Всі, хто літав на літаку, звикли до такого повідомлення: «наш політ проходить на висоті 10 000 м, температура за бортом - 50 °С». Здається нічого особливого. Що далі від нагрітої Сонцем поверхні Землі, то холодніше. Багато хто думає, що зниження температури з висотою йде безперервно і поступово температура падає, наближаючись до температури космосу. До речі, так думали вчені аж до кінця 19 століття.
Розберемося докладніше із розподілом температури повітря над Землею. Атмосферу поділяють на кілька шарів, які відображають насамперед характер зміни температури.
Нижній шар атмосфери називається тропосферою, Що означає „сфера повороту". Всі зміни погоди та клімату є результатом фізичних процесів, що відбуваються саме в цьому шарі. Верхня межа цього шару розташовується там, де зменшення температури з висотою змінюється її зростанням, приблизно на висоті 15-16 км над екватором. і 7—8 км над полюсами, як і сама Земля, атмосфера під впливом обертання нашої планети теж дещо сплющена над полюсами і розбухає над екватором, проте цей ефект виражений в атмосфері значно сильніший, ніж у твердій оболонці Землі. над екватором мінімальна температура повітря становить близько -62 ° С, а над полюсами близько -45 ° С. У помірних широтах більше 75% маси атмосфери знаходиться в тропосфері. маси атмосфери.
У 1899 р. у вертикальному профілі температури на деякій висоті було виявлено її мінімум, а потім температура трохи підвищувалася. Початок цього підвищення означає перехід до наступного шару атмосфери. стратосфері, Що означає „сфера шару". Термін стратосфера означає і відображає колишнє уявлення про єдиність шару, що лежить вище тропосфери. Стратосфера простягається до висоти близько 50 км над земною поверхнею. Особливістю її є, зокрема, різке підвищення температури повітря. Це підвищення температури пояснюють реакцією освіти озону — однією з основних хімічних реакцій, які у атмосфері.
Основна маса озону зосереджена на висотах приблизно 25 км, але в цілому шар озону є сильно розтягнутою по висоті оболонкою, що охоплює майже всю стратосферу. Взаємодія кисню з ультрафіолетовими променями - один із сприятливих процесів у земній атмосфері, що сприяють підтримці життя на Землі. Поглинання озоном цієї енергії перешкоджає надмірному надходженню її на земну поверхню, де створюється саме такий рівень енергії, який є придатним для існування земних форм життя. Озоносфера поглинає частину променистої енергії, що проходить через атмосферу. Внаслідок цього в озоносфері встановлюється вертикальний градієнт температури повітря приблизно 0,62°С на 100 м, тобто температура підвищується з висотою аж до верхньої межі стратосфери — стратопаузи (50 км), досягаючи, за деякими даними, 0 °С.
На висотах від 50 до 80 км. розташовується шар атмосфери, званий мезосферою. Слово „мезосфера” означає „проміжна сфера”, тут температура повітря продовжує знижуватися з висотою. Вище мезосфери, у шарі, званому термосфероютемпература знову зростає з висотою приблизно до 1000°С, а потім дуже швидко падає до -96°С. Однак падає не безмежно, потім температура знову збільшується.
Термосферає першим шаром іоносфери. На відміну від згаданих раніше шарів, іоносфера виділена не за температурною ознакою. Іоносфера є областю, що має електричну природу, завдяки якій стають можливими багато видів радіозв'язку. Іоносферу ділять на кілька шарів, позначаючи їх літерами D, Е, F1 та F2 Ці шари мають особливі назви. Поділ на шари викликано декількома причинами, серед яких найважливіша - неоднаковий вплив шарів на проходження радіохвиль. Найнижчий шар, D, в основному поглинає радіохвилі і тим самим перешкоджає їх подальшому поширенню. Найкраще вивчений шар Е розташований на висоті приблизно 100 км. над земною поверхнею. Його називають також шаром Кеннеллі - Хевісайда за іменами американського та англійського вчених, які одночасно і незалежно один від одного виявили його. Шар Е, подібно до гігантського дзеркала, відображає радіохвилі. Завдяки цьому шару довгі радіохвилі проходять більш далекі відстані, ніж слід очікувати, якби вони поширювалися лише прямолінійно, не відбиваючись від шару Е. Аналогічні властивості має і шар F. Його називають також шаром Епплтона. Разом із шаром Кеннеллі-Хевісайда він відображає радіохвилі до наземних радіостанцій Таке відображення може відбуватися під різними кутами. Шар Еплтон розташований на висоті близько 240 км.
Найзовніша область атмосфери, другий шар іоносфери, часто називається екзосферою. Цей термін свідчить про існування околиці космосу поблизу Землі. Визначити, де саме закінчується атмосфера і починається космос, важко, оскільки з висотою щільність атмосферних газів поступово зменшується і сама атмосфера плавно перетворюється майже на вакуум, в якому зустрічаються лише окремі молекули. Вже на висоті приблизно 320 км щільність атмосфери настільки мала, що молекули, не стикаючись одна з одною, можуть проходити більше 1 км. Сама зовнішня частина атмосфери служить її верхньою межею, яка розташовується на висотах від 480 до 960 км.
Докладніше про процеси а атмосфері можна дізнатися на сайті «Земний клімат»
Роль атмосфери у житті Землі
Атмосфера є джерелом кисню, яким люди дихають. Однак при підйомі на висоту загальний атмосферний тиск знижується, що призводить до зниження парціального кисневого тиску.
Легкі людини містять приблизно три літри альвеолярного повітря. Якщо атмосферний тиск у нормі, то парціальний кисневий тиск в альвеолярному повітрі становитиме 11 мм рт. ст., тиск вуглекислих газів – 40 мм рт. ст., а водяної пари - 47 мм рт. ст. При збільшенні висоти кисневий тиск знижується, а тиск парів води та вуглекислоти в легень у сумі залишатиметься постійним - приблизно 87 мм рт. ст. Коли тиск повітря зрівняється з цією величиною, кисень припинить надходити у легені.
У зв'язку зі зниженням атмосферного тиску на висоті 20 км, тут кипітиме вода та міжтканинна рідина організму в людському тілі. Якщо не використовувати герметичну кабіну, на такій висоті людина загине майже миттєво. Тому з погляду фізіологічних особливостей людського організму «космос» бере початок з висоти 20 км над рівнем моря.
Роль атмосфери у житті Землі дуже велика. Так, наприклад, завдяки щільним повітряним шарам – тропосфері та стратосфері, люди захищені від радіаційного впливу. У космосі, у розрідженому повітрі, на висоті понад 36 км, діє іонізуюча радіація. На висоті понад 40 км – ультрафіолетова.
При підйомі над поверхнею Землі на висоту понад 90-100 км буде спостерігатися поступове ослаблення, а потім повне зникнення звичних для людини явищ, що спостерігаються в нижньому атмосферному шарі:
Не розповсюджується звук.
Відсутня аеродинамічна сила та опір.
Тепло не передається конвекцією тощо.
Атмосферний шар захищає Землю та всі живі організми від космічної радіації, від метеоритів, відповідає за регулювання сезонних температурних коливань, врівноважування та вирівнювання добових. За відсутності атмосфери Землі добова температура коливалася б у межах +/-200С˚. Атмосферний шар – це життєдайний «буфер» між земною поверхнею та космосом, носій вологи та тепла, в атмосфері відбуваються процеси фотосинтезу та обміну енергії – найважливіших біосферних процесів.
Шари атмосфери по порядку від поверхні Землі
Атмосфера - це шарувата структура, що є наступними шарами атмосфери по порядку від поверхні Землі:
Тропосфери.
Стратосфери.
Мезосфери.
Термосфери.
Екзосфера
Кожен шар немає між собою різких кордонів, але в їх висоту впливає широта і пори року. Така шарувата структура утворилася в результаті температурних змін різних висотах. Саме завдяки атмосфері ми бачимо мерехтливі зірки.
Будова атмосфери Землі за шарами: 
Із чого складається атмосфера Землі?
Кожен атмосферний шар відрізняється температурою, щільністю та складом. Загальна товщина атмосфери становить 15-2000 км. Із чого складається атмосфера Землі? В даний час це суміш газів з різними домішками.
Тропосфера
Будова атмосфери Землі починається з тропосфери, що є нижню частину атмосфери висотою приблизно 10-15 км. Тут зосереджена переважна більшість атмосферного повітря. Характерна риса тропосфери – падіння температури на 0,6 ˚C у міру підняття нагору на кожні 100 метрів. Тропосфера зосередила у собі майже всі атмосферні водяні пари, і тут відбувається формування хмар.
Висота тропосфери щодня змінюється. Крім того, її середня величина змінюється в залежності від широти та сезону року. Середня висота тропосфери над полюсами – 9 км, над екватором – близько 17 км. Показники середньої річної температури повітря над екватором наближені до +26 ˚C, а над Північним полюсом -23 ˚C. Верхня лінія межі тропосфери над екватором становить середньорічну температуру близько -70 ˚C, а над північним полюсом у літню пору -45 ˚C та в зимовий -65 ˚C. Таким чином, чим більша висота, тим нижча температура. Промені сонця безперешкодно проходять крізь тропосферу, нагріваючи поверхню Землі. Тепло, що випромінюється сонцем, утримуються завдяки вуглекислому газу, метану та водяним парам.
Стратосфера
Над шаром тропосфери розташована стратосфера, що становить 50-55 км заввишки. Особливість цього шару полягає у зростанні температури з висотою. Між тропосферою і стратосферою пролягає перехідний прошарок, що називається тропопаузою.
Приблизно з висоти 25 кілометрів температура стратосферного шару починає зростати і при досягненні максимальної висоти 50 км набуває значень від +10 до +30 ˚C.
Парів води у стратосфері дуже мало. Іноді на висоті близько 25 км можна виявити досить тонкі хмари, які називають перламутровими. У денний час вони не помітні, а в нічні – світяться через освітлення сонцем, що знаходиться під горизонтом. Склад перламутрових хмар є переохолодженими водяними крапельками. Стратосфера складається здебільшого з озону.
Мезосфера
Висота шару мезосфери – приблизно 80 км. Тут, з підняттям догори, температура знижується і на верхній межі досягає значень в кілька десятків С нижче нуля. У мезосфері можна спостерігати хмари, які, імовірно, утворюються з кристалів льоду. Ці хмари називаються сріблястими. Мезосфера характеризується холодною температурою в атмосфері: від -2 до -138 ˚C.
Термосфера
Свою назву цей атмосферний шар набув завдяки високим температурам. Термосфера складається з:
Іоносфери.
Екзосфери.
Іоносфера характеризується розрідженим повітрям, кожен сантиметр якого на висоті 300 км складається з 1 млрд. атомів і молекул, а на висоті 600 км. - більш ніж зі 100 млн.
Також іоносфері характерна висока іонізація повітря. Ці іони складаються із заряджених кисневих атомів, заряджених молекул атомів азоту та вільних електронів.
Екзосфера
З висоти 800-1000 км. починається екзосферний шар. Частинки газу, особливо легкі, рухаються тут із величезною швидкістю, долаючи силу тяжіння. Такі частки внаслідок свого швидкого руху вилітають з атмосфери в космічний простір і розсіюються. Тому екзосфера має назву сфери розсіювання. Вилітають у космос переважно водневі атоми, у тому числі складаються найвищі верстви екзосфери. Завдяки частинкам у верхніх шарах атмосфери та частинкам сонячного вітру ми можемо спостерігати північне сяйво.
Супутники та геофізичні ракети дозволили встановити наявність у верхніх шарах атмосфери радіаційного поясу планети, що складається із електричних заряджених частинок – електронів та протонів.
Атмосфера - те, що забезпечує можливість життя Землі. Найперші відомості та факти про атмосферу ми отримуємо ще у початковій школі. У старших класах ми докладніше знайомимося з цим поняттям під час уроків географії.
Поняття земної атмосфери
Атмосфера є у Землі, а й інших небесних тіл. Так називають газову оболонку, що оточує планети. Склад цього газового шару різних планет значно відрізняється. Давайте розглянемо основні відомості та факти про інакше зване повітря.
Найважливішою її складовою є кисень. Деякі помилково думають, що земна атмосфера складається повністю з кисню, але насправді повітря – це суміш газів. У його складі 78% азоту та 21% кисню. Решта відсотка включає озон, аргон, вуглекислий газ, водяні пари. Нехай відсоткове співвідношення цих газів мало, але вони виконують важливу функцію - поглинають значну частину сонячної променистої енергії, тим самим не дають світилу перетворити все живе на нашій планеті на попіл. Властивості атмосфери змінюються залежно від висоти. Наприклад, на висоті 65 км азот становить 86%, а кисень – 19%.
Склад атмосфери Землі
- Вуглекислий газнеобхідний харчування рослин. У атмосфері він у результаті процесу дихання живих організмів, гниття, горіння. Відсутність їх у складі атмосфери унеможливило б існування будь-яких рослин.
- Кисень- Життєво важливий для людини компонент атмосфери. Його наявність є умовою існування всіх живих організмів. Він становить близько 20% загального обсягу атмосферних газів.
- Озон- це природний поглинач сонячного ультрафіолетового випромінювання, яке згубно впливає живі організми. Більшість його формує окремий шар атмосфери - озоновий екран. Останнім часом діяльність людини призводить до того, що починає поступово руйнуватися, але оскільки вона має велику важливість, то ведеться активна робота з її збереження та відновлення.
- Водяна паравизначає вологість повітря. Його вміст може бути різним залежно від різних факторів: температури повітря, територіального розташування, сезону. При низькій температурі водяної пари в повітрі зовсім мало, може бути менше одного відсотка, а за високої його кількість досягає 4%.
- Крім всього вищепереліченого, у складі земної атмосфери завжди є певний відсоток твердих та рідких домішок. Це сажа, попіл, морська сіль, пил, краплі води, мікроорганізми. Потрапляти у повітря можуть як природним, і антропогенним шляхом.
Шари атмосфери
І температура, і щільність, і якісний склад повітря неоднаковий на різній висоті. Через це прийнято виділяти різні верстви атмосфери. Кожен має свою характеристику. Давайте дізнаємось, які шари атмосфери розрізняють:
- Тропосфера - цей шар атмосфери знаходиться найближче до Землі. Висота його – 8-10 км над полюсами та 16-18 км – у тропіках. Тут знаходиться 90% усієї водяної пари, яка є в атмосфері, тому відбувається активне утворення хмар. Також у цьому шарі спостерігаються такі процеси, як рух повітря (вітру), турбулентність, конвекція. Температура коливається від +45 градусів опівдні тепла пора року в тропіках до -65 градусів на полюсах.
- Стратосфера – другий за віддаленістю від шар атмосфери. Знаходиться на висоті від 11 до 50 км. У нижньому шарі стратосфери температура приблизно -55, у бік віддалення Землі вона підвищується до +1˚С. Ця область називається інверсією і є межею стратосфери та мезосфери.
- Мезосфера знаходиться на висоті від 50 до 90 км. Температура на її нижньому кордоні - близько 0, на верхньому досягає -80...-90 ˚С. Метеорити, що потрапляють в атмосферу Землі, повністю згорають у мезосфері, тому тут відбуваються світіння повітря.
- Термосфера має товщину приблизно 700 км. У цьому вся шарі атмосфери виникають північні сяйва. З'являються вони рахунок під впливом космічного випромінювання і радіації, яка від Сонця.
- Екзосфера – це зона розсіювання повітря. Тут концентрація газів невелика і відбувається їх поступовий відхід у міжпланетний простір.
Кордоном між земною атмосферою та космічними просторами прийнято вважати рубіж 100 км. Цю межу називають лінією Кармана.
Тиск атмосфери
Слухаючи прогноз погоди, часто чуємо показники атмосферного тиску. Але що означає тиск атмосфери, і як це може вплинути на нас?
Ми розібралися, що повітря складається з газів та домішок. Кожна з цих складових має свою вагу, а отже, і атмосфера не є невагомою, як вважали до XVII століття. Атмосферний тиск - це сила, з якою всі шари атмосфери тиснуть на поверхню Землі та на всі предмети.
Вчені провели складні підрахунки і довели, що на квадратний метр площі атмосфера тисне з силою 10 333 кг. Отже, людське тіло схильне до тиску повітря, вага якого дорівнює 12-15 тонн. Чому ж ми цього не відчуваємо? Рятує нас свій внутрішній тиск, який урівноважує зовнішній. Можна відчути тиск атмосфери, перебуваючи в літаку або високо в горах, тому що атмосферний тиск на висоті значно менший. При цьому можливий фізичний дискомфорт, закладання вух, запаморочення.
Про атмосферу, що оточує, можна сказати багато всього. Ми знаємо про неї безліч цікавих фактів, і деякі з них можуть здаватися дивовижними:
- Вага земної атмосфери становить 5 300 000 000 000 000 тонн.
- Вона сприяє передачі звуку. На висоті більше 100 км ця властивість зникає через зміну складу атмосфери.
- Рух атмосфери спровокований нерівномірним нагріванням Землі.
- Для визначення температури повітря використовують термометр, а для того, щоб дізнатися про силу тиску атмосфери, - барометр.
- Наявність атмосфери рятує нашу планету від 100 тонн метеоритів щодня.
- Склад повітря був фіксованим кілька сотень мільйонів років, але став змінюватися з початком бурхливої виробничої діяльності.
- Вважається, що атмосфера простягається на висоту 3000 км.
Значення атмосфери для людини
Фізіологічна зона атмосфери становить 5 км. На висоті 5000 м над рівнем моря у людини починає проявлятися кисневе голодування, що виявляється у зниженні його працездатності та погіршенні самопочуття. Це показує те, що людина не зможе вижити у просторі, де немає цієї дивовижної суміші газів.
Всі відомості та факти про атмосферу лише підтверджують її важливість для людей. Завдяки її наявності і виникла можливість розвитку життя Землі. Вже сьогодні, оцінивши масштаби шкоди, яку людство здатне своїми діями завдавати повітря, що дає життя, нам слід задуматися про подальші заходи збереження та відновлення атмосфери.
Навколишній світ утворений із трьох дуже різних частин: землі, води та повітря. Кожна з них унікальна і цікава. Зараз йтиметься лише про останню з них. Що таке атмосфера? Як вона виникла? З чого складається і які частини ділиться? Усі ці питання надзвичайно цікаві.
Сама назва «атмосфера» утворена з двох слів грецького походження, у перекладі російською вони означають «пар» і «куля». А якщо подивитися точне визначення, то можна прочитати таке: «Атмосфера – це повітряна оболонка планети Земля, яка мчить разом із нею у космічному просторі». Вона розвивалася паралельно геологічним та геохімічним процесам, що відбувалися на планеті. І сьогодні від неї залежать усі процеси, що протікають у живих організмах. Без атмосфери планета стала б неживою пустелею, подібною до Місяця.
Із чого вона складається?
Питанням про те, що таке атмосфера та які елементи до неї входять, зацікавив людей уже давно. Основні складові цієї оболонки були відомі вже 1774 року. Їх встановив Антуан Лавуазьє. Він виявив, що склад атмосфери здебільшого утворений із азоту та кисню. Згодом її складові уточнювалися. І тепер відомо, що в ній знаходяться ще багато інших газів, а також вода та пил.
Розглянемо докладніше те, із чого складається атмосфера Землі біля її поверхні. Найпоширеніший газ – азот. Його міститься трохи більше ніж 78 відсотків. Але, незважаючи на таку велику кількість, у повітрі азот практично не активний.
Наступний за кількістю та дуже важливий за значенням елемент – кисень. Цього газу міститься майже 21%, і він виявляє дуже високу активність. Його специфічна функція полягає в окисленні мертвої органічної речовини, яке в результаті цієї реакції розкладається.
Гази з низьким вмістом, але важливим значенням
Третій газ, що входить до складу атмосфери, – аргон. Його трохи менше, ніж один відсоток. Після нього йдуть вуглекислий газ із неоном, гелій із метаном, криптон із воднем, ксенон, озон і навіть аміак. Але їх міститься настільки мало, що відсотковий вміст таких компонентів дорівнює сотим, тисячним та мільйонним частинам. З них лише вуглекислий газ відіграє істотну роль, оскільки він є будівельним матеріалом, який необхідний рослин для фотосинтезу. Інша його важлива функція полягає в тому, щоб не пропускати радіацію та поглинати частину сонячного тепла.
Ще один нечисленний, але важливий газ – озон існує для утримання ультрафіолетового випромінювання, що йде від Сонця. Завдяки цій властивості все живе на планеті надійно захищене. З іншого боку, озон впливає температуру стратосфери. Через те, що він поглинає це випромінювання відбувається нагрівання повітря.
Постійність кількісного складу атмосфери підтримується безупинним перемішуванням. Її шари переміщуються як горизонталлю, і по вертикалі. Тому будь-де земної кулі достатньо кисню і немає надлишку вуглекислого газу.
Що ще є у повітрі?
Слід зазначити, що у повітряному просторі можна виявити пару та пил. Остання складається з пилку та частинок ґрунту, у місті до них приєднуються домішки твердих викидів із вихлопних газів.
А ось води у атмосфері багато. За певних умов вона конденсується, і з'являються хмари та туман. По суті це те саме, тільки перші з'являються високо над поверхнею Землі, а останній стелиться по ній. Хмари набувають різноманітної форми. Цей процес залежить від висоти над Землею.
Якщо вони утворилися за 2 км над сушею, їх називають шаруватими. Саме з них проливається на землю дощ чи падає сніг. Над ними до висоти 8 км. формуються купчасті хмари. Вони завжди найкрасивіші та мальовничі. Саме їх розглядають та гадають, на що вони схожі. Якщо такі утворення з'являться на наступних 10 км, вони будуть дуже легкими та повітряними. Їхня назва перисті.
На які шари поділяється атмосфера?
Хоча вони і мають сильно відрізняються один від одного температури, дуже складно сказати, на якій конкретній висоті починається один шар і закінчується інший. Цей розподіл дуже умовний і має приблизний характер. Однак шари атмосфери все ж таки існують і виконують свої функції.
Найнижча частина повітряної оболонки названа тропосферою. Її товщина збільшується при переміщенні від полюсів до екватора з 8 до 18 км. Це тепла частина атмосфери, оскільки повітря в ній нагрівається від земної поверхні. Більшість водяної пари зосереджена у тропосфері, у ній утворюються хмари, випадають опади, гримлять грози і дмуть вітру.
Наступний шар має товщину близько 40 км і називається стратосферою. Якщо спостерігач переміститься до цієї частини повітря, то виявить, що небо стало фіолетовим. Це пояснюється малою щільністю речовини, яка практично не розсіює сонячні промені. Саме у цьому шарі літають реактивні літаки. Для них там відкрито всі простори, оскільки практично немає хмар. Усередині стратосфери є шар, що складається з великої кількості озону.
Після неї йдуть стратопауза та мезосфера. Остання має завтовшки близько 30 км. Вона характеризується різким зниженням щільності повітря та її температури. Небо для спостерігача бачиться у чорному кольорі. Тут навіть удень спостерігати зірки.
Шари, в яких практично немає повітря
Продовжує будову атмосфери шар під назвою термосфера - найдовша зі всіх інших, її товщина сягає 400 км. Цей шар відрізняється величезною температурою, яка може досягати 1700 °C.
Останні дві сфери часто поєднують в одну і називають його іоносферою. Це з тим, що у них протікають реакції із виділенням іонів. Саме ці верстви дозволяють спостерігати таке явище природи, як північне сяйво.
Наступні 50 км від Землі відведено екзосфері. Це зовнішня оболонка атмосфери. У ній відбувається розсіювання частинок повітря на космос. У цьому шарі зазвичай рухаються супутники погоди.
Атмосфера Землі закінчується магнітосферою. Саме вона дала притулок більшості штучних супутників планети.
Після всього сказаного не повинно залишитися питань про те, що таке атмосфера. Якщо виникли сумніви щодо її необхідності, то їх легко розвіяти.
Значення атмосфери
Головна функція атмосфери полягає у захисті поверхні планети від перегріву в денний час та надмірного остигання вночі. Наступне важливе значення цієї оболонки, яке ніхто не заперечуватиме, у тому, щоб забезпечувати киснем усіх живих істот. Без цього вони задихнулися б.
Більшість метеоритів згоряють у верхніх шарах, не долетівши до Землі. І люди можуть милуватися вогнями, що летять, приймаючи їх за падаючі зірки. Без атмосфери вся Земля була б усіяна кратерами. А про захист від сонячного випромінювання вже йшлося вище.
Як впливає людина на атмосферу?
Дуже негативно. Це пов'язано з діяльністю людей, що розростається. Основна частка всіх негативних моментів посідає промисловість і транспорт. До речі, саме автомобілі виділяють майже 60% усіх забруднюючих речовин, що проникають у шари атмосфери. Сорок, що залишилися, ділять між собою енергетика і промисловість, а також галузі зі знищення відходів.
Список шкідливих речовин, які щодня поповнюють склад повітря дуже довгий. Через транспорт в атмосфері виявляються: азот і сірка, вуглець, синець і сажа, а також сильний канцероген, що викликає рак шкіри - бензопірен.
На частку промисловості припадають такі хімічні елементи: сірчистий газ, вуглеводень та сірководень, аміак та фенол, хлор та фтор. Якщо процес триватиме, то невдовзі відповіді питання: «Що таке атмосфера? З чого вона складається? будуть зовсім іншими.
Атмосфера – газова оболонка нашої планети, яка обертається разом із Землею. Газ, що у атмосфері, називають повітрям. Атмосфера стикається з гідросферою та частково покриває літосферу. А ось верхні межі визначити важко. Умовно прийнято вважати, що атмосфера простягається нагору приблизно на три тисячі кілометрів. Там вона плавно перетікає у безповітряний простір.
Хімічний склад атмосфери Землі
Формування хімічного складу атмосфери розпочалося близько чотирьох мільярдів років тому. Спочатку атмосфера складалася лише з легких газів – гелію та водню. На думку вчених вихідними передумовами створення газової оболонки навколо Землі стали виверження вулканів, які разом із лавою викидали величезну кількість газів. Надалі розпочався газообмін з водними просторами, з живими організмами, з продуктами їхньої діяльності. Склад повітря поступово змінювався та у сучасному вигляді зафіксувався кілька мільйонів років тому.
Головні складові атмосфери це азот (близько 79%) і кисень (20%). Відсоток (1%), що залишився, припадає на такі гази: аргон, неон, гелій, метан, вуглекислий газ, водень, криптон, ксенон, озон, аміак, двоокису сірки і азоту, закис азоту і окис вуглецю, що входять в цей один відсоток.
Крім того, в повітрі міститься водяна пара і тверді частинки (пилок рослин, пил, кристали солі, домішки аерозолів).
Останнім часом вчені відзначають не якісну, а кількісну зміну деяких інгредієнтів повітря. І причина цього - людина та її діяльність. Лише за останні 100 років вміст вуглекислого газу значно зріс! Це загрожує багатьма проблемами, найбільш глобальна з яких – зміна клімату.
Формування погоди та клімату
Атмосфера грає найважливішу роль формуванні клімату та погоди Землі. Дуже багато залежить від кількості сонячних променів, від характеру підстилаючої поверхні та атмосферної циркуляції.
Розглянемо чинники з порядку.
1. Атмосфера пропускає тепло сонячних променів та поглинає шкідливу радіацію. Про те, що промені Сонця падають різні ділянки Землі під різними кутами, знали ще древні греки. Саме слово "клімат" у перекладі з давньогрецької означає "нахил". Так, на екваторі сонячні промені падають практично прямовисно, тому тут дуже спекотно. Що ближче до полюсів, то більший кут нахилу. І температура знижується.
2. Через нерівномірне нагрівання Землі в атмосфері формуються повітряні течії. Вони класифікуються за своїми розмірами. Найменші (десятки та сотні метрів) – це місцеві вітри. Далі йдуть мусони та пасати, циклони та антициклони, планетарні фронтальні зони.
Усі ці повітряні маси постійно переміщуються. Деякі їх досить статичні. Наприклад, пасати, які дмуть від субтропіків у напрямку екватора. Рух інших багато в чому залежить від атмосферного тиску.
3. Атмосферний тиск – ще один фактор, що впливає на формування клімату. Це тиск повітря на поверхню ґрунту. Як відомо, повітряні маси переміщуються з області з підвищеним атмосферним тиском у бік області, де тиск нижче.
Усього виділено 7 зон. Екватор – зона низького тиску. Далі, по обидва боки від екватора до тридцятих широт - область високого тиску. Від 30 ° до 60 ° - знову низький тиск. А від 60 ° до полюсів – зона високого тиску. Між цими зонами циркулюють повітряні маси. Ті, що йдуть з моря на сушу, несуть дощі та негоду, а ті, що дмуть з континентів – ясну та суху погоду. У місцях, де повітряні течії стикаються, утворюються зони атмосферного фронту, які характеризуються опадами та ненастною, вітряною погодою.
Вчені довели, що від атмосферного тиску залежить навіть здоров'я людини. За міжнародними стандартами нормальний атмосферний тиск – 760 мм рт. стовпа за температури 0°C. Цей показник розрахований на ті ділянки суші, які знаходяться нарівні з рівнем моря. З висотою тиск знижується. Тому, наприклад, для Санкт-Петербурга 760 мм рт. - це норма. А ось для Москви, яка розташована вище, нормальний тиск – 748 мм рт.ст.
Тиск змінюється не лише по вертикалі, а й по горизонталі. Особливо це відчувається під час проходження циклонів.
Будова атмосфери
Атмосфера нагадує листковий пиріг. І кожний шар має свої особливості.
. Тропосфера- Найближчий до Землі шар. "Товщина" цього шару змінюється при віддаленні від екватора. Над екватором шар простягається вгору на 16-18 км, у помірних зонах – на 10-12 км, на полюсах – на 8-10 км.
Саме тут міститься 80% усієї маси повітря та 90% водяної пари. Тут утворюються хмари, виникають циклони та антициклони. Температура повітря залежить від висоти. В середньому вона знижується на 0,65 ° C на кожні 100 метрів.
. Тропопауза- Перехідний шар атмосфери. Його висота – від кількох сотень метрів до 1-2 км. Температура повітря влітку вища, ніж узимку. Так, наприклад, над полюсами взимку -65 ° C. А над екватором будь-якої пори року тримається -70 ° C.
. Стратосфера- це шар, верхня межа якого проходить на висоті 50-55 км. Турбулентність тут низька, вміст водяної пари в повітрі – незначний. Зате дуже багато озону. Максимальна його концентрація – на висоті 20-25 км. У стратосфері температура повітря починає підвищуватися і досягає позначки +0,8 ° C. Це зумовлено тим, що озоновий шар взаємодіє з ультрафіолетовим випромінюванням.
. Стратопауза- невисокий проміжний шар між стратосферою і наступною за нею мезосферою.
. Мезосфера- верхня межа цього шару – 80-85 кілометрів. Тут відбуваються складні фотохімічні процеси з участю вільних радикалів. Саме вони забезпечують те ніжне блакитне сяйво нашої планети, яке бачиться з космосу.
У мезосфері згоряє більшість комет та метеоритів.
. Мезопауза- наступний проміжний шар, температура повітря в якому -90°.
. Термосфера- нижня межа починається висоті 80 - 90 км, а верхня межа шару проходить приблизно за позначкою 800 км. Температура повітря зростає. Вона може варіюватися від +500 ° C до +1000 ° C. Протягом доби температурні коливання становлять сотні градусів! Але повітря тут настільки розріджене, що розуміння терміна "температура" як ми його уявляємо, тут не доречно.
. Іоносфера- поєднує мезосферу, мезопаузу та термосферу. Повітря тут складається в основному з молекул кисню та азоту, а також із квазінейтральної плазми. Сонячні промені, потрапляючи в іоносферу, сильно іонізують молекули повітря. У нижньому шарі (до 90 км) ступінь іонізації низька. Що вище, то більше вписувалося іонізація. Так, на висоті 100–110 км електрони концентруються. Це сприяє відображенню коротких та середніх радіохвиль.
Найважливіший шар іоносфери – верхній, що знаходиться на висоті 150-400 км. Його особливість у цьому, що він відбиває радіохвилі, але це сприяє передачі радіосигналів на значні відстані.
Саме в іоносфері відбувається таке явище, як полярне сяйво.
. Екзосфера- складається з атомів кисню, гелію та водню. Газ у цьому шарі дуже розріджений і нерідко атоми водню вислизають у космічний простір. Тому цей шар і називають "зоною розсіювання".
Першим ученим, який припустив, що наша атмосфера має вагу, був італієць Е. Торрічеллі. Остап Бендер, наприклад, у романі "Золоте теля" журився, що на кожну людину тисне повітряний стовп вагою в 14 кг! Але великий комбінатор трохи помилявся. Доросла людина відчуває на себе тиск 13-15 тонн! Але ми не відчуваємо цієї тяжкості, тому що атмосферний тиск урівноважується внутрішнім тиском людини. Вага нашої атмосфери становить 5 300 000 000 000 000 тонн. Цифра колосальна, хоча це лише мільйонна частина ваги нашої планети.
