L'atmosfera terrestre è eterogenea: a diverse altitudini ci sono diverse densità e pressioni dell'aria, cambiamenti di temperatura e composizione del gas. In base all'andamento della temperatura dell'aria ambiente (cioè la temperatura aumenta o diminuisce con l'altezza), in essa si distinguono i seguenti strati: troposfera, stratosfera, mesosfera, termosfera ed esosfera. I confini tra gli strati sono chiamati pause: ce ne sono 4, perché il confine superiore dell'esosfera è molto sfocato e spesso si riferisce allo spazio vicino. La struttura generale dell'atmosfera può essere trovata nel diagramma allegato.

Fig.1 La struttura dell'atmosfera terrestre. Credito: sito web

Lo strato atmosferico più basso è la troposfera, il cui limite superiore, chiamato tropopausa, varia a seconda della latitudine geografica e varia da 8 km. al polare fino a 20 km. alle latitudini tropicali. Nelle latitudini medie o temperate, il suo limite superiore si trova ad un'altitudine di 10-12 km. Durante l'anno, il limite superiore della troposfera subisce fluttuazioni a seconda dell'afflusso della radiazione solare. Pertanto, in seguito al sondaggio effettuato dal servizio meteorologico statunitense al Polo Sud della Terra, è stato rivelato che da marzo ad agosto o settembre si verifica un costante raffreddamento della troposfera, a seguito del quale per un breve periodo in agosto o settembre il suo confine sale a 11,5 km. Poi, nel periodo da settembre a dicembre, diminuisce rapidamente e raggiunge la posizione più bassa - 7,5 km, dopodiché la sua altezza rimane praticamente invariata fino a marzo. Quelli. La troposfera raggiunge il suo massimo spessore in estate e il suo minimo in inverno.

Vale la pena notare che, oltre a quelle stagionali, ci sono anche fluttuazioni giornaliere nell'altezza della tropopausa. Inoltre, la sua posizione è influenzata dai cicloni e dagli anticicloni: nel primo cade, perché La pressione al loro interno è inferiore a quella dell'aria circostante e, in secondo luogo, aumenta di conseguenza.

La troposfera contiene fino al 90% della massa totale dell'aria terrestre e 9/10 del vapore acqueo totale. Qui la turbolenza è molto sviluppata, soprattutto negli strati vicini alla superficie e più alti, si formano nubi di tutti i livelli, si formano cicloni e anticicloni. E a causa dell'accumulo di gas serra (anidride carbonica, metano, vapore acqueo) della luce solare riflessa dalla superficie terrestre, si sviluppa l'effetto serra.

L'effetto serra è associato ad una diminuzione della temperatura dell'aria nella troposfera con l'altezza (poiché la Terra riscaldata cede più calore agli strati superficiali). La pendenza verticale media è di 0,65°/100 m (ovvero, la temperatura dell'aria diminuisce di 0,65° C ogni 100 metri di dislivello). Quindi, se la temperatura media annuale dell'aria sulla superficie della Terra vicino all'equatore è +26°, al confine superiore è -70°. La temperatura nella regione della tropopausa sopra il Polo Nord varia durante tutto l'anno da -45° in estate a -65° in inverno.

Con l’aumentare dell’altitudine diminuisce anche la pressione atmosferica, pari solo al 12-20% del livello vicino alla superficie al limite superiore della troposfera.

Al confine tra la troposfera e lo strato sovrastante della stratosfera si trova uno strato della tropopausa, spesso 1-2 km. I confini inferiori della tropopausa sono solitamente considerati uno strato d'aria in cui il gradiente verticale diminuisce a 0,2°/100 m contro 0,65°/100 m nelle regioni sottostanti della troposfera.

All'interno della tropopausa si osservano flussi d'aria di una direzione rigorosamente definita, chiamati correnti a getto d'alta quota o “correnti a getto”, formati sotto l'influenza della rotazione della Terra attorno al suo asse e del riscaldamento dell'atmosfera con la partecipazione della radiazione solare . Le correnti si osservano ai confini delle zone con differenze di temperatura significative. Esistono diversi centri di localizzazione di queste correnti, ad esempio artico, subtropicale, subpolare e altri. La conoscenza della localizzazione delle correnti a getto è molto importante per la meteorologia e l'aviazione: la prima utilizza i flussi per previsioni meteorologiche più accurate, la seconda per costruire rotte di volo degli aerei, perché Ai confini dei flussi si formano forti vortici turbolenti, simili a piccoli vortici, detti “turbolenze a cielo sereno” per l'assenza di nubi a queste quote.

Sotto l'influenza delle correnti a getto d'alta quota, spesso si formano delle rotture nella tropopausa e talvolta scompare del tutto, anche se poi si forma di nuovo. Ciò è particolarmente spesso osservato alle latitudini subtropicali, che sono dominate da una potente corrente subtropicale ad alta quota. Inoltre, la differenza negli strati della tropopausa nella temperatura ambiente porta alla formazione di lacune. Ad esempio, esiste un ampio divario tra la tropopausa polare calda e bassa e la tropopausa alta e fredda delle latitudini tropicali. Recentemente è emerso anche uno strato della tropopausa delle latitudini temperate, che presenta discontinuità con i due strati precedenti: polare e tropicale.

Il secondo strato dell'atmosfera terrestre è la stratosfera. La stratosfera può essere approssimativamente divisa in due regioni. Il primo di essi, che si trova fino ad un'altitudine di 25 km, è caratterizzato da temperature quasi costanti, uguali alle temperature degli strati superiori della troposfera su una determinata area. La seconda regione, o regione di inversione, è caratterizzata da un aumento della temperatura dell'aria fino ad altitudini di circa 40 km. Ciò si verifica a causa dell'assorbimento della radiazione ultravioletta solare da parte dell'ossigeno e dell'ozono. Nella parte alta della stratosfera, grazie a questo riscaldamento, la temperatura è spesso positiva o addirittura paragonabile alla temperatura dell'aria superficiale.

Al di sopra della regione di inversione si trova uno strato a temperatura costante, chiamato stratopausa e che costituisce il confine tra la stratosfera e la mesosfera. Il suo spessore raggiunge i 15 km.

A differenza della troposfera, nella stratosfera le perturbazioni turbolente sono rare, ma vi sono forti venti orizzontali o correnti a getto che soffiano in zone ristrette lungo i confini delle latitudini temperate rivolte verso i poli. La posizione di queste zone non è costante: possono spostarsi, espandersi o addirittura scomparire del tutto. Spesso le correnti a getto penetrano negli strati superiori della troposfera o, al contrario, le masse d'aria della troposfera penetrano negli strati inferiori della stratosfera. Tale mescolamento delle masse d'aria è particolarmente tipico nelle zone dei fronti atmosferici.

C'è poco vapore acqueo nella stratosfera. L'aria qui è molto secca, e quindi si formano poche nuvole. Solo ad altitudini di 20-25 km e ad alte latitudini si possono notare nubi perlescenti molto sottili costituite da goccioline d'acqua superraffreddate. Durante il giorno, queste nuvole non sono visibili, ma con l'inizio dell'oscurità sembrano brillare a causa della loro illuminazione da parte del Sole, che è già tramontato sotto l'orizzonte.

Alla stessa altitudine (20-25 km) nella bassa stratosfera si trova il cosiddetto strato di ozono, l'area con il più alto contenuto di ozono, che si forma sotto l'influenza della radiazione solare ultravioletta (puoi saperne di più processo nella pagina). Lo strato di ozono o ozonosfera è di estrema importanza per il mantenimento della vita di tutti gli organismi che vivono sulla terra, assorbendo i mortali raggi ultravioletti con una lunghezza d'onda fino a 290 nm. È per questo motivo che gli organismi viventi non vivono al di sopra dello strato di ozono che rappresenta il limite superiore della distribuzione della vita sulla Terra;

Sotto l'influenza dell'ozono, cambiano anche i campi magnetici, gli atomi e le molecole si disintegrano, avviene la ionizzazione e si verifica la nuova formazione di gas e altri composti chimici.

Lo strato dell'atmosfera che si trova sopra la stratosfera è chiamato mesosfera. È caratterizzato da una diminuzione della temperatura dell'aria in altezza con un gradiente verticale medio di 0,25-0,3°/100 m, che porta a forti turbolenze. Ai confini superiori della mesosfera, nella regione chiamata mesopausa, si sono registrate temperature fino a -138°C, che rappresenta il minimo assoluto per l'intera atmosfera terrestre nel suo insieme.

Qui, all'interno della mesopausa, si trova il limite inferiore della regione di assorbimento attivo dei raggi X e della radiazione ultravioletta a onde corte provenienti dal Sole. Questo processo energetico è chiamato trasferimento di calore radiante. Di conseguenza, il gas viene riscaldato e ionizzato, facendo brillare l’atmosfera.

Ad altitudini di 75-90 km, ai confini superiori della mesosfera, sono state notate nubi speciali che occupano vaste aree nelle regioni polari del pianeta. Queste nuvole sono chiamate nottilucenti a causa del loro bagliore al crepuscolo, causato dal riflesso della luce solare dai cristalli di ghiaccio di cui sono composte queste nuvole.

La pressione dell'aria nella mesopausa è 200 volte inferiore a quella sulla superficie terrestre. Ciò suggerisce che quasi tutta l'aria nell'atmosfera è concentrata nei suoi 3 strati inferiori: troposfera, stratosfera e mesosfera. Gli strati sovrastanti, la termosfera e l'esosfera, rappresentano solo lo 0,05% della massa dell'intera atmosfera.

La termosfera si trova ad altitudini comprese tra 90 e 800 km sopra la superficie terrestre.

La termosfera è caratterizzata da un continuo aumento della temperatura dell'aria fino ad altitudini di 200-300 km, dove può raggiungere i 2500°C. L'aumento della temperatura si verifica a causa dell'assorbimento dei raggi X e della radiazione ultravioletta a onde corte provenienti dal Sole da parte delle molecole di gas. Al di sopra dei 300 km sul livello del mare l'aumento della temperatura si ferma.

Contemporaneamente all'aumento della temperatura diminuisce la pressione e, di conseguenza, la densità dell'aria circostante. Quindi, se ai confini inferiori della termosfera la densità è 1,8 × 10 -8 g/cm 3, ai confini superiori è già 1,8 × 10 -15 g/cm 3, che corrisponde approssimativamente a 10 milioni - 1 miliardo di particelle per 1 cm 3.

Tutte le caratteristiche della termosfera, come la composizione dell'aria, la sua temperatura, la densità, sono soggette a forti fluttuazioni: a seconda della posizione geografica, della stagione dell'anno e dell'ora del giorno. Anche la posizione del limite superiore della termosfera cambia.

Lo strato più superficiale dell'atmosfera è chiamato esosfera o strato di dispersione. Il suo limite inferiore cambia costantemente entro limiti molto ampi; L'altitudine media è di 690-800 km. Viene installato dove la probabilità di collisioni intermolecolari o interatomiche può essere trascurata, ad es. la distanza media che una molecola in movimento caotico percorrerà prima di scontrarsi con un'altra molecola simile (il cosiddetto percorso libero) sarà così grande che di fatto le molecole non si scontreranno con una probabilità prossima allo zero. Lo strato in cui avviene il fenomeno descritto è detto pausa termica.

Il limite superiore dell'esosfera si trova ad altitudini di 2-3 mila km. È molto sfocato e si trasforma gradualmente in un vuoto quasi spaziale. A volte, per questo motivo, l'esosfera è considerata parte dello spazio esterno e il suo limite superiore è considerato un'altezza di 190mila km, alla quale l'influenza della pressione della radiazione solare sulla velocità degli atomi di idrogeno supera l'attrazione gravitazionale del pianeta. Terra. Questo è il cosiddetto la corona terrestre, costituita da atomi di idrogeno. La densità della corona terrestre è molto piccola: solo 1000 particelle per centimetro cubo, ma questo numero è più di 10 volte superiore alla concentrazione di particelle nello spazio interplanetario.

A causa dell'estrema rarefazione dell'aria nell'esosfera, le particelle si muovono attorno alla Terra lungo orbite ellittiche senza scontrarsi tra loro. Alcuni di essi, muovendosi lungo traiettorie aperte o iperboliche a velocità cosmiche (atomi di idrogeno ed elio), lasciano l'atmosfera e si dirigono nello spazio, motivo per cui l'esosfera è chiamata sfera di scattering.

L'atmosfera terrestre

Atmosfera(da. Greco anticoἀτμός - vapore e σφαῖρα - palla) - gas conchiglia ( geosfera), che circonda il pianeta Terra. La sua superficie interna copre idrosfera e parzialmente abbaio, quello esterno confina con la parte vicina alla Terra dello spazio esterno.

Viene comunemente chiamato l'insieme delle branche della fisica e della chimica che studiano l'atmosfera fisica dell'atmosfera. L'atmosfera determina tempo atmosferico sulla superficie della Terra, studiando il tempo meteorologia e variazioni a lungo termine clima - climatologia.

La struttura dell'atmosfera

La struttura dell'atmosfera

Troposfera

Il suo limite superiore è ad un'altitudine di 8-10 km alle latitudini polari, 10-12 km alle latitudini temperate e 16-18 km alle latitudini tropicali; più basso in inverno che in estate. Lo strato inferiore e principale dell'atmosfera. Contiene più dell'80% della massa totale dell'aria atmosferica e circa il 90% di tutto il vapore acqueo presente nell'atmosfera. Nella troposfera sono molto sviluppati turbolenza E convezione, presentarsi nuvole, si stanno sviluppando cicloni E anticicloni. La temperatura diminuisce con l'aumentare dell'altitudine con la verticale media pendenza 0,65°/100 m

Sono accettate come “condizioni normali” sulla superficie terrestre: densità 1,2 kg/m3, pressione barometrica 101,35 kPa, temperatura più 20 °C e umidità relativa 50%. Questi indicatori condizionali hanno un significato puramente ingegneristico.

Stratosfera

Uno strato dell'atmosfera situato ad un'altitudine compresa tra 11 e 50 km. Caratterizzato da un leggero cambiamento della temperatura nello strato 11-25 km (strato inferiore della stratosfera) e da un aumento nello strato 25-40 km da −56,5 a 0,8 ° CON(strato superiore della stratosfera o regione inversioni). Avendo raggiunto un valore di circa 273 K (quasi 0°C) ad una quota di circa 40 km, la temperatura rimane costante fino ad una quota di circa 55 km. Questa regione a temperatura costante è chiamata stratopausa ed è il confine tra la stratosfera e mesosfera.

Stratopausa

Lo strato limite dell'atmosfera tra la stratosfera e la mesosfera. Nella distribuzione verticale della temperatura c'è un massimo (circa 0 °C).

Mesosfera

L'atmosfera terrestre

Mesosfera inizia ad un'altitudine di 50 km e si estende per 80-90 km. La temperatura diminuisce con l'altezza con un gradiente verticale medio di (0,25-0,3)°/100 m. Il principale processo energetico è il trasferimento di calore radiante. Processi fotochimici complessi che coinvolgono i radicali liberi, molecole eccitate vibrazionalmente, ecc., causano il bagliore dell'atmosfera.

Mesopausa

Strato di transizione tra mesosfera e termosfera. C'è un minimo nella distribuzione verticale della temperatura (circa -90 °C).

Linea Karman

L'altezza sopra il livello del mare, che è convenzionalmente accettata come confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio.

Termosfera

articolo principale: Termosfera

Il limite superiore è di circa 800 km. La temperatura sale fino a quote di 200-300 km, dove raggiunge valori dell'ordine di 1500 K, dopodiché si mantiene pressoché costante fino a quote elevate. Sotto l'influenza della radiazione solare ultravioletta e dei raggi X e della radiazione cosmica, si verifica la ionizzazione dell'aria (“ aurore") - aree principali ionosfera giacciono all'interno della termosfera. Ad altitudini superiori a 300 km predomina l'ossigeno atomico.

Strati atmosferici fino ad un'altitudine di 120 km

Esosfera (sfera di diffusione)

Esosfera- zona di dispersione, la parte esterna della termosfera, situata sopra i 700 km. Il gas nell'esosfera è molto rarefatto e da qui le sue particelle fuoriescono nello spazio interplanetario ( dissipazione).

Fino ad un'altitudine di 100 km l'atmosfera è una miscela di gas omogenea e ben miscelata. Negli strati più alti, la distribuzione dei gas in altezza dipende dalle loro masse molecolari; la concentrazione dei gas più pesanti diminuisce più velocemente con la distanza dalla superficie terrestre. A causa della diminuzione della densità del gas, la temperatura scende da 0 °C nella stratosfera a -110 °C nella mesosfera. Tuttavia, l’energia cinetica delle singole particelle ad altitudini di 200-250 km corrisponde ad una temperatura di ~1500 °C. Al di sopra dei 200 km si osservano fluttuazioni significative della temperatura e della densità del gas nel tempo e nello spazio.

Ad un'altitudine di circa 2000-3000 km l'esosfera si trasforma gradualmente nella cosiddetta vuoto spaziale vicino, che è pieno di particelle altamente rarefatte di gas interplanetario, principalmente atomi di idrogeno. Ma questo gas rappresenta solo una parte della materia interplanetaria. L'altra parte è costituita da particelle di polvere di origine cometaria e meteorica. In questo spazio penetrano, oltre alle particelle di polvere estremamente rarefatte, anche radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari di origine solare e galattica.

La troposfera rappresenta circa l'80% della massa dell'atmosfera, la stratosfera circa il 20%; la massa della mesosfera non è superiore allo 0,3%, la termosfera è inferiore allo 0,05% della massa totale dell'atmosfera. In base alle proprietà elettriche dell'atmosfera, si distinguono la neutronosfera e la ionosfera. Attualmente si ritiene che l'atmosfera si estenda fino ad un'altitudine di 2000-3000 km.

A seconda della composizione del gas nell'atmosfera, emettono omosfera E eterosfera. Eterosfera - Questa è l'area in cui la gravità influisce sulla separazione dei gas, poiché la loro miscelazione a tale altitudine è trascurabile. Ciò implica una composizione variabile dell'eterosfera. Al di sotto si trova una parte ben miscelata e omogenea dell'atmosfera, chiamata omosfera. Il confine tra questi strati è chiamato pausa turbo, si trova ad un'altitudine di circa 120 km.

Proprietà fisiche

Lo spessore dell'atmosfera è di circa 2000 - 3000 km dalla superficie terrestre. Massa totale aria- (5,1-5,3)×10 18 kg. Massa molare l'aria pulita e secca è 28.966. Pressione a 0 °C al livello del mare 101.325 kPa; temperatura critica?140,7 °C; pressione critica 3,7 MPa; C P 1.0048×10 3 J/(kg K) (a 0 °C), C v 0,7159×10 3 J/(kg K) (a 0 °C). La solubilità dell'aria in acqua a 0 °C è 0,036%, a 25 °C - 0,22%.

Proprietà fisiologiche e altre proprietà dell'atmosfera

Già ad un'altitudine di 5 km sul livello del mare si sviluppa una persona non allenata carenza di ossigeno e senza adattamento, le prestazioni di una persona sono significativamente ridotte. La zona fisiologica dell'atmosfera finisce qui. La respirazione umana diventa impossibile ad un'altitudine di 15 km, anche se fino a circa 115 km l'atmosfera contiene ossigeno.

L'atmosfera ci fornisce l'ossigeno necessario per respirare. Tuttavia, a causa della diminuzione della pressione totale dell'atmosfera, man mano che si sale in quota, la pressione parziale dell'ossigeno diminuisce di conseguenza.

I polmoni umani contengono costantemente circa 3 litri di aria alveolare. Pressione parziale l'ossigeno nell'aria alveolare alla normale pressione atmosferica è di 110 mm Hg. Art., pressione dell'anidride carbonica - 40 mm Hg. Art. e vapore acqueo - 47 mm Hg. Arte. Con l'aumentare dell'altitudine, la pressione dell'ossigeno diminuisce e la pressione totale del vapore di acqua e anidride carbonica nei polmoni rimane quasi costante: circa 87 mm Hg. Arte. L'apporto di ossigeno ai polmoni si interromperà completamente quando la pressione dell'aria ambiente raggiungerà questo valore.

Ad un'altitudine di circa 19-20 km, la pressione atmosferica scende a 47 mm Hg. Arte. Pertanto, a questa altitudine, l'acqua e il liquido interstiziale iniziano a bollire nel corpo umano. Fuori dalla cabina pressurizzata, a queste altitudini, la morte avviene quasi istantaneamente. Pertanto, dal punto di vista della fisiologia umana, lo “spazio” inizia già ad un'altitudine di 15-19 km.

Dense strati d'aria - la troposfera e la stratosfera - ci proteggono dagli effetti dannosi delle radiazioni. Con sufficiente rarefazione dell'aria, ad altitudini superiori a 36 km, gli agenti ionizzanti hanno un effetto intenso sul corpo. radiazione- raggi cosmici primari; Ad altitudini superiori a 40 km, la parte ultravioletta dello spettro solare è pericolosa per l'uomo.

Man mano che ci innalziamo ad un'altezza sempre maggiore sopra la superficie terrestre, fenomeni familiari osservati negli strati inferiori dell'atmosfera come la propagazione del suono, l'emergere di fenomeni aerodinamici sollevare e resistenza, trasferimento di calore convezione e così via.

In strati d'aria rarefatti, distribuzione suono risulta impossibile. Fino ad altitudini di 60-90 km è ancora possibile sfruttare la resistenza dell'aria e la portanza per il volo aerodinamico controllato. Ma partendo da quote di 100-130 km, concetti familiari ad ogni pilota numeri M E Barriera del suono perdono il loro significato, c'è un condizionale Linea Karman oltre il quale inizia l'ambito del volo puramente balistico, che può essere controllato solo mediante forze reattive.

Ad altitudini superiori a 100 km, l'atmosfera è privata di un'altra proprietà notevole: la capacità di assorbire, condurre e trasmettere energia termica per convezione (cioè mescolando l'aria). Ciò significa che vari elementi dell'attrezzatura sulla stazione spaziale orbitale non potranno essere raffreddati dall'esterno come avviene solitamente su un aereo, con l'aiuto di getti d'aria e radiatori d'aria. A tale altezza, come in generale nello spazio, l'unico modo per trasferire il calore è radiazione termica.

Composizione atmosferica

Composizione dell'aria secca

L'atmosfera terrestre è costituita principalmente da gas e varie impurità (polvere, gocce d'acqua, cristalli di ghiaccio, sali marini, prodotti della combustione).

La concentrazione dei gas che compongono l'atmosfera è quasi costante, ad eccezione dell'acqua (H 2 O) e dell'anidride carbonica (CO 2).

L'atmosfera contiene oltre ai gas indicati in tabella SO 2, NH 3, CO, ozono, idrocarburi, HCl, HF, coppie Hg, I 2 , e anche NO e molti altri gas in piccole quantità. La troposfera contiene costantemente un gran numero di particelle solide e liquide sospese ( aerosol).

Storia della formazione atmosferica

Secondo la teoria più diffusa, l'atmosfera terrestre ha avuto nel tempo quattro diverse composizioni. Inizialmente era costituito da gas leggeri ( idrogeno E elio), catturato dallo spazio interplanetario. Questo è il cosiddetto atmosfera primaria(circa quattro miliardi di anni fa). Nella fase successiva, l'attività vulcanica attiva ha portato alla saturazione dell'atmosfera con gas diversi dall'idrogeno (anidride carbonica, ammoniaca, vapore acqueo). Ecco come si è formato atmosfera secondaria(circa tre miliardi di anni prima dei giorni nostri). Questa atmosfera è stata rigenerante. Inoltre, il processo di formazione dell'atmosfera è stato determinato dai seguenti fattori:

fuoriuscita di gas leggeri (idrogeno ed elio). spazio interplanetario;

reazioni chimiche che si verificano nell'atmosfera sotto l'influenza di radiazioni ultraviolette, scariche di fulmini e alcuni altri fattori.

A poco a poco questi fattori portarono alla formazione atmosfera terziaria, caratterizzato da un contenuto molto inferiore di idrogeno e un contenuto molto più elevato di azoto e anidride carbonica (formata a seguito di reazioni chimiche da ammoniaca e idrocarburi).

Azoto

La formazione di una grande quantità di N 2 è dovuta all'ossidazione dell'atmosfera di ammoniaca-idrogeno da parte dell'O 2 molecolare, che iniziò a fuoriuscire dalla superficie del pianeta a seguito della fotosintesi, a partire da 3 miliardi di anni fa. L'N2 viene rilasciato nell'atmosfera anche a seguito della denitrificazione dei nitrati e di altri composti contenenti azoto. L'azoto viene ossidato dall'ozono in NO nell'alta atmosfera.

L'azoto N 2 reagisce solo in condizioni specifiche (ad esempio durante la scarica di un fulmine). L'ossidazione dell'azoto molecolare da parte dell'ozono durante le scariche elettriche viene utilizzata nella produzione industriale di fertilizzanti azotati. Possono ossidarlo con un basso consumo energetico e convertirlo in una forma biologicamente attiva. cianobatteri (alghe blu-verdi) e batteri noduli che formano rizobi simbiosi Con legumi piante, cosiddette concimi verdi.

Ossigeno

La composizione dell'atmosfera cominciò a cambiare radicalmente con l'apparizione sulla Terra organismi viventi, di conseguenza fotosintesi accompagnato dal rilascio di ossigeno e dall'assorbimento di anidride carbonica. Inizialmente, l'ossigeno veniva speso per l'ossidazione dei composti ridotti: ammoniaca, idrocarburi, forma nitrosa ghiandola contenuto negli oceani, ecc. Alla fine di questa fase, il contenuto di ossigeno nell'atmosfera cominciò ad aumentare. A poco a poco si formò un'atmosfera moderna con proprietà ossidanti. Poiché ciò ha causato cambiamenti gravi e improvvisi in molti processi che si verificano in atmosfera, litosfera E biosfera, è stato chiamato questo evento Disastro dell'ossigeno.

Durante Fanerozoico la composizione dell'atmosfera e il contenuto di ossigeno hanno subito cambiamenti. Erano correlati principalmente al tasso di deposizione dei sedimenti organici. Pertanto, durante i periodi di accumulo di carbone, il contenuto di ossigeno nell'atmosfera apparentemente superava in modo significativo il livello moderno.

Diossido di carbonio

Il contenuto di CO 2 nell'atmosfera dipende dall'attività vulcanica e dai processi chimici nei gusci terrestri, ma soprattutto dall'intensità della biosintesi e dalla decomposizione della materia organica in biosfera Terra. Quasi tutta la biomassa attuale del pianeta (circa 2,4×10 12 tonnellate ) si forma a causa dell'anidride carbonica, dell'azoto e del vapore acqueo contenuti nell'aria atmosferica. Sepolto dentro oceano, V paludi e dentro foreste la materia organica si trasforma in carbone, olio E gas naturale. (cm. Ciclo geochimico del carbonio)

gas nobili

Fonte di gas inerti - Argon, elio E krypton- eruzioni vulcaniche e decadimento di elementi radioattivi. La Terra in generale e l'atmosfera in particolare sono impoverite di gas inerti rispetto allo spazio. Si ritiene che la ragione di ciò risieda nella continua fuoriuscita di gas nello spazio interplanetario.

Inquinamento dell'aria

Recentemente, l'evoluzione dell'atmosfera ha cominciato a essere influenzata Umano. Il risultato delle sue attività fu un costante aumento significativo del contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera dovuto alla combustione di idrocarburi accumulati in ere geologiche precedenti. Enormi quantità di CO 2 vengono consumate durante la fotosintesi e assorbite dagli oceani del mondo. Questo gas entra nell'atmosfera a causa della decomposizione di rocce carbonatiche e sostanze organiche di origine vegetale e animale, nonché a causa del vulcanismo e dell'attività industriale umana. Negli ultimi 100 anni, il contenuto di CO 2 nell'atmosfera è aumentato del 10%, la maggior parte (360 miliardi di tonnellate) proviene dalla combustione di carburante. Se il tasso di crescita della combustione dei combustibili continua, nei prossimi 50 - 60 anni la quantità di CO 2 nell’atmosfera raddoppierà e potrebbe portare a cambiamento climatico globale.

La combustione dei carburanti è la principale fonte di gas inquinanti ( CO, NO, COSÌ 2 ). L'anidride solforosa viene ossidata dall'ossigeno atmosferico COSÌ 3 negli strati superiori dell'atmosfera, che a sua volta interagisce con l'acqua e il vapore di ammoniaca, e il conseguente acido solforico (H 2 COSÌ 4 ) E solfato di ammonio ((NH 4 ) 2 COSÌ 4 ) ritornare sulla superficie della Terra sotto forma del cosiddetto. pioggia acida. Utilizzo motori a combustione interna porta ad un significativo inquinamento atmosferico da ossidi di azoto, idrocarburi e composti di piombo ( piombo tetraetile Pb(CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

L'inquinamento da aerosol dell'atmosfera è causato sia da cause naturali (eruzioni vulcaniche, tempeste di polvere, trascinamento di gocce di acqua di mare e polline di piante, ecc.) che da attività economiche umane (estrazione di minerali e materiali da costruzione, combustione di carburante, produzione di cemento, ecc. ). Il rilascio intenso e su larga scala di particolato nell’atmosfera è una delle possibili cause del cambiamento climatico sul pianeta.

Pianeta blu...

Questo argomento avrebbe dovuto essere uno dei primi ad apparire sul sito. Dopotutto, gli elicotteri sono aerei atmosferici. L'atmosfera terrestre– il loro habitat, per così dire:-). UN proprietà fisiche dell'aria Questo è proprio ciò che determina la qualità di questo habitat :-). Cioè, questa è una delle basi. E scrivono sempre prima le basi. Ma di questo me ne sono accorto solo adesso. Tuttavia, come sapete, è meglio tardi che mai... Tocchiamo questo argomento, senza entrare nel merito e nelle complicazioni inutili :-).

COSÌ… L'atmosfera terrestre. Questo è il guscio gassoso del nostro pianeta blu. Tutti conoscono questo nome. Perché blu? Semplicemente perché la componente "blu" (così come blu e viola) della luce solare (spettro) è meglio dispersa nell'atmosfera, colorandola così di bluastro-bluastro, a volte con un accenno di tonalità viola (in una giornata soleggiata, ovviamente :-)) .

Composizione dell'atmosfera terrestre.

La composizione dell'atmosfera è piuttosto ampia. Non elencherò tutti i componenti nel testo; ce n'è un buon esempio. La composizione di tutti questi gas è quasi costante, ad eccezione dell'anidride carbonica (CO 2 ). Inoltre, l'atmosfera contiene necessariamente acqua sotto forma di vapore, goccioline sospese o cristalli di ghiaccio. La quantità di acqua non è costante e dipende dalla temperatura e, in misura minore, dalla pressione dell'aria. Inoltre, l'atmosfera terrestre (soprattutto quella attuale) contiene una certa quantità di, direi, "ogni sorta di cose brutte" :-). Questi sono SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, inoltre ci sono vapori di mercurio Hg. È vero, tutto questo è lì in piccole quantità, grazie a Dio :-).

L'atmosfera terrestreÈ consuetudine dividerlo in più zone successive in altezza sopra la superficie.

La prima, quella più vicina alla Terra, è la troposfera. Questo è lo strato più basso e, per così dire, principale per le attività della vita di vario tipo. Contiene l'80% della massa di tutta l'aria atmosferica (sebbene in volume costituisca solo circa l'1% dell'intera atmosfera) e circa il 90% di tutta l'acqua atmosferica. La maggior parte dei venti, delle nuvole, della pioggia e della neve 🙂 provengono da lì. La troposfera si estende ad altitudini di circa 18 km alle latitudini tropicali e fino a 10 km alle latitudini polari. La temperatura dell'aria al suo interno diminuisce con un aumento di altezza di circa 0,65º ogni 100 m.

Zone atmosferiche.

Zona due: stratosfera. Va detto che tra la troposfera e la stratosfera c'è un'altra zona ristretta: la tropopausa. Arresta la diminuzione della temperatura con l'altezza. La tropopausa ha uno spessore medio di 1,5-2 km, ma i suoi confini non sono chiari e la troposfera spesso si sovrappone alla stratosfera.

Quindi la stratosfera ha un'altezza media compresa tra 12 km e 50 km. La temperatura al suo interno rimane invariata fino a 25 km (circa -57ºС), poi fino a 40 km sale a circa 0ºС e poi rimane invariata fino a 50 km. La stratosfera è una parte relativamente calma dell'atmosfera terrestre. Non ci sono praticamente condizioni meteorologiche avverse. È nella stratosfera che si trova il famoso strato di ozono ad altitudini comprese tra 15-20 km e 55-60 km.

Segue un piccolo strato limite, la stratopausa, in cui la temperatura rimane intorno a 0ºC, e poi la zona successiva è la mesosfera. Si estende ad altitudini di 80-90 km, e in esso la temperatura scende a circa 80ºC. Nella mesosfera di solito diventano visibili piccole meteore, che iniziano a brillare al suo interno e bruciano lassù.

Il successivo intervallo ristretto è la mesopausa e oltre essa la zona della termosfera. La sua altezza arriva fino a 700-800 km. Qui la temperatura ricomincia a salire e ad altitudini di circa 300 km può raggiungere valori dell'ordine dei 1200ºС. Quindi rimane costante. All'interno della termosfera, fino ad un'altitudine di circa 400 km, si trova la ionosfera. Qui l'aria è altamente ionizzata a causa dell'esposizione alle radiazioni solari e ha un'elevata conduttività elettrica.

La zona successiva e, in generale, l'ultima è l'esosfera. Questa è la cosiddetta zona di dispersione. Qui si trovano soprattutto idrogeno ed elio molto rarefatti (con predominanza dell'idrogeno). Ad altitudini di circa 3000 km, l'esosfera passa nel vuoto dello spazio vicino.

Qualcosa come questo. Perché approssimativamente? Perché questi strati sono abbastanza convenzionali. Sono possibili vari cambiamenti di altitudine, composizione dei gas, acqua, temperatura, ionizzazione e così via. Inoltre, ci sono molti altri termini che definiscono la struttura e lo stato dell’atmosfera terrestre.

Ad esempio, omosfera ed eterosfera. Nel primo i gas atmosferici sono ben miscelati e la loro composizione è abbastanza omogenea. Il secondo si trova sopra il primo e lì non c'è praticamente alcuna miscelazione. I gas in esso contenuti sono separati dalla gravità. Il confine tra questi strati si trova ad un'altitudine di 120 km ed è chiamato turbopausa.

Terminiamo con i termini, ma aggiungerò sicuramente che è convenzionalmente accettato che il confine dell'atmosfera si trovi ad un'altitudine di 100 km sul livello del mare. Questo confine è chiamato Linea Karman.

Aggiungerò altre due immagini per illustrare la struttura dell'atmosfera. Il primo, invece, è in tedesco, ma è completo e abbastanza facile da capire :-). Può essere ingrandito e visto chiaramente. Il secondo mostra la variazione della temperatura atmosferica con l'altitudine.

La struttura dell'atmosfera terrestre.

La temperatura dell'aria cambia con l'altitudine.

I moderni veicoli spaziali orbitali con equipaggio volano ad altitudini di circa 300-400 km. Tuttavia, questa non è più l'aviazione, anche se l'area, ovviamente, è strettamente correlata in un certo senso, e ne parleremo sicuramente più tardi :-).

La zona dell'aviazione è la troposfera. I moderni aerei atmosferici possono volare anche negli strati inferiori della stratosfera. Ad esempio, il soffitto pratico del MIG-25RB è di 23.000 m.

Volo nella stratosfera.

E esattamente proprietà fisiche dell'aria La troposfera determina come sarà il volo, quanto sarà efficace il sistema di controllo dell’aereo, come lo influenzerà la turbolenza nell’atmosfera e come funzioneranno i motori.

La prima proprietà principale è temperatura dell'aria. Nella dinamica dei gas può essere determinato sulla scala Celsius o sulla scala Kelvin.

Temperatura t1 ad una data altezza N sulla scala Celsius è determinata da:

t1 = t - 6,5N, Dove T– temperatura dell’aria vicino al suolo.

Si chiama temperatura sulla scala Kelvin temperatura assoluta, lo zero su questa scala è lo zero assoluto. Allo zero assoluto, il movimento termico delle molecole si ferma. Lo zero assoluto della scala Kelvin corrisponde a -273º della scala Celsius.

Di conseguenza la temperatura T in alto N sulla scala Kelvin è determinata da:

T = 273K + t - 6,5H

Pressione dell'aria. La pressione atmosferica si misura in Pascal (N/m2), nel vecchio sistema di misura in atmosfere (atm.). Esiste anche la pressione barometrica. Questa è la pressione misurata in millimetri di mercurio utilizzando un barometro a mercurio. Pressione barometrica (pressione al livello del mare) pari a 760 mmHg. Arte.

chiamato standard. In fisica 1 atm. esattamente pari a 760 mmHg. Densità dell'aria

. In aerodinamica, il concetto più utilizzato è la densità di massa dell'aria. Questa è la massa d'aria contenuta in 1 m3 di volume. La densità dell'aria cambia con l'altitudine, l'aria diventa più rarefatta. Umidità dell'aria . Mostra la quantità di acqua nell'aria. Esiste un concetto" umidità relativa

Dato che i voli degli aerei avvengono in condizioni atmosferiche diverse, i loro parametri di volo e aerodinamici nella stessa modalità di volo potrebbero essere diversi. Pertanto, per stimare correttamente questi parametri, abbiamo introdotto Atmosfera standard internazionale (ISA). Mostra il cambiamento dello stato dell'aria con l'aumentare dell'altitudine.

I parametri di base dell'aria condizionata a umidità zero sono presi come segue:

pressione P = 760 mmHg. Arte. (101,3 kPa);

temperatura t = +15°C (288 K);

densità di massa ρ = 1,225 kg/m 3 ;

Per l'ISA è accettato (come già detto :-)) che la temperatura nella troposfera scenda di 0,65º ogni 100 metri di altitudine.

Atmosfera standard (esempio fino a 10.000 m).

Le tabelle MSA vengono utilizzate per la calibrazione degli strumenti, nonché per i calcoli di navigazione e di ingegneria.

Proprietà fisiche dell'aria includono anche concetti come inerzia, viscosità e comprimibilità.

L'inerzia è una proprietà dell'aria che caratterizza la sua capacità di resistere ai cambiamenti del suo stato di quiete o al moto lineare uniforme. . Una misura dell'inerzia è la densità di massa dell'aria. Più è alto, maggiore è l'inerzia e la forza di resistenza del mezzo quando l'aereo si muove al suo interno.

Viscosità Determina la resistenza all'attrito dell'aria quando l'aereo è in movimento.

La compressibilità determina la variazione della densità dell'aria al variare della pressione. A basse velocità dell'aereo (fino a 450 km/h), non si verifica alcuna variazione di pressione quando il flusso d'aria gli scorre attorno, ma ad alte velocità comincia a manifestarsi l'effetto di comprimibilità. La sua influenza è particolarmente evidente a velocità supersoniche. Questa è un'area separata dell'aerodinamica e un argomento per un articolo separato :-).

Bene, per ora sembra essere tutto... È ora di finire questa enumerazione un po' noiosa, che però non può essere evitata :-). L'atmosfera terrestre, i suoi parametri, proprietà fisiche dell'aria sono importanti per l'aereo quanto i parametri del dispositivo stesso e non possono essere ignorati.

Ciao, ai prossimi incontri e argomenti più interessanti :) ...

PS Per dessert, suggerisco di guardare un video girato dalla cabina di pilotaggio di un gemello MIG-25PU durante il suo volo nella stratosfera. A quanto pare è stato filmato da un turista che ha i soldi per tali voli :-). Per lo più tutto è stato filmato attraverso il parabrezza. Fate attenzione al colore del cielo...

L’atmosfera è ciò che rende possibile la vita sulla Terra. Riceviamo le primissime informazioni e fatti sull'atmosfera nella scuola elementare. Al liceo acquisiamo più familiarità con questo concetto durante le lezioni di geografia.

Concetto di atmosfera terrestre

Non solo la Terra, ma anche altri corpi celesti hanno un'atmosfera. Questo è il nome dato al guscio gassoso che circonda i pianeti. La composizione di questo strato di gas varia in modo significativo tra i pianeti. Diamo un'occhiata alle informazioni e ai fatti di base sull'aria altrimenti chiamata.

Il suo componente più importante è l'ossigeno. Alcune persone pensano erroneamente che l'atmosfera terrestre sia costituita interamente da ossigeno, ma in realtà l'aria è una miscela di gas. Contiene il 78% di azoto e il 21% di ossigeno. Il restante 1% comprende ozono, argon, anidride carbonica e vapore acqueo. Anche se la percentuale di questi gas è piccola, svolgono una funzione importante: assorbono una parte significativa dell'energia radiante solare, impedendo così alla stella di trasformare in cenere tutta la vita sul nostro pianeta. Le proprietà dell'atmosfera cambiano a seconda dell'altitudine. Ad esempio, ad un'altitudine di 65 km, l'azoto è pari all'86% e l'ossigeno al 19%.

Composizione dell'atmosfera terrestre

• Diossido di carbonio necessari per la nutrizione delle piante. Appare nell'atmosfera come risultato del processo di respirazione degli organismi viventi, della putrefazione e della combustione. La sua assenza nell'atmosfera renderebbe impossibile l'esistenza di qualsiasi pianta.
• Ossigeno- una componente vitale dell'atmosfera per l'uomo. La sua presenza è una condizione per l'esistenza di tutti gli organismi viventi. Costituisce circa il 20% del volume totale dei gas atmosferici.
• Ozonoè un assorbitore naturale della radiazione ultravioletta solare, che ha un effetto dannoso sugli organismi viventi. La maggior parte forma uno strato separato dell'atmosfera: lo schermo dell'ozono. Recentemente, l'attività umana ha portato al fatto che sta gradualmente iniziando a crollare, ma poiché è di grande importanza, si sta svolgendo un lavoro attivo per preservarlo e ripristinarlo.
• vapore acqueo determina l'umidità dell'aria. Il suo contenuto può variare in base a vari fattori: temperatura dell'aria, ubicazione territoriale, stagione. A basse temperature c'è pochissimo vapore acqueo nell'aria, forse meno dell'1%, mentre ad alte temperature la sua quantità raggiunge il 4%.
• Oltre a tutto quanto sopra, la composizione dell’atmosfera terrestre contiene sempre una certa percentuale impurità solide e liquide. Si tratta di fuliggine, cenere, sale marino, polvere, gocce d'acqua, microrganismi. Possono entrare nell'aria sia naturalmente che antropicamente.

Strati dell'atmosfera

La temperatura, la densità e la composizione qualitativa dell'aria non sono le stesse a diverse altitudini. Per questo motivo è consuetudine distinguere diversi strati dell'atmosfera. Ognuno di loro ha le sue caratteristiche. Scopriamo quali strati dell'atmosfera si distinguono:

• Troposfera: questo strato dell'atmosfera è il più vicino alla superficie terrestre. La sua altezza è di 8-10 km sopra i poli e di 16-18 km ai tropici. Qui si trova il 90% di tutto il vapore acqueo nell'atmosfera, quindi si verifica la formazione attiva di nuvole. Anche in questo strato si osservano processi come il movimento dell'aria (vento), la turbolenza e la convezione. Le temperature vanno dai +45 gradi a mezzogiorno nella stagione calda ai tropici ai -65 gradi ai poli.
• La stratosfera è il secondo strato più distante dell'atmosfera. Situato ad un'altitudine compresa tra 11 e 50 km. Nello strato inferiore della stratosfera la temperatura è di circa -55, allontanandosi dalla Terra sale a +1˚С; Questa regione è chiamata inversione ed è il confine tra la stratosfera e la mesosfera.
• La mesosfera si trova ad un'altitudine compresa tra 50 e 90 km. La temperatura al limite inferiore è di circa 0, al limite superiore raggiunge -80...-90 ˚С. I meteoriti che entrano nell'atmosfera terrestre bruciano completamente nella mesosfera, provocando qui la formazione di bagliori d'aria.
• La termosfera ha uno spessore di circa 700 km. L'aurora boreale appare in questo strato dell'atmosfera. Appaiono a causa dell'influenza della radiazione cosmica e della radiazione proveniente dal Sole.
• L'esosfera è la zona di dispersione dell'aria. Qui la concentrazione di gas è piccola e gradualmente fuggono nello spazio interplanetario.

Il confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio esterno è considerato di 100 km. Questa linea è chiamata linea Karman.

Pressione atmosferica

Quando ascoltiamo le previsioni del tempo, spesso sentiamo le letture della pressione barometrica. Ma cosa significa pressione atmosferica e come può influenzarci?

Abbiamo scoperto che l'aria è composta da gas e impurità. Ciascuno di questi componenti ha il proprio peso, il che significa che l'atmosfera non è priva di peso, come si credeva fino al XVII secolo. La pressione atmosferica è la forza con cui tutti gli strati dell'atmosfera premono sulla superficie della Terra e su tutti gli oggetti.

Gli scienziati hanno effettuato calcoli complessi e hanno dimostrato che l'atmosfera preme con una forza di 10.333 kg per metro quadrato di superficie. Ciò significa che il corpo umano è soggetto alla pressione dell'aria, il cui peso è di 12-15 tonnellate. Perché non lo sentiamo? È la nostra pressione interna che ci salva, che equilibra quella esterna. Puoi sentire la pressione dell'atmosfera mentre sei in aereo o in alta montagna, poiché la pressione atmosferica in quota è molto inferiore. In questo caso sono possibili disturbi fisici, orecchie bloccate e vertigini.

Si può dire molto sull'atmosfera circostante. Conosciamo molti fatti interessanti su di lei e alcuni di essi potrebbero sembrare sorprendenti:

• Il peso dell'atmosfera terrestre è di 5.300.000.000.000.000 di tonnellate.
• Promuove la trasmissione del suono. Ad un'altitudine di oltre 100 km, questa proprietà scompare a causa dei cambiamenti nella composizione dell'atmosfera.
• Il movimento dell'atmosfera è provocato dal riscaldamento non uniforme della superficie terrestre.
• Un termometro viene utilizzato per determinare la temperatura dell'aria e un barometro viene utilizzato per determinare la pressione dell'atmosfera.
• La presenza di un'atmosfera salva ogni giorno il nostro pianeta da 100 tonnellate di meteoriti.
• La composizione dell'aria rimase fissa per diverse centinaia di milioni di anni, ma cominciò a cambiare con l'inizio della rapida attività industriale.
• Si ritiene che l'atmosfera si estenda verso l'alto fino a un'altezza di 3000 km.

L'importanza dell'atmosfera per l'uomo

La zona fisiologica dell'atmosfera è di 5 km. Ad un'altitudine di 5000 m sul livello del mare, una persona inizia a sperimentare la carenza di ossigeno, che si esprime in una diminuzione delle prestazioni e nel deterioramento del benessere. Ciò dimostra che una persona non può sopravvivere in uno spazio dove non è presente questa straordinaria miscela di gas.

Tutte le informazioni e i fatti sull'atmosfera confermano solo la sua importanza per le persone. Grazie alla sua presenza è diventato possibile lo sviluppo della vita sulla Terra. Già oggi, dopo aver valutato l’entità del danno che l’umanità è in grado di causare con le sue azioni all’aria vivificante, dovremmo pensare a ulteriori misure per preservare e ripristinare l’atmosfera.

Chiunque abbia volato in aereo è abituato a questo tipo di messaggio: “il nostro volo si svolge ad un’altitudine di 10.000 m, la temperatura esterna è di 50°C”. Sembra niente di speciale. Più è lontana la superficie della Terra riscaldata dal Sole, più è fredda. Molte persone pensano che la temperatura diminuisca continuamente con l'altitudine e che la temperatura scenda gradualmente, avvicinandosi alla temperatura dello spazio. A proposito, gli scienziati la pensavano così fino alla fine del XIX secolo.

Diamo uno sguardo più da vicino alla distribuzione della temperatura dell'aria sulla Terra. L'atmosfera è divisa in diversi strati, che riflettono principalmente la natura dei cambiamenti di temperatura.

Viene chiamato lo strato inferiore dell'atmosfera troposfera, che significa "sfera di rotazione". Tutti i cambiamenti del tempo e del clima sono il risultato di processi fisici che si verificano proprio in questo strato. Il limite superiore di questo strato si trova dove la diminuzione della temperatura con l'altezza è sostituita dal suo aumento - approssimativamente a un'altitudine di 15-16 km sopra l'equatore e 7-8 km sopra i poli Come la Terra stessa, anche l'atmosfera, sotto l'influenza della rotazione del nostro pianeta, è leggermente appiattita sopra i poli e si gonfia sopra l'equatore. Tuttavia, questo effetto è molto più pronunciato nell'atmosfera che nel guscio solido della Terra nella direzione dalla superficie terrestre al limite superiore della troposfera, la temperatura dell'aria diminuisce Sopra l'equatore, la temperatura minima dell'aria è circa -62 ° C e sopra i poli - circa -45 ° C. Alle latitudini temperate, oltre il 75% della massa dell'atmosfera si trova nella troposfera, ai tropici, circa il 90% si trova all'interno della massa dell'atmosfera.

Nel 1899 fu riscontrato un minimo nel profilo verticale della temperatura ad una certa altitudine, poi la temperatura aumentò leggermente. L'inizio di questo aumento significa il passaggio allo strato successivo dell'atmosfera: a stratosfera, che significa "sfera dello strato". Il termine stratosfera significa e riflette l'idea precedente dell'unicità dello strato che si trova sopra la troposfera. La stratosfera si estende ad un'altitudine di circa 50 km sopra la superficie terrestre la particolarità è, in particolare, un forte aumento della temperatura dell'aria. Questo aumento della temperatura si spiega con la reazione di formazione dell'ozono, una delle principali reazioni chimiche che si verificano nell'atmosfera.

La maggior parte dell'ozono è concentrata ad altitudini di circa 25 km, ma in generale lo strato di ozono è un guscio molto esteso, che copre quasi tutta la stratosfera. L’interazione dell’ossigeno con i raggi ultravioletti è uno dei processi benefici nell’atmosfera terrestre che contribuisce al mantenimento della vita sulla Terra. L'assorbimento di questa energia da parte dell'ozono impedisce il suo flusso eccessivo verso la superficie terrestre, dove si crea esattamente il livello di energia adatto all'esistenza delle forme di vita terrestre. L'ozonosfera assorbe parte dell'energia radiante che passa attraverso l'atmosfera. Di conseguenza, nell'ozonosfera si stabilisce un gradiente verticale della temperatura dell'aria di circa 0,62°C ogni 100 m, cioè la temperatura aumenta con l'altitudine fino al limite superiore della stratosfera - la stratopausa (50 km), raggiungendo, secondo alcuni dati, 0°C.

Ad altitudini comprese tra 50 e 80 km c'è uno strato dell'atmosfera chiamato mesosfera. La parola "mesosfera" significa "sfera intermedia", dove la temperatura dell'aria continua a diminuire con l'altezza. Sopra la mesosfera, in uno strato chiamato termosfera, la temperatura risale con la quota fino a circa 1000°C, per poi scendere molto rapidamente fino a -96°C. Tuttavia, non diminuisce indefinitamente, quindi la temperatura aumenta nuovamente.

Termosferaè il primo strato ionosfera. A differenza degli strati precedentemente menzionati, la ionosfera non si distingue per la temperatura. La ionosfera è un'area di natura elettrica che rende possibili molti tipi di comunicazioni radio. La ionosfera è divisa in diversi strati, indicati con le lettere D, E, F1 e F2. Questi strati hanno anche nomi speciali. La separazione in strati è causata da diversi motivi, tra i quali il più importante è l'influenza ineguale degli strati sul passaggio delle onde radio. Lo strato più basso, D, assorbe principalmente le onde radio e quindi ne impedisce l'ulteriore propagazione. Lo strato E meglio studiato si trova ad un'altitudine di circa 100 km sopra la superficie terrestre. È anche chiamato strato Kennelly-Heaviside dai nomi degli scienziati americani e inglesi che lo scoprirono simultaneamente e indipendentemente. Lo strato E, come uno specchio gigante, riflette le onde radio. Grazie a questo strato, le onde radio lunghe percorrono distanze maggiori di quelle che ci si aspetterebbe se si propagassero solo in linea retta, senza essere riflesse dallo strato E. Lo strato F ha proprietà simili. Insieme allo strato Kennelly-Heaviside, riflette le onde radio verso le stazioni radio terrestri. Tale riflessione può avvenire a varie angolazioni. Lo strato Appleton si trova ad un'altitudine di circa 240 km.

La regione più esterna dell'atmosfera viene spesso chiamata il secondo strato della ionosfera esosfera. Questo termine si riferisce all'esistenza della periferia dello spazio vicino alla Terra. È difficile determinare esattamente dove finisce l'atmosfera e inizia lo spazio, poiché con l'altitudine la densità dei gas atmosferici diminuisce gradualmente e l'atmosfera stessa si trasforma gradualmente in quasi un vuoto, in cui si trovano solo singole molecole. Già ad un'altitudine di circa 320 km la densità dell'atmosfera è così bassa che le molecole possono percorrere più di 1 km senza scontrarsi tra loro. La parte più esterna dell'atmosfera funge da confine superiore, che si trova ad altitudini comprese tra 480 e 960 km.

Maggiori informazioni sui processi nell’atmosfera possono essere trovate sul sito web “Earth Climate”