Atmosfera Pământului este învelișul gazos al planetei noastre. Apropo, aproape toate corpurile cerești au învelișuri similare, începând de la planete sistem solarși terminând cu asteroizi mari. depinde de mulți factori - dimensiunea vitezei sale, a masei și a mulți alți parametri. Dar numai învelișul planetei noastre conține componentele care ne permit să trăim.
Atmosfera Pământului: Poveste scurta aparitie
Se crede că la începutul existenței sale planeta noastră nu avea deloc înveliș de gaz. Dar corpul ceresc tânăr, nou format, evolua constant. Atmosfera primară a Pământului s-a format ca urmare a erupțiilor vulcanice constante. Așa se face că, de-a lungul multor mii de ani, în jurul Pământului s-a format un înveliș de vapori de apă, azot, carbon și alte elemente (cu excepția oxigenului).
Deoarece cantitatea de umiditate din atmosferă este limitată, excesul său s-a transformat în precipitații - așa s-au format mările, oceanele și alte corpuri de apă. Primele organisme care au populat planeta au apărut și s-au dezvoltat în mediul acvatic. Majoritatea lor aparțineau organismelor vegetale care produc oxigen prin fotosinteză. Astfel, atmosfera Pământului a început să se umple cu acest gaz vital. Și ca urmare a acumulării de oxigen, s-a format stratul de ozon, care a protejat planeta de efectele nocive ale radiațiilor ultraviolete. Acești factori sunt cei care au creat toate condițiile existenței noastre.
Structura atmosferei Pământului
După cum știți, învelișul de gaz al planetei noastre este format din mai multe straturi - troposferă, stratosferă, mezosferă, termosferă. Este imposibil să trasăm granițe clare între aceste straturi - totul depinde de perioada anului și de latitudinea planetei.
Troposfera este partea inferioară a învelișului de gaz, a cărei înălțime este în medie de la 10 la 15 kilometri. Aici este concentrată cea mai mare parte a umidității. Apropo, aici se află toată umiditatea și se formează norii. Datorită conținutului de oxigen, troposfera susține activitatea vitală a tuturor organismelor. În plus, este crucial în modelarea caracteristicilor meteo și climatice ale zonei - aici se formează nu numai nori, ci și vânturi. Temperatura scade cu altitudinea.
Stratosferă - începe din troposferă și se termină la o altitudine de 50 până la 55 de kilometri. Aici temperatura crește odată cu altitudinea. Această parte a atmosferei nu conține practic vapori de apă, dar are un strat de ozon. Uneori, aici puteți observa formarea de nori „perle”, care pot fi văzuți doar noaptea - se crede că sunt reprezentați de picături de apă foarte condensate.
Mezosfera se întinde până la 80 de kilometri în sus. În acest strat puteți observa o scădere bruscă a temperaturii pe măsură ce vă deplasați în sus. Turbulența este, de asemenea, foarte dezvoltată aici. Apropo, în mezosferă se formează așa-numiții „nori noctilucenți”, care constau din mici cristale de gheață - pot fi văzuți doar noaptea. Este interesant că practic nu există aer la limita superioară a mezosferei - este de 200 de ori mai puțin decât aproape de suprafața pământului.
Termosfera este stratul superior al învelișului de gaz al Pământului, în care se obișnuiește să se facă distincția între ionosferă și exosferă. Interesant este că temperatura de aici crește foarte brusc odată cu altitudinea - la o altitudine de 800 de kilometri de suprafața pământului este mai mult de 1000 de grade Celsius. Ionosfera se caracterizează prin aer foarte diluat și un conținut uriaș de ioni activi. În ceea ce privește exosferă, această parte a atmosferei trece fără probleme în spațiul interplanetar. Este de remarcat faptul că termosfera nu conține aer.
Puteți vedea că atmosfera Pământului este foarte o parte importantă planeta noastră, care rămâne un factor decisiv în apariția vieții. Asigură activitatea vieții, menține existența hidrosferei (cochilia apoasă a planetei) și protejează de radiațiile ultraviolete.
Mărimea exactă a atmosferei este necunoscută, deoarece limita sa superioară nu este clar vizibilă. Cu toate acestea, structura atmosferei a fost studiată suficient pentru ca toată lumea să-și facă o idee despre cum este structurată învelișul gazos al planetei noastre.
Oamenii de știință care studiază fizica atmosferei o definesc ca fiind regiunea din jurul Pământului care se rotește cu planeta. FAI oferă următoarele definiție:
- Granița dintre spațiu și atmosferă trece de-a lungul liniei Karman. Această linie, conform definiției aceleiași organizații, este o altitudine deasupra nivelului mării situată la o altitudine de 100 km.
Tot ce este deasupra acestei linii este spațiu cosmic. Atmosfera se mută treptat în spațiul interplanetar, motiv pentru care există idei diferite despre dimensiunea ei.
Cu limita inferioară a atmosferei totul este mult mai simplu - trece de-a lungul suprafeței Scoarta terestra iar suprafața apei Pământului – hidrosfera. În acest caz, granița, s-ar putea spune, se contopește cu suprafața pământului și a apei, deoarece particulele de acolo sunt și particule de aer dizolvate.
Ce straturi ale atmosferei sunt incluse în dimensiunea Pământului?
Fapt interesant: iarna este mai jos, vara este mai mare.
În acest strat apar turbulențe, anticicloni și cicloni și se formează norii. Această sferă este responsabilă pentru formarea vremii; aproximativ 80% din toate masele de aer sunt situate în ea.
Tropopauza este un strat în care temperatura nu scade odată cu înălțimea. Deasupra tropopauzei, la o altitudine peste 11 și până la 50 km se află. Stratosfera conține un strat de ozon, despre care se știe că protejează planeta de razele ultraviolete. Aerul din acest strat este rarefiat, ceea ce explică caracteristica nuanta violet cer. Viteza fluxurilor de aer aici poate ajunge la 300 km/h. Între stratosferă și mezosferă există o stratopauză - o sferă de limită în care are loc temperatura maximă.
Următorul strat este . Se extinde la înălțimi de 85-90 de kilometri. Culoarea cerului în mezosferă este neagră, astfel încât stelele pot fi observate chiar și dimineața și după-amiaza. Acolo au loc cele mai complexe procese fotochimice, în timpul cărora are loc strălucirea atmosferică.
Între mezosferă și stratul următor, există o mezopauză. Este definit ca un strat de tranziție în care se observă o temperatură minimă. Mai sus, la o altitudine de 100 de kilometri deasupra nivelului mării, se află linia Karman. Deasupra acestei linii se află termosfera (limită de altitudine 800 km) și exosfera, care este numită și „zona de dispersie”. La o altitudine de aproximativ 2-3 mii de kilometri trece în vidul spațial apropiat.
Având în vedere că stratul superior al atmosferei nu este clar vizibil, dimensiunea lui exactă este imposibil de calculat. În plus, în tari diferite Există organizații care au opinii diferite în această chestiune. Trebuie remarcat faptul că Linia Karman poate fi considerat limita atmosferei pământului doar în mod condiționat, deoarece diferite surse folosesc diferiți markeri de limită. Astfel, în unele surse puteți găsi informații că limita superioară trece la o altitudine de 2500-3000 km.
NASA folosește marcajul de 122 de kilometri pentru calcule. Nu cu mult timp în urmă, au fost efectuate experimente care au clarificat granița ca fiind situată la aproximativ 118 km.
Schimbarea suprafeței pământului. Nu mai puțin importantă a fost activitatea vântului, care transporta mici fracțiuni de roci pe distanțe lungi. Fluctuațiile de temperatură și alți factori atmosferici au influențat semnificativ distrugerea rocilor. Odată cu aceasta, A. protejează suprafața Pământului de efectele distructive ale căderii meteoriților, dintre care majoritatea ard la intrarea în straturile dense ale atmosferei.
Activitatea organismelor vii, care a avut o influență puternică asupra dezvoltării oxigenului, depinde ea însăși în foarte mare măsură de condițiile atmosferice. A. întârzie cea mai mare parte a radiațiilor ultraviolete de la Soare, ceea ce are un efect dăunător asupra multor organisme. Oxigenul atmosferic este utilizat în procesul de respirație de către animale și plante, dioxidul de carbon atmosferic este folosit în procesul de nutriție a plantelor. Factorii climatici, în special regimurile termice și de umiditate, afectează sănătatea și activitatea umană. Agricultura depinde în special de condițiile climatice. La rândul său, activitatea umană are o influență din ce în ce mai mare asupra compoziției atmosferei și a regimului climatic.
Structura atmosferei
Distribuția verticală a temperaturii în atmosferă și terminologia aferentă.
Numeroase observații arată că A. are o structură stratificată clar definită (vezi figura). Principalele caracteristici ale structurii stratificate a aluminiului sunt determinate în primul rând de caracteristicile distribuției verticale a temperaturii. În partea cea mai joasă a atmosferei — troposferă, unde se observă amestecuri intense de turbulențe (vezi Turbulența în atmosferă și hidrosferă), temperatura scade odată cu creșterea altitudinii, iar scăderea verticală a temperaturii este în medie de 6° la 1 km. Înălțimea troposferei variază de la 8-10 km la latitudini polare până la 16-18 km la ecuator. Datorită faptului că densitatea aerului scade rapid odată cu înălțimea, aproximativ 80% din masa totală a aerului este concentrată în troposferă.Deasupra troposferei există un strat de tranziție - tropopauza cu o temperatură de 190-220, deasupra căruia stratosferă. începe. În partea inferioară a stratosferei, scăderea temperaturii odată cu înălțimea se oprește, iar temperatura rămâne aproximativ constantă până la o altitudine de 25 km - așa-numita. regiune izotermă(stratosfera inferioară); mai mare temperatura începe să crească - regiunea de inversare (stratosfera superioară). Temperaturile ajung la maximum ~270 K la nivelul stratopauzei, situată la o altitudine de aproximativ 55 km. Stratul A, situat la altitudini de la 55 la 80 km, unde temperatura scade din nou odată cu înălțimea, se numește mezosferă. Deasupra acestuia se află un strat de tranziție - mezopauză, deasupra căruia se află termosfera, unde temperatura, crescând cu înălțimea, atinge valori foarte mari (peste 1000 K). Chiar mai sus (la altitudini de ~ 1000 km sau mai mult) este exosfera, de unde gazele atmosferice sunt dispersate în spațiu datorită disipării și unde are loc o tranziție treptată de la spațiul atmosferic la cel interplanetar. De obicei, toate straturile atmosferei situate deasupra troposferei sunt numite superioare, deși uneori stratosfera sau partea sa inferioară sunt denumite și straturile inferioare ale atmosferei.
Toți parametrii structurali ai Africii (temperatura, presiunea, densitatea) au o variabilitate spațio-temporală semnificativă (latitudinală, anuală, sezonieră, zilnică etc.). Prin urmare, datele din fig. reflectă doar starea medie a atmosferei.
Diagrama structurii atmosferice:
1 - nivelul mării; 2 - cel mai înalt punct Pământ - Muntele Chomolungma (Everest), 8848 m; 3 - nori cumulus vreme bună; 4 - nori cumulus puternici; 5 - nori de ploaie (furtună); 6 - nori nimbostratus; 7 - nori cirus; 8 - avion; 9 - strat de concentrație maximă de ozon; 10 - nori sidefați; 11 - balon stratosferic; 12 - radiosonda; 1З - meteori; 14 - nori noctilucenți; 15 - aurore; 16 - Aeronavă rachetă americană X-15; 17, 18, 19 - unde radio reflectate din straturile ionizate și care se întorc pe Pământ; 20 - unda sonoră reflectată din stratul cald și care se întoarce pe Pământ; 21 - primul satelit artificial sovietic al Pământului; 22 - rachetă balistică intercontinentală; 23 - rachete de cercetare geofizică; 24 - sateliți meteorologici; 25 - nave spațiale Soyuz-4 și Soyuz-5; 26 - rachete spațiale care părăsesc atmosfera, precum și o undă radio care pătrunde în straturile ionizate și părăsește atmosfera; 27, 28 - disiparea (alunecarea) atomilor de H și He; 29 - traiectoria protonilor solari P; 30 - pătrunderea razelor ultraviolete (lungime de undă l > 2000 și l< 900).
Structura stratificată a atmosferei are multe alte manifestări diverse. Compozitia chimica a atmosferei este eterogena fata de altitudine.Daca la altitudini de pana la 90 km, unde se produce amestecul intens al atmosferei, compozitia relativa a componentelor permanente ale atmosferei ramane practic neschimbata (toata aceasta grosime a atmosferei se numeste homosfera), apoi peste 90 km - in heterosferă- sub influenţa disocierii moleculare gazele atmosferice radiațiile ultraviolete de la soare provoacă o schimbare puternică compoziție chimică A. cu inaltime. Caracteristicile tipice ale acestei părți a Africii sunt straturile de ozon și strălucirea proprie a atmosferei. O structură stratificată complexă este caracteristică aerosolului atmosferic - particule solide de origine terestră și cosmică suspendate în aer. Cele mai comune straturi de aerosoli se găsesc sub tropopauză și la o altitudine de aproximativ 20 km. Distribuția verticală a electronilor și ionilor în atmosferă este stratificată, ceea ce se exprimă în existența straturilor D, E și F ale ionosferei.
Compoziția atmosferică
Una dintre componentele cele mai active din punct de vedere optic este aerosolul atmosferic - particulele suspendate în aer cu dimensiuni de la câțiva nm la câteva zeci de microni, formate în timpul condensării vaporilor de apă și care intră în atmosferă de la suprafața pământului ca urmare a poluării industriale, erupții vulcanice și, de asemenea, din spațiu. Aerosolul se observă atât în troposferă, cât și în straturile superioare A. Concentrația de aerosoli scade rapid odată cu înălțimea, dar această variație este suprapusă de numeroase maxime secundare asociate cu existența straturilor de aerosoli.
Atmosfera superioara
Peste 20-30 km, ca urmare a disocierii, moleculele atomilor se dezintegrează într-un grad sau altul în atomi, iar în atom apar atomi liberi și molecule noi, mai complexe. Ceva mai ridicate, procesele de ionizare devin semnificative.
Cea mai instabilă regiune este heterosfera, unde procesele de ionizare și disociere dau naștere la numeroase reacții fotochimice care determină modificări ale compoziției aerului cu înălțimea. Aici are loc și separarea gravitațională a gazelor, care se exprimă prin îmbogățirea treptată a Africii cu gaze mai ușoare pe măsură ce altitudinea crește. Conform măsurătorilor rachetei, separarea gravitațională a gazelor neutre - argon și azot - se observă peste 105-110 km. Principalele componente ale oxigenului din stratul de 100-210 km sunt azotul molecular, oxigenul molecular și oxigenul atomic (concentrația acestuia din urmă la nivelul de 210 km atinge 77 ± 20% din concentrația de azot molecular).
Partea superioară a termosferei este formată în principal din oxigen atomic și azot. La o altitudine de 500 km, oxigenul molecular este practic absent, dar azotul molecular, a cărui concentrație relativă scade foarte mult, domină încă asupra azotului atomic.
În termosferă, mișcările mareelor (vezi fluxul și refluxul), undele gravitaționale, procesele fotochimice, o creștere a căii libere medii a particulelor și alți factori joacă un rol important. Rezultatele observațiilor de frânare prin satelit la altitudini de 200-700 km au condus la concluzia că există o relație între densitate, temperatură și activitatea solară, care este asociată cu existența variațiilor zilnice, semestriale și anuale ale parametrilor structurali. Este posibil ca variațiile diurne să se datoreze în mare măsură mareelor atmosferice. În perioadele de erupții solare, temperaturile la o altitudine de 200 km la latitudini joase pot ajunge la 1700-1900°C.
Peste 600 km, heliul devine componenta predominantă, iar chiar mai sus, la altitudini de 2-20 mii km, se extinde corona de hidrogen a Pământului. La aceste altitudini, Pământul este înconjurat de un înveliș de particule încărcate, a cărui temperatură atinge câteva zeci de mii de grade. Centurile de radiații interioare și exterioare ale Pământului sunt situate aici. Centura interioară, plină în principal cu protoni cu energii de sute de MeV, este limitată la altitudini de 500-1600 km la latitudini de la ecuator până la 35-40°. Centura exterioară este formată din electroni cu energii de ordinul a sute de keV. Dincolo de centura exterioară există o „centură cea mai exterioară” în care concentrația și fluxul de electroni este mult mai mare. Pătrunderea radiației corpusculare solare (vânt solar) în straturile superioare ale soarelui dă naștere aurorelor. Sub influența acestui bombardament al atmosferei superioare de către electroni și protoni ai coroanei solare, strălucirea proprie a atmosferei, care a fost numită anterior strălucirea cerului nopții. Când vântul solar interacționează cu câmpul magnetic al Pământului, se creează o zonă, numită. Magnetosfera Pământului, unde fluxurile de plasmă solară nu pătrund.
Pentru straturile superioare A. se caracterizează prin existenţa vântului puternic, a căror viteză atinge 100-200 m/sec. Viteza și direcția vântului în troposferă, mezosferă și termosfera inferioară au o mare variabilitate spațio-temporală. Deși masa straturilor superioare ale cerului este nesemnificativă în comparație cu masa straturilor inferioare și energia proceselor atmosferice în straturile înalte este relativ mică, se pare că există o oarecare influență a straturilor înalte ale cerului asupra vremii și climatul din troposferă.
Bilanțele de radiații, căldură și apă ale atmosferei
Practic, singura sursă de energie pentru toate procesele fizice care se dezvoltă în Africa este radiația solară. caracteristica principală regimul de radiație al lui A. – așa-numitul. efect de seră: A. absoarbe slab radiația solară cu unde scurte (cea mai mare parte ajunge la suprafața pământului), dar reține radiația cu unde lungi (în întregime infraroșu) Radiație termala suprafața pământului, ceea ce reduce semnificativ transferul de căldură al Pământului în spațiul cosmic și îi crește temperatura.
Radiația solară care sosește în Africa este parțial absorbită în Africa, în principal de vapori de apă, dioxid de carbon, ozon și aerosoli și este împrăștiată pe particulele de aerosoli și pe fluctuațiile densității din Africa. Datorită dispersării energiei radiante a Soarelui în Africa, nu se observă doar radiația solară directă, ci și radiația împrăștiată, împreună formând radiația totală. Ajungând la suprafața pământului, radiația totală este reflectată parțial de pe acesta. Cantitatea de radiație reflectată este determinată de reflectivitatea suprafeței subiacente, așa-numita. albedo Datorită radiației absorbite, suprafața pământului se încălzește și devine o sursă a propriei radiații cu undă lungă îndreptată spre pământ.La rândul său, pământul emite și radiații cu undă lungă îndreptate către suprafața pământului (așa-numitele anti- radiația pământului) și în spațiul cosmic (așa-numita radiație de ieșire). Schimbul rațional de căldură între suprafața pământului și pământ este determinat de radiația efectivă - diferența dintre radiația intrinsecă a suprafeței pământului și contraradiația absorbită de acesta Diferența dintre radiația de undă scurtă absorbită de suprafața pământului și radiația eficientă se numește echilibru de radiații.
Transformarea energiei radiației solare după absorbția acesteia pe suprafața pământului și în atmosferă constituie bilanțul termic al pământului. Principala sursă de căldură pentru atmosferă este suprafața pământului, care absoarbe cea mai mare parte a radiației solare. Din moment ce absorbția radiației solare în A. mai putina pierdere căldură din atmosferă în spațiul lumii prin radiații cu undă lungă, apoi consumul de căldură prin radiație este completat prin afluxul de căldură în atmosferă de la suprafața pământului sub formă de schimb de căldură turbulent și sosirea căldurii ca urmare a condensului de vapori de apă în atmosferă.Deoarece cantitatea totală de condensare în întreaga atmosferă este egală cu cantitatea de precipitații precipitate, precum și cantitatea de evaporare de la suprafața pământului, sosirea căldurii de condensare în Africa este egală numeric cu pierderi de căldură pentru evaporare pe suprafața pământului (vezi și Bilanțul apei).
O parte din energia radiației solare este cheltuită pentru menținerea circulației generale a atmosferei și pe altele procesele atmosferice, totuși, această parte este nesemnificativă în comparație cu principalele componente ale balanței termice.
Mișcarea aerului
Datorită mobilității mari a aerului atmosferic, vânturile se observă la toate altitudinile. Mișcările aerului depind de mulți factori, principalul fiind încălzirea neuniformă a aerului în diferite zone glob.
Există contraste deosebit de mari de temperatură la suprafața Pământului între ecuator și poli din cauza diferențelor de sosire. energie solara la diferite latitudini. Împreună cu aceasta, distribuția temperaturii este influențată de locația continentelor și oceanelor. Datorită capacității ridicate de căldură și conductibilității termice a apelor oceanice, oceanele atenuează semnificativ fluctuațiile de temperatură care apar ca urmare a modificărilor sosirii radiației solare de-a lungul anului. În acest sens, la latitudini temperate și înalte, temperatura aerului de peste oceane vara este vizibil mai scăzută decât cea de pe continente și mai ridicată iarna.
Încălzirea neuniformă a atmosferei contribuie la dezvoltarea unui sistem de curenți de aer pe scară largă - așa-numitul. circulația atmosferică generală, care creează un transfer orizontal de căldură în atmosferă, în urma căruia diferențele de încălzire a aerului atmosferic în zonele individuale sunt netezite vizibil. Împreună cu aceasta, circulația generală realizează circulația umidității în Africa, timp în care vaporii de apă sunt transferați din oceane pe uscat și continentele sunt umezite. Mișcarea aerului în sistemul de circulație generală este strâns legată de distribuția presiunii atmosferice și depinde și de rotația Pământului (vezi forța Coriolis). La nivelul mării, distribuția presiunii se caracterizează printr-o scădere în apropierea ecuatorului și o creștere în zonele subtropicale (centa presiune ridicata) și scăderea la latitudini temperate și înalte. În același timp, pe continentele de latitudini extratropicale, presiunea este de obicei crescută iarna și scăzută vara.
Asociat cu distribuția presiunii planetare este un sistem complex de curenți de aer, dintre care unii sunt relativ stabili, în timp ce alții sunt în continuă schimbare în spațiu și timp. Curenții de aer stabili includ vânturile alize, care sunt direcționate de la latitudinile subtropicale ale ambelor emisfere către ecuator. Musonii sunt, de asemenea, relativ stabili - curenții de aer care apar între ocean și continent și sunt sezonieri. În latitudinile temperate predomină curenții de aer vestici (de la vest la est). Acești curenți includ vârtejuri mari - cicloni și anticicloni, extinzându-se de obicei pe sute și mii de km. Ciclonii sunt observați și în latitudini tropicale, unde se remarcă prin dimensiunile mai mici, dar mai ales prin viteze mari ale vântului, ajungând adesea la puterea unui uragan (așa-numitele cicloni tropicali). În troposfera superioară și stratosfera inferioară există fluxuri cu jet relativ înguste (cu sute de kilometri lățime), care au limite clar definite, în interiorul cărora vântul atinge viteze enorme - până la 100-150 m/sec. Observațiile arată că caracteristicile circulației atmosferice în partea inferioară a stratosferei sunt determinate de procese din troposferă.
În jumătatea superioară a stratosferei, unde temperatura crește odată cu altitudinea, viteza vântului crește odată cu altitudinea, vânturile de est predominând vara și vânturile de vest iarna. Circulația aici este determinată de o sursă de căldură stratosferică, a cărei existență este asociată cu absorbția intensă a radiației solare ultraviolete de către ozon.
În partea inferioară a mezosferei în latitudini temperate, viteza transportului de iarnă spre vest crește la valori maxime - aproximativ 80 m/sec, iar transportul estic de vară - până la 60 m/sec la un nivel de aproximativ 70 km. . Cercetare anii recenti a arătat clar că caracteristicile câmpului de temperatură din mezosferă nu pot fi explicate doar prin influența factorilor de radiație. Factorii dinamici sunt de importanță primordială (în special, încălzirea sau răcirea atunci când aerul coboară sau urcă), iar sursele de căldură care decurg din reacțiile fotochimice (de exemplu, recombinarea oxigenului atomic) sunt de asemenea posibile.
Deasupra stratului rece de mezopauză (în termosferă), temperatura aerului începe să crească rapid odată cu altitudinea. În multe privințe, această regiune a Africii este similară cu jumătatea inferioară a stratosferei. Este probabil ca circulația în partea inferioară a termosferei să fie determinată de procese din mezosferă, iar dinamica straturilor superioare ale termosferei este determinată de absorbția radiației solare aici. Cu toate acestea, este dificil de studiat mișcarea atmosferică la aceste altitudini din cauza complexității lor semnificative. Mare importanță dobândesc mișcări de maree în termosferă (în principal maree solare semi-diurne și diurne), sub influența cărora vitezele vântului la altitudini mai mari de 80 km pot atinge 100-120 m/sec. Caracteristică mareele atmosferice - variabilitatea lor puternică în funcție de latitudine, perioada anului, altitudinea deasupra nivelului mării și ora zilei. În termosferă se observă și modificări semnificative ale vitezei vântului cu înălțimea (în principal în apropierea nivelului de 100 km), atribuite influenței undelor gravitaționale. Situat în intervalul de altitudine de 100-110 km așa-numitul. Turbopauza separă brusc regiunea de deasupra de zona de amestecare turbulentă intensă.
Alături de curenții de aer de mare amploare, se observă numeroase circulații locale de aer în straturile inferioare ale atmosferei (adiere, boră, vânturi de munte-vale etc.; vezi Vânturi locale). În toți curenții de aer se observă de obicei pulsații ale vântului, corespunzătoare mișcării vortexurilor de aer de dimensiuni medii și mici. Astfel de pulsații sunt asociate cu turbulențele atmosferice, care afectează în mod semnificativ multe procese atmosferice.
Clima și vremea
Diferențele în cantitatea de radiație solară care ajunge la diferite latitudini ale suprafeței pământului și complexitatea structurii sale, inclusiv distribuția oceanelor, continentelor și sistemelor montane majore, determină diversitatea climelor Pământului (vezi Clima).
Literatură
- Meteorologie și hidrologie pentru 50 de ani de putere sovietică, ed. E. K. Fedorova, L., 1967;
- Khrgian A. Kh., Fizica atmosferei, ed. a II-a, M., 1958;
- Zverev A.S., Meteorologia sinoptică și fundamentele predicției vremii, Leningrad, 1968;
- Khromov S.P., Meteorologie și climatologie pentru facultățile geografice, Leningrad, 1964;
- Tverskoy P.N., Curs de Meteorologie, Leningrad, 1962;
- Matveev L. T., Fundamentele meteorologiei generale. Fizica atmosferei, Leningrad, 1965;
- Budyko M.I., Bilanțul termic al suprafeței pământului, Leningrad, 1956;
- Kondratyev K. Ya., Actinometrie, Leningrad, 1965;
- Hvostikov I. A., Straturile înalte ale atmosferei, Leningrad, 1964;
- Moroz V.I., Fizica planetelor, M., 1967;
- Tverskoy P.N., Electricitatea atmosferică, Leningrad, 1949;
- Shishkin N. S., Nori, precipitații și electricitate furtună, M., 1964;
- Ozonul în atmosfera Pământului, ed. G. P. Gushchina, Leningrad, 1966;
- Imyanitov I.M., Chubarina E.V., Electricitatea atmosferei libere, Leningrad, 1965.
M. I. Budyko, K. Ya. Kondratiev.
Acest articol sau secțiune utilizează text- învelișul de aer al globului, care se rotește împreună cu Pământul. Limita superioară a atmosferei este trasată în mod convențional la altitudini de 150-200 km. Limita inferioară este suprafața Pământului.
Aerul atmosferic este un amestec de gaze. Majoritatea volumului său în stratul de suprafață al aerului reprezintă azot (78%) și oxigen (21%). În plus, aerul conține gaze inerte (argon, heliu, neon etc.), dioxid de carbon (0,03), vapori de apă și diverse particule solide (praf, funingine, cristale de sare).
Aerul este incolor, iar culoarea cerului se explică prin caracteristicile împrăștierii undelor luminoase.
Atmosfera este formata din mai multe straturi: troposfera, stratosfera, mezosfera si termosfera.
Stratul inferior al aerului se numește troposfera. La diferite latitudini puterea sa nu este aceeași. Troposfera urmează forma planetei și participă împreună cu Pământul la rotația axială. La ecuator, grosimea atmosferei variază de la 10 la 20 km. La ecuator este mai mare, iar la poli este mai mică. Troposfera este caracterizată de densitatea maximă a aerului; 4/5 din masa întregii atmosfere este concentrată în ea. Troposfera determină vreme: Aici se formează diverse mase de aer, se formează nori și precipitații, se produce o mișcare intensă a aerului pe orizontală și verticală.
Deasupra troposferei, până la o altitudine de 50 km, se află stratosferă. Se caracterizează printr-o densitate mai mică a aerului și lipsește vaporii de apă. În partea inferioară a stratosferei la altitudini de aproximativ 25 km. există un „ecran de ozon” - un strat al atmosferei cu o concentrație mare de ozon, care absoarbe radiația ultravioletă, care este fatală pentru organism.
La o altitudine de 50 până la 80-90 km se extinde mezosferă. Odată cu creșterea altitudinii, temperatura scade cu un gradient vertical mediu de (0,25-0,3)°/100 m, iar densitatea aerului scade. Principalul proces energetic este transferul de căldură radiantă. Strălucirea atmosferică este cauzată de procese fotochimice complexe care implică radicali și molecule excitate vibrațional.
Termosferă situat la o altitudine de 80-90 până la 800 km. Densitatea aerului aici este minimă, iar gradul de ionizare a aerului este foarte mare. Temperatura se schimbă în funcție de activitatea Soarelui. Din cauza o cantitate mare aici sunt observate particule încărcate, lumini polare și furtuni magnetice.
Atmosfera este de mare importanță pentru natura Pământului. Fără oxigen, organismele vii nu pot respira. Stratul său de ozon protejează toate lucrurile vii de razele ultraviolete dăunătoare. Atmosfera netezește fluctuațiile de temperatură: suprafața Pământului nu se suprarăci noaptea și nu se supraîncălzește în timpul zilei. În straturile dense de aer atmosferic, înainte de a ajunge la suprafața planetei, meteoriții ard din spini.
Atmosfera interacționează cu toate straturile pământului. Cu ajutorul lui, căldura și umiditatea sunt schimbate între ocean și pământ. Fără atmosferă nu ar exista nori, precipitații sau vânturi.
Are un efect negativ semnificativ asupra atmosferei activitate economică persoană. Are loc poluarea aerului atmosferic, ceea ce duce la o creștere a concentrației de monoxid de carbon (CO 2). Și acest lucru contribuie la încălzirea globală și crește „efectul de seră”. Stratul de ozon al Pământului este distrus din cauza deșeurilor industriale și a transportului.
Atmosfera are nevoie de protecție. În țările dezvoltate, se implementează un set de măsuri pentru a proteja aerul atmosferic de poluare.
Mai ai întrebări? Vrei să afli mai multe despre atmosferă?
Pentru a primi ajutor de la un tutor -.
blog.site, atunci când copiați materialul integral sau parțial, este necesar un link către sursa originală.
Compoziția atmosferei. Plic de aer a planetei noastre - atmosfera protejează suprafața pământului de efectele nocive ale radiațiilor ultraviolete de la Soare asupra organismelor vii. De asemenea, protejează Pământul de particulele cosmice - praf și meteoriți.
Atmosfera este formată dintr-un amestec mecanic de gaze: 78% din volumul său este azot, 21% oxigen și mai puțin de 1% este heliu, argon, cripton și alte gaze inerte. Cantitatea de oxigen și azot din aer este practic neschimbată, deoarece azotul aproape că nu se combină cu alte substanțe, iar oxigenul, care, deși este foarte activ și cheltuit pentru respirație, oxidare și ardere, este reumplut constant de plante.
Până la o altitudine de aproximativ 100 km, procentul acestor gaze rămâne practic neschimbat. Acest lucru se datorează faptului că aerul este amestecat în mod constant.
Pe lângă gazele menționate, atmosfera conține aproximativ 0,03% dioxid de carbon, care se concentrează de obicei în apropierea suprafeței pământului și este distribuită neuniform: în orașe, centre industriale și zone de activitate vulcanică, cantitatea sa crește.
Există întotdeauna o anumită cantitate de impurități în atmosferă - vapori de apă și praf. Conținutul de vapori de apă depinde de temperatura aerului: cu cât temperatura este mai mare, cu atât aerul poate reține mai mulți vapori. Datorită prezenței apei vaporoase în aer, sunt posibile fenomene atmosferice precum curcubeele, refracția luminii solare etc.
Praful intră în atmosferă în timpul erupțiilor vulcanice, furtunilor de nisip și praf, în timpul arderii incomplete a combustibilului la centralele termice etc.
Structura atmosferei. Densitatea atmosferei se modifică odată cu altitudinea: este cea mai mare la suprafața Pământului și scade pe măsură ce se ridică. Astfel, la o altitudine de 5,5 km, densitatea atmosferei este de 2 ori, iar la o altitudine de 11 km, este de 4 ori mai mică decât în stratul de suprafață.
În funcție de densitatea, compoziția și proprietățile gazelor, atmosfera este împărțită în cinci straturi concentrice (Fig. 34).
Orez. 34. Secțiunea verticală a atmosferei (stratificarea atmosferei)
1. Stratul inferior se numește troposfera. Limita sa superioară trece la o altitudine de 8-10 km la poli și 16-18 km la ecuator. Troposfera conține până la 80% din masa totală a atmosferei și aproape toți vaporii de apă.
Temperatura aerului din troposferă scade odată cu înălțimea cu 0,6 °C la fiecare 100 m și la limita sa superioară este de -45-55 °C.
Aerul din troposferă este amestecat constant și se mișcă în direcții diferite. Doar aici se observă cețe, ploi, ninsori, furtuni, furtuni și alte fenomene meteorologice.
2. Situat deasupra stratosferă, care se extinde la o altitudine de 50-55 km. Densitatea și presiunea aerului în stratosferă sunt neglijabile. Aerul subțire este format din aceleași gaze ca și în troposferă, dar conține mai mult ozon. Cea mai mare concentrație de ozon se observă la o altitudine de 15-30 km. Temperatura din stratosferă crește odată cu altitudinea și la limita sa superioară atinge 0 °C și mai mult. Acest lucru se datorează faptului că ozonul absoarbe energia undelor scurte de la soare, determinând încălzirea aerului.
3. Se află deasupra stratosferei mezosfera, extinzându-se la o altitudine de 80 km. Acolo temperatura scade din nou și ajunge la -90 °C. Densitatea aerului acolo este de 200 de ori mai mică decât la suprafața Pământului.
4. Deasupra mezosferei se află termosferă(de la 80 la 800 km). Temperatura din acest strat crește: la o altitudine de 150 km până la 220 °C; la o altitudine de 600 km până la 1500 °C. Gazele atmosferice (azot și oxigen) sunt în stare ionizată. Sub influența radiației solare cu unde scurte, electronii individuali sunt separați de învelișurile atomilor. Ca rezultat, în acest strat - ionosferă apar straturi de particule încărcate. Stratul lor cel mai dens este situat la o altitudine de 300-400 km. Datorită densității scăzute razele de soare nu se împrăștie acolo, așa că cerul este negru, stelele și planetele strălucesc puternic pe el.
În ionosferă există lumini polare, puternic curenti electrici, care provoacă perturbări în câmpul magnetic al Pământului.
5. Peste 800 km este învelișul exterior - exosfera. Viteza de mișcare a particulelor individuale în exosferă se apropie de critică - 11,2 mm/s, astfel încât particulele individuale pot depăși gravitația și pot scăpa în spațiul cosmic.
Sensul atmosferei. Rolul atmosferei în viața planetei noastre este excepțional de mare. Fără ea, Pământul ar fi mort. Atmosfera protejează suprafața Pământului de încălzirea și răcirea extremă. Efectul său poate fi asemănat cu rolul sticlei în sere: permiterea trecerii razelor solare și prevenirea pierderilor de căldură.
Atmosfera protejează organismele vii de radiațiile de unde scurte și corpusculare de la Soare. Atmosfera este mediul în care au loc fenomenele meteorologice, cu care totul este legat activitate umana. Studiul acestei cochilii se realizează la stațiile meteorologice. Zi și noapte, în orice vreme, meteorologii monitorizează starea stratului inferior al atmosferei. De patru ori pe zi, iar la multe stații pe oră, se măsoară temperatura, presiunea, umiditatea aerului, notează înnorabilitatea, direcția și viteza vântului, cantitatea de precipitații, fenomenele electrice și sonore din atmosferă. Stațiile meteorologice sunt amplasate peste tot: în Antarctica și în zone umede paduri tropicale, pe munti inalti iar în vastele întinderi ale tundrei. De asemenea, se efectuează observații asupra oceanelor de pe nave special construite.
Din anii 30. secolul XX observaţiile au început în atmosfera liberă. Au început să lanseze radiosonde care se ridică la o înălțime de 25-35 km și, folosind echipamente radio, transmit pe Pământ informații despre temperatură, presiune, umiditatea aerului și viteza vântului. În zilele noastre, rachetele meteorologice și sateliții sunt de asemenea folosiți pe scară largă. Acestea din urmă au instalații de televiziune care transmit imagini ale suprafeței pământului și norilor.
| |
5. Învelișul de aer al pământului§ 31. Încălzirea atmosferei
