Zemes atmosfēra ir neviendabīga: dažādos augstumos ir atšķirīgs gaisa blīvums un spiediens, mainās temperatūra un gāzes sastāvs. Pamatojoties uz apkārtējā gaisa temperatūras uzvedību (t.i., temperatūra paaugstinās vai pazeminās līdz ar augstumu), tajā izšķir šādus slāņus: troposfēra, stratosfēra, mezosfēra, termosfēra un eksosfēra. Robežas starp slāņiem sauc par pauzēm: tās ir 4, jo eksosfēras augšējā robeža ir ļoti izplūdusi un bieži attiecas uz tuvo kosmosu. Vispārējo atmosfēras struktūru var atrast pievienotajā diagrammā.

1. att. Zemes atmosfēras struktūra. Kredīts: vietne

Zemākais atmosfēras slānis ir troposfēra, kuras augšējā robeža, ko sauc par tropopauzi, mainās atkarībā no ģeogrāfiskā platuma un svārstās no 8 km. polārajā līdz 20 km. tropiskajos platuma grādos. Vidējos vai mērenajos platuma grādos tā augšējā robeža atrodas 10-12 km augstumā. Gada laikā troposfēras augšējā robeža piedzīvo svārstības atkarībā no saules starojuma pieplūduma. Tādējādi ASV meteoroloģiskā dienesta veiktās zondēšanas rezultātā Zemes dienvidpolā atklājās, ka no marta līdz augustam vai septembrim notiek vienmērīga troposfēras atdzišana, kā rezultātā uz neilgu laiku augustā. vai septembrī tās robeža paceļas līdz 11,5 km. Pēc tam laika posmā no septembra līdz decembrim tas strauji samazinās un sasniedz zemāko pozīciju - 7,5 km, pēc tam tā augstums praktiski nemainās līdz martam. Tie. Troposfēra vislielāko biezumu sasniedz vasarā un plānāko ziemā.

Ir vērts atzīmēt, ka papildus sezonālajām tropopauzes augstuma svārstībām ir arī ikdienas svārstības. Tāpat tās stāvokli ietekmē cikloni un anticikloni: pirmajā tas krīt, jo Spiediens tajos ir zemāks nekā apkārtējā gaisā, un, otrkārt, tas attiecīgi paaugstinās.

Troposfēra satur līdz 90% no kopējās zemes gaisa masas un 9/10 no kopējā ūdens tvaiku. Šeit ir ļoti attīstīta turbulence, īpaši virszemes un augstākajos slāņos, veidojas visu līmeņu mākoņi, veidojas cikloni un anticikloni. Un, pateicoties no Zemes virsmas atstarotās saules gaismas siltumnīcefekta gāzu (oglekļa dioksīda, metāna, ūdens tvaiku) uzkrāšanās, attīstās siltumnīcas efekts.

Siltumnīcas efekts ir saistīts ar gaisa temperatūras pazemināšanos troposfērā ar augstumu (jo uzkarsētā Zeme vairāk siltuma izdala virsmas slāņos). Vidējais vertikālais gradients ir 0,65°/100 m (t.i., gaisa temperatūra pazeminās par 0,65°C uz katriem 100 kāpuma metriem). Tātad, ja gada vidējā gaisa temperatūra uz Zemes virsmas pie ekvatora ir +26°, tad pie augšējās robežas tā ir -70°. Temperatūra tropopauzes reģionā virs Ziemeļpola svārstās visu gadu no -45° vasarā līdz -65° ziemā.

Palielinoties augstumam, samazinās arī gaisa spiediens, kas ir tikai 12-20% no troposfēras augšējās robežas virszemes līmeņa.

Uz troposfēras un stratosfēras pārklājošā slāņa robežas atrodas tropopauzes slānis, kura biezums ir 1-2 km. Tropopauzes apakšējās robežas parasti tiek uzskatītas par gaisa slāni, kurā vertikālais gradients samazinās līdz 0,2 °/100 m pret 0,65 °/100 m troposfēras apakšējos reģionos.

Tropopauzes laikā tiek novērotas stingri noteikta virziena gaisa plūsmas, ko sauc par augstkalnu strūklu plūsmām vai "strūklas plūsmām", kas veidojas Zemes griešanās ap savu asi un atmosfēras sildīšanas ietekmē, piedaloties saules starojumam. . Strāvas tiek novērotas pie zonu robežām ar ievērojamām temperatūras atšķirībām. Ir vairāki šo straumju lokalizācijas centri, piemēram, arktiskie, subtropiskie, subpolārie un citi. Zināšanas par strūklu straumju lokalizāciju ir ļoti svarīgas meteoroloģijai un aviācijai: pirmā izmanto straumes precīzākai laika prognozēšanai, otrā lidmašīnu lidojumu maršrutu veidošanai, jo Plūsmu robežās ir spēcīgi turbulenti virpuļi, kas līdzīgi maziem virpuļiem, ko sauc par “skaidras debess turbulenci”, jo šajos augstumos nav mākoņu.

Augsta augstuma strūklas straumju ietekmē tropopauzē nereti veidojas pārrāvumi, kas brīžiem izzūd pavisam, lai gan pēc tam veidojas no jauna. Īpaši bieži to novēro subtropu platuma grādos, kuros dominē spēcīga subtropu augstkalnu straume. Turklāt tropopauzes slāņu atšķirība apkārtējā gaisa temperatūrā izraisa spraugu veidošanos. Piemēram, pastāv liela plaisa starp silto un zemo polāro tropopauzi un augsto un auksto tropopauzi tropu platuma grādos. Pēdējā laikā ir izveidojies arī mēreno platuma grādu tropopauzes slānis, kuram ir pārtraukumi ar iepriekšējiem diviem slāņiem: polāro un tropisko.

Otrais zemes atmosfēras slānis ir stratosfēra. Stratosfēru var aptuveni iedalīt divos reģionos. Pirmajam no tiem, kas atrodas līdz 25 km augstumam, ir raksturīga gandrīz nemainīga temperatūra, kas ir vienāda ar troposfēras augšējo slāņu temperatūru noteiktā apgabalā. Otro reģionu jeb inversijas reģionu raksturo gaisa temperatūras paaugstināšanās līdz aptuveni 40 km augstumam. Tas notiek tāpēc, ka skābeklis un ozons absorbē saules ultravioleto starojumu. Stratosfēras augšējā daļā, pateicoties šai karsēšanai, temperatūra bieži vien ir pozitīva vai pat salīdzināma ar virszemes gaisa temperatūru.

Virs inversijas apgabala atrodas nemainīgu temperatūru slānis, ko sauc par stratopauzi un kas ir robeža starp stratosfēru un mezosfēru. Tās biezums sasniedz 15 km.

Atšķirībā no troposfēras, turbulenti traucējumi stratosfērā ir reti, taču ir spēcīgi horizontāli vēji vai strūklas, kas pūš šaurās zonās gar mēreno platuma grādu robežām, kas vērstas pret poliem. Šo zonu pozīcija nav nemainīga: tās var pārvietoties, paplašināties vai pat vispār pazust. Bieži vien strūklas plūsmas iekļūst troposfēras augšējos slāņos vai, gluži pretēji, gaisa masas no troposfēras iekļūst stratosfēras apakšējos slāņos. Šāda gaisa masu sajaukšanās ir īpaši raksturīga atmosfēras frontes zonās.

Stratosfērā ir maz ūdens tvaiku. Gaiss šeit ir ļoti sauss, un tāpēc mākoņu veidojas maz. Tikai 20-25 km augstumā un augstos platuma grādos var pamanīt ļoti plānus perlamutra mākoņus, kas sastāv no pārdzesētiem ūdens pilieniem. Dienas laikā šie mākoņi nav redzami, bet, iestājoties tumsai, tie it kā spīd, jo tos izgaismo Saule, kas jau nolaidusies zem horizonta.

Tādos pašos augstumos (20-25 km) zemākajā stratosfērā atrodas tā sauktais ozona slānis - apgabals ar visaugstāko ozona saturu, kas veidojas ultravioletā saules starojuma ietekmē (par to var uzzināt vairāk process lapā). Ozona slānis jeb ozonosfēra ir ārkārtīgi svarīga visu uz sauszemes dzīvojošo organismu dzīvības uzturēšanai, absorbējot nāvējošus ultravioletos starus ar viļņa garumu līdz 290 nm. Šī iemesla dēļ dzīvie organismi nedzīvo virs ozona slāņa, tā ir dzīvības izplatības augšējā robeža uz Zemes.

Ozona ietekmē mainās arī magnētiskie lauki, sadalās atomi un molekulas, notiek jonizācija, rodas jauna gāzu un citu ķīmisko savienojumu veidošanās.

Atmosfēras slāni, kas atrodas virs stratosfēras, sauc par mezosfēru. To raksturo gaisa temperatūras pazemināšanās ar augstumu ar vidējo vertikālo gradientu 0,25-0,3°/100 m, kas izraisa spēcīgu turbulenci. Mezosfēras augšējās robežās, reģionā, ko sauc par mezopauzi, tika reģistrēta temperatūra līdz -138°C, kas ir absolūtais minimums visai Zemes atmosfērai kopumā.

Šeit, mezopauzes ietvaros, atrodas Saules rentgenstaru un īsviļņu ultravioletā starojuma aktīvās absorbcijas apgabala apakšējā robeža. Šo enerģijas procesu sauc par starojuma siltuma pārnesi. Tā rezultātā gāze tiek uzkarsēta un jonizēta, kas izraisa atmosfēras spīdumu.

75-90 km augstumā pie mezosfēras augšējām robežām tika novēroti īpaši mākoņi, kas aizņēma plašas platības planētas polārajos reģionos. Šos mākoņus sauc par noktilucentiem, jo ​​krēslas laikā tie spīd, ko izraisa saules gaismas atstarošana no ledus kristāliem, no kuriem šie mākoņi sastāv.

Gaisa spiediens mezopauzes laikā ir 200 reizes mazāks nekā uz zemes virsmas. Tas liecina, ka gandrīz viss gaiss atmosfērā ir koncentrēts tās 3 apakšējos slāņos: troposfērā, stratosfērā un mezosfērā. Pārklājošie slāņi, termosfēra un eksosfēra, veido tikai 0,05% no visas atmosfēras masas.

Termosfēra atrodas augstumā no 90 līdz 800 km virs Zemes virsmas.

Termosfērai ir raksturīga nepārtraukta gaisa temperatūras paaugstināšanās līdz 200-300 km augstumam, kur tā var sasniegt 2500°C. Temperatūra paaugstinās, jo gāzes molekulas absorbē rentgena starus un īsviļņu ultravioleto starojumu no Saules. Virs 300 km virs jūras līmeņa temperatūras paaugstināšanās apstājas.

Vienlaikus ar temperatūras paaugstināšanos samazinās spiediens un līdz ar to arī apkārtējā gaisa blīvums. Tātad, ja pie termosfēras apakšējām robežām blīvums ir 1,8 × 10 -8 g/cm 3, tad uz augšējām robežām tas jau ir 1,8 × 10 -15 g/cm 3, kas aptuveni atbilst 10 miljoniem - 1 miljardam daļiņu. uz 1 cm3.

Visas termosfēras īpašības, piemēram, gaisa sastāvs, tā temperatūra, blīvums, ir pakļautas spēcīgām svārstībām: atkarībā no ģeogrāfiskās atrašanās vietas, gada sezonas un diennakts laika. Mainās pat termosfēras augšējās robežas atrašanās vieta.

Atmosfēras augšējo slāni sauc par eksosfēru vai izkliedes slāni. Tās apakšējā robeža pastāvīgi mainās ļoti plašās robežās; Vidējais augstums tiek uzskatīts par 690-800 km. To uzstāda tur, kur var neņemt vērā starpmolekulāru vai starpatomu sadursmju iespējamību, t.i. vidējais attālums, ko veiks haotiski kustīga molekula pirms sadursmes ar citu līdzīgu molekulu (tā sauktais brīvais ceļš), būs tik liels, ka patiesībā molekulas nesadursies ar nullei tuvu varbūtību. Slāni, kurā notiek aprakstītā parādība, sauc par termisko pauzi.

Eksosfēras augšējā robeža atrodas 2-3 tūkstošu km augstumā. Tas ir ļoti izplūdis un pakāpeniski pārvēršas par kosmosa vakuumu. Dažreiz šī iemesla dēļ eksosfēra tiek uzskatīta par kosmosa daļu, un tās augšējo robežu uzskata par 190 tūkstošu km augstumu, kurā saules starojuma spiediena ietekme uz ūdeņraža atomu ātrumu pārsniedz kosmosa gravitācijas pievilcību. Zeme. Šis ir tā sauktais zemes vainags, kas sastāv no ūdeņraža atomiem. Zemes vainaga blīvums ir ļoti mazs: tikai 1000 daļiņas uz kubikcentimetru, taču šis skaitlis vairāk nekā 10 reizes pārsniedz daļiņu koncentrāciju starpplanētu telpā.

Tā kā gaiss eksosfērā ir ārkārtīgi reti sastopams, daļiņas pārvietojas ap Zemi pa eliptiskām orbītām, nesaskaroties viena ar otru. Daži no tiem, pārvietojoties pa atklātām vai hiperboliskām trajektorijām ar kosmisko ātrumu (ūdeņraža un hēlija atomi), atstāj atmosfēru un nonāk kosmosā, tāpēc eksosfēru sauc par izkliedes sfēru.

Zemes atmosfēra

Atmosfēra(no. Sengrieķu valodaἀτμός - tvaiks un σφαῖρα - bumba) - gāze apvalks ( ģeosfēra), kas ieskauj planētu Zeme. Tā iekšējā virsma pārklāj hidrosfēra un daļēji mizu, ārējais robežojas ar kosmosa tuvu Zemei daļu.

Parasti tiek saukts fizikas un ķīmijas nozaru kopums, kas pēta atmosfēru atmosfēras fizika. Atmosfēra nosaka laikapstākļi uz Zemes virsmas, pētot laikapstākļus meteoroloģija, un ilgtermiņa variācijas klimats - klimatoloģija.

Atmosfēras struktūra

Atmosfēras struktūra

Troposfēra

Tā augšējā robeža ir 8-10 km augstumā polārajos, 10-12 km mērenajos un 16-18 km tropiskajos platuma grādos; zemāks ziemā nekā vasarā. Apakšējais, galvenais atmosfēras slānis. Satur vairāk nekā 80% no kopējās atmosfēras gaisa masas un aptuveni 90% no visiem atmosfērā esošajiem ūdens tvaikiem. Troposfērā ir ļoti attīstīti turbulence Un konvekcija, rodas mākoņi, attīstās cikloni Un anticikloni. Temperatūra samazinās, palielinoties augstumam ar vidējo vertikāli gradients 0,65°/100 m

Par “normāliem apstākļiem” uz Zemes virsmas tiek pieņemti: blīvums 1,2 kg/m3, barometriskais spiediens 101,35 kPa, temperatūra plus 20 °C un relatīvais mitrums 50%. Šiem nosacītajiem rādītājiem ir tikai inženiertehniska nozīme.

Stratosfēra

Atmosfēras slānis, kas atrodas augstumā no 11 līdz 50 km. To raksturo nelielas temperatūras izmaiņas 11-25 km slānī (stratosfēras apakšējā slānī) un 25-40 km slāņa paaugstināšanās no –56,5 līdz 0,8 °. AR(stratosfēras vai reģiona augšējais slānis inversijas). Sasniedzot vērtību aptuveni 273 K (gandrīz 0 ° C) aptuveni 40 km augstumā, temperatūra saglabājas nemainīga līdz aptuveni 55 km augstumam. Šo nemainīgas temperatūras reģionu sauc stratopauze un ir robeža starp stratosfēru un mezosfēra.

Stratopauze

Atmosfēras robežslānis starp stratosfēru un mezosfēru. Vertikālajā temperatūras sadalījumā ir maksimums (apmēram 0 °C).

Mezosfēra

Zemes atmosfēra

Mezosfēra sākas 50 km augstumā un stiepjas līdz 80-90 km. Temperatūra samazinās līdz ar augstumu ar vidējo vertikālo gradientu (0,25-0,3)°/100 m Galvenais enerģijas process ir starojuma siltuma pārnese. Sarežģīti fotoķīmiskie procesi, kas ietver brīvie radikāļi, vibrācijas ierosinātas molekulas utt., izraisa atmosfēras spīdumu.

Mezopauze

Pārejas slānis starp mezosfēru un termosfēru. Vertikālajā temperatūras sadalījumā ir minimums (apmēram -90 °C).

Karmana līnija

Augstums virs jūras līmeņa, ko parasti uzskata par robežu starp Zemes atmosfēru un kosmosu.

Termosfēra

Galvenais raksts: Termosfēra

Augšējā robeža ir aptuveni 800 km. Temperatūra paaugstinās līdz 200-300 km augstumam, kur tā sasniedz 1500 K vērtības, pēc tam saglabājas gandrīz nemainīga līdz lieliem augstumiem. Ultravioletā un rentgena saules starojuma un kosmiskā starojuma ietekmē notiek gaisa jonizācija (“ polārblāzmas") - galvenās jomas jonosfēra gulēt termosfēras iekšpusē. Augstumā virs 300 km dominē atomu skābeklis.

Atmosfēras slāņi līdz 120 km augstumam

Eksosfēra (izkliedes sfēra)

Eksosfēra- dispersijas zona, termosfēras ārējā daļa, kas atrodas virs 700 km. Gāze eksosfērā ir ļoti reti sastopama, un no šejienes tās daļiņas noplūst starpplanētu telpā ( izkliedēšana).

Līdz 100 km augstumam atmosfēra ir viendabīgs, labi sajaukts gāzu maisījums. Augstākos slāņos gāzu sadalījums pēc augstuma ir atkarīgs no to molekulmasas smagāko gāzu koncentrācija samazinās, attālinoties no Zemes virsmas. Gāzes blīvuma samazināšanās dēļ temperatūra pazeminās no 0 °C stratosfērā līdz –110 °C mezosfērā. Taču atsevišķu daļiņu kinētiskā enerģija 200-250 km augstumā atbilst ~1500 °C temperatūrai. Virs 200 km tiek novērotas būtiskas temperatūras un gāzes blīvuma svārstības laikā un telpā.

Aptuveni 2000-3000 km augstumā eksosfēra pamazām pārvēršas t.s. tuvu kosmosa vakuumam, kas ir piepildīta ar ļoti retām starpplanētu gāzes daļiņām, galvenokārt ūdeņraža atomiem. Bet šī gāze ir tikai daļa no starpplanētu matērijas. Otru daļu veido komētas un meteoriskas izcelsmes putekļu daļiņas. Papildus ārkārtīgi retajām putekļu daļiņām šajā telpā iekļūst saules un galaktikas izcelsmes elektromagnētiskais un korpuskulārais starojums.

Troposfēra veido aptuveni 80% no atmosfēras masas, stratosfēra - aptuveni 20%; mezosfēras masa ir ne vairāk kā 0,3%, termosfēra ir mazāka par 0,05% no kopējās atmosfēras masas. Pamatojoties uz elektriskām īpašībām atmosfērā, izšķir neitronosfēru un jonosfēru. Pašlaik tiek uzskatīts, ka atmosfēra stiepjas līdz 2000-3000 km augstumam.

Atkarībā no gāzes sastāva atmosfērā tās izdala homosfēra Un heterosfēra. Heterosfēra - Šī ir vieta, kur gravitācija ietekmē gāzu atdalīšanu, jo to sajaukšanās šādā augstumā ir niecīga. Tas nozīmē mainīgu heterosfēras sastāvu. Zem tā atrodas labi sajaukta, viendabīga atmosfēras daļa, ko sauc homosfēra. Robežu starp šiem slāņiem sauc turbo pauze, tas atrodas aptuveni 120 km augstumā.

Fizikālās īpašības

Atmosfēras biezums ir aptuveni 2000 - 3000 km no Zemes virsmas. Kopējā masa gaiss- (5,1-5,3)×10 18 kg. Molārā masa tīrs sausais gaiss ir 28,966. Spiediens pie 0 °C jūras līmenī 101.325 kPa; kritiskā temperatūra-140,7 °C; kritiskais spiediens 3,7 MPa; C lpp 1,0048 × 10 3 J/(kg K) (pie 0 °C), C v 0,7159 × 10 3 J/(kg K) (pie 0 °C). Gaisa šķīdība ūdenī 0 °C temperatūrā ir 0,036%, 25 °C temperatūrā - 0,22%.

Atmosfēras fizioloģiskās un citas īpašības

Jau 5 km augstumā virs jūras līmeņa veidojas netrenēts cilvēks skābekļa bads un bez adaptācijas cilvēka sniegums ievērojami samazinās. Šeit beidzas atmosfēras fizioloģiskā zona. Cilvēka elpošana kļūst neiespējama 15 km augstumā, lai gan līdz aptuveni 115 km atmosfērā ir skābeklis.

Atmosfēra apgādā mūs ar elpošanai nepieciešamo skābekli. Tomēr atmosfēras kopējā spiediena krituma dēļ, paceļoties augstumā, skābekļa daļējais spiediens attiecīgi samazinās.

Cilvēka plaušās pastāvīgi ir aptuveni 3 litri alveolārā gaisa. Daļējs spiediens skābeklis alveolārajā gaisā normālā atmosfēras spiedienā ir 110 mm Hg. Art., oglekļa dioksīda spiediens - 40 mm Hg. Art., un ūdens tvaiki - 47 mm Hg. Art. Palielinoties augstumam, skābekļa spiediens pazeminās, un kopējais ūdens un oglekļa dioksīda tvaika spiediens plaušās paliek gandrīz nemainīgs - aptuveni 87 mm Hg. Art. Skābekļa padeve plaušām pilnībā apstāsies, kad apkārtējā gaisa spiediens kļūs vienāds ar šo vērtību.

Apmēram 19-20 km augstumā atmosfēras spiediens pazeminās līdz 47 mm Hg. Art. Tāpēc šajā augstumā cilvēka organismā sāk vārīties ūdens un intersticiāls šķidrums. Ārpus spiediena salona šādos augstumos nāve iestājas gandrīz acumirklī. Tādējādi no cilvēka fizioloģijas viedokļa “kosmoss” sākas jau 15-19 km augstumā.

Blīvi gaisa slāņi – troposfēra un stratosfēra – pasargā mūs no starojuma kaitīgās ietekmes. Pietiekami samazinot gaisa daudzumu, vairāk nekā 36 km augstumā, jonizējošie līdzekļi intensīvi iedarbojas uz ķermeni. starojums- primārie kosmiskie stari; Augstumā, kas pārsniedz 40 km, saules spektra ultravioletā daļa ir bīstama cilvēkiem.

Paceļoties arvien lielākā augstumā virs Zemes virsmas, atmosfēras zemākajos slāņos tiek novērotas tādas pazīstamas parādības kā skaņas izplatīšanās, aerodinamikas rašanās. lifts un pretestība, siltuma pārnese konvekcija un utt.

Retos gaisa slāņos izplatība skaņu izrādās neiespējami. Līdz 60-90 km augstumam joprojām ir iespējams izmantot gaisa pretestību un pacēlumu kontrolētam aerodinamiskam lidojumam. Bet sākot no 100-130 km augstuma, jēdzieni, kas pazīstami katram pilotam cipari M Un skaņas barjera zaudē savu nozīmi, ir nosacījums Karmana līnija aiz kura sākas tīri ballistiskā lidojuma sfēra, kuru var kontrolēt tikai ar reaktīvo spēku palīdzību.

Augstumā virs 100 km atmosfērai ir liegta vēl viena ievērojama īpašība - spēja absorbēt, vadīt un pārraidīt siltumenerģiju konvekcijas ceļā (t.i., sajaucot gaisu). Tas nozīmē, ka dažādus aprīkojuma elementus uz orbitālās kosmosa stacijas nevarēs atdzesēt no ārpuses tā, kā to parasti dara lidmašīnā - ar gaisa strūklu un gaisa radiatoru palīdzību. Šādā augstumā, tāpat kā kosmosā, vienīgais veids, kā pārnest siltumu, ir termiskais starojums.

Atmosfēras sastāvs

Sausā gaisa sastāvs

Zemes atmosfēru galvenokārt veido gāzes un dažādi piemaisījumi (putekļi, ūdens pilieni, ledus kristāli, jūras sāļi, sadegšanas produkti).

Gāzu koncentrācija, kas veido atmosfēru, ir gandrīz nemainīga, izņemot ūdeni (H 2 O) un oglekļa dioksīdu (CO 2).

Papildus tabulā norādītajām gāzēm atmosfērā ir SO 2, NH 3, CO, ozons, ogļūdeņraži, HCl, HF, pāriem Hg, es 2 un arī NĒ un daudzas citas gāzes nelielos daudzumos. Troposfērā pastāvīgi ir liels skaits suspendētu cietu un šķidru daļiņu ( aerosols).

Atmosfēras veidošanās vēsture

Saskaņā ar visizplatītāko teoriju Zemes atmosfērai laika gaitā ir bijuši četri dažādi sastāvi. Sākotnēji tas sastāvēja no vieglām gāzēm ( ūdeņradis Un hēlijs), kas uzņemts no starpplanētu telpas. Šis ir tā sauktais primārā atmosfēra(apmēram pirms četriem miljardiem gadu). Nākamajā posmā aktīvā vulkāniskā darbība izraisīja atmosfēras piesātinājumu ar gāzēm, kas nav ūdeņradis (oglekļa dioksīds, amonjaks, ūdens tvaiki). Tā tas izveidojās sekundārā atmosfēra(apmēram trīs miljardus gadu pirms mūsdienām). Šī atmosfēra bija atjaunojoša. Turklāt atmosfēras veidošanās procesu noteica šādi faktori:

vieglo gāzu (ūdeņraža un hēlija) noplūde starpplanētu telpa;

ķīmiskās reakcijas, kas notiek atmosfērā ultravioletā starojuma, zibens izlādes un dažu citu faktoru ietekmē.

Pamazām šie faktori izraisīja veidošanos terciārā atmosfēra, ko raksturo daudz mazāks ūdeņraža saturs un daudz lielāks slāpekļa un oglekļa dioksīda saturs (veidojas ķīmisko reakciju rezultātā no amonjaka un ogļūdeņražiem).

Slāpeklis

Liela daudzuma N 2 veidošanās ir saistīta ar amonjaka-ūdeņraža atmosfēras oksidēšanu ar molekulāro O 2, kas sāka nākt no planētas virsmas fotosintēzes rezultātā, sākot no 3 miljardiem gadu. N2 atmosfērā nonāk arī nitrātu un citu slāpekli saturošu savienojumu denitrifikācijas rezultātā. Augšējos atmosfēras slāņos slāpekli oksidē ozons līdz NO.

Slāpeklis N 2 reaģē tikai īpašos apstākļos (piemēram, zibens izlādes laikā). Molekulārā slāpekļa oksidēšana ar ozonu elektriskās izlādes laikā tiek izmantota slāpekļa mēslošanas līdzekļu rūpnieciskajā ražošanā. Viņi var to oksidēt ar zemu enerģijas patēriņu un pārvērst to bioloģiski aktīvā formā. zilaļģes (zilaļģes) un mezgliņu baktērijas, kas veido rhizobial simbioze Ar pākšaugi augi, t.s zaļmēsli.

Skābeklis

Atmosfēras sastāvs sāka radikāli mainīties, parādoties uz Zemes dzīvie organismi, rezultātā fotosintēze kopā ar skābekļa izdalīšanos un oglekļa dioksīda absorbciju. Sākotnēji skābeklis tika iztērēts reducēto savienojumu oksidēšanai - amonjaks, ogļūdeņraži, slāpekļa forma dziedzeris kas atrodas okeānos utt. Šī posma beigās skābekļa saturs atmosfērā sāka palielināties. Pamazām izveidojās mūsdienīga atmosfēra ar oksidējošām īpašībām. Tā kā tas izraisīja nopietnas un pēkšņas izmaiņas daudzos procesos, kas notiek atmosfēra, litosfēra Un biosfēra, šis pasākums saucās Skābekļa katastrofa.

Laikā Fanerozojs mainījās atmosfēras sastāvs un skābekļa saturs. Tie galvenokārt korelēja ar organisko nogulumu nogulsnēšanās ātrumu. Tādējādi ogļu uzkrāšanās periodos skābekļa saturs atmosfērā acīmredzot ievērojami pārsniedza mūsdienu līmeni.

Oglekļa dioksīds

CO 2 saturs atmosfērā ir atkarīgs no vulkāniskās aktivitātes un ķīmiskajiem procesiem zemes čaulās, bet visvairāk - no biosintēzes un organisko vielu sadalīšanās intensitātes. biosfēra Zeme. Gandrīz visa pašreizējā planētas biomasa (apmēram 2,4 × 10 12 tonnas ) veidojas atmosfēras gaisā esošā oglekļa dioksīda, slāpekļa un ūdens tvaiku ietekmē. Apglabāts okeāns, V purvi un iekšā meži organiskās vielas pārvēršas par ogles, eļļa Un dabasgāze. (cm. Ģeoķīmiskais oglekļa cikls)

Cēlgāzes

Inerto gāzu avots - argons, hēlijs Un kriptons- vulkāna izvirdumi un radioaktīvo elementu sabrukšana. Salīdzinot ar kosmosu, Zeme kopumā un jo īpaši atmosfērā ir noplicinātas inertās gāzes. Tiek uzskatīts, ka iemesls tam ir nepārtraukta gāzu noplūde starpplanētu telpā.

Gaisa piesārņojums

Pēdējā laikā atmosfēras evolūciju sāk ietekmēt Cilvēks. Viņa darbības rezultāts bija pastāvīgs ievērojams oglekļa dioksīda satura pieaugums atmosfērā, sadegot ogļūdeņraža degvielai, kas uzkrāta iepriekšējos ģeoloģiskajos laikmetos. Fotosintēzes laikā tiek patērēts milzīgs CO 2 daudzums, un to absorbē pasaules okeāni. Šī gāze nonāk atmosfērā karbonātu iežu un augu un dzīvnieku izcelsmes organisko vielu sadalīšanās rezultātā, kā arī vulkānisma un cilvēku rūpnieciskās darbības rezultātā. Pēdējo 100 gadu laikā CO 2 saturs atmosfērā ir palielinājies par 10%, un lielākā daļa (360 miljardi tonnu) rodas degvielas sadegšanas rezultātā. Ja turpināsies degvielas sadegšanas pieauguma temps, tad nākamajos 50 - 60 gados CO 2 daudzums atmosfērā dubultosies un var izraisīt globālās klimata pārmaiņas.

Degvielas sadedzināšana ir galvenais piesārņojošo gāzu avots ( CO, NĒ, SO 2 ). Sēra dioksīds tiek oksidēts ar atmosfēras skābekli līdz SO 3 atmosfēras augšējos slāņos, kas savukārt mijiedarbojas ar ūdens un amonjaka tvaikiem, un rezultātā rodas sērskābe (H 2 SO 4 ) Un amonija sulfāts ((NH 4 ) 2 SO 4 ) atgriezties uz Zemes virsmas ts veidā. skābais lietus. Lietošana iekšdedzes dzinēji izraisa ievērojamu atmosfēras piesārņojumu ar slāpekļa oksīdiem, ogļūdeņražiem un svina savienojumiem ( tetraetilsvins Pb (CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

Atmosfēras aerosola piesārņojumu rada gan dabiski cēloņi (vulkānu izvirdumi, putekļu vētras, jūras ūdens pilienu un augu putekšņu aizķeršanās u.c.), gan cilvēku saimnieciskā darbība (rūdu un būvmateriālu ieguve, degvielas dedzināšana, cementa ražošana u.c.). ). Intensīva liela mēroga cieto daļiņu izplūde atmosfērā ir viens no iespējamiem klimata pārmaiņu cēloņiem uz planētas.

Zilā planēta...

Šai tēmai vajadzēja būt vienai no pirmajām, kas parādījās vietnē. Galu galā helikopteri ir atmosfēras lidmašīnas. Zemes atmosfēra– viņu dzīvotne, tā teikt:-). A gaisa fizikālās īpašības Tieši tas nosaka šī biotopa kvalitāti :-). Tas ir, tas ir viens no pamatiem. Un viņi vienmēr vispirms raksta par pamatu. Bet es to sapratu tikai tagad. Tomēr, kā zināms, labāk vēlu nekā nekad... Pieskarsimies šim jautājumam, neiedziļinoties nezālēs un liekiem sarežģījumiem :-).

Tātad… Zemes atmosfēra. Tas ir mūsu zilās planētas gāzveida apvalks. Šo vārdu zina visi. Kāpēc zils? Vienkārši tāpēc, ka saules gaismas (spektra) “zilā” (kā arī zilā un violetā) sastāvdaļa ir vislabāk izkliedēta atmosfērā, tādējādi iekrāsojot to zilgani zilganu, dažreiz ar violeta toņa nokrāsu (protams, saulainā dienā). :-)) .

Zemes atmosfēras sastāvs.

Atmosfēras sastāvs ir diezgan plašs. Es neuzskaitīšu visus tekstā esošos komponentus. Visu šo gāzu sastāvs ir gandrīz nemainīgs, izņemot oglekļa dioksīdu (CO 2 ). Turklāt atmosfērā obligāti ir ūdens tvaiku, suspendētu pilienu vai ledus kristālu veidā. Ūdens daudzums nav nemainīgs un ir atkarīgs no temperatūras un mazākā mērā no gaisa spiediena. Turklāt Zemes atmosfērā (īpaši pašreizējā) ir zināms daudzums, es teiktu, “visādu nejauku lietu” :-). Tie ir SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, papildus ir dzīvsudraba tvaiki Hg. Tiesa, tas viss tur ir mazos daudzumos, paldies Dievam :-).

Zemes atmosfēra Ir ierasts to sadalīt vairākās secīgās zonās augstumā virs virsmas.

Pirmā, vistuvāk Zemei, ir troposfēra. Tas ir zemākais un, tā sakot, galvenais slānis dažāda veida dzīves aktivitātēm. Tas satur 80% no visa atmosfēras gaisa masas (lai gan pēc tilpuma tas ir tikai aptuveni 1% no visas atmosfēras) un apmēram 90% no visa atmosfēras ūdens. Lielākā daļa vēju, mākoņu, lietus un sniega 🙂 nāk no turienes. Troposfēra stiepjas līdz aptuveni 18 km augstumam tropiskajos platuma grādos un līdz 10 km augstumam polārajos platuma grādos. Gaisa temperatūra tajā samazinās, palielinoties augstumam par aptuveni 0,65º uz katriem 100 m.

Atmosfēras zonas.

Otrā zona – stratosfēra. Jāteic, ka starp troposfēru un stratosfēru ir vēl viena šaura zona - tropopauze. Tas aptur temperatūras kritumu līdz ar augstumu. Tropopauzes vidējais biezums ir 1,5–2 km, taču tās robežas ir neskaidras, un troposfēra bieži pārklājas ar stratosfēru.

Tātad stratosfēras vidējais augstums ir no 12 km līdz 50 km. Temperatūra tajā saglabājas nemainīga līdz 25 km (apmēram -57ºС), tad kaut kur līdz 40 km tā paaugstinās līdz aptuveni 0ºС un pēc tam paliek nemainīga līdz 50 km. Stratosfēra ir relatīvi mierīga zemes atmosfēras daļa. Tajā praktiski nav nelabvēlīgu laika apstākļu. Tieši stratosfērā slavenais ozona slānis atrodas augstumā no 15-20 km līdz 55-60 km.

Tam seko neliels robežslānis, stratopauze, kurā temperatūra saglabājas ap 0ºC, un tad nākamā zona ir mezosfēra. Tas stiepjas līdz 80-90 km augstumam, un tajā temperatūra nokrītas līdz aptuveni 80ºC. Mezosfērā parasti kļūst redzami mazi meteori, kas sāk tajā mirdzēt un tur sadeg.

Nākamais šaurais intervāls ir mezopauze un aiz tās termosfēras zona. Tā augstums ir līdz 700-800 km. Šeit temperatūra atkal sāk celties un aptuveni 300 km augstumā var sasniegt 1200ºС vērtības. Tad tas paliek nemainīgs. Termosfēras iekšpusē līdz aptuveni 400 km augstumam atrodas jonosfēra. Šeit gaiss ir ļoti jonizēts saules starojuma iedarbības dēļ, un tam ir augsta elektrovadītspēja.

Nākamā un kopumā pēdējā zona ir eksosfēra. Šī ir tā sauktā izkliedes zona. Šeit galvenokārt ir ļoti reti sastopams ūdeņradis un hēlijs (ar ūdeņraža pārsvaru). Apmēram 3000 km augstumā eksosfēra nonāk tuvējā kosmosa vakuumā.

Kaut kas tamlīdzīgs. Kāpēc aptuveni? Jo šie slāņi ir diezgan ierasti. Iespējamas dažādas augstuma, gāzu sastāva, ūdens, temperatūras, jonizācijas un tā tālāk izmaiņas. Turklāt ir daudz vairāk terminu, kas nosaka zemes atmosfēras struktūru un stāvokli.

Piemēram, homosfēra un heterosfēra. Pirmajā atmosfēras gāzes ir labi sajauktas, un to sastāvs ir diezgan viendabīgs. Otrais atrodas virs pirmās un tur tādas sajaukšanas praktiski nav. Tajā esošās gāzes atdala gravitācijas spēks. Robeža starp šiem slāņiem atrodas 120 km augstumā, un to sauc par turbopauzi.

Beigsim ar terminiem, bet noteikti piebildīšu, ka parasti pieņemts, ka atmosfēras robeža atrodas 100 km augstumā virs jūras līmeņa. Šo robežu sauc par Karmana līniju.

Pievienošu vēl divus attēlus, lai ilustrētu atmosfēras struktūru. Pirmā tomēr ir vācu valodā, bet tā ir pilnīga un diezgan viegli saprotama :-). To var palielināt un skaidri redzēt. Otrais parāda atmosfēras temperatūras izmaiņas atkarībā no augstuma.

Zemes atmosfēras uzbūve.

Gaisa temperatūra mainās atkarībā no augstuma.

Mūsdienu pilotējamie orbitālie kosmosa kuģi lido aptuveni 300-400 km augstumā. Taču tā vairs nav aviācija, lai gan šī joma, protams, savā ziņā ir cieši saistīta, un par to noteikti runāsim vēlāk :-).

Aviācijas zona ir troposfēra. Mūsdienu atmosfēras lidmašīnas var lidot arī stratosfēras zemākajos slāņos. Piemēram, MIG-25RB praktiskie griesti ir 23 000 m.

Lidojums stratosfērā.

Un tieši tā gaisa fizikālās īpašības Troposfēra nosaka, kāds būs lidojums, cik efektīva būs lidmašīnas vadības sistēma, kā to ietekmēs turbulence atmosfērā un kā darbosies dzinēji.

Pirmais galvenais īpašums ir gaisa temperatūra. Gāzes dinamikā to var noteikt pēc Celsija skalas vai Kelvina skalas.

Temperatūra t 1 noteiktā augstumā N Celsija skalā nosaka:

t 1 = t - 6,5 N, Kur t– gaisa temperatūra zemes tuvumā.

Temperatūru pēc Kelvina skalas sauc absolūtā temperatūra, nulle šajā skalā ir absolūta nulle. Pie absolūtās nulles molekulu termiskā kustība apstājas. Absolūtā nulle Kelvina skalā atbilst -273º pēc Celsija skalas.

Attiecīgi temperatūra T augstumā N pēc Kelvina skalas nosaka:

T = 273 K + t - 6,5 H

Gaisa spiediens. Atmosfēras spiedienu mēra paskālos (N/m2), vecajā mērīšanas sistēmā atmosfērās (atm.). Ir arī tāda lieta kā barometriskais spiediens. Tas ir spiediens, ko mēra dzīvsudraba milimetros, izmantojot dzīvsudraba barometru. Barometriskais spiediens (spiediens jūras līmenī), kas vienāds ar 760 mmHg. Art. sauc par standartu. Fizikā 1 atm. precīzi vienāds ar 760 mm Hg.

Gaisa blīvums. Aerodinamikā visbiežāk izmantotais jēdziens ir gaisa masas blīvums. Tā ir gaisa masa 1 m3 tilpuma. Gaisa blīvums mainās līdz ar augstumu, gaiss kļūst retāks.

Gaisa mitrums. Parāda ūdens daudzumu gaisā. Ir jēdziens " relatīvais mitrums" Šī ir ūdens tvaiku masas attiecība pret maksimāli iespējamo noteiktā temperatūrā. Jēdziens 0%, tas ir, kad gaiss ir pilnīgi sauss, var pastāvēt tikai laboratorijā. No otras puses, 100% mitrums ir pilnīgi iespējams. Tas nozīmē, ka gaiss ir absorbējis visu ūdeni, ko tas varētu absorbēt. Kaut kas līdzīgs absolūti "pilnam sūklim". Augsts relatīvais mitrums samazina gaisa blīvumu, bet zems relatīvais mitrums to palielina.

Sakarā ar to, ka gaisa kuģu lidojumi notiek dažādos atmosfēras apstākļos, to lidojuma un aerodinamiskie parametri vienā un tajā pašā lidojuma režīmā var atšķirties. Tāpēc, lai pareizi novērtētu šos parametrus, mēs ieviesām Starptautiskā standarta atmosfēra (ISA). Tas parāda gaisa stāvokļa izmaiņas, palielinoties augstumam.

Gaisa stāvokļa pamatparametri pie nulles mitruma tiek ņemti šādi:

spiediens P = 760 mm Hg. Art. (101,3 kPa);

temperatūra t = +15°C (288 K);

masas blīvums ρ = 1,225 kg/m 3;

Attiecībā uz ISA ir pieņemts (kā minēts iepriekš :-)), ka temperatūra troposfērā pazeminās par 0,65º uz katriem 100 augstuma metriem.

Standarta atmosfēra (piemēram, līdz 10 000 m).

MSA tabulas tiek izmantotas instrumentu kalibrēšanai, kā arī navigācijas un inženiertehniskajiem aprēķiniem.

Gaisa fizikālās īpašības ietver arī tādus jēdzienus kā inerce, viskozitāte un saspiežamība.

Inerce ir gaisa īpašība, kas raksturo tā spēju pretoties miera stāvokļa izmaiņām vai vienmērīgai lineārai kustībai. . Inerces mērs ir gaisa masas blīvums. Jo augstāks tas ir, jo lielāks ir vides inerces un pretestības spēks, kad lidmašīna tajā pārvietojas.

Viskozitāte. Nosaka gaisa berzes pretestību, kad lidmašīna pārvietojas.

Saspiežamība nosaka gaisa blīvuma izmaiņas līdz ar spiediena izmaiņām. Lidmašīnas pie maziem ātrumiem (līdz 450 km/h), gaisa plūsmai ap to plūstot, spiediena izmaiņas nenotiek, bet lielā ātrumā sāk parādīties saspiežamības efekts. Tā ietekme ir īpaši pamanāma virsskaņas ātrumos. Šī ir atsevišķa aerodinamikas joma un atsevišķa raksta tēma :-).

Nu, šķiet, ka pagaidām viss... Laiks pabeigt šo nedaudz garlaicīgo uzskaitījumu, no kura tomēr nevar izvairīties :-). Zemes atmosfēra, tā parametri, gaisa fizikālās īpašības lidaparātam ir tikpat svarīgi kā pašas ierīces parametri, un tos nevarēja ignorēt.

Čau, līdz nākamajām tikšanām un vēl interesantākām tēmām :) ...

P.S. Desertā iesaku noskatīties video, kas filmēts no dvīņu MIG-25PU kabīnes tā lidojuma laikā stratosfērā. Acīmredzot to nofilmējis tūrists, kuram ir nauda šādiem lidojumiem :-). Pārsvarā viss tika filmēts caur vējstiklu. Pievērsiet uzmanību debesu krāsai...

Atmosfēra ir tā, kas padara dzīvību iespējamu uz Zemes. Saņemam pašu pirmo informāciju un faktus par atmosfēru pamatskolā. Vidusskolā ar šo jēdzienu vairāk iepazināmies ģeogrāfijas stundās.

Zemes atmosfēras jēdziens

Ne tikai Zemei, bet arī citiem debess ķermeņiem ir atmosfēra. Tas ir nosaukums, kas dots gāzveida apvalkam, kas ieskauj planētas. Šī gāzes slāņa sastāvs dažādās planētās ievērojami atšķiras. Apskatīsim pamatinformāciju un faktus par citādi saukto gaisu.

Tās vissvarīgākā sastāvdaļa ir skābeklis. Daži cilvēki maldīgi domā, ka Zemes atmosfēra pilnībā sastāv no skābekļa, bet patiesībā gaiss ir gāzu maisījums. Tas satur 78% slāpekļa un 21% skābekļa. Atlikušais viens procents ietver ozonu, argonu, oglekļa dioksīdu un ūdens tvaikus. Lai arī šo gāzu procentuālais daudzums ir neliels, tās pilda svarīgu funkciju – absorbē ievērojamu daļu saules starojuma enerģijas, tādējādi neļaujot gaismeklim pārvērst pelnos visu dzīvību uz mūsu planētas. Atmosfēras īpašības mainās atkarībā no augstuma. Piemēram, 65 km augstumā slāpeklis ir 86% un skābeklis ir 19%.

Zemes atmosfēras sastāvs

• Oglekļa dioksīds nepieciešams augu barošanai. Tas parādās atmosfērā dzīvo organismu elpošanas, puves un degšanas procesa rezultātā. Tā trūkums atmosfērā padarītu neiespējamu jebkādu augu pastāvēšanu.
• Skābeklis- cilvēkiem svarīga atmosfēras sastāvdaļa. Tās klātbūtne ir visu dzīvo organismu pastāvēšanas nosacījums. Tas veido aptuveni 20% no kopējā atmosfēras gāzu tilpuma.
• Ozons ir dabisks saules ultravioletā starojuma absorbētājs, kam ir kaitīga ietekme uz dzīviem organismiem. Lielākā daļa no tā veido atsevišķu atmosfēras slāni - ozona ekrānu. Pēdējā laikā cilvēka darbība novedusi pie tā, ka tas pamazām sāk sabrukt, taču, tā kā tam ir liela nozīme, notiek aktīvs darbs pie tā saglabāšanas un atjaunošanas.
• ūdens tvaiki nosaka gaisa mitrumu. Tās saturs var atšķirties atkarībā no dažādiem faktoriem: gaisa temperatūras, teritoriālās atrašanās vietas, gadalaika. Zemā temperatūrā ūdens tvaiku gaisā ir ļoti maz, varbūt mazāk par vienu procentu, un augstā temperatūrā to daudzums sasniedz 4%.
• Papildus visam iepriekšminētajam zemes atmosfēras sastāvs vienmēr satur noteiktu procentuālo daļu cietie un šķidrie piemaisījumi. Tie ir sodrēji, pelni, jūras sāls, putekļi, ūdens pilieni, mikroorganismi. Tie var nokļūt gaisā gan dabiski, gan antropogēni.

Atmosfēras slāņi

Gaisa temperatūra, blīvums un kvalitātes sastāvs dažādos augstumos nav vienādi. Tāpēc ir ierasts atšķirt dažādus atmosfēras slāņus. Katram no tiem ir savas īpašības. Noskaidrosim, kādi atmosfēras slāņi tiek izšķirti:

• Troposfēra – šis atmosfēras slānis atrodas vistuvāk Zemes virsmai. Tā augstums ir 8-10 km virs poliem un 16-18 km tropos. Šeit atrodas 90% no visiem ūdens tvaikiem atmosfērā, tāpēc notiek aktīva mākoņu veidošanās. Arī šajā slānī tiek novēroti tādi procesi kā gaisa (vēja) kustība, turbulence un konvekcija. Temperatūra svārstās no +45 grādiem pusdienlaikā siltajā sezonā tropos līdz -65 grādiem polos.
• Stratosfēra ir otrais attālākais atmosfēras slānis. Atrodas 11 līdz 50 km augstumā. Stratosfēras apakšējā slānī temperatūra ir aptuveni -55, attālinoties no Zemes, tā paaugstinās līdz +1˚С. Šo reģionu sauc par inversiju, un tas ir stratosfēras un mezosfēras robeža.
• Mezosfēra atrodas 50 līdz 90 km augstumā. Temperatūra pie tās apakšējās robežas ir aptuveni 0, augšējā tā sasniedz -80...-90 ˚С. Meteorīti, kas nonāk Zemes atmosfērā, pilnībā sadeg mezosfērā, izraisot gaisa spīdumu šeit.
• Termosfēra ir aptuveni 700 km bieza. Šajā atmosfēras slānī parādās ziemeļblāzma. Tie parādās kosmiskā starojuma un Saules starojuma ietekmes dēļ.
• Eksosfēra ir gaisa izkliedes zona. Šeit gāzu koncentrācija ir maza, un tās pakāpeniski izplūst starpplanētu telpā.

Tiek uzskatīts, ka robeža starp Zemes atmosfēru un kosmosu ir 100 km. Šo līniju sauc par Karmana līniju.

Atmosfēras spiediens

Klausoties laika prognozi, bieži dzirdam barometriskā spiediena rādījumus. Bet ko nozīmē atmosfēras spiediens un kā tas var mūs ietekmēt?

Mēs sapratām, ka gaiss sastāv no gāzēm un piemaisījumiem. Katrai no šīm sastāvdaļām ir savs svars, kas nozīmē, ka atmosfēra nav bezsvara, kā tika uzskatīts līdz 17. gadsimtam. Atmosfēras spiediens ir spēks, ar kādu visi atmosfēras slāņi spiež uz Zemes virsmu un uz visiem objektiem.

Zinātnieki veica sarežģītus aprēķinus un pierādīja, ka atmosfēra nospiež ar spēku 10 333 kg uz laukuma kvadrātmetru. Tas nozīmē, ka cilvēka ķermenis ir pakļauts gaisa spiedienam, kura svars ir 12-15 tonnas. Kāpēc mēs to nejūtam? Tas ir mūsu iekšējais spiediens, kas mūs glābj, kas līdzsvaro ārējo. Atmosfēras spiedienu var sajust, atrodoties lidmašīnā vai augstu kalnos, jo atmosfēras spiediens augstumā ir daudz mazāks. Šajā gadījumā ir iespējams fizisks diskomforts, aizliktas ausis un reibonis.

Par apkārtējo atmosfēru var teikt daudz. Mēs zinām par viņu daudz interesantu faktu, un daži no tiem var šķist pārsteidzoši:

• Zemes atmosfēras svars ir 5 300 000 000 000 000 tonnas.
• Tas veicina skaņas pārraidi. Vairāk nekā 100 km augstumā šis īpašums pazūd atmosfēras sastāva izmaiņu dēļ.
• Atmosfēras kustību provocē nevienmērīga Zemes virsmas uzkaršana.
• Gaisa temperatūras noteikšanai tiek izmantots termometrs, bet atmosfēras spiediena noteikšanai ar barometru.
• Atmosfēras klātbūtne katru dienu izglābj mūsu planētu no 100 tonnām meteorītu.
• Gaisa sastāvs tika fiksēts vairākus simtus miljonu gadu, bet sāka mainīties, sākoties straujai rūpnieciskai darbībai.
• Tiek uzskatīts, ka atmosfēra stiepjas līdz 3000 km augstumam.

Atmosfēras nozīme cilvēkiem

Atmosfēras fizioloģiskā zona ir 5 km. 5000 m augstumā virs jūras līmeņa cilvēks sāk izjust skābekļa badu, kas izpaužas kā viņa veiktspējas samazināšanās un labklājības pasliktināšanās. Tas liecina, ka cilvēks nevar izdzīvot telpā, kur nav šī apbrīnojamā gāzu maisījuma.

Visa informācija un fakti par atmosfēru tikai apstiprina tās nozīmi cilvēkiem. Pateicoties tās klātbūtnei, kļuva iespējams attīstīt dzīvību uz Zemes. Jau šodien, novērtējot kaitējuma apmērus, ko cilvēce ar savu rīcību spēj nodarīt dzīvību radošajam gaisam, būtu jādomā par turpmākiem pasākumiem atmosfēras saglabāšanai un atjaunošanai.

Ikviens, kurš ir lidojis ar lidmašīnu, ir pieradis pie šāda veida vēstījuma: "mūsu lidojums notiek 10 000 m augstumā, ārā temperatūra ir 50 ° C." Šķiet, ka nekas īpašs. Jo tālāk no Saules sildītās Zemes virsmas, jo vēsāks ir. Daudzi cilvēki domā, ka temperatūra nepārtraukti samazinās līdz ar augstumu un ka temperatūra pakāpeniski pazeminās, tuvojoties telpas temperatūrai. Starp citu, zinātnieki tā domāja līdz 19. gadsimta beigām.

Apskatīsim tuvāk gaisa temperatūras sadalījumu virs Zemes. Atmosfēra ir sadalīta vairākos slāņos, kas galvenokārt atspoguļo temperatūras izmaiņu raksturu.

Atmosfēras apakšējo slāni sauc troposfēra, kas nozīmē “rotācijas sfēra”. Visas laikapstākļu un klimata izmaiņas ir tieši šajā slānī notiekošo fizikālo procesu rezultāts. Šī slāņa augšējā robeža atrodas vietā, kur temperatūras samazināšanās ar augstumu tiek aizstāta ar tās pieaugumu – aptuveni plkst 15-16 km augstumā virs ekvatora un 7-8 km virs poliem, tāpat kā pati Zeme, arī atmosfēra mūsu planētas rotācijas ietekmē ir nedaudz saplacināta virs poliem un uzbriest virs ekvatora. Taču šis efekts atmosfērā ir daudz izteiktāks nekā Zemes cietajā čaulā virzienā no Zemes virsmas uz Virs ekvatora gaisa temperatūra pazeminās apmēram -62 ° C, un virs poliem - aptuveni -45 ° C. Mērenā platuma grādos vairāk nekā 75% no atmosfēras masas atrodas troposfērā troposfērā no atmosfēras.

1899. gadā vertikālā temperatūras profilā noteiktā augstumā tika konstatēts minimums, un tad temperatūra nedaudz paaugstinājās. Šī pieauguma sākums nozīmē pāreju uz nākamo atmosfēras slāni – uz stratosfēra, kas nozīmē "slāņa sfēra" nozīmē un atspoguļo iepriekšējo ideju par virs troposfēras esošā slāņa unikalitāti , jo īpaši straujš gaisa temperatūras pieaugums. Šis temperatūras pieaugums ir izskaidrojams ar ozona veidošanās reakciju, kas ir viena no galvenajām ķīmiskajām reakcijām, kas notiek atmosfērā.

Lielākā ozona daļa ir koncentrēta aptuveni 25 km augstumā, bet kopumā ozona slānis ir ļoti paplašināts apvalks, kas aptver gandrīz visu stratosfēru. Skābekļa mijiedarbība ar ultravioletajiem stariem ir viens no labvēlīgajiem procesiem zemes atmosfērā, kas veicina dzīvības uzturēšanu uz Zemes. Šīs enerģijas absorbcija ar ozonu novērš tās pārmērīgu aizplūšanu uz zemes virsmu, kur veidojas tieši tāds enerģijas līmenis, kāds ir piemērots zemes dzīvības formu pastāvēšanai. Ozonosfēra absorbē daļu starojuma enerģijas, kas iet caur atmosfēru. Rezultātā ozonosfērā izveidojas vertikāls gaisa temperatūras gradients aptuveni 0,62°C uz 100 m, t.i., temperatūra paaugstinās līdz ar augstumu līdz pat stratosfēras augšējai robežai - stratopauzei (50 km), sasniedzot, saskaņā ar daži dati, 0°C.

Augstumā no 50 līdz 80 km atrodas atmosfēras slānis, ko sauc mezosfēra. Vārds "mezosfēra" nozīmē "starpsfēra", kur gaisa temperatūra turpina pazemināties līdz ar augstumu. Virs mezosfēras, slānī, ko sauc termosfēra, temperatūra atkal paaugstinās līdz aptuveni 1000°C un pēc tam ļoti ātri pazeminās līdz -96°C. Tomēr tas nenokrīt bezgalīgi, tad temperatūra atkal palielinās.

Termosfēra ir pirmais slānis jonosfēra. Atšķirībā no iepriekš minētajiem slāņiem, jonosfēra neatšķiras pēc temperatūras. Jonosfēra ir elektriskas dabas apgabals, kas nodrošina daudzu veidu radiosakarus. Jonosfēra ir sadalīta vairākos slāņos, kas apzīmēti ar burtiem D, E, F1 un F2. Šiem slāņiem ir arī īpaši nosaukumi. Sadalījumu slāņos izraisa vairāki iemesli, no kuriem svarīgākais ir slāņu nevienlīdzīgā ietekme uz radioviļņu caurlaidību. Zemākais slānis D galvenokārt absorbē radioviļņus un tādējādi novērš to tālāku izplatīšanos. Vislabāk pētītais slānis E atrodas aptuveni 100 km augstumā virs zemes virsmas. To sauc arī par Kennellija-Hevisaidas slāni pēc to amerikāņu un angļu zinātnieku vārdiem, kuri to vienlaikus un neatkarīgi atklāja. E slānis, tāpat kā milzu spogulis, atspoguļo radioviļņus. Pateicoties šim slānim, garie radioviļņi virzās tālāk, nekā tas būtu paredzēts, ja tie izplatītos tikai taisnā līnijā, neatspoguļojot to no E slāņa. To sauc arī par Appleton slāni. Kopā ar Kennelly-Heaviside slāni tas atstaro radioviļņus uz zemes radio stacijām. Šāda atstarošana var notikt dažādos leņķos. Appleton slānis atrodas aptuveni 240 km augstumā.

Atmosfēras attālāko reģionu, jonosfēras otro slāni, bieži sauc eksosfēra. Šis termins attiecas uz kosmosa nomaļu esamību netālu no Zemes. Ir grūti precīzi noteikt, kur beidzas atmosfēra un sākas telpa, jo līdz ar augstumu atmosfēras gāzu blīvums pakāpeniski samazinās un pati atmosfēra pakāpeniski pārvēršas gandrīz vakuumā, kurā atrodamas tikai atsevišķas molekulas. Jau aptuveni 320 km augstumā atmosfēras blīvums ir tik zems, ka molekulas var pārvietoties vairāk nekā 1 km, nesaskaroties viena ar otru. Par tās augšējo robežu kalpo atmosfēras visattālākā daļa, kas atrodas augstumā no 480 līdz 960 km.

Plašāka informācija par procesiem atmosfērā atrodama mājaslapā “Zemes klimats”