Gornja atmosfera i njihove karakteristike. Atmosfera. Struktura i sastav Zemljine atmosfere

Troposfera

Njegova gornja granica je na nadmorskoj visini od 8-10 km u polarnim, 10-12 km u umjerenim i 16-18 km u tropskim geografskim širinama; niže zimi nego ljeti. Niži, glavni sloj atmosfere sadrži više od 80% ukupne mase atmosferski vazduh i oko 90% sve vodene pare dostupne u atmosferi. Turbulencija i konvekcija su jako razvijene u troposferi, pojavljuju se oblaci, razvijaju se cikloni i anticikloni. Temperatura opada sa povećanjem nadmorske visine sa prosječnim vertikalnim gradijentom od 0,65° / 100 m

Tropopauza

Prijelazni sloj iz troposfere u stratosferu, sloj atmosfere u kojem se temperatura smanjuje s visinom.

Stratosfera

Sloj atmosfere nalazi se na nadmorskoj visini od 11 do 50 km. Mala promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i njeno povećanje u sloju 25-40 km od -56,5 do 0,8 °C (gornji sloj stratosfere ili inverziono područje) su karakteristične. Postigavši vrijednost od oko 273 K (skoro 0 °C) na nadmorskoj visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo područje konstantne temperature naziva se stratopauza i predstavlja granicu između stratosfere i mezosfere.

Stratopauza

Granični sloj atmosfere između stratosfere i mezosfere. Vertikalna raspodjela temperature ima maksimum (oko 0°C).

mezosfera

Mezosfera počinje na nadmorskoj visini od 50 km i proteže se do 80-90 km. Temperatura opada sa visinom sa prosečnim vertikalnim gradijentom (0,25-0,3)°/100 m. Glavni energetski proces je prenos toplote zračenja. Složeni fotohemijski procesi koji uključuju slobodne radikale, vibracijski pobuđene molekule, itd., uzrokuju sjaj atmosfere.

Mesopauza

Prijelazni sloj između mezosfere i termosfere. Postoji minimum u vertikalnoj distribuciji temperature (oko -90°C).

Pocket Line

Visina iznad nivoa mora, koja se konvencionalno uzima kao granica između Zemljine atmosfere i svemira. Karmanova linija nalazi se na nadmorskoj visini od 100 km.

Granica Zemljine atmosfere

Termosfera

Gornja granica je oko 800 km. Temperatura se penje na nadmorske visine od 200-300 km, gdje dostiže vrijednosti od reda od 1500 K, nakon čega ostaje gotovo konstantna do velikih visina. Pod uticajem ultraljubičastog i rendgenskog zračenja sunčevo zračenje i dolazi do jonizacije zraka kosmičkim zračenjem ("polarna svjetla") - glavna područja jonosfere leže unutar termosfere. Na visinama preko 300 km prevladava atomski kiseonik. Gornja granica termosfere je u velikoj mjeri određena trenutnom aktivnošću Sunca. U periodima niske aktivnosti dolazi do primjetnog smanjenja veličine ovog sloja.

Termopauza

Područje atmosfere u blizini vrha termosfere. U ovom području apsorpcija sunčevog zračenja je zanemarljiva i temperatura se zapravo ne mijenja s visinom.

Egzosfera (Orb disperzije)

Atmosferski slojevi do visine od 120 km

Egzosfera je zona raspršivanja, vanjski dio termosfere, smješten iznad 700 km. Gas u egzosferi je veoma razrijeđen i odavde dolazi do curenja njegovih čestica u međuplanetarni prostor (disipacija).

Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmiješana mješavina plinova. U višim slojevima distribucija gasova po visini zavisi od njihove molekularne mase, koncentracija težih gasova opada brže sa udaljavanjem od Zemljine površine. Zbog smanjenja gustine gasova, temperatura pada sa 0°C u stratosferi na -110°C u mezosferi. Međutim, kinetička energija pojedinih čestica na visinama od 200-250 km odgovara temperaturi od ~ 150 °C. Iznad 200 km, uočene su značajne fluktuacije u temperaturi i gustini gasova u vremenu i prostoru.

Na visini od oko 2000-3500 km, egzosfera postupno prelazi u tzv. blizu svemirski vakuum, koji je ispunjen vrlo razrijeđenim česticama međuplanetarnog plina, uglavnom atomima vodika. Ali ovaj gas je samo delić međuplanetarne materije. Drugi dio čine čestice poput prašine kometnog i meteorskog porijekla. Pored izuzetno razrijeđenih čestica poput prašine, u ovaj prostor prodire elektromagnetno i korpuskularno zračenje solarnog i galaktičkog porijekla.

Troposfera čini oko 80% mase atmosfere, stratosfera - oko 20%; masa mezosfere nije veća od 0,3%, termosfera je manja od 0,05% ukupne mase atmosfere. Na osnovu električnih svojstava u atmosferi razlikuju se neutrosfera i jonosfera. Trenutno se vjeruje da se atmosfera prostire na nadmorskoj visini od 2000-3000 km.

Homosfera i heterosfera razlikuju se u zavisnosti od sastava gasa u atmosferi. Heterosfera je oblast u kojoj gravitacija utiče na odvajanje gasova, jer je njihovo mešanje na ovoj visini zanemarljivo. Otuda promjenjiv sastav heterosfere. Ispod njega leži dobro izmiješan dio atmosfere, homogenog sastava, nazvan homosfera. Granica između ovih slojeva naziva se turbopauza i nalazi se na nadmorskoj visini od oko 120 km.

U atmosferi - (5,1-5,3) ⋅10 18 kg. Od toga je masa suvog vazduha (5,1352 ± 0,0003) ⋅10 18 kg, ukupna masa vodene pare je u proseku 1,27⋅10 16 kg.

Pored gasova navedenih u tabeli, atmosfera sadrži N 2 O (\ displaystyle ((\ ce (N2O)) i drugi dušikovi oksidi ( NO 2 (\ displaystyle (\ ce (NO2))),), propan i drugi ugljovodonici, O 3 (\ displaystyle ((\ ce (O3)))) , Cl 2 (\ displaystyle (\ ce (Cl2))) , SO 2 (\ displaystyle (\ ce (SO2))) , NH 3 (\ displaystyle (\ ce (NH3))) , , HCl (\ displaystyle (\ ce (HCl))) , HF (\ displaystyle (\ ce (HF))) , HBr (\ displaystyle (\ ce (HBr))) , HI (\ displaystyle ((\ ce (HI)))), parovi Hg (\ displaystyle (\ ce (Hg))) , I 2 (\ displaystyle (\ ce (I2))) , Br 2 (\ displaystyle (\ ce (Br2))) kao i mnogi drugi gasovi u malim količinama. Veliki broj suspendovanih čvrstih i tečnih čestica (aerosol) se stalno nalazi u troposferi. Najrjeđi plin u Zemljinoj atmosferi je Rn (\ displaystyle (\ ce (Rn))) .

Struktura atmosfere

Granični sloj atmosfere

Donji troposferski sloj (debljine 1-2 km), u kojem stanje i svojstva Zemljine površine direktno utiču na dinamiku atmosfere.

Troposfera

Njegova gornja granica je na nadmorskoj visini od 8-10 km u polarnim, 10-12 km u umjerenim i 16-18 km u tropskim geografskim širinama; niže zimi nego ljeti.
Donji, glavni sloj atmosfere sadrži više od 80% ukupne mase atmosferskog vazduha i oko 90% sve vodene pare u atmosferi. Turbulencija i konvekcija su jako razvijene u troposferi, pojavljuju se oblaci, razvijaju se cikloni i anticikloni. Temperatura opada sa povećanjem nadmorske visine sa prosječnim vertikalnim gradijentom od 0,65 ° / 100 metara.

Tropopauza

Prijelazni sloj iz troposfere u stratosferu, sloj atmosfere u kojem se temperatura smanjuje s visinom.

Stratosfera

Sloj atmosfere nalazi se na nadmorskoj visini od 11 do 50 km. Lagana promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i njeno povećanje u sloju 25-40 km od minus 56,5 do +0,8 ° C (gornji sloj stratosfere ili inverziono područje ) su karakteristični. Postigavši vrijednost od oko 273 K (skoro 0 °C) na nadmorskoj visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo područje konstantne temperature naziva se stratopauza i predstavlja granicu između stratosfere i mezosfere. Sredinom 19. vijeka vjerovalo se da na visini od 12 km (6 hiljada toises) Zemljina atmosfera završava (Pet sedmica u balonu, 13 hl). Stratosfera sadrži ozonski omotač koji štiti Zemlju od ultraljubičastog zračenja.

Stratopauza

Granični sloj atmosfere između stratosfere i mezosfere. Vertikalna raspodjela temperature ima maksimum (oko 0°C).

mezosfera

Termosfera

Gornja granica je oko 800 km. Temperatura se penje na nadmorske visine od 200-300 km, gdje dostiže vrijednosti od reda od 1500 K, nakon čega ostaje gotovo konstantna do velikih visina. Pod uticajem sunčevog i kosmičkog zračenja dolazi do jonizacije vazduha ("polarna svetla") - glavna područja jonosfere leže unutar termosfere. Na visinama preko 300 km prevladava atomski kiseonik. Gornja granica termosfere je u velikoj mjeri određena trenutnom aktivnošću Sunca. U periodima niske aktivnosti - na primjer, 2008-2009 - primetno je smanjenje veličine ovog sloja.

Termopauza

Područje atmosfere u blizini vrha termosfere. U ovom području apsorpcija sunčevog zračenja je zanemarljiva i temperatura se praktično ne mijenja s visinom.

Egzosfera (Orb disperzije)

Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmiješana mješavina plinova. U višim slojevima distribucija gasova po visini zavisi od njihove molekularne mase, koncentracija težih gasova opada brže sa udaljavanjem od Zemljine površine. Zbog smanjenja gustine gasova, temperatura pada sa 0°C u stratosferi na minus 110°C u mezosferi. Međutim, kinetička energija pojedinih čestica na visinama od 200-250 km odgovara temperaturi od ~ 150 °C. Iznad 200 km, uočene su značajne fluktuacije u temperaturi i gustini gasova u vremenu i prostoru.

Na visini od oko 2000-3500 km egzosfera postepeno prelazi u tzv. vakuum blizu svemira, koji je ispunjen rijetkim česticama međuplanetarnog plina, uglavnom atomima vodonika. Ali ovaj gas je samo delić međuplanetarne materije. Drugi dio čine čestice poput prašine kometnog i meteorskog porijekla. Pored izuzetno razrijeđenih čestica poput prašine, u ovaj prostor prodire elektromagnetno i korpuskularno zračenje solarnog i galaktičkog porijekla.

Analiza podataka instrumenta SWAN na letjelici SOHO pokazala je da se najudaljeniji dio Zemljine egzosfere (geokorona) proteže na oko 100 Zemljinih radijusa, odnosno oko 640 hiljada km, odnosno mnogo dalje od Mjesečeve orbite.

Pregled

Troposfera čini oko 80% mase atmosfere, stratosfera - oko 20%; masa mezosfere nije veća od 0,3%, termosfera je manja od 0,05% ukupne mase atmosfere.

Na osnovu električnih svojstava u atmosferi, neutrosfera i jonosfera.

U zavisnosti od sastava gasa u atmosferi, homosfera i heterosfera. Heterosfera- ovo je oblast u kojoj gravitacija utiče na odvajanje gasova, jer je njihovo mešanje na ovoj visini zanemarljivo. Otuda promjenjiv sastav heterosfere. Ispod njega leži dobro izmiješan dio atmosfere, homogenog sastava, nazvan homosfera. Granica između ovih slojeva naziva se turbopauza i nalazi se na nadmorskoj visini od oko 120 km.

Ostala svojstva atmosfere i uticaji na ljudski organizam

Već na nadmorskoj visini od 5 km kod neobučene osobe dolazi do gladovanja kiseonikom i bez adaptacije radna sposobnost osobe je značajno smanjena. Tu se završava fiziološka zona atmosfere. Ljudsko disanje postaje nemoguće na visini od 9 km, iako atmosfera sadrži kisik do oko 115 km.

Atmosfera nas opskrbljuje kisikom koji nam je potreban za disanje. Međutim, zbog pada ukupnog pritiska atmosfere kako se ona diže na visinu, parcijalni pritisak kiseonika takođe se smanjuje u skladu sa tim.

Istorija formiranja atmosfere

Prema najrasprostranjenijoj teoriji, Zemljina atmosfera je kroz istoriju ove potonje bila u tri različita sastava. Prvobitno se sastojao od lakih gasova (vodonik i helijum) uhvaćenih iz međuplanetarnog prostora. Ovo je tzv primarna atmosfera... U sljedećoj fazi, aktivna vulkanska aktivnost dovela je do zasićenja atmosfere drugim plinovima osim vodonika (ugljični dioksid, amonijak, vodena para). Tako je formirano sekundarna atmosfera... Atmosfera je bila obnavljajuća. Nadalje, proces formiranja atmosfere određen je sljedećim faktorima:

curenje lakih gasova (vodonik i helijum) u međuplanetarni prostor;
hemijske reakcije koje se odvijaju u atmosferi pod uticajem ultraljubičastog zračenja, pražnjenja groma i neki drugi faktori.

Postepeno su ovi faktori doveli do formiranja tercijarne atmosfere karakteriše mnogo niži sadržaj vodonika i mnogo veći azot i ugljen-dioksid(nastala kao rezultat hemijske reakcije od amonijaka i ugljovodonika).

Nitrogen

Formiranje velike količine dušika nastaje zbog oksidacije atmosfere amonijak-vodik molekularnim kisikom O 2 (\ displaystyle (\ ce (O2))), koji je počeo dolaziti sa površine planete kao rezultat fotosinteze, počevši od prije 3 milijarde godina. Takođe azot N 2 (\ displaystyle (\ ce (N2))) ispuštaju u atmosferu kao rezultat denitrifikacije nitrata i drugih spojeva koji sadrže dušik. Azot se oksidira ozonom do NE (\ displaystyle ((\ ce (NO)) v gornjih slojeva atmosfera.

Nitrogen N 2 (\ displaystyle (\ ce (N2))) ulazi u reakcije samo pod određenim uslovima (na primjer, tokom pražnjenja groma). Oksidacija molekularnog dušika ozonom uz električna pražnjenja u malim količinama koristi se u industrijska proizvodnja azotna đubriva... Može se oksidirati uz malu potrošnju energije i pretvoriti u biološki aktivan oblik pomoću cijanobakterija (plavo-zelene alge) i bakterija nodula koje formiraju rizobijalnu simbiozu sa mahunarkama, koje mogu biti efikasne biljke zelenog gnojiva koje ne iscrpljuju, već obogaćuju tlo. prirodna đubriva.

Kiseonik

Sastav atmosfere počeo se radikalno mijenjati pojavom živih organizama na Zemlji, kao rezultat fotosinteze, praćene oslobađanjem kisika i apsorpcijom ugljičnog dioksida. U početku se kisik trošio na oksidaciju reduciranih spojeva - amonijaka, ugljikovodika, željeznog oblika željeza sadržanog u oceanima i drugih. Na kraju ove faze, sadržaj kiseonika u atmosferi počeo je da raste. Postepeno se formirala moderna atmosfera sa oksidativnim svojstvima. Budući da je to izazvalo ozbiljne i nagle promjene u mnogim procesima koji se odvijaju u atmosferi, litosferi i biosferi, ovaj događaj je nazvan kisikovom katastrofom.

Inertni gasovi

Izvori inertnih gasova su vulkanske erupcije i raspad radioaktivnih elemenata. Zemlja općenito, a atmosfera posebno, iscrpljena je inertnim plinovima u odnosu na svemir i neke druge planete. Ovo se odnosi na helijum, neon, kripton, ksenon i radon. Koncentracija argona je, naprotiv, nenormalno visoka i iznosi skoro 1% gasovitog sastava atmosfere. Velika količina ovog plina nastala je zbog intenzivnog raspadanja radioaktivnog izotopa kalija-40 u utrobi Zemlje.

Zagađenje zraka

Nedavno su ljudi počeli da utiču na evoluciju atmosfere. Rezultat ljudske aktivnosti postao je stalni porast sadržaja ugljičnog dioksida u atmosferi zbog sagorijevanja ugljikovodičnih goriva akumuliranih u prethodnim geološkim erama. Ogromne količine se troše u fotosintezi i apsorbuju ih svjetski okeani. Ovaj plin ulazi u atmosferu zbog raspadanja karbonatnih stijena i organskih tvari biljnog i životinjskog porijekla, kao i zbog vulkanizma i ljudskih proizvodnih aktivnosti. U proteklih 100 godina, sadržaj CO 2 (\ displaystyle (\ ce (CO2))) u atmosferi povećao za 10%, pri čemu najveći dio (360 milijardi tona) dolazi od sagorijevanja goriva. Ako se nastavi stopa rasta sagorevanja goriva, onda će u narednih 200-300 godina broj CO 2 (\ displaystyle (\ ce (CO2))) u atmosferi će se udvostručiti i može dovesti do globalnih klimatskih promjena.

Sagorevanje goriva je glavni izvor zagađujućih gasova ( CO (\ displaystyle ((\ ce (CO)) ,

Atmosfera(od grčkog atmos - para i spharia - lopta) - zračna ljuska Zemlje koja se rotira s njom. Razvoj atmosfere bio je usko povezan sa geološkim i geohemijskim procesima koji se odvijaju na našoj planeti, kao i sa aktivnostima živih organizama.

Donja granica atmosfere poklapa se sa površinom Zemlje, jer zrak prodire u najmanje pore u tlu i rastvara se čak iu vodi.

Gornja granica na visini od 2000-3000 km postepeno prelazi u svemir.

Zahvaljujući atmosferi, koja sadrži kiseonik, moguć je život na Zemlji. Atmosferski kisik se koristi u procesu disanja ljudi, životinja i biljaka.

Da nije bilo atmosfere, Zemlja bi bila tiha kao mjesec. Uostalom, zvuk je vibracija čestica zraka. Plava boja neba je zbog činjenice da sunčeve zrake prolazeći kroz atmosferu, kao kroz sočivo, razlažu se u svoje sastavne boje. Pritom se najviše raspršuju zraci plave i plave boje.

Atmosfera zadržava većinu sunčevog ultraljubičastog zračenja, koje ima štetan učinak na žive organizme. Takođe zadržava toplotu na površini Zemlje, sprečavajući našu planetu da se ohladi.

Struktura atmosfere

U atmosferi se može razlikovati nekoliko slojeva koji se razlikuju po gustoći i gustoći (slika 1).

Troposfera

Troposfera- najniži sloj atmosfere čija je debljina 8-10 km iznad polova, 10-12 km u umjerenim geografskim širinama i 16-18 km iznad ekvatora.

Rice. 1. Struktura Zemljine atmosfere

Vazduh u troposferi se zagreva sa zemljine površine, odnosno sa zemlje i vode. Stoga se temperatura zraka u ovom sloju smanjuje s visinom u prosjeku za 0,6 °C na svakih 100 m. Na gornjoj granici troposfere dostiže -55 °C. Istovremeno, u ekvatorijalnom području na gornjoj granici troposfere temperatura zraka je -70 ° C, a na području Sjevernog pola -65 ° C.

U troposferi je koncentrisano oko 80% mase atmosfere, nalazi se gotovo sva vodena para, javljaju se grmljavine, oluje, oblaci i padavine, a javlja se i vertikalno (konvekcija) i horizontalno (vjetar) kretanje zraka.

Možemo reći da se vrijeme uglavnom formira u troposferi.

Stratosfera

Stratosfera- sloj atmosfere koji se nalazi iznad troposfere na visini od 8 do 50 km. Boja neba u ovom sloju izgleda ljubičasta, što se objašnjava razrjeđivanjem zraka, zbog čega se sunčevi zraci gotovo ne raspršuju.

Stratosfera sadrži 20% mase atmosfere. Zrak u ovom sloju je razrijeđen, vodene pare praktički nema, pa se stoga gotovo i ne stvaraju oblaci i padavine. Međutim, u stratosferi se uočavaju stabilne zračne struje, čija brzina doseže 300 km / h.

Ovaj sloj je koncentrisan ozona(ozonski ekran, ozonosfera), sloj koji upija ultraljubičaste zrake, sprečavajući ih da dođu do Zemlje i na taj način štiteći žive organizme na našoj planeti. Zahvaljujući ozonu, temperatura zraka na gornjoj granici stratosfere je u rasponu od -50 do 4-55 ° C.

Između mezosfere i stratosfere postoji prelazna zona – stratopauza.

mezosfera

mezosfera- sloj atmosfere koji se nalazi na nadmorskoj visini od 50-80 km. Gustina zraka ovdje je 200 puta manja nego na površini Zemlje. Čini se da je nebo u mezosferi crno, a zvijezde su vidljive tokom dana. Temperatura vazduha pada na -75 (-90) ° C.

Na visini od 80 km počinje termosfera. Temperatura zraka u ovom sloju naglo raste do visine od 250 m, a zatim postaje konstantna: na visini od 150 km dostiže 220-240 ° C; na nadmorskoj visini od 500-600 km, prelazi 1500 °C.

U mezosferi i termosferi, pod dejstvom kosmičkih zraka, molekuli gasa se raspadaju na nabijene (jonizovane) čestice atoma, pa se ovaj deo atmosfere naziva jonosfera- sloj vrlo razrijeđenog zraka koji se nalazi na nadmorskoj visini od 50 do 1000 km, a sastoji se uglavnom od joniziranih atoma kisika, molekula dušikovog oksida i slobodnih elektrona. Ovaj sloj karakteriše visoka naelektrisanost, a dugi i srednji radio talasi se odbijaju od njega, kao od ogledala.

U jonosferi nastaju aurore - sjaj razrijeđenih plinova pod utjecajem električno nabijenih čestica koje lete sa Sunca - i oštre fluktuacije magnetsko polje.

Egzosfera

Egzosfera- vanjski sloj atmosfere, koji se nalazi iznad 1000 km. Ovaj sloj se još naziva i sferom raspršivanja, jer se čestice plina ovdje kreću velikom brzinom i mogu se raspršiti u svemir.

Sastav atmosfere

Atmosfera je mešavina gasova, a sastoji se od azota (78,08%), kiseonika (20,95%), ugljen-dioksida (0,03%), argona (0,93%), male količine helijuma, neona, ksenona, kriptona (0,01%) , ozon i druge gasove, ali je njihov sadržaj zanemarljiv (tabela 1). Savremeni sastav Zemljinog vazduha ustanovljen je pre više od sto miliona godina, ali proizvodne aktivnostičovjek je ipak doveo do njegove promjene. Trenutno se bilježi povećanje sadržaja CO 2 za oko 10-12%.

Gasovi koji čine atmosferu djeluju različito funkcionalne uloge... Međutim, glavni značaj ovih gasova određen je prvenstveno činjenicom da oni veoma snažno apsorbuju energiju zračenja i tako značajno utiču na temperaturni režim površine Zemlje i atmosfere.

Tabela 1. Hemijski sastav suhi atmosferski vazduh u blizini zemljine površine

	Volumenska koncentracija. %	Molekularna težina, jedinice

Kiseonik

Ugljen-dioksid





Dušikov oksid
	od 0 do 0,00001
Sumporov dioksid	od 0 do 0,000007 ljeti; od 0 do 0,000002 zimi
	Od 0 do 0,000002	46,0055/17,03061
Azog dioksid

Ugljen monoksid

Nitrogen, najrasprostranjeniji gas u atmosferi, nije hemijski aktivan.

Kiseonik, za razliku od azota, vrlo je aktivan hemijski element. Specifična funkcija kisika je oksidacija organske tvari heterotrofnih organizama, stijena i nedovoljno oksidiranih plinova koje vulkani emituju u atmosferu. Bez kiseonika ne bi došlo do raspadanja mrtve organske materije.

Uloga ugljičnog dioksida u atmosferi je izuzetno velika. U atmosferu ulazi kao rezultat procesa sagorijevanja, disanja živih organizama, raspadanja i prije svega je glavni građevinski materijal za stvaranje organske materije u fotosintezi. Osim toga, svojstvo ugljičnog dioksida je od velike važnosti da prenosi kratkovalno sunčevo zračenje i apsorbira dio toplotnog dugovalnog zračenja, što će stvoriti takozvani efekat staklene bašte, o čemu će biti riječi u nastavku.

Utjecaj na atmosferski procesi, posebno na termalni režim stratosfere, ima ozona. Ovaj plin služi kao prirodni apsorber ultraljubičastog zračenja sunca, a apsorpcija sunčevog zračenja dovodi do zagrijavanja zraka. Prosječne mjesečne vrijednosti ukupnog sadržaja ozona u atmosferi variraju u zavisnosti od geografske širine područja i doba godine u rasponu od 0,23-0,52 cm (to je debljina ozonskog omotača pri pritisku i temperaturi tla) . Uočava se povećanje sadržaja ozona od ekvatora do polova i godišnja varijacija sa minimumom u jesen i maksimumom u proljeće.

Karakteristično svojstvo atmosfere je da se sadržaj glavnih gasova (dušik, kiseonik, argon) neznatno menja sa visinom: na visini od 65 km u atmosferi sadržaj azota je 86%, kiseonika 19, argona je 0,91, a na nadmorskoj visini od 95 km - azota 77, kiseonika - 21,3, argona - 0,82%. Konstantnost sastava atmosferskog zraka vertikalno i horizontalno održava se njegovim miješanjem.

Pored gasova, vazduh sadrži vodena para i čvrste čestice. Potonji mogu biti prirodnog i vještačkog (antropogenog) porijekla. To su polen, sitni kristali soli, cestovna prašina, aerosolne nečistoće. Kada sunčevi zraci uđu u prozor, mogu se vidjeti golim okom.

Čvrstih čestica posebno ima u vazduhu gradova i velikih industrijskih centara, gde se aerosolima dodaju emisije štetnih gasova i njihovih nečistoća koje nastaju tokom sagorevanja goriva.

Koncentracija aerosola u atmosferi određuje prozirnost zraka, što utiče na sunčevo zračenje koje dopire do površine Zemlje. Najveći aerosoli su kondenzaciona jezgra (od lat. condensatio- zbijanje, zgušnjavanje) - doprinose transformaciji vodene pare u kapljice vode.

Vrijednost vodene pare određena je prvenstveno činjenicom da odlaže dugovalnu toplotno zračenje Zemljina površina; predstavlja glavnu kariku velikih i malih ciklusa vlage; povećava temperaturu vazduha tokom kondenzacije vodenih slojeva.

Količina vodene pare u atmosferi se mijenja tokom vremena i prostora. Tako se koncentracija vodene pare na površini zemlje kreće od 3% u tropima do 2-10 (15)% na Antarktiku.

Prosječni sadržaj vodene pare u vertikalnom stupcu atmosfere u umjerenim geografskim širinama je oko 1,6-1,7 cm (takva debljina će imati sloj kondenzirane vodene pare). Informacije o vodenoj pari u različitim slojevima atmosfere su kontradiktorne. Pretpostavljalo se, na primjer, da u rasponu nadmorske visine od 20 do 30 km specifična vlažnost jako raste s visinom. Međutim, naknadna mjerenja ukazuju na veću suhoću stratosfere. Očigledno, specifična vlažnost u stratosferi malo zavisi od visine i iznosi 2-4 mg/kg.

Promjenjivost sadržaja vodene pare u troposferi određena je interakcijom procesa isparavanja, kondenzacije i horizontalnog transporta. Kao rezultat kondenzacije vodene pare nastaju i padaju oblaci padavine u obliku kiše, grada i snijega.

Procesi faznih prelaza vode odvijaju se uglavnom u troposferi, zbog čega se oblaci u stratosferi (na visinama od 20-30 km) i mezosferi (u blizini mezopauze), nazvani sedefasti i srebrnasti, uočavaju relativno retko, dok se troposferski oblaci često pokrivaju oko 50% ukupne zemljine površine.

Količina vodene pare koja može biti sadržana u zraku ovisi o temperaturi zraka.

1 m 3 zraka na temperaturi od -20 ° C ne može sadržavati više od 1 g vode; na 0 ° C - ne više od 5 g; na +10 ° C - ne više od 9 g; na +30 ° C - ne više od 30 g vode.

Izlaz:što je temperatura zraka viša, više vodene pare može sadržavati.

Vazduh može biti zasićen i nije zasićeno vodena para. Dakle, ako na temperaturi od +30 ° C 1 m 3 zraka sadrži 15 g vodene pare, zrak nije zasićen vodenom parom; ako je 30 g zasićeno.

Apsolutna vlažnost Je količina vodene pare sadržana u 1 m 3 zraka. Izražava se u gramima. Na primjer, ako kažu "apsolutna vlažnost je 15", to znači da 1 m L sadrži 15 g vodene pare.

Relativna vlažnost Je omjer (u procentima) stvarnog sadržaja vodene pare u 1 m 3 zraka i količine vodene pare koja može biti sadržana u 1 ml L na datoj temperaturi. Na primjer, ako je radio tokom emitovanja meteorološke prognoze rekao da je relativna vlažnost 70%, to znači da zrak sadrži 70% vodene pare koju može zadržati na datoj temperaturi.

Što je veća relativna vlažnost vazduha, tj. što je zrak bliži zasićenju, vjerovatnije su padavine.

U ekvatorijalnoj zoni uočava se uvijek visoka (do 90%) relativna vlažnost zraka, jer održava toplota vazduh i ima dosta isparavanja sa površine okeana. Ista visoka relativna vlažnost iu polarnim područjima, ali zato što pri niskim temperaturama čak i mala količina vodene pare čini vazduh zasićenim ili blizu zasićenja. U umjerenim geografskim širinama relativna vlažnost zraka se mijenja sa godišnjim dobima - zimi je viša, ljeti niža.

Posebno niska relativna vlažnost u pustinjama: 1 m 1 vazduha tamo sadrži dva do tri puta manje od količine vodene pare moguće na datoj temperaturi.

Za mjerenje relativne vlažnosti koristite higrometar (od grčkog Hygros - mokar i metreco - mjerim).

Kada se ohladi, zasićeni zrak ne može zadržati istu količinu vodene pare, on se zgušnjava (kondenzira), pretvarajući se u kapljice magle. Magla se može uočiti ljeti u vedrim i prohladnim noćima.

Oblaci- ovo je ista magla, samo što se ne formira na površini zemlje, već na određenoj visini. Podižući se, vazduh se hladi, a vodena para u njemu kondenzuje. Nastale sitne kapljice vode čine oblake.

U formiranju oblaka učestvuju i čvrste čestice suspendovan u troposferi.

Oblaci mogu imati različit oblik, što zavisi od uslova njihovog formiranja (tabela 14).

Najniži i najteži oblaci su slojeviti. Nalaze se na nadmorskoj visini od 2 km od površine zemlje. Na nadmorskoj visini od 2 do 8 km mogu se uočiti slikovitiji kumulusni oblaci. Najviši i najlakši su cirusni oblaci. Nalaze se na nadmorskoj visini od 8 do 18 km iznad površine zemlje.

Porodice	Rođenje oblaka	Vanjski izgled
A. Oblaci gornjeg sloja - iznad 6 km	I. Cirrus	Filiformna, vlaknasta, bijela
	II. Cirocumulus	Slojevi i grebeni sitnih ljuskica i kovrča, bijeli
	III. Cirrostratus	Prozirni bjelkasti veo
B. Srednja oblačnost - iznad 2 km	IV. Altocumulus	Šavovi i izbočine bijele i sive boje
B. Srednja oblačnost - iznad 2 km	V. Visoko slojevit	Glatki omotač mliječno sive boje
B. Niski oblaci - do 2 km	Vi. Nimbostratus	Čvrst bezobličan sivi sloj
	Vii. Stratocumulus	Neprovidni sivi slojevi i grebeni
	VIII. Slojevito	Neproziran plašt sive boje
D. Oblaci vertikalnog razvoja - od donjeg do gornjeg sloja	IX. Cumulus	Klubovi i kupole su jarko bijeli, sa poderanim ivicama na vjetru
D. Oblaci vertikalnog razvoja - od donjeg do gornjeg sloja	X. Kumulonimbus	Snažne kumulusne mase, tamno olovne

Zaštita atmosfere

Glavni izvor su industrijska preduzeća i automobile. U velikim gradovima, problem zagađenja gasom na glavnim saobraćajnicama je veoma akutan. Zato je u mnogim velikim gradovima svijeta, pa tako i kod nas, uvedena ekološka kontrola toksičnosti izduvnih plinova vozila. Prema mišljenju stručnjaka, dim i prašina zraka mogu prepoloviti usis. solarna energija na površinu zemlje, što će dovesti do promjene prirodnih uslova.

> Zemljina atmosfera

Opis atmosfere zemlje za decu svih uzrasta: od čega se sastoji vazduh, prisustvo gasova, slojevi sa fotografijama, klima i vremenske prilike treće planete Sunčevog sistema.

Za male već je poznato da je Zemlja jedina planeta u našem sistemu koja ima održivu atmosferu. Plinski pokrivač nije samo bogat zrakom, već nas štiti i od prekomjerne topline i sunčevog zračenja. Bitan objasniti djeci da je sistem dizajniran neverovatno dobro, jer omogućava da se površina zagreje tokom dana i ohladi noću, uz održavanje prihvatljivog balansa.

Počni objašnjenje za djecu moguće je s činjenicom da se globus zemljine atmosfere prostire na 480 km, ali najveći dio je 16 km od površine. Što je visina veća, to je niži pritisak. Ako uzmemo nivo mora, onda je pritisak tamo 1 kg po kvadratnom centimetru. Ali na visini od 3 km, promijenit će se - 0,7 kg po kvadratnom centimetru. Naravno, u takvim uslovima je teže disati ( djeca mogli bi to osjetiti ako su ikada otišli na planinarenje u planine).

Sastav Zemljinog zraka - Objašnjenje za djecu

Među plinovima se razlikuju:

Azot - 78%.
Kiseonik - 21%.
Argon - 0,93%.
Ugljen dioksid - 0,038%.
V male količine tu su i vodena para i druge nečistoće gasa.

Atmosferski slojevi Zemlje - objašnjenje za djecu

Roditelji ili nastavnici u školi Treba podsjetiti da je Zemljina atmosfera podijeljena na 5 nivoa: egzosfera, termosfera, mezosfera, stratosfera i troposfera. Sa svakim slojem, atmosfera se sve više otapa dok se plinovi konačno ne rasprše u svemiru.

Troposfera je najbliža površini. Sa debljinom od 7-20 km, čini polovinu Zemljine atmosfere. Što je bliže Zemlji, zrak se više zagrijava. Ovdje se skuplja gotovo sva vodena para i prašina. Djeca možda neće biti iznenađena da upravo na ovom nivou oblaci lebde.

Stratosfera počinje od troposfere i uzdiže se 50 km iznad površine. Ovdje ima puno ozona koji zagrijava atmosferu i štiti od štetnog sunčevog zračenja. Vazduh je 1000 puta tanji nego iznad nivoa mora i neobično je suv. Zato se avioni ovde osećaju odlično.

Mezosfera: 50 km do 85 km iznad površine. Vrh se naziva mezopauza i najhladnije je mjesto u Zemljinoj atmosferi (-90°C). To je veoma teško istražiti, jer mlazni avioni ne mogu stići tamo, a orbitalna visina satelita je prevelika. Naučnici znaju samo da ovdje gore meteori.

Termosfera: 90 km i između 500-1000 km. Temperatura dostiže 1500°C. Smatra se dijelom Zemljine atmosfere, ali je važan objasniti djeci da je gustina zraka ovdje toliko niska da se većina već percipira kao svemir. Zapravo, ovdje se nalaze spejs šatlovi i Međunarodna svemirska stanica. Osim toga, ovdje se formiraju aurore. Nabijene kosmičke čestice dolaze u kontakt sa atomima i molekulima termosfere, prenoseći ih na viši energetski nivo. Zahvaljujući tome, ove fotone svjetlosti vidimo u obliku aurore borealis.

Egzosfera je najviši sloj. Nevjerovatno tanka linija stapanja atmosfere sa prostorom. Sastoji se od široko raspršenih čestica vodika i helijuma.

Klima i vrijeme na Zemlji - objašnjenje za djecu

Za male neophodno objasniti da Zemlja uspijeva zadržati mnoge žive vrste zahvaljujući regionalnoj klimi, koju predstavljaju ekstremna hladnoća na polovima i tropska vrućina na ekvatoru. Djeca treba znati da je regionalna klima vrijeme, koje na određenom području ostaje nepromijenjeno 30 godina. Naravno, ponekad se može promijeniti i nekoliko sati, ali uglavnom ostaje stabilan.

Osim toga, razlikuje se i globalna kopnena klima - prosječna regionalna. To se mijenjalo tokom ljudske istorije. Danas dolazi do naglog zagrevanja. Naučnici alarmiraju jer staklenički plinovi uzrokovani ljudskom aktivnošću zadržavaju toplinu u atmosferi, rizikujući da našu planetu pretvore u Veneru.

Kompozicija atmosfere. Vazdušna školjka naša planeta - atmosferaštiti površinu zemlje od štetnog djelovanja sunčevog ultraljubičastog zračenja na žive organizme. Takođe štiti Zemlju od kosmičkih čestica - prašine i meteorita.

Atmosfera se sastoji od mehaničke mešavine gasova: 78% njene zapremine je azot, 21% kiseonik i manje od 1% helij, argon, kripton i drugi inertni gasovi. Količina kisika i dušika u zraku je praktički nepromijenjena, jer dušik gotovo ne ulazi u spojeve s drugim tvarima, a kisik, koji iako je vrlo aktivan i troši se za disanje, oksidaciju i sagorijevanje, biljke stalno nadoknađuju.

Do visine od oko 100 km, postotak ovih plinova ostaje praktično nepromijenjen. To je zbog činjenice da se zrak stalno miješa.

Osim ovih plinova, atmosfera sadrži oko 0,03% ugljičnog dioksida, koji je obično koncentrisan blizu površine zemlje i neravnomjerno raspoređen: u gradovima, industrijskim centrima i područjima vulkanske aktivnosti, njegova količina raste.

U atmosferi uvijek postoji određena količina nečistoća - vodene pare i prašine. Sadržaj vodene pare zavisi od temperature vazduha: što je temperatura viša, vazduh sadrži više pare. Zbog prisustva pare vode u vazduhu, moguće su atmosferske pojave poput duge, prelamanja sunčeve svetlosti itd.

Prašina ulazi u atmosferu prilikom vulkanskih erupcija, pješčanih i prašnih oluja, uz nepotpuno sagorijevanje goriva u termoelektranama itd.

Struktura atmosfere. Gustoća atmosfere mijenja se s visinom: na površini Zemlje je najveća, a opada kako raste. Dakle, na nadmorskoj visini od 5,5 km, gustoća atmosfere je 2 puta, a na visini od 11 km - 4 puta manja nego u površinskom sloju.

U zavisnosti od gustine, sastava i svojstava gasova, atmosfera se deli na pet koncentričnih slojeva (slika 34).

Rice. 34. Vertikalni presjek atmosfere (atmosferska stratifikacija)

1. Donji sloj se zove troposfera. Njegova gornja granica ide na nadmorskoj visini od 8-10 km na polovima i 16-18 km na ekvatoru. Troposfera sadrži do 80% ukupne mase atmosfere i gotovo svu vodenu paru.

Temperatura vazduha u troposferi opada sa visinom za 0,6°C na svakih 100 m i na njenoj gornjoj granici je -45-55°C.

Zrak u troposferi se neprestano miješa, krećući se u različitim smjerovima. Samo ovdje se zapažaju magle, kiše, snježne padavine, grmljavine, oluje i druge vremenske pojave.

2. Iznad se nalazi stratosfera, koja se prostire na nadmorskoj visini od 50-55 km. Gustina vazduha i pritisak u stratosferi su zanemarljivi. Razrijeđeni zrak sadrži iste plinove kao u troposferi, ali sadrži više ozona. Najveća koncentracija ozona se uočava na nadmorskoj visini od 15-30 km. Temperatura u stratosferi raste sa visinom i dostiže 0°C i više na njenoj gornjoj granici. To je zato što ozon apsorbira kratkotalasni dio sunčeve energije, zbog čega se zrak zagrijava.

3. Iznad stratosfere leži mezosfera, koji se proteže do visine od 80 km. U njemu temperatura ponovo pada i dostiže -90 °C. Gustina zraka tamo je 200 puta manja nego na površini Zemlje.

4. Iznad mezosfere je termosfera(od 80 do 800 km). Temperatura u ovom sloju raste: na visini od 150 km do 220 °C; na nadmorskoj visini od 600 km do 1500°C. Gasovi u atmosferi (dušik i kiseonik) su u jonizovanom stanju. Pod dejstvom kratkotalasnog sunčevog zračenja, pojedinačni elektroni se odvajaju od omotača atoma. Kao rezultat toga, u ovom sloju - jonosfera pojavljuju se slojevi nabijenih čestica. Njihov najgušći sloj nalazi se na nadmorskoj visini od 300-400 km. Zbog male gustine, sunčevi zraci se tamo ne raspršuju, pa je nebo crno, na njemu sjajno sijaju zvijezde i planete.

u jonosferi, polarna svjetla, moćan električne struje koje izazivaju poremećaje u magnetnom polju Zemlje.

5. Vanjski omotač se nalazi iznad 800 km - egzosfera. Brzina kretanja pojedinih čestica u egzosferi približava se kritičnoj - 11,2 mm/s, pa pojedine čestice mogu savladati gravitaciju Zemlje i otići u svjetski svemir.

Značenje atmosfere. Uloga atmosfere u životu naše planete je izuzetno velika. Bez nje bi Zemlja bila mrtva. Atmosfera štiti površinu Zemlje od intenzivnog zagrijavanja i hlađenja. Njegov efekat se može uporediti sa ulogom stakla u staklenicima: propuštanjem sunčevih zraka i sprečavanjem oslobađanja toplote.

Atmosfera štiti žive organizme od kratkotalasnog i korpuskularnog zračenja Sunca. Atmosfera - okruženje u kojem se dešavaju vremenski događaji, sa kojima se cjelina ljudska aktivnost... Proučavanje ove školjke provodi se na meteorološkim stanicama. Danonoćno, po svakom vremenu, meteorolozi prate stanje donjeg sloja atmosfere. Četiri puta dnevno, a na mnogim stanicama po satu se mjere temperatura, pritisak, vlažnost, bilježe se oblačnost, smjer i brzina vjetra, padavine, električne i zvučne pojave u atmosferi. Meteorološke stanice se nalaze posvuda: na Antarktiku i u vlažnim krajevima prašuma, na visoke planine i na ogromnim prostranstvima tundre. Posmatranja se također vrše na okeanima sa posebno izgrađenih brodova.

Od 30-ih godina. XX vijek posmatranja su počela u slobodnoj atmosferi. Počeli su da lansiraju radiosonde, koje se dižu na visinu od 25-35 km, i uz pomoć radio opreme prenose na Zemlju informacije o temperaturi, pritisku, vlažnosti vazduha i brzini vetra. Danas su meteorološke rakete i sateliti također u širokoj upotrebi. Potonji imaju televizijske instalacije koje prenose slike zemljine površine i oblaka.

| |
5. Vazdušni omotač zemljeČlan 31. Zagrijavanje atmosfere