερό (H 2 O) και το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2).

Εκτός από τα αέρια που αναφέρονται στον πίνακα, η ατμόσφαιρα περιέχει SO 2, NH 3, CO, όζο, υδρογονάνθρακες, HCl, HF, ζευγάρια Hg, I 2 , και επίσης ΟΧΙκαι πολλά άλλα αέρια σε μικρές ποσότητες. Βρίσκεται συνεχώς στην τροπόσφαιρα ένας μεγάλος αριθμός απόαιωρούμενα στερεά και υγρά σωματίδια ( αερόλυμα).

Ιστορία ατμοσφαιρικού σχηματισμού

Σύμφωνα με την πιο κοινή θεωρία, η ατμόσφαιρα της Γης είχε τέσσερις διαφορετικές συνθέσεις με την πάροδο του χρόνου. Αρχικά αποτελούνταν από ελαφρά αέρια ( υδρογόνοΚαι ήλιο), που καταγράφηκε από το διαπλανητικό διάστημα. Αυτό είναι το λεγόμενο πρωταρχική ατμόσφαιρα(πριν από περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια). Στο επόμενο στάδιο, η ενεργή ηφαιστειακή δραστηριότητα οδήγησε στον κορεσμό της ατμόσφαιρας με αέρια άλλα από το υδρογόνο (διοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία, υδρατμούς). Έτσι διαμορφώθηκε δευτερεύουσα ατμόσφαιρα(περίπου τρία δισεκατομμύρια χρόνια πριν από τη σημερινή ημέρα). Αυτή η ατμόσφαιρα ήταν αναζωογονητική. Επιπλέον, η διαδικασία σχηματισμού της ατμόσφαιρας προσδιορίστηκε από τους ακόλουθους παράγοντες:

διαρροή ελαφρών αερίων (υδρογόνο και ήλιο) σε διαπλανητικό χώρο;

χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, των κεραυνών και ορισμένων άλλων παραγόντων.

Σταδιακά αυτοί οι παράγοντες οδήγησαν στο σχηματισμό τριτογενής ατμόσφαιρα, που χαρακτηρίζεται από πολύ χαμηλότερη περιεκτικότητα σε υδρογόνο και πολύ μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα (που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα χημικών αντιδράσεων από αμμωνία και υδρογονάνθρακες).

Αζωτο

Ο σχηματισμός μεγάλης ποσότητας N 2 οφείλεται στην οξείδωση της ατμόσφαιρας αμμωνίας-υδρογόνου από το μοριακό O 2, το οποίο άρχισε να προέρχεται από την επιφάνεια του πλανήτη ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, που ξεκίνησε πριν από 3 δισεκατομμύρια χρόνια. Το N2 απελευθερώνεται επίσης στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της απονιτροποίησης των νιτρικών και άλλων ενώσεων που περιέχουν άζωτο. Το άζωτο οξειδώνεται από το όζον σε ΝΟ στην ανώτερη ατμόσφαιρα.

Το άζωτο N 2 αντιδρά μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες (για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια εκκένωσης κεραυνού). Η οξείδωση του μοριακού αζώτου από το όζον κατά τις ηλεκτρικές εκκενώσεις χρησιμοποιείται στη βιομηχανική παραγωγή αζωτούχων λιπασμάτων. Μπορούν να το οξειδώσουν με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και να το μετατρέψουν σε βιολογικά ενεργή μορφή. κυανοβακτήρια (γαλαζοπράσινα φύκια)και οζώδη βακτήρια που σχηματίζουν ριζόβια συμβίωσηΜε όσπριαφυτά, τα λεγόμενα πράσινη κοπριά.

Οξυγόνο

Η σύνθεση της ατμόσφαιρας άρχισε να αλλάζει ριζικά με την εμφάνιση στη Γη ζωντανοί οργανισμοί, σαν άποτέλεσμα φωτοσύνθεσησυνοδεύεται από απελευθέρωση οξυγόνου και απορρόφηση διοξειδίου του άνθρακα. Αρχικά, το οξυγόνο ξοδεύτηκε για την οξείδωση ανηγμένων ενώσεων - αμμωνία, υδρογονάνθρακες, νιτρώδης μορφή αδέναςπου περιέχονται στους ωκεανούς κλπ. Στο τέλος αυτού του σταδίου, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα άρχισε να αυξάνεται. Σταδιακά, σχηματίστηκε μια σύγχρονη ατμόσφαιρα με οξειδωτικές ιδιότητες. Επειδή αυτό προκάλεσε σοβαρές και απότομες αλλαγές σε πολλές διαδικασίες που συμβαίνουν στο ατμόσφαιρα, λιθόσφαιραΚαι βιόσφαιρα, αυτή η εκδήλωση ονομάστηκε Καταστροφή οξυγόνου.

Στη διάρκεια Φανεροζωικόη σύνθεση της ατμόσφαιρας και η περιεκτικότητα σε οξυγόνο υπέστησαν αλλαγές. Συσχετίστηκαν κυρίως με τον ρυθμό εναπόθεσης οργανικών ιζημάτων. Έτσι, σε περιόδους συσσώρευσης άνθρακα, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα προφανώς ξεπέρασε σημαντικά το σύγχρονο επίπεδο.

Διοξείδιο του άνθρακα

Η περιεκτικότητα σε CO 2 στην ατμόσφαιρα εξαρτάται από την ηφαιστειακή δραστηριότητα και χημικές διεργασίεςστα κελύφη της γης, αλλά πάνω απ 'όλα - από την ένταση της βιοσύνθεσης και της αποσύνθεσης της οργανικής ύλης σε βιόσφαιρα Γη. Σχεδόν ολόκληρη η τρέχουσα βιομάζα του πλανήτη (περίπου 2,4 × 10 12 τόνοι ) σχηματίζεται λόγω του διοξειδίου του άνθρακα, του αζώτου και των υδρατμών που περιέχονται στον ατμοσφαιρικό αέρα. Θαμμένος μέσα ωκεανός, V βάλτουςκαι στο δάσηη οργανική ύλη μετατρέπεται σε κάρβουνο, λάδιΚαι φυσικό αέριο. (εκ. Γεωχημικός κύκλος άνθρακα)

ευγενή αέρια

Πηγή αδρανών αερίων - αργόν, ήλιοΚαι κρυπτόν- ηφαιστειακές εκρήξεις και αποσύνθεση ραδιενεργών στοιχείων. Η Γη γενικά και η ατμόσφαιρα ειδικότερα έχουν εξαντληθεί από αδρανή αέρια σε σύγκριση με το διάστημα. Πιστεύεται ότι ο λόγος για αυτό έγκειται στη συνεχή διαρροή αερίων στον διαπλανητικό χώρο.

Μόλυνση του αέρα

Πρόσφατα, η εξέλιξη της ατμόσφαιρας έχει αρχίσει να επηρεάζεται από Ο άνθρωπος. Το αποτέλεσμα των δραστηριοτήτων του ήταν μια σταθερή σημαντική αύξηση της περιεκτικότητας σε διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα λόγω της καύσης καυσίμων υδρογονανθράκων που συσσωρεύτηκαν σε προηγούμενες γεωλογικές εποχές. Τεράστιες ποσότητες CO 2 καταναλώνονται κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης και απορροφώνται από τους ωκεανούς του κόσμου. Αυτό το αέριο εισέρχεται στην ατμόσφαιρα λόγω της αποσύνθεσης ανθρακικών πετρωμάτων και οργανικών ουσιών φυτικής και ζωικής προέλευσης, καθώς και λόγω του ηφαιστειακού και της ανθρώπινης βιομηχανικής δραστηριότητας. Τα τελευταία 100 χρόνια, η περιεκτικότητα σε CO 2 στην ατμόσφαιρα έχει αυξηθεί κατά 10%, με το μεγαλύτερο μέρος (360 δισεκατομμύρια τόνοι) να προέρχεται από την καύση καυσίμου. Εάν ο ρυθμός αύξησης της καύσης καυσίμου συνεχιστεί, τότε στα επόμενα 50 - 60 χρόνια η ποσότητα του CO 2 στην ατμόσφαιρα θα διπλασιαστεί και θα μπορούσε να οδηγήσει σε παγκόσμια κλιματική αλλαγή.

Η καύση του καυσίμου είναι η κύρια πηγή ρυπογόνων αερίων ( CO, ΟΧΙ, ΕΤΣΙ 2 ). Το διοξείδιο του θείου οξειδώνεται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο σε ΕΤΣΙ 3 στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, η οποία με τη σειρά της αλληλεπιδρά με το νερό και τους ατμούς αμμωνίας, και το προκύπτον θειικό οξύ (Η 2 ΕΤΣΙ 4 ) Και θειικό αμμώνιο ((ΝΗ 4 ) 2 ΕΤΣΙ 4 ) επιστροφή στην επιφάνεια της Γης με τη μορφή του λεγόμενου. όξινη βροχή. Χρήση κινητήρες εσωτερικής καύσης οδηγεί σε σημαντική ατμοσφαιρική ρύπανση με οξείδια του αζώτου, υδρογονάνθρακες και ενώσεις μολύβδου ( τετρααιθυλο μόλυβδος Pb(CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

Η ρύπανση της ατμόσφαιρας από αερολύματα προκαλείται τόσο από φυσικά αίτια (ηφαιστειακές εκρήξεις, καταιγίδες σκόνης, συμπαρασυρμό σταγόνων θαλασσινού νερού και γύρης φυτών κ.λπ.) όσο και από ανθρώπινες οικονομικές δραστηριότητες (εξόρυξη μεταλλευμάτων και οικοδομικών υλικών, καύση καυσίμων, παραγωγή τσιμέντου κ.λπ. ). Η έντονη μεγάλης κλίμακας απελευθέρωση σωματιδίων στην ατμόσφαιρα είναι μία από τις πιθανές αιτίες της κλιματικής αλλαγής στον πλανήτη.

Το αέριο κέλυφος του πλανήτη μας, που ονομάζεται ατμόσφαιρα, περιστρέφεται επίσης μαζί με τη Γη. Οι διεργασίες που συμβαίνουν σε αυτό καθορίζουν τον καιρό στον πλανήτη μας είναι επίσης η ατμόσφαιρα που προστατεύει τα ζώα και φυτικό κόσμοαπό τις βλαβερές συνέπειες των υπεριωδών ακτίνων, εξασφαλίζει τη βέλτιστη θερμοκρασία κ.λπ. , δεν είναι τόσο εύκολο να προσδιοριστεί, και να γιατί.

Ατμόσφαιρα γης χλμ

Η ατμόσφαιρα είναι ένας χώρος αερίου. Το ανώτερο όριο του δεν είναι σαφώς καθορισμένο, αφού όσο υψηλότερα είναι τα αέρια, τόσο πιο σπάνια είναι και σταδιακά μετακινούνται στο διάστημα. Αν μιλάμε περίπου για τη διάμετρο της ατμόσφαιρας της γης, τότε οι επιστήμονες αποκαλούν τον αριθμό περίπου 2-3 ​​χιλιάδες χιλιόμετρα.

Από τι αποτελείται η ατμόσφαιρα της Γης;τεσσάρων στρωμάτων, τα οποία επίσης μεταβάλλονται ομαλά το ένα στο άλλο. Αυτό:

• τροποσφαίρα;
• στρατόσφαιρα;
• μεσόσφαιρα?
• ιονόσφαιρα (θερμόσφαιρα).

Παρεμπιπτόντως, ένα ενδιαφέρον γεγονός: ο πλανήτης Γη χωρίς ατμόσφαιρα θα ήταν τόσο ήσυχος όσο η Σελήνη, αφού ο ήχος είναι η δόνηση των σωματιδίων του αέρα. Και το γεγονός ότι ο ουρανός είναι μπλε εξηγείται από τη συγκεκριμένη αποσύνθεση των ηλιακών ακτίνων που περνούν από την ατμόσφαιρα.

Χαρακτηριστικά κάθε στρώματος της ατμόσφαιρας

Το πάχος της τροπόσφαιρας είναι από οκτώ έως δέκα χιλιόμετρα (σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη - έως 12, και πάνω από τον ισημερινό - έως 18 χιλιόμετρα). Ο αέρας σε αυτό το στρώμα θερμαίνεται από τη γη και το νερό, άρα τόσο περισσότερο ακτίνα της ατμόσφαιρας της Γης, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία. Το 80 τοις εκατό της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας συγκεντρώνεται εδώ και συγκεντρώνονται υδρατμοί, σχηματίζονται καταιγίδες, καταιγίδες, σύννεφα, βροχοπτώσεις, ο αέρας κινείται σε κάθετες και οριζόντιες κατευθύνσεις.

Η στρατόσφαιρα βρίσκεται από την τροπόσφαιρα σε υψόμετρο οκτώ έως 50 χιλιομέτρων. Ο αέρας εδώ είναι αραιός, έτσι οι ακτίνες του ήλιου δεν είναι διάσπαρτες και το χρώμα του ουρανού γίνεται μοβ. Αυτό το στρώμα απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία που οφείλεται στο όζον.

Η μεσόσφαιρα βρίσκεται ακόμα ψηλότερα - σε υψόμετρο 50-80 χιλιομέτρων. Εδώ ο ουρανός φαίνεται ήδη μαύρος και η θερμοκρασία του στρώματος είναι έως και μείον ενενήντα βαθμούς. Ακολουθεί η θερμόσφαιρα, εδώ η θερμοκρασία ανεβαίνει απότομα και μετά σταματά σε υψόμετρο 600 km στους 240 βαθμούς περίπου.

Το πιο σπάνιο στρώμα είναι η ιονόσφαιρα, χαρακτηρίζεται από υψηλή ηλεκτροδότηση και επίσης αντανακλά ραδιοκύματα διαφορετικού μήκους, όπως ένας καθρέφτης. Εδώ σχηματίζεται το βόρειο σέλας.

Ενημερώθηκε: 31 Μαρτίου 2016 από: Άννα Βόλοσοβετς

Το αέριο περίβλημα που περιβάλλει τον πλανήτη μας Γη, γνωστό ως ατμόσφαιρα, αποτελείται από πέντε κύρια στρώματα. Αυτά τα στρώματα προέρχονται από την επιφάνεια του πλανήτη, από το επίπεδο της θάλασσας (μερικές φορές κάτω) και ανεβαίνουν στο διάστημα με την ακόλουθη σειρά:

• Τροποσφαίρα;
• Στρατόσφαιρα;
• Μεσόσφαιρα;
• Θερμόσφαιρα;
• Εξώσφαιρα.

Διάγραμμα των κύριων στρωμάτων της ατμόσφαιρας της Γης

Ανάμεσα σε καθένα από αυτά τα πέντε κύρια στρώματα υπάρχουν ζώνες μετάβασης που ονομάζονται «παύσεις» όπου συμβαίνουν αλλαγές στη θερμοκρασία, τη σύνθεση και την πυκνότητα του αέρα. Μαζί με τις παύσεις, η ατμόσφαιρα της Γης περιλαμβάνει συνολικά 9 στρώματα.

Τροπόσφαιρα: όπου εμφανίζεται ο καιρός

Από όλα τα στρώματα της ατμόσφαιρας, η τροπόσφαιρα είναι αυτή με την οποία είμαστε πιο εξοικειωμένοι (είτε το καταλαβαίνετε είτε όχι), αφού ζούμε στον πυθμένα της - την επιφάνεια του πλανήτη. Περιβάλλει την επιφάνεια της Γης και εκτείνεται προς τα πάνω για αρκετά χιλιόμετρα. Η λέξη τροπόσφαιρα σημαίνει «αλλαγή του πλανήτη». Ένα πολύ κατάλληλο όνομα, καθώς αυτό το στρώμα είναι όπου εμφανίζεται ο καθημερινός μας καιρός.

Ξεκινώντας από την επιφάνεια του πλανήτη, η τροπόσφαιρα ανεβαίνει σε ύψος 6 έως 20 km. Το κατώτερο τρίτο του στρώματος, που βρίσκεται πιο κοντά σε εμάς, περιέχει το 50% όλων των ατμοσφαιρικών αερίων. Αυτό είναι το μόνο μέρος ολόκληρης της ατμόσφαιρας που αναπνέει. Λόγω του γεγονότος ότι ο αέρας θερμαίνεται από κάτω από την επιφάνεια της γης, η οποία απορροφά τη θερμική ενέργεια του Ήλιου, η θερμοκρασία και η πίεση της τροπόσφαιρας μειώνονται με την αύξηση του υψομέτρου.

Στην κορυφή υπάρχει ένα λεπτό στρώμα που ονομάζεται τροπόπαυση, το οποίο είναι απλώς ένα ρυθμιστικό μεταξύ της τροπόσφαιρας και της στρατόσφαιρας.

Στρατόσφαιρα: το σπίτι του όζοντος

Η στρατόσφαιρα είναι το επόμενο στρώμα της ατμόσφαιρας. Εκτείνεται από 6-20 km έως 50 km πάνω από την επιφάνεια της Γης. Αυτό είναι το στρώμα στο οποίο πετούν τα περισσότερα εμπορικά αεροσκάφη και ταξιδεύουν τα αερόστατα.

Εδώ ο αέρας δεν ρέει πάνω-κάτω, αλλά κινείται παράλληλα με την επιφάνεια πολύ γρήγορα ρεύματα αέρα. Καθώς ανεβαίνετε, η θερμοκρασία αυξάνεται, χάρη στην αφθονία του φυσικού όζοντος (O3), ενός υποπροϊόντος της ηλιακής ακτινοβολίας και του οξυγόνου, το οποίο έχει την ικανότητα να απορροφά τις βλαβερές υπεριώδεις ακτίνες του ήλιου (κάθε αύξηση της θερμοκρασίας με το υψόμετρο στη μετεωρολογία είναι γνωστή ως «αναστροφή»).

Επειδή η στρατόσφαιρα έχει θερμότερες θερμοκρασίες στο κάτω μέρος και χαμηλότερες στην κορυφή, η μεταφορά (κάθετη κίνηση των μαζών αέρα) είναι σπάνια σε αυτό το μέρος της ατμόσφαιρας. Στην πραγματικότητα, μπορείτε να δείτε μια καταιγίδα που μαίνεται στην τροπόσφαιρα από τη στρατόσφαιρα επειδή το στρώμα λειτουργεί ως κάλυμμα μεταφοράς που εμποδίζει τα σύννεφα της καταιγίδας να διεισδύσουν.

Μετά τη στρατόσφαιρα υπάρχει και πάλι ένα ρυθμιστικό στρώμα, αυτή τη φορά που ονομάζεται στρατόπαυση.

Μεσόσφαιρα: μέση ατμόσφαιρα

Η μεσόσφαιρα βρίσκεται περίπου 50-80 km από την επιφάνεια της Γης. Η ανώτερη μεσόσφαιρα είναι το πιο κρύο φυσικό μέρος στη Γη, όπου η θερμοκρασία μπορεί να πέσει κάτω από τους -143°C.

Θερμόσφαιρα: ανώτερη ατμόσφαιρα

Μετά τη μεσόσφαιρα και τη μεσόπαυση έρχεται η θερμόσφαιρα, που βρίσκεται μεταξύ 80 και 700 km πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη και περιέχει λιγότερο από το 0,01% του συνολικού αέρα στο ατμοσφαιρικό περίβλημα. Οι θερμοκρασίες εδώ φτάνουν έως και τους +2000° C, αλλά λόγω της εξαιρετικής λεπτότητας του αέρα και της έλλειψης μορίων αερίου για τη μεταφορά θερμότητας, αυτές οι υψηλές θερμοκρασίες γίνονται αντιληπτές ως πολύ κρύες.

Εξώσφαιρα: το όριο μεταξύ ατμόσφαιρας και χώρου

Σε υψόμετρο περίπου 700-10.000 km πάνω από την επιφάνεια της γης βρίσκεται η εξώσφαιρα - το εξωτερικό άκρο της ατμόσφαιρας, που συνορεύει με το διάστημα. Εδώ οι μετεωρολογικοί δορυφόροι περιφέρονται γύρω από τη Γη.

Τι γίνεται με την ιονόσφαιρα;

Η ιονόσφαιρα δεν είναι ένα ξεχωριστό στρώμα, αλλά στην πραγματικότητα ο όρος χρησιμοποιείται για να αναφέρεται στην ατμόσφαιρα μεταξύ 60 και 1000 km υψόμετρο. Περιλαμβάνει τα ανώτατα μέρη της μεσόσφαιρας, ολόκληρη τη θερμόσφαιρα και μέρος της εξώσφαιρας. Η ιονόσφαιρα πήρε το όνομά της επειδή σε αυτό το μέρος της ατμόσφαιρας η ακτινοβολία από τον Ήλιο ιονίζεται όταν διέρχεται από τα μαγνητικά πεδία της Γης στο και. Αυτό το φαινόμενο παρατηρείται από το έδαφος ως το βόρειο σέλας.