Dünyanın atmosferi gezegenimizin gazdan oluşan zarfıdır. Bu arada, gezegenlerden başlayarak hemen hemen tüm gök cisimlerinin benzer kabukları vardır. Güneş Sistemi ve büyük asteroitlerle bitiyor. birçok faktöre bağlıdır - hızının boyutu, kütlesi ve diğer birçok parametre. Ancak gezegenimizin yalnızca kabuğu, yaşamamızı sağlayan bileşenleri içerir.
Dünya atmosferi: Kısa hikaye ortaya çıkış
Varlığının başlangıcında gezegenimizin hiç gaz kabuğunun bulunmadığına inanılıyor. Ancak yeni oluşan genç gök cismi sürekli gelişiyordu. Dünyanın birincil atmosferi, sürekli volkanik patlamalar sonucu oluşmuştur. Binlerce yıl boyunca Dünya çevresinde su buharı, nitrojen, karbon ve diğer elementlerden (oksijen hariç) oluşan bir kabuk bu şekilde oluştu.
Atmosferdeki nem miktarı sınırlı olduğundan fazlası yağışa dönüştü - denizler, okyanuslar ve diğer su kütleleri bu şekilde oluştu. Gezegeni dolduran ilk organizmalar su ortamında ortaya çıktı ve gelişti. Çoğu, fotosentez yoluyla oksijen üreten bitki organizmalarına aitti. Böylece Dünya'nın atmosferi bu hayati gazla dolmaya başladı. Oksijen birikiminin bir sonucu olarak, gezegeni ultraviyole radyasyonun zararlı etkilerinden koruyan ozon tabakası oluştu. Varlığımızın tüm koşullarını yaratan bu faktörlerdir.
Dünya atmosferinin yapısı
Bildiğiniz gibi gezegenimizin gaz kabuğu birkaç katmandan oluşur - troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer. Bu katmanlar arasında net sınırlar çizmek imkansızdır - bunların hepsi yılın zamanına ve gezegenin enlemine bağlıdır.
Troposfer, gaz kabuğunun alt kısmıdır ve yüksekliği ortalama 10 ila 15 kilometre arasındadır. Burası nemin çoğunun yoğunlaştığı yer, bu arada, burası tüm nemin bulunduğu ve bulutların oluştuğu yer. Troposfer, oksijen içeriği nedeniyle tüm organizmaların yaşam aktivitesini destekler. Ayrıca bölgenin hava ve iklim özelliklerinin şekillenmesinde de çok önemlidir; burada sadece bulutlar değil, rüzgarlar da oluşur. Yükseklik arttıkça sıcaklık düşer.
Stratosfer - troposferden başlar ve 50 ila 55 kilometre yükseklikte biter. Burada sıcaklık yükseklikle birlikte artar. Atmosferin bu kısmı neredeyse hiç su buharı içermez ancak bir ozon tabakasına sahiptir. Bazen burada yalnızca geceleri görülebilen "inci" bulutların oluşumunu fark edebilirsiniz - bunların oldukça yoğunlaştırılmış su damlalarıyla temsil edildiğine inanılıyor.
Mezosfer 80 kilometreye kadar uzanır. Bu katmanda yukarıya doğru çıkıldıkça sıcaklıkta keskin bir düşüş fark edilir. Burada türbülans da oldukça gelişmiştir. Bu arada, mezosferde küçük buz kristallerinden oluşan sözde "gece parlayan bulutlar" oluşuyor - bunlar yalnızca geceleri görülebiliyor. Mezosferin üst sınırında neredeyse hiç hava bulunmaması ilginçtir - bu, dünya yüzeyine yakın olandan 200 kat daha azdır.
Termosfer, iyonosfer ile ekzosfer arasında ayrım yapmanın geleneksel olduğu, dünyanın gaz kabuğunun üst katmanıdır. İlginç bir şekilde, buradaki sıcaklık rakımla birlikte çok keskin bir şekilde artıyor - dünya yüzeyinden 800 kilometre yükseklikte 1000 santigrat derecenin üzerinde. İyonosfer, oldukça seyreltilmiş hava ve büyük miktarda aktif iyon içeriği ile karakterize edilir. Ekzosfere gelince, atmosferin bu kısmı sorunsuz bir şekilde gezegenler arası uzaya geçer. Termosferin hava içermediğini belirtmekte fayda var.
Görüyorsunuz ki Dünya'nın atmosferi çok önemli kısım yaşamın ortaya çıkışında belirleyici bir faktör olmaya devam eden gezegenimiz. Yaşam aktivitesini sağlar, hidrosferin (gezegenin sulu kabuğu) varlığını sürdürür ve ultraviyole radyasyondan korur.
Üst sınırı açıkça görülemediğinden atmosferin kesin boyutu bilinmemektedir. Ancak atmosferin yapısı, herkesin gezegenimizin gaz zarfının nasıl yapıldığına dair fikir edinmesine yetecek kadar incelenmiştir.
Atmosferin fiziğini inceleyen bilim insanları, onu Dünya'nın etrafında, gezegenle birlikte dönen bölge olarak tanımlıyor. FAI aşağıdakileri verir tanım:
- Uzay ve atmosfer arasındaki sınır Karman çizgisi boyunca uzanır. Bu hat, aynı kuruluşun tanımına göre deniz seviyesinden 100 km yükseklikte bulunan bir rakımdır.
Bu çizginin üzerindeki her şey uzaydır. Atmosfer yavaş yavaş gezegenler arası uzaya doğru hareket ediyor, bu yüzden boyutu hakkında farklı fikirler var.
Atmosferin alt sınırıyla her şey çok daha basittir - yüzey boyunca geçer yerkabuğu ve Dünya'nın su yüzeyi - hidrosfer. Bu durumda, oradaki parçacıklar aynı zamanda çözünmüş hava parçacıkları olduğundan sınırın toprak ve su yüzeyleriyle birleştiği söylenebilir.
Dünyanın büyüklüğüne atmosferin hangi katmanları dahildir?
İlginç gerçek: kışın daha düşük, yazın ise daha yüksektir.
Türbülans, antisiklonlar ve siklonlar bu katmanda ortaya çıkar ve bulutlar oluşur. Havanın oluşumundan sorumlu olan bu küredir, tüm hava kütlelerinin yaklaşık% 80'i içinde bulunur.
Tropopoz, sıcaklığın yükseklikle azalmadığı bir katmandır. Tropopozun üstünde, 11'in üzerinde ve 50 km'ye kadar bir yükseklikte bulunur. Stratosfer, gezegeni ultraviyole ışınlardan koruduğu bilinen bir ozon tabakası içerir. Bu katmandaki hava seyrekleşmiştir, bu da karakteristik özelliği açıklar. mor gölge gökyüzü. Buradaki hava akış hızı 300 km/saat'e ulaşabilir. Stratosfer ve mezosfer arasında, maksimum sıcaklığın meydana geldiği bir sınır küresi olan bir stratopoz vardır.
Bir sonraki katman . 85-90 kilometre yüksekliğe kadar uzanır. Mezosferde gökyüzünün rengi siyah olduğundan yıldızlar sabah ve öğleden sonra bile gözlenebilmektedir. Burada atmosferik parıltının meydana geldiği en karmaşık fotokimyasal süreçler gerçekleşir.
Mezosfer ile bir sonraki katman arasında bir mezopoz vardır. Minimum sıcaklığın gözlendiği bir geçiş katmanı olarak tanımlanır. Daha yukarıda, deniz seviyesinden 100 kilometre yükseklikte Karman hattı var. Bu çizginin üzerinde termosfer (yükseklik sınırı 800 km) ve “dağılım bölgesi” olarak da adlandırılan ekzosfer bulunmaktadır. Yaklaşık 2-3 bin kilometre yükseklikte yakın uzay boşluğuna geçer.
Atmosferin üst katmanının net olarak görülemediği göz önüne alındığında, boyutunun tam olarak hesaplanması mümkün değildir. Ayrıca, Farklı ülkeler Bu konuda farklı görüşlere sahip kuruluşlar var. bu not alınmalı Karman hattı Farklı kaynaklar farklı sınır işaretleri kullandığından, dünya atmosferinin sınırı yalnızca şartlı olarak düşünülebilir. Böylece bazı kaynaklarda üst sınırın 2500-3000 km yükseklikte geçtiği bilgisini bulabilirsiniz.
NASA, hesaplamalar için 122 kilometre işaretini kullanıyor. Kısa bir süre önce, yaklaşık 118 km'de bulunan sınırın netleştirilmesine yönelik deneyler yapıldı.
Dünyanın yüzeyini değiştirmek. Küçük kaya parçalarını uzun mesafelere taşıyan rüzgarın aktivitesi de daha az önemli değildi. Sıcaklık dalgalanmaları ve diğer atmosferik faktörler kayaların tahribatını önemli ölçüde etkiledi. Bununla birlikte A., Dünya yüzeyini, çoğu atmosferin yoğun katmanlarına girerken yanan düşen meteorların yıkıcı etkilerinden korur.
Oksijenin gelişimi üzerinde güçlü bir etkiye sahip olan canlı organizmaların aktivitesi büyük ölçüde atmosferik koşullara bağlıdır. A., birçok organizma üzerinde zararlı etkiye sahip olan, Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun çoğunu geciktirir. Hayvanların ve bitkilerin solunum sürecinde atmosferik oksijen, bitki beslenmesi sürecinde ise atmosferik karbondioksit kullanılır. İklim faktörleri, özellikle de termal ve nem rejimleri sağlığı ve insan faaliyetlerini etkiler. Tarım özellikle iklim koşullarına bağlıdır. Buna karşılık, insan faaliyetinin atmosferin bileşimi ve iklim rejimi üzerinde giderek artan bir etkisi vardır.
Atmosferin yapısı
Atmosferde sıcaklığın dikey dağılımı ve ilgili terminoloji.
Çok sayıda gözlem, A.'nın açıkça tanımlanmış katmanlı bir yapıya sahip olduğunu göstermektedir (şekle bakınız). Alüminyumun katmanlı yapısının temel özellikleri öncelikle dikey sıcaklık dağılımının özellikleriyle belirlenir. Atmosferin en alt kısmında, yoğun türbülanslı karışımın gözlemlendiği troposferde (bkz. Atmosferdeki ve hidrosferdeki türbülans), rakım arttıkça sıcaklık düşer ve sıcaklıktaki dikey düşüş, 1 km'de ortalama 6° olur. Troposferin yüksekliği kutup enlemlerinde 8-10 km, ekvatorda 16-18 km arasında değişir. Hava yoğunluğunun yükseklikle hızla azalması nedeniyle, toplam hava kütlesinin yaklaşık% 80'i troposferde yoğunlaşmıştır Troposferin üstünde bir geçiş katmanı vardır - üzerinde stratosferin bulunduğu 190-220 sıcaklığa sahip tropopoz başlar. Stratosferin alt kısmında, yükseklikle birlikte sıcaklıktaki azalma durur ve sıcaklık, sözde 25 km yüksekliğe kadar yaklaşık olarak sabit kalır. izotermal bölge(alt stratosfer); sıcaklık yükseldikçe artmaya başlar - inversiyon bölgesi (üst stratosfer). Yaklaşık 55 km yükseklikte bulunan stratopoz seviyesinde sıcaklıklar maksimum ~270 K'ye ulaşır. 55 ila 80 km arasındaki yüksekliklerde yer alan ve yükseklikle sıcaklığın tekrar düştüğü A katmanına mezosfer denir. Üstünde bir geçiş katmanı vardır - mezopoz, üstünde termosfer bulunur, burada sıcaklık, yükseklikle artar, çok yüksek değerlere (1000 K'nin üzerinde) ulaşır. Daha da yüksek (~ 1000 km veya daha yüksek rakımlarda), atmosferik gazların dağılma nedeniyle uzaya dağıldığı ve atmosferik uzaydan gezegenler arası uzaya kademeli bir geçişin meydana geldiği ekzosfer bulunur. Genellikle troposferin üzerinde bulunan atmosferin tüm katmanlarına üst denir, ancak bazen stratosfere veya onun alt kısmına da atmosferin alt katmanları denir.
Afrika'nın tüm yapısal parametreleri (sıcaklık, basınç, yoğunluk) önemli uzaysal değişkenliğe (enlemsel, yıllık, mevsimsel, günlük vb.) sahiptir. Bu nedenle, Şekil 2'deki veriler. yalnızca atmosferin ortalama durumunu yansıtır.
Atmosfer yapı diyagramı:
1 - deniz seviyesi; 2 - en yüksek nokta Dünya - Chomolungma Dağı (Everest), 8848 m; 3 - güzel hava kümülüs bulutları; 4 - güçlü kümülüs bulutları; 5 - sağanak (fırtınalı) bulutlar; 6 - nimbostratus bulutları; 7 - sirüs bulutları; 8 - uçak; 9 - maksimum ozon konsantrasyonu tabakası; 10 - sedef bulutlar; 11 - stratosferik balon; 12 - radyosonda; 1З - meteorlar; 14 - gece bulutları; 15 - auroralar; 16 - Amerikan X-15 roket uçağı; 17, 18, 19 - iyonize katmanlardan yansıyan ve Dünya'ya geri dönen radyo dalgaları; 20 - sıcak katmandan yansıyan ve Dünya'ya geri dönen ses dalgası; 21 - ilk Sovyet yapay Dünya uydusu; 22 - kıtalararası balistik füze; 23 - jeofizik araştırma roketleri; 24 - meteorolojik uydular; 25 - uzay aracı Soyuz-4 ve Soyuz-5; 26 - atmosferi terk eden uzay roketlerinin yanı sıra iyonize katmanlara nüfuz eden ve atmosferi terk eden bir radyo dalgası; 27, 28 - H ve He atomlarının dağılması (kayması); 29 - güneş protonları P'nin yörüngesi; 30 - ultraviyole ışınlarının nüfuzu (dalga boyu l > 2000 ve l< 900).
Atmosferin katmanlı yapısının başka birçok farklı tezahürü vardır. Atmosferin kimyasal bileşimi rakıma göre heterojendir.Eğer atmosferin yoğun bir şekilde karıştığı 90 km'ye kadar olan rakımlarda, atmosferin kalıcı bileşenlerinin göreceli bileşimi neredeyse hiç değişmeden kalır (atmosferin tüm kalınlığına denir) homosfer), daha sonra 90 km'nin üzerinde - heterosfer- moleküler ayrışmanın etkisi altında atmosferik gazlar Güneşten gelen ultraviyole radyasyon güçlü bir değişime neden olur kimyasal bileşim A. yüksekliği olan. Afrika'nın bu bölgesinin tipik özellikleri ozon katmanları ve atmosferin kendi ışıltısıdır. Karmaşık katmanlı bir yapı, atmosferik aerosolün (havada asılı duran karasal ve kozmik kökenli katı parçacıklar) karakteristiğidir. En yaygın aerosol katmanları tropopozun altında ve yaklaşık 20 km yükseklikte bulunur. Elektronların ve iyonların atmosferdeki dikey dağılımı katmanlıdır ve bu, iyonosferin D, E ve F katmanlarının varlığıyla ifade edilir.
Atmosfer bileşimi
Optik olarak en aktif bileşenlerden biri atmosferik aerosoldür - havada asılı kalan, boyutları birkaç nm ila birkaç on mikron arasında değişen, su buharının yoğunlaşması sırasında oluşan ve endüstriyel kirliliğin bir sonucu olarak dünya yüzeyinden atmosfere giren parçacıklar, volkanik patlamalar ve ayrıca uzaydan. Aerosol hem troposferde hem de üst katmanlar A. Aerosol konsantrasyonu yükseklikle birlikte hızlı bir şekilde azalır, ancak bu değişiklik, aerosol katmanlarının varlığıyla ilişkili çok sayıda ikincil maksimum tarafından üst üste bindirilir.
Üst atmosfer
20-30 km'nin üzerinde, ayrışmanın bir sonucu olarak, atom molekülleri bir dereceye kadar atomlara ayrışır ve atomda serbest atomlar ve yeni, daha karmaşık moleküller ortaya çıkar. Biraz daha yüksek, iyonizasyon süreçleri önemli hale gelir.
En kararsız bölge, iyonizasyon ve ayrışma süreçlerinin, havanın bileşimindeki yükseklikle değişiklikleri belirleyen çok sayıda fotokimyasal reaksiyona yol açtığı heterosferdir. Gazların yerçekimsel ayrılması da burada meydana gelir; bu, Afrika'nın rakım arttıkça daha hafif gazlarla kademeli olarak zenginleşmesiyle ifade edilir. Roket ölçümlerine göre, 105-110 km'nin üzerinde nötr gazların (argon ve nitrojen) yerçekimiyle ayrılması gözlemleniyor. 100-210 km katmanındaki oksijenin ana bileşenleri moleküler nitrojen, moleküler oksijen ve atomik oksijendir (ikincisinin 210 km seviyesindeki konsantrasyonu moleküler nitrojen konsantrasyonunun% 77 ± 20'sine ulaşır).
Termosferin üst kısmı esas olarak atomik oksijen ve nitrojenden oluşur. 500 km yükseklikte moleküler oksijen pratikte yoktur, ancak bağıl konsantrasyonu büyük ölçüde azalan moleküler nitrojen hala atomik nitrojene hakimdir.
Termosferde gelgit hareketleri (bkz. Gelgit ve akış), yerçekimi dalgaları, fotokimyasal süreçler, parçacıkların ortalama serbest yolundaki artış ve diğer faktörler önemli bir rol oynar. 200-700 km yükseklikteki uydu frenleme gözlemlerinin sonuçları, yoğunluk, sıcaklık ve güneş aktivitesi arasında yapısal parametrelerde günlük, altı aylık ve yıllık değişimlerin varlığıyla ilişkili bir ilişki olduğu sonucuna varmıştır. Günlük değişimlerin büyük ölçüde atmosferik gelgitlerden kaynaklanması mümkündür. Güneş patlamalarının olduğu dönemlerde alçak enlemlerde 200 km yükseklikte sıcaklıklar 1700-1900°C'ye ulaşabilmektedir.
600 km'nin üzerinde helyum baskın bileşen haline gelir ve hatta 2-20 bin km rakımlarda Dünya'nın hidrojen koronası genişler. Bu rakımlarda Dünya, sıcaklığı onbinlerce dereceye ulaşan yüklü parçacıklardan oluşan bir kabukla çevrilidir. Dünyanın iç ve dış radyasyon kuşakları burada bulunmaktadır. Esas olarak yüzlerce MeV enerjiye sahip protonlarla dolu olan iç kuşak, ekvatordan 35-40° enlemlerine kadar 500-1600 km rakımlarla sınırlıdır. Dış kuşak yüzlerce keV mertebesinde enerjiye sahip elektronlardan oluşur. Dış kuşağın ötesinde, elektron konsantrasyonunun ve akışının çok daha yüksek olduğu bir "en dış kuşak" vardır. Güneş parçacık radyasyonunun (güneş rüzgarı) güneşin üst katmanlarına girmesi auroralara yol açar. Üst atmosferin güneş koronasının elektronları ve protonları tarafından bombardımanının etkisi altında, daha önce adı verilen atmosferin kendi parıltısı gece gökyüzünün parıltısı. Güneş rüzgarı Dünyanın manyetik alanıyla etkileşime girdiğinde adı verilen bir bölge oluşur. Güneş plazması akışlarının nüfuz etmediği Dünya'nın manyetosferi.
İçin üst katmanlar A., hızı 100-200 m/s'ye ulaşan kuvvetli rüzgarların varlığıyla karakterize edilir. Troposfer, mezosfer ve alt termosferdeki rüzgar hızı ve yönü büyük uzay-zamansal değişkenliğe sahiptir. Gökyüzünün üst katmanlarının kütlesi, alt katmanların kütlesiyle karşılaştırıldığında önemsiz olmasına ve yüksek katmanlardaki atmosferik süreçlerin enerjisi nispeten küçük olmasına rağmen, görünüşe göre gökyüzünün yüksek katmanlarının hava durumu ve hava durumu üzerinde bir miktar etkisi vardır. Troposferdeki iklim.
Atmosferin radyasyon, ısı ve su dengeleri
Afrika'da gelişen tüm fiziksel süreçler için pratik olarak tek enerji kaynağı güneş ışınımıdır. ana özellik A.'nın radyasyon rejimi - sözde. sera etkisi: A. kısa dalga güneş ışınımını zayıf bir şekilde emer (çoğu dünya yüzeyine ulaşır), ancak uzun dalga ışınımını korur (tamamen kızılötesi) termal radyasyon Dünyanın uzaya ısı transferini önemli ölçüde azaltan ve sıcaklığını artıran dünya yüzeyi.
Afrika'ya gelen güneş ışınımı, esas olarak su buharı, karbondioksit, ozon ve aerosoller tarafından kısmen Afrika'da emilir ve aerosol parçacıklarına ve Afrika'nın yoğunluğundaki dalgalanmalara saçılır. Afrika'da sadece doğrudan güneş ışınımı değil, aynı zamanda dağınık ışınım da gözlenir ve bunlar birlikte toplam ışınımı oluşturur. Dünya yüzeyine ulaşan toplam radyasyon kısmen ondan yansıtılır. Yansıyan radyasyonun miktarı, sözde alttaki yüzeyin yansıtıcılığı ile belirlenir. albedo Emilen radyasyon nedeniyle, dünyanın yüzeyi ısınır ve dünyaya doğru yönlendirilen kendi uzun dalga radyasyonunun kaynağı haline gelir.Bunun karşılığında dünya, aynı zamanda dünya yüzeyine doğru yönlendirilen uzun dalga radyasyonu da yayar (anti- dünyanın radyasyonu) ve uzaya (giden radyasyon olarak adlandırılır). Dünya yüzeyi ile dünya arasındaki rasyonel ısı değişimi, etkili radyasyonla belirlenir - dünya yüzeyinin içsel radyasyonu ile onun tarafından emilen karşı radyasyon arasındaki fark. Dünya yüzeyi tarafından emilen kısa dalga radyasyonu ile Dünya yüzeyinin emdiği karşı radyasyon arasındaki fark. Etkili radyasyona radyasyon dengesi denir.
Güneş ışınımının enerjisinin dünya yüzeyinde ve atmosferde emildikten sonra dönüşümü dünyanın ısı dengesini oluşturur. Atmosferin ana ısı kaynağı, güneş ışınımının büyük kısmını emen dünyanın yüzeyidir. A'da güneş ışınımının emilmesinden bu yana. daha az kayıp uzun dalga radyasyonu ile atmosferden dünya uzayına ısı, daha sonra radyasyon ısı tüketimi, türbülanslı ısı değişimi ve yoğuşma sonucu ısının gelişi şeklinde dünya yüzeyinden atmosfere ısı akışı ile yenilenir. Atmosferdeki su buharı Atmosferin tamamındaki toplam yoğunlaşma miktarı, yağış yağış miktarına ve ayrıca dünya yüzeyinden buharlaşma miktarına eşit olduğundan, Afrika'da yoğunlaşma ısısının gelişi sayısal olarak eşittir. Dünya yüzeyinde buharlaşma nedeniyle ısı kaybı (ayrıca bkz. Su dengesi).
Güneş ışınımı enerjisinin bir kısmı atmosferin genel dolaşımını sürdürmek için, diğerleri ise harcanır. atmosferik süreçler ancak bu kısım ısı dengesinin ana bileşenleriyle karşılaştırıldığında önemsizdir.
Hava hareketi
Atmosfer havasının yüksek hareketliliği nedeniyle rüzgarlar her rakımda görülür. Hava hareketleri birçok faktöre bağlıdır; bunlardan en önemlisi, farklı alanlardaki havanın eşit olmayan şekilde ısınmasıdır. küre.
Ekvator ile kutuplar arasında, geliş farklılıkları nedeniyle Dünya yüzeyinde özellikle büyük sıcaklık farkları mevcuttur. Güneş enerjisi farklı enlemlerde. Bununla birlikte sıcaklığın dağılımı kıtaların ve okyanusların konumundan da etkilenmektedir. Okyanus sularının yüksek ısı kapasitesi ve termal iletkenliği nedeniyle, okyanuslar yıl boyunca güneş ışınımının gelişindeki değişiklikler sonucu ortaya çıkan sıcaklık dalgalanmalarını önemli ölçüde azaltır. Bu bakımdan ılıman ve yüksek enlemlerde, yaz aylarında okyanuslardaki hava sıcaklığı kıtalara göre gözle görülür derecede düşük, kışın ise daha yüksektir.
Atmosferin dengesiz ısınması, sözde büyük ölçekli hava akımları sisteminin geliştirilmesine katkıda bulunur. atmosferde yatay ısı transferi yaratan genel atmosferik dolaşım, bunun sonucunda bireysel alanlarda atmosferik havanın ısıtılmasındaki farklılıklar gözle görülür şekilde düzelir. Bununla birlikte Afrika'da genel sirkülasyon nem sirkülasyonunu gerçekleştirir, bu sırada su buharı okyanuslardan karaya aktarılır ve kıtalar nemlenir. Genel dolaşım sistemindeki havanın hareketi, atmosferik basıncın dağılımı ile yakından ilişkilidir ve aynı zamanda Dünyanın dönüşüne de bağlıdır (bkz. Coriolis kuvveti). Deniz seviyesinde, basınç dağılımı ekvator yakınında bir azalma ve subtropiklerde (kuşak) bir artışla karakterize edilir. yüksek basınç) ve ılıman ve yüksek enlemlerde azalma. Aynı zamanda tropik olmayan enlemlerdeki kıtalarda basınç genellikle kışın artar, yazın azalır.
Gezegensel basınç dağılımıyla ilişkili olan karmaşık bir hava akımları sistemi vardır; bunlardan bazıları nispeten sabittir, bazıları ise uzay ve zamanda sürekli olarak değişmektedir. Kararlı hava akımları, her iki yarım kürenin subtropikal enlemlerinden ekvatora doğru yönlendirilen ticaret rüzgarlarını içerir. Musonlar da nispeten istikrarlıdır; okyanus ile anakara arasında ortaya çıkan ve mevsimsel olan hava akımları. Ilıman enlemlerde batıdan doğuya doğru hava akımları hakimdir. Bu akıntılar, genellikle yüzlerce ve binlerce km'ye yayılan siklonlar ve antisiklonlar gibi büyük girdapları içerir. Kasırgalar ayrıca tropik enlemlerde de gözlenir; burada daha küçük boyutlarıyla, ancak özellikle yüksek rüzgar hızlarıyla ayırt edilirler ve genellikle bir kasırganın gücüne ulaşırlar (tropik siklonlar olarak adlandırılır). Üst troposferde ve alt stratosferde, keskin sınırlara sahip nispeten dar (yüzlerce kilometre genişliğinde) jet akımları vardır ve bunların içinde rüzgar, 100-150 m/s'ye kadar muazzam hızlara ulaşır. Gözlemler, stratosferin alt kısmındaki atmosferik dolaşımın özelliklerinin troposferdeki süreçler tarafından belirlendiğini göstermektedir.
Sıcaklığın rakımla birlikte arttığı stratosferin üst yarısında, rüzgar hızı rakımla birlikte artar; yazın doğu rüzgarları, kışın ise batı rüzgarları hakimdir. Buradaki dolaşım, varlığı ultraviyole güneş ışınımının ozon tarafından yoğun olarak emilmesiyle ilişkili olan stratosferik bir ısı kaynağı tarafından belirlenir.
Ilıman enlemlerde mezosferin alt kısmında, kışın batıya taşınmanın hızı maksimum değerlere - yaklaşık 80 m/sn'ye ve yazın doğuya taşınmanın hızı - yaklaşık 70 km seviyesinde 60 m/sn'ye kadar çıkar. . Araştırma son yıllar Mezosferdeki sıcaklık alanının özelliklerinin yalnızca radyasyon faktörlerinin etkisiyle açıklanamayacağını açıkça gösterdi. Dinamik faktörler birincil öneme sahiptir (özellikle hava alçaldığında veya yükseldiğinde ısıtma veya soğutma) ve fotokimyasal reaksiyonlardan kaynaklanan ısı kaynakları (örneğin atomik oksijenin rekombinasyonu) da mümkündür.
Soğuk mezopoz tabakasının üzerinde (termosferde), hava sıcaklığı yükseklikle birlikte hızla artmaya başlar. Birçok bakımdan Afrika'nın bu bölgesi stratosferin alt yarısına benzer. Termosferin alt kısmındaki dolaşımın mezosferdeki süreçler tarafından belirlendiği ve termosferin üst katmanlarının dinamiğinin burada güneş ışınımının emilmesiyle belirlendiği muhtemeldir. Ancak, önemli karmaşıklıklarından dolayı bu irtifalarda atmosferik hareketi incelemek zordur. Büyük önem 80 km'den daha yüksek rakımlarda rüzgar hızlarının 100-120 m / sn'ye ulaşabileceği etkisi altında termosferde gelgit hareketleri (çoğunlukla güneş yarı günlük ve günlük gelgitler) elde edilir. karakteristik atmosferik gelgitler - enleme, yılın zamanına, deniz seviyesinden yüksekliğe ve günün saatine bağlı olarak güçlü değişkenlikleri. Termosferde, yerçekimi dalgalarının etkisine atfedilen, yükseklikle birlikte rüzgar hızında da önemli değişiklikler (çoğunlukla 100 km seviyesine yakın) gözlemleniyor. 100-110 km denilen rakım aralığında bulunur. Turbopause, yukarıdaki bölgeyi yoğun türbülanslı karışım bölgesinden keskin bir şekilde ayırır.
Büyük ölçekli hava akımlarının yanı sıra atmosferin alt katmanlarında çok sayıda yerel hava sirkülasyonu gözlenir (meltem, bora, dağ-vadi rüzgarları vb.; bkz. Yerel rüzgarlar). Tüm hava akımlarında, orta ve küçük boyutlu hava girdaplarının hareketine karşılık gelen rüzgar titreşimleri genellikle gözlenir. Bu tür titreşimler, birçok atmosferik süreci önemli ölçüde etkileyen atmosferik türbülansla ilişkilidir.
İklim ve hava durumu
Dünya yüzeyinin farklı enlemlerine ulaşan güneş ışınımı miktarındaki farklılıklar ve okyanusların, kıtaların ve büyük dağ sistemlerinin dağılımı da dahil olmak üzere yapısının karmaşıklığı, Dünya'nın iklimlerinin çeşitliliğini belirler (bkz. İklim).
Edebiyat
- Sovyet iktidarının 50 yılı için meteoroloji ve hidroloji, ed. E. K. Fedorova, L., 1967;
- Khrgian A. Kh., Atmosfer Fiziği, 2. baskı, M., 1958;
- Zverev A.S., Sinoptik meteoroloji ve hava tahmininin temelleri, Leningrad, 1968;
- Khromov S.P., Coğrafi fakülteler için meteoroloji ve klimatoloji, Leningrad, 1964;
- Tverskoy P.N., Meteoroloji Kursu, Leningrad, 1962;
- Matveev L. T., Genel meteorolojinin temelleri. Atmosfer Fiziği, Leningrad, 1965;
- Budyko M.I., Dünya yüzeyinin termal dengesi, Leningrad, 1956;
- Kondratyev K.Ya., Aktinometri, Leningrad, 1965;
- Khvostikov I. A., Atmosferin yüksek katmanları, Leningrad, 1964;
- Moroz V.I., Gezegen Fiziği, M., 1967;
- Tverskoy P.N., Atmosfer elektriği, Leningrad, 1949;
- Shishkin N.S., Bulutlar, yağış ve fırtına elektriği, M., 1964;
- Dünya Atmosferinde Ozon, ed. G.P. Gushchina, Leningrad, 1966;
- Imyanitov I.M., Chubarina E.V., Serbest atmosferin elektriği, Leningrad, 1965.
M. I. Budyko, K. Ya. Kondratiev.
Bu makale veya bölümde metin kullanılıyor- Dünya ile birlikte dönen dünyanın hava kabuğu. Atmosferin üst sınırı geleneksel olarak 150-200 km rakımlarda çizilir. Alt sınır Dünya'nın yüzeyidir.
Atmosfer havası bir gaz karışımıdır. Havanın yüzey katmanındaki hacminin büyük bir kısmı nitrojen (%78) ve oksijenden (%21) oluşur. Ayrıca havada inert gazlar (argon, helyum, neon vb.), karbondioksit (0,03), su buharı ve çeşitli katı parçacıklar (toz, kurum, tuz kristalleri) bulunur.
Hava renksizdir ve gökyüzünün rengi ışık dalgalarının saçılma özellikleriyle açıklanmaktadır.
Atmosfer birkaç katmandan oluşur: troposfer, stratosfer, mezosfer ve termosfer.
Havanın alt katmanına denir troposfer. Farklı enlemlerde gücü aynı değildir. Troposfer gezegenin şeklini takip eder ve Dünya ile birlikte eksenel dönüşe katılır. Ekvatorda atmosferin kalınlığı 10 ila 20 km arasında değişmektedir. Ekvatorda daha büyük, kutuplarda ise daha azdır. Troposfer maksimum hava yoğunluğu ile karakterize edilir, tüm atmosferin kütlesinin 4/5'i burada yoğunlaşmıştır. Troposfer belirler hava durumu: Burada çeşitli hava kütleleri oluşur, bulutlar ve yağışlar oluşur, yoğun yatay ve dikey hava hareketi meydana gelir.
Troposferin üstünde, 50 km yüksekliğe kadar bulunur stratosfer. Daha düşük hava yoğunluğu ile karakterize edilir ve su buharı içermez. Stratosferin alt kısmında yaklaşık 25 km yükseklikte. organizmalar için ölümcül olan ultraviyole radyasyonu emen, yüksek konsantrasyonda ozon içeren bir atmosfer tabakası olan bir “ozon perdesi” vardır.
50 ila 80-90 km yükseklikte uzanır mezosfer. Yükseklik arttıkça sıcaklık ortalama (0,25-0,3)°/100 m dikey eğimle düşer ve hava yoğunluğu azalır. Ana enerji süreci radyant ısı transferidir. Atmosferdeki ışıltı, radikalleri ve titreşimle uyarılan molekülleri içeren karmaşık fotokimyasal işlemlerden kaynaklanır.
Termosfer 80-90 ila 800 km yükseklikte bulunur. Buradaki hava yoğunluğu minimum düzeydedir ve hava iyonizasyon derecesi çok yüksektir. Sıcaklık Güneş'in aktivitesine bağlı olarak değişir. Dolayı büyük miktar Burada yüklü parçacıklar, kutup ışıkları ve manyetik fırtınalar gözlemlenir.
Atmosfer, Dünya'nın doğası açısından büyük önem taşımaktadır. Oksijen olmadan canlı organizmalar nefes alamaz. Ozon tabakası tüm canlıları zararlı ultraviyole ışınlarından korur. Atmosfer sıcaklık dalgalanmalarını yumuşatır: Dünya yüzeyi geceleri aşırı soğumaz ve gündüzleri aşırı ısınmaz. Yoğun atmosferik hava katmanlarında, göktaşları gezegenin yüzeyine ulaşmadan önce dikenlerden yanıyor.
Atmosfer dünyanın tüm katmanlarıyla etkileşim halindedir. Onun yardımıyla okyanus ve kara arasında ısı ve nem alışverişi yapılır. Atmosfer olmasaydı bulutlar, yağışlar ve rüzgarlar olmazdı.
Atmosfer üzerinde önemli olumsuz etkisi vardır ekonomik aktivite kişi. Karbon monoksit (CO2) konsantrasyonunun artmasına neden olan atmosferik hava kirliliği meydana gelir. Bu da küresel ısınmaya katkıda bulunuyor ve “sera etkisini” artırıyor. Dünyanın ozon tabakası endüstriyel atıklar ve ulaşım nedeniyle yok oluyor.
Atmosferin korunmaya ihtiyacı var. Gelişmiş ülkelerde atmosferik havanın kirlilikten korunmasına yönelik bir dizi önlem hayata geçiriliyor.
Hala sorularınız mı var? Atmosfer hakkında daha fazla bilgi edinmek ister misiniz?
Bir öğretmenden yardım almak için -.
blog.site, materyalin tamamını veya bir kısmını kopyalarken, orijinal kaynağa bir bağlantı gereklidir.
Atmosferin bileşimi. Hava zarfı gezegenimizin - atmosfer Dünya yüzeyini Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun canlı organizmalar üzerindeki zararlı etkilerinden korur. Aynı zamanda Dünya'yı kozmik parçacıklardan (toz ve meteoritlerden) korur.
Atmosfer gazların mekanik bir karışımından oluşur: hacminin %78'i nitrojen, %21'i oksijen ve %1'den azı helyum, argon, kripton ve diğer inert gazlardan oluşur. Havadaki oksijen ve nitrojen miktarı pratikte değişmez, çünkü nitrojen neredeyse diğer maddelerle birleşmez ve çok aktif olmasına ve solunum, oksidasyon ve yanma için harcanmasına rağmen bitkiler tarafından sürekli olarak yenilenen oksijen.
Yaklaşık 100 km yüksekliğe kadar bu gazların yüzdesi hemen hemen değişmeden kalır. Bunun nedeni havanın sürekli karışmasıdır.
Bahsedilen gazlara ek olarak atmosferde yaklaşık %0,03 oranında gaz bulunmaktadır. karbon dioksit Genellikle dünya yüzeyine yakın yerlerde yoğunlaşan ve eşit olmayan bir şekilde dağılan: şehirlerde, sanayi merkezlerinde ve volkanik aktivite alanlarında miktarı artar.
Atmosferde her zaman belirli miktarda yabancı madde vardır - su buharı ve toz. Su buharının içeriği hava sıcaklığına bağlıdır: sıcaklık ne kadar yüksek olursa hava o kadar fazla buhar tutabilir. Havada buharlı suyun bulunması nedeniyle gökkuşağı, güneş ışığının kırılması vb. gibi atmosferik olaylar mümkündür.
Volkanik patlamalar, kum ve toz fırtınaları, termik santrallerde yakıtın eksik yanması vb. sırasında atmosfere toz girer.
Atmosferin yapısı. Atmosferin yoğunluğu rakımla birlikte değişir: Dünya yüzeyinde en yüksektir ve yukarı çıktıkça azalır. Böylece 5,5 km yükseklikte atmosferin yoğunluğu yüzey katmanına göre 2 kat, 11 km yükseklikte ise 4 kat daha azdır.
Gazların yoğunluğuna, bileşimine ve özelliklerine bağlı olarak atmosfer beş eşmerkezli katmana bölünmüştür (Şekil 34).
Pirinç. 34. Atmosferin dikey kesiti (atmosferin tabakalaşması)
1. Alt katmana denir troposfer.Üst sınırı kutuplarda 8-10 km, ekvatorda ise 16-18 km yükseklikte geçer. Troposfer, atmosferin toplam kütlesinin %80'ini ve neredeyse tüm su buharını içerir.
Troposferdeki hava sıcaklığı yükseklikle birlikte her 100 metrede 0,6 °C azalır ve üst sınırında -45-55 °C olur.
Troposferdeki hava sürekli olarak karışır ve farklı yönlere doğru hareket eder. Sadece burada sisler, yağmurlar, kar yağışları, gök gürültülü fırtınalar, fırtınalar ve diğer hava olayları gözlemlenir.
2. Yukarıda yer alan stratosfer, 50-55 km yüksekliğe kadar uzanır. Stratosferdeki hava yoğunluğu ve basınç ihmal edilebilir düzeydedir. İnce hava, troposferdekiyle aynı gazlardan oluşur ancak daha fazla ozon içerir. En yüksek ozon konsantrasyonu 15-30 km yükseklikte gözlenir. Stratosferdeki sıcaklık yükseklikle birlikte artar ve üst sınırında 0 °C ve üzerine ulaşır. Bunun nedeni ozonun güneşten gelen kısa dalga enerjisini emerek havanın ısınmasına neden olmasıdır.
3. Stratosferin üzerinde yer alır mezosfer, 80 km yüksekliğe kadar uzanır. Orada sıcaklık tekrar düşer ve -90 °C'ye ulaşır. Buradaki hava yoğunluğu Dünya yüzeyinden 200 kat daha azdır.
4. Mezosferin üstünde bulunur termosfer(80'den 800 km'ye kadar). Bu katmandaki sıcaklık şu şekilde artar: 150 km yükseklikte 220 °C'ye; 600 km yükseklikte 1500 °C'ye kadar. Atmosferdeki gazlar (azot ve oksijen) iyonize haldedir. Kısa dalga güneş ışınımının etkisi altında, bireysel elektronlar atom kabuklarından ayrılır. Sonuç olarak bu katmanda iyonosfer yüklü parçacık katmanları ortaya çıkar. En yoğun katmanları 300-400 km yükseklikte bulunur. Düşük yoğunluk nedeniyle Güneş ışınları oraya dağılmıyorlar, bu yüzden gökyüzü siyah, üzerinde yıldızlar ve gezegenler parlıyor.
İyonosferde var kutup ışıkları, güçlü elektrik akımları Dünyanın manyetik alanında bozulmalara neden olur.
5. 800 km'nin üzerinde dış kabuk var - ekzosfer. Ekzosferdeki tek tek parçacıkların hareket hızı kritik seviyeye (11,2 mm/s) yaklaşıyor, böylece tek tek parçacıklar yer çekimini yenerek dış uzaya kaçabiliyor.
Atmosferin anlamı. Atmosferin gezegenimizin yaşamındaki rolü son derece büyüktür. O olmasaydı Dünya ölmüş olurdu. Atmosfer, Dünya yüzeyini aşırı ısınma ve soğumadan korur. Etkisi camın seralardaki rolüne benzetilebilir: Güneş ışınlarının geçmesine izin vermek ve ısı kaybını önlemek.
Atmosfer, canlı organizmaları Güneş'ten gelen kısa dalga ve parçacık radyasyondan korur. Atmosfer, hava olaylarının gerçekleştiği, her şeyin birbiriyle bağlantılı olduğu ortamdır. insan aktivitesi. Bu kabuğun çalışması meteoroloji istasyonlarında gerçekleştirilmektedir. Meteorologlar gece gündüz, her türlü hava koşulunda atmosferin alt katmanının durumunu izler. Günde dört kez ve birçok istasyonda saatlik olarak sıcaklık, basınç, hava nemi, bulutluluk notu, rüzgar yönü ve hızı, yağış miktarı, atmosferdeki elektrik ve ses olaylarını ölçüyorlar. Meteoroloji istasyonları her yerde bulunur: Antarktika'da ve nemli tropikal ormanlar, Açık yüksek dağlar ve tundranın geniş alanlarında. Okyanuslarda da özel inşa gemilerle gözlemler yapılıyor.
30'lardan beri. XX yüzyıl gözlemler serbest atmosferde başladı. 25-35 km yüksekliğe çıkan ve radyo ekipmanı kullanarak sıcaklık, basınç, hava nemi ve rüzgar hızı hakkındaki bilgileri Dünya'ya ileten radyosondaları fırlatmaya başladılar. Günümüzde meteorolojik roketler ve uydular da yaygın olarak kullanılmaktadır. İkincisi, dünya yüzeyinin ve bulutların görüntülerini ileten televizyon kurulumlarına sahiptir.
| |
5. Dünyanın hava kabuğu§ 31. Atmosferin ısıtılması
