Ce straturi ies în evidență în atmosferă pe scurt. Să vedem din ce este făcut aerul

Învelișul de aer care înconjoară planeta noastră și se rotește cu ea se numește atmosferă. Jumătate din masa totală a atmosferei este concentrată în cei 5 km inferiori, iar trei sferturi din masă se află în cei 10 km inferiori. Mai sus, aerul este semnificativ rarefiat, deși particulele sale se găsesc la o altitudine de 2000-3000 km deasupra suprafeței pământului.

Aerul pe care îl respirăm este un amestec de gaze. Cel mai mult conține azot - 78% și oxigen - 21%. Argonul reprezintă mai puțin de 1% și 0,03% este dioxid de carbon. Numeroase alte gaze, cum ar fi criptonul, xenonul, neonul, heliul, hidrogenul, ozonul și altele, formează miimi și milionatimi de procent. Aerul mai conține vapori de apă, particule de diferite substanțe, bacterii, polen și praf cosmic.

Atmosfera este formată din mai multe straturi. Stratul inferior până la o înălțime de 10-15 km deasupra suprafeței Pământului se numește troposferă. Este încălzit de Pământ, astfel încât temperatura aerului de aici scade cu 6 °C cu înălțimea la 1 kilometru de creștere. Troposfera conține aproape toți vaporii de apă și se formează aproape toți norii - cca. Înălțimea troposferei la diferite latitudini ale planetei nu este aceeași. Peste poli se ridică la 9 km, peste latitudini temperate - până la 10-12 km, iar deasupra ecuatorului - până la 15 km. Procesele care au loc în troposferă - formarea și mișcarea maselor de aer, formarea ciclonilor și anticiclonilor, apariția norilor și precipitațiilor - determină vremea și clima de la suprafața pământului.

Deasupra troposferei se află stratosfera, care se întinde până la 50-55 km. Troposfera și stratosfera sunt separate printr-un strat de tranziție, tropopauza, de 1-2 km grosime. În stratosferă, la o altitudine de aproximativ 25 km, temperatura aerului începe să crească treptat și la 50 km ajunge la + 10 +30 °C. Această creștere a temperaturii se datorează faptului că în stratosferă există un strat de ozon la altitudini de 25-30 km. La suprafața Pământului, conținutul său în aer este neglijabil, iar la altitudini mari, moleculele de oxigen diatomic absorb radiația solară ultravioletă, formând molecule triatomice de ozon.

Dacă ozonul ar fi localizat în straturile inferioare ale atmosferei, la o înălțime cu presiune normală, grosimea stratului său ar fi de doar 3 mm. Dar chiar și într-o cantitate atât de mică joacă un rol foarte important: absoarbe partea dăunătoare organismelor vii. radiatia solara.

Deasupra stratosferei, mezosfera se extinde la o altitudine de aproximativ 80 km, în care temperatura aerului scade odată cu înălțimea la câteva zeci de grade sub zero.

Partea superioară a atmosferei este caracterizată de temperaturi foarte ridicate și se numește termosferă - cca. Este împărțită în două părți - ionosfera - până la o altitudine de aproximativ 1000 km, unde aerul este puternic ionizat, iar exosfera -. peste 1000 km. În ionosferă, moleculele de gaze atmosferice absorb radiația ultravioletă de la Soare, rezultând formarea de atomi încărcați și electroni liberi. Aurorele sunt observate în ionosferă.

Atmosfera joacă un rol foarte important în viața planetei noastre. Protejează Pământul de încălzirea puternică de către razele soarelui în timpul zilei și de hipotermie noaptea. Majoritatea meteoriților ard în straturile atmosferice înainte de a ajunge la suprafața planetei. Atmosfera conține oxigen, necesar tuturor organismelor, un scut de ozon care protejează viața de pe Pământ de partea dăunătoare a radiației ultraviolete a Soarelui.

ATMOSFERELE PLANETELOR SISTEMULUI SOLAR

Atmosfera lui Mercur este atât de rarefiată încât se poate spune că este practic inexistentă. Învelișul de aer al lui Venus este format din dioxid de carbon (96%) și azot (aproximativ 4%), este foarte dens - presiunea atmosferică la suprafața planetei este de aproape 100 de ori mai mare decât pe Pământ. Atmosfera marțiană este formată, de asemenea, predominant din dioxid de carbon (95%) și azot (2,7%), dar densitatea sa este de aproximativ 300 de ori mai mică decât cea a Pământului, iar presiunea sa este de aproape 100 de ori mai mică. Suprafața vizibilă a lui Jupiter este de fapt stratul superior al atmosferei hidrogen-heliu. Compoziția cochiliilor de aer ale lui Saturn și Uranus este aceeași. Frumoasa culoare albastră a lui Uranus se datorează concentrației mari de metan din partea superioară a atmosferei sale - aproximativ Neptun, învăluit într-o ceață de hidrocarburi, are două straturi principale de nori: unul format din cristale de metan înghețat, iar cel de-al doilea. situat dedesubt, conținând amoniac și hidrogen sulfurat.

Atmosfera (din greacă ατμός - „abur” și σφαῖρα - „sferă”) este învelișul de gaz al unui corp ceresc ținut în jurul său de gravitație. Atmosfera este învelișul gazos al planetei, constând dintr-un amestec de diverse gaze, vapori de apă și praf. Atmosfera face schimb de materie între Pământ și Cosmos. Pământul primește praf cosmic și material meteoritic și pierde cele mai ușoare gaze: hidrogen și heliu. Atmosfera Pământului este pătrunsă prin și prin radiații puternice de la Soare, care determină regimul termic al suprafeței planetei, provocând disocierea moleculelor de gaze atmosferice și ionizarea atomilor.

Atmosfera Pământului conține oxigen, folosit de majoritatea organismelor vii pentru respirație, și dioxid de carbon, consumat de plante, alge și cianobacterii în timpul fotosintezei. Atmosfera este, de asemenea, stratul protector al planetei, protejându-i locuitorii de radiațiile ultraviolete ale soarelui.

Toate corpurile masive - planete terestre și giganți gazosi - au o atmosferă.

Compoziția atmosferică

Atmosfera este un amestec de gaze format din azot (78,08%), oxigen (20,95%), dioxid de carbon (0,03%), argon (0,93%), o cantitate mică de heliu, neon, xenon, cripton (0,01%), 0,038% dioxid de carbon și cantități mici de hidrogen, heliu, alte gaze nobile și poluanți.

Compoziția modernă a aerului Pământului a fost stabilită cu mai bine de o sută de milioane de ani în urmă, dar activitatea de producție umană a crescut brusc a dus totuși la schimbarea acesteia. În prezent, există o creștere a conținutului de CO 2 cu aproximativ 10-12%. compoziţia atmosferică gazele îndeplinesc diverse roluri funcționale. Cu toate acestea, semnificația principală a acestor gaze este determinată în primul rând de faptul că ele absorb foarte puternic energia radiantă și, prin urmare, au un impact semnificativ asupra regim de temperatură Suprafața și atmosfera Pământului.

Compoziția inițială a atmosferei unei planete depinde de obicei de proprietățile chimice și de temperatură ale soarelui în timpul formării planetare și de eliberarea ulterioară a gazelor externe. Apoi compoziția carcasei de gaz evoluează sub influența diverșilor factori.

Atmosfera lui Venus și Marte este compusă în principal din dioxid de carbon cu adaosuri minore de azot, argon, oxigen și alte gaze. Atmosfera Pământului este în mare parte produsul organismelor care trăiesc în ea. Giganții gazoși la temperatură joasă - Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun - pot reține în principal gaze la temperatură scăzută greutate moleculară- hidrogen si heliu. Giganții gazoși la temperatură înaltă, precum Osiris sau 51 Pegasi b, dimpotrivă, nu îl pot ține și moleculele atmosferei lor sunt împrăștiate în spațiu. Acest proces are loc lent și constant.

Azot, Cel mai comun gaz din atmosferă, este inactiv din punct de vedere chimic.

Oxigen Spre deosebire de azot, este un element foarte activ din punct de vedere chimic. Funcția specifică a oxigenului este oxidarea materie organică organisme heterotrofe, roci și gaze suboxidate eliberate în atmosferă de vulcani. Fără oxigen, nu ar exista descompunerea materiei organice moarte.

Structura atmosferică

Structura atmosferei este formată din două părți: cea interioară - troposfera, stratosfera, mezosfera și termosfera sau ionosfera, iar cea exterioară - magnetosfera (exosfera).

1) Troposfera– aceasta este partea inferioară a atmosferei în care se concentrează 3/4 adică. ~ 80% din întreaga atmosferă a pământului. Înălțimea sa este determinată de intensitatea fluxurilor de aer verticale (crescătoare sau descendente) cauzate de încălzire suprafata pamantului iar oceanul, prin urmare grosimea troposferei la ecuator este de 16–18 km, la latitudini temperate 10–11 km, iar la poli – până la 8 km. Temperatura aerului în troposferă la altitudine scade cu 0,6ºС la fiecare 100 m și variază de la +40 la - 50ºС.

2) Stratosferă este situat deasupra troposferei și are o înălțime de până la 50 km de suprafața planetei. Temperatura la o altitudine de până la 30 km este constantă -50ºС. Apoi începe să se ridice și la o altitudine de 50 km ajunge la +10ºС.

Limita superioară a biosferei este ecranul de ozon.

Ecranul de ozon este un strat al atmosferei în interiorul stratosferei, situat la diferite înălțimi față de suprafața Pământului și având o densitate maximă a ozonului la o altitudine de 20-26 km.

Înălțimea stratului de ozon la poli este estimată la 7-8 km, la ecuator la 17-18 km, iar înălțimea maximă a prezenței ozonului este de 45-50 km. Viața deasupra scutului de ozon este imposibilă din cauza radiațiilor ultraviolete aspre ale Soarelui. Dacă comprimați toate moleculele de ozon, veți obține un strat de ~ 3 mm în jurul planetei.

3) Mezosfera– limita superioară a acestui strat este situată până la o înălțime de 80 km. Caracteristica sa principală este o scădere bruscă a temperaturii -90ºС la limita sa superioară. Aici sunt înregistrați nori noctilucenți formați din cristale de gheață.

4) Ionosferă (termosferă) - este situat până la o altitudine de 800 km și se caracterizează printr-o creștere semnificativă a temperaturii:

150 km temperatura +240ºС,

200 km temperatura +500ºС,

600 km temperatura +1500ºС.

Sub influența radiațiilor ultraviolete de la Soare, gazele sunt în stare ionizată. Ionizarea este asociată cu strălucirea gazelor și apariția aurorelor.

Ionosfera are capacitatea de a reflecta în mod repetat undele radio, ceea ce asigură comunicații radio la distanță lungă pe planetă.

5) Exosfera– este situat peste 800 km si se extinde pana la 3000 km. Aici temperatura este >2000ºС. Viteza de mișcare a gazului se apropie de critică ~ 11,2 km/sec. Atomii dominanti sunt hidrogenul și heliul, care formează o coroană luminoasă în jurul Pământului, extinzându-se până la o altitudine de 20.000 km.

Funcțiile atmosferei

1) Termoregulatoare - vremea și clima de pe Pământ depind de distribuția căldurii și a presiunii.

2) Susținerea vieții.

3) În troposferă au loc mișcări globale verticale și orizontale ale maselor de aer, care determină ciclul apei și schimbul de căldură.

4) Aproape toate procesele geologice de suprafață sunt cauzate de interacțiunea atmosferei, litosferei și hidrosferei.

5) Protectie - atmosfera protejeaza pamantul de spatiu, radiatia solara si praful de meteoriti.

Funcțiile atmosferei. Fără atmosferă, viața pe Pământ ar fi imposibilă. O persoană consumă zilnic 12-15 kg. aer, inhalând în fiecare minut de la 5 la 100 de litri, ceea ce depășește semnificativ necesarul mediu zilnic de hrană și apă. În plus, atmosfera protejează în mod fiabil oamenii de pericolele care îi amenință din spațiu: nu permite trecerea meteoriților sau radiațiilor cosmice. O persoană poate trăi cinci săptămâni fără hrană, cinci zile fără apă, cinci minute fără aer. Viața umană normală necesită nu numai aer, ci și o anumită puritate a acestuia. Sănătatea oamenilor, starea florei și faunei, rezistența și durabilitatea structurilor și structurilor clădirilor depind de calitatea aerului. Aerul poluat este distructiv pentru ape, pământ, mări și sol. Atmosfera determină lumina și reglează regimurile termice ale pământului, contribuie la redistribuirea căldurii pe glob. Carcasa de gaz protejează Pământul de răcirea și încălzirea excesivă. Dacă planeta noastră nu ar fi înconjurată de o înveliș de aer, atunci în decurs de o zi amplitudinea fluctuațiilor de temperatură ar ajunge la 200 C. Atmosfera salvează tot ce trăiește pe Pământ de ultraviolete, razele X și razele cosmice distructive. Atmosfera joacă un rol important în distribuția luminii. Aerul său sparge razele soarelui într-un milion de raze mici, le împrăștie și creează o iluminare uniformă. Atmosfera servește drept conductor al sunetelor.

Atmosfera se extinde în sus pe multe sute de kilometri. Limita sa superioară, la o altitudine de aproximativ 2000-3000 km,într-o anumită măsură, este condiționată, deoarece gazele care o alcătuiesc, devenind treptat rarefiate, trec în spațiul cosmic. Schimbări cu altitudinea compozitia chimica atmosfera, presiunea, densitatea, temperatura și celelalte proprietăți fizice ale acesteia. După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 km km, nu se modifica semnificativ. Puțin mai sus, atmosfera este formată în principal din azot și oxigen. Dar la altitudini 100-110 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 Sub influența radiațiilor ultraviolete de la soare, moleculele de oxigen sunt împărțite în atomi și apare oxigenul atomic. După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 Gazele care alcătuiesc atmosfera sunt, de asemenea, în stare atomică.

Presiunea și densitatea aerului scad rapid odată cu altitudinea. Deși atmosfera se extinde în sus pe sute de kilometri, cea mai mare parte a acesteia este situată într-un strat destul de subțire adiacent suprafeței pământului în părțile sale cele mai joase. Deci, în stratul dintre nivelul mării și înălțimile 5-6 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 jumătate din masa atmosferei este concentrată în stratul 0-16 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100-90%, iar în strat 0-30 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100- 99%. Aceeași scădere rapidă a masei de aer are loc peste 30 km. Dacă greutatea 1 m 3 aerul de la suprafața pământului este de 1033 g, apoi la o altitudine de 20 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 este egal cu 43 g și la o înălțime de 40 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 doar 4 ani

La o altitudine de 300-400 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 iar mai sus, aerul este atât de rarefiat încât în ​​timpul zilei densitatea lui se schimbă de multe ori. Cercetările au arătat că această schimbare a densității este legată de poziția Soarelui. Cea mai mare densitate a aerului este în jurul prânzului, cea mai scăzută noaptea. Acest lucru se explică parțial prin faptul că straturile superioare ale atmosferei reacționează la modificările radiației electromagnetice ale Soarelui.

Temperatura aerului variază, de asemenea, inegal cu altitudinea. După natura schimbărilor de temperatură odată cu altitudinea, atmosfera este împărțită în mai multe sfere, între care există straturi de tranziție, așa-numitele pauze, unde temperatura se schimbă puțin cu altitudinea.

Iată denumirile și principalele caracteristici ale sferelor și straturilor de tranziție.

Să prezentăm date de bază despre proprietățile fizice ale acestor sfere.

troposfera. Proprietățile fizice ale troposferei sunt în mare măsură determinate de influența suprafeței pământului, care este limita sa inferioară. Cea mai mare altitudine a troposferei se observă în zonele ecuatoriale și tropicale. După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 Aici se ajunge la 16-18 și este expus la relativ puțin zilnic și schimbări sezoniere km.. Peste regiunile polare și adiacente, limita superioară a troposferei se află în medie la un nivel de 8-10. La latitudini medii variază de la 6-8 până la 14-16

km.

Grosimea verticală a troposferei depinde în mod semnificativ de natura proceselor atmosferice. După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 Adesea, în timpul zilei, limita superioară a troposferei deasupra unui punct sau a unei zone date scade sau se ridică cu câțiva kilometri. Acest lucru se datorează în principal schimbărilor de temperatură a aerului. . Acest lucru se explică prin faptul că aerul din troposferă este încălzit și răcit în primul rând de suprafața pământului.

În conformitate cu afluxul de energie solară, temperatura scade de la ecuator la poli. Aşa, temperatura medie aerul de lângă suprafața pământului la ecuator atinge +26°, peste regiunile polare iarna -34°, -36°, iar vara aproximativ 0°. Astfel, diferența de temperatură dintre ecuator și pol iarna este de 60°, iar vara de doar 26°. Adevărat, astfel de temperaturi scăzute în Arctica în timpul iernii sunt observate numai în apropierea suprafeței pământului din cauza răcirii aerului deasupra întinderilor de gheață.

Iarna, în Antarctica Centrală, temperatura aerului de la suprafața calotei de gheață este și mai scăzută. La stația Vostok, în august 1960, cea mai scăzută temperatură de pe glob a fost înregistrată -88,3°, iar cel mai adesea în Antarctica Centrală este -45°, -50°.

Odată cu înălțimea, diferența de temperatură dintre ecuator și pol scade. De exemplu, la o altitudine de 5 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 la ecuator temperatura atinge -2°, -4°, iar la aceeași altitudine în Arctica Centrală -37°, -39° iarna și -19°, -20° vara;

prin urmare, diferența de temperatură iarna este de 35-36°, iar vara 16-17°. În emisfera sudică aceste diferențe sunt ceva mai mari. Energia circulației atmosferice poate fi determinată prin contracte de temperatură ecuator-pol. Deoarece amploarea contrastelor de temperatură este mai mare iarna, procesele atmosferice au loc mai intens decât vara. Aşa se explică şi faptul că predominant vânturi de vest iarna au viteze mai mari în troposferă decât vara. În acest caz, viteza vântului, de regulă, crește odată cu înălțimea, atingând un maxim la limita superioară a troposferei. Transferul orizontal este însoțit de mișcări verticale ale aerului și mișcări turbulente (dezordonate).

Datorită creșterii și căderii unor volume mari de aer, norii se formează și se disipă, apar și încetează precipitațiile. Stratul de tranziție dintre troposferă și sfera de deasupra este tropopauza. km. Deasupra ei se află stratosfera. Stratosferă se extinde de la înălțimile 8-17 până la 50-55 km, chiar devine pozitiv.

Creșterea temperaturii în această zonă este cauzată de prezența ozonului (O 3), care se formează sub influența radiațiilor ultraviolete de la Soare. Stratul de ozon ocupă aproape toată stratosfera. Stratosfera este foarte săracă în vapori de apă. Nu există procese violente de formare a norilor și nici precipitații. Mai recent, s-a presupus că stratosfera este un mediu relativ calm în care nu are loc amestecarea aerului, ca în troposferă.

Prin urmare, se credea că gazele din stratosferă sunt împărțite în straturi, în conformitate cu acestea

greutate specifică . De aici și numele stratosferă („stratus” - stratificat). De asemenea, se credea că temperatura din stratosferă se formează sub influența echilibrului radiativ, adică atunci când radiația solară absorbită și reflectată este egală. Noile date obținute din radiosonde și rachete meteorologice au arătat că stratosfera, ca și troposfera superioară, experimentează o circulație intensă a aerului, cu schimbări mari de temperatură și vânt.

Aici, ca și în troposferă, aerul experimentează mișcări verticale semnificative și mișcări turbulente cu curenți puternici de aer orizontal. Toate acestea sunt rezultatul unei distribuții neuniforme a temperaturii. Stratul de tranziție dintre stratosferă și sfera de deasupra este stratopauza. Cu toate acestea, înainte de a trece la caracteristicile straturilor superioare ale atmosferei, să ne familiarizăm cu așa-numita ozonosferă, ale cărei limite corespund aproximativ limitelor stratosferei. După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 Ozon în atmosferă. km. Ozonul joacă un rol important în crearea regimurilor de temperatură și a curenților de aer în stratosferă. Ozonul (O 3) este resimțit de noi după o furtună atunci când este inhalat aer curat cu un postgust plăcut. Totuși, aici nu vom vorbi despre acest ozon format după o furtună, ci despre ozonul conținut în stratul 10-60

Cantitatea de ozon variază în diferite părți ale Pământului. Există mai mult ozon la latitudinile înalte, mai puțin la latitudinile mijlocii și joase, iar această cantitate variază în funcție de schimbarea anotimpurilor din an. Există mai mult ozon primăvara, mai puțin toamna. În plus, apar fluctuații neperiodice în funcție de circulația orizontală și verticală a atmosferei.

Multe procese atmosferice sunt strâns legate de conținutul de ozon, deoarece are un impact direct asupra câmpului de temperatură.

Iarna, în condiții de noapte polară, la latitudini mari, în stratul de ozon au loc radiații și răcire a aerului. Ca urmare, în stratosfera latitudinilor înalte (în Arctica și Antarctica), se formează iarna o regiune rece, un vortex ciclonic stratosferic cu gradiente orizontale mari de temperatură și presiune, provocând vânturi de vest peste latitudinile mijlocii ale globului. După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 Vara, în condiții de zi polară, la latitudini mari, stratul de ozon absoarbe căldura solară și încălzește aerul. Ca urmare a creșterii temperaturii în stratosferă la latitudini mari, se formează o regiune de căldură și un vortex anticiclonic stratosferic. Prin urmare, deasupra latitudinilor mijlocii ale globului peste 20

Vara, vânturile de est predomină în stratosferă. Mezosfera. km. Observațiile folosind rachete meteorologice și alte metode au stabilit că creșterea generală a temperaturii observată în stratosferă se termină la altitudini de 50-55 Deasupra acestui strat, temperatura scade din nou și la limita superioară a mezosferei (aproximativ 80 km)

atinge -75°, -90°. Apoi temperatura crește din nou odată cu înălțimea. Este interesant de observat că scăderea temperaturii odată cu înălțimea, caracteristică mezosferei, are loc diferit la diferite latitudini și pe tot parcursul anului. La latitudini joase, scăderea temperaturii are loc mai lent decât la latitudini înalte: gradientul de temperatură vertical mediu pentru mezosferă este respectiv 0,23° - 0,31° la 100. m sau 2,3°-3,1° pe 1 km. După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100În stratul de mezopauză, scăderea temperaturii odată cu înălțimea se oprește și începe creșterea acesteia. Aici, sub stratul de inversare la amurg sau înainte de răsăritul soarelui pe vreme senină, se observă nori subțiri strălucitori, luminați de soare sub orizont. Pe fundalul întunecat al cerului strălucesc cu o lumină albastru-argintiu. De aceea acești nori sunt numiți noctilucenți.

Natura norilor noctilucenți nu a fost încă suficient studiată. Multă vreme s-a crezut că acestea constau din praf vulcanic. Cu toate acestea, lipsa fenomenelor optice caracteristice norilor vulcanici reali a dus la abandonarea acestei ipoteze. S-a propus apoi că norii noctilucenți erau alcătuiți din praf cosmic. ÎN ultimii ani s-a propus o ipoteză că acești nori constau din cristale de gheață, ca norii cirus obișnuiți. Nivelul norilor noctilucenti este determinat de stratul de blocare datorat inversarea temperaturiiîn timpul trecerii de la mezosferă la termosferă la o altitudine de aproximativ 80 km.Întrucât temperatura din stratul de subinversiune ajunge la -80° și mai jos, aici se creează condițiile cele mai favorabile pentru condensarea vaporilor de apă, care intră aici din stratosferă ca urmare a mișcării verticale sau prin difuzie turbulentă. Norii noctilucenți sunt de obicei observați în perioada de vara, uneori foarte cantitati mari si de cateva luni.

Observațiile norilor noctilucenți au stabilit că vara vânturile la nivelul lor sunt foarte variabile. Viteza vântului variază foarte mult: de la 50-100 la câteva sute de kilometri pe oră.

Temperatura la altitudini. O reprezentare vizuală a naturii distribuției temperaturii în funcție de înălțime, între suprafața pământului și altitudini de 90-100 km, iarna și vara în emisfera nordică, este dată de Figura 5. Suprafețele care separă sferele sunt prezentate aici cu groase. linii întrerupte. În partea de jos, troposfera este clar vizibilă cu o scădere caracteristică a temperaturii odată cu înălțimea. Deasupra tropopauzei, în stratosferă, dimpotrivă, temperatura crește în general odată cu înălțimea și la altitudini de 50-55 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 atinge + 10°, -10°. Să fim atenți detaliu important. Iarna, în stratosfera latitudinilor înalte, temperatura de deasupra tropopauzei scade de la -60 la -75° și doar peste 30°C. După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 crește din nou la -15°. Vara, începând de la tropopauză, temperatura crește cu altitudinea cu 50 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 atinge + 10°. Deasupra stratopauzei, temperatura scade din nou odată cu înălțimea și la un nivel de 80 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 nu depășește -70°, -90°.

Din figura 5 rezultă că în stratul 10-40 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 Temperatura aerului iarna și vara la latitudini mari este puternic diferită. Iarna, în condiții de noapte polară, temperatura aici ajunge la -60°, -75°, iar vara un minim de -45° este aproape de tropopauză. Deasupra tropopauzei, temperatura crește la altitudini de 30-35 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 este de numai -30°, -20°, ceea ce este cauzat de încălzirea aerului din stratul de ozon în condiții de zi polară. Din figură mai rezultă că nici în același anotimp și la același nivel, temperatura nu este aceeași. Diferența lor între diferite latitudini depășește 20-30°. În acest caz, eterogenitatea este deosebit de semnificativă în stratul de temperaturi scăzute (18-30 Deasupra acestui strat, temperatura scade din nou și la limita superioară a mezosferei (aproximativ 80 iar în stratul de temperaturi maxime (50-60 Deasupra acestui strat, temperatura scade din nou și la limita superioară a mezosferei (aproximativ 80în stratosferă, precum și în stratul de temperaturi scăzute din mezosfera superioară (75-85km).

Temperaturile medii prezentate în Figura 5 sunt obținute din datele observaționale din emisfera nordică, totuși, judecând după informațiile disponibile, ele pot fi atribuite și emisferei sudice. Unele diferențe există în principal la latitudini mari. În timpul iernii, peste Antarctica, temperatura aerului în troposferă și stratosferă inferioară este vizibil mai scăzută decât peste Arctica Centrală.

Vânturi la înălțime. Distribuția sezonieră a temperaturii este determinată de un sistem destul de complex de curenți de aer din stratosferă și mezosferă.

Figura 6 prezintă o secțiune verticală a câmpului de vânt în atmosferă între suprafața pământului și o înălțime de 90. După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 iarna si vara peste emisfera nordica. Izoliniile descriu vitezele medii ale vântului dominant (in m/sec).

100 Din figură rezultă că regimul vântului iarna și vara în stratosferă este puternic diferit. În timpul iernii, atât troposfera cât și stratosfera sunt dominate de vânturi de vest cu viteze maxime de aproximativ m/sec km. la o altitudine de 60-65 km. Vara, vânturile de vest predomină doar până la înălțimi de 18-20 Din figură rezultă că regimul vântului iarna și vara în stratosferă este puternic diferit. În timpul iernii, atât troposfera cât și stratosfera sunt dominate de vânturi de vest cu viteze maxime de aproximativ Mai sus devin estice, cu viteze maxime de până la 70la o altitudine de 55-60

km.

Vara, deasupra mezosferei, vânturile devin de vest, iar iarna - de est. Termosferă. Deasupra mezosferei se află termosfera, care se caracterizează printr-o creștere a temperaturii Cu După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100înălţime. Conform datelor obținute, în principal cu ajutorul rachetelor, s-a stabilit că în termosferă deja la un nivel de 150 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 temperatura aerului ajunge la 220-240°, iar la 200 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 depășește 1500°. Pe baza datelor obținute în urma lansărilor de sateliți artificiali Pământeni, s-a constatat că în termosfera superioară temperatura atinge aproximativ 2000° și fluctuează semnificativ în timpul zilei. Se pune întrebarea cum se explică astfel de temperaturi ridicate în straturile înalte ale atmosferei. Amintiți-vă că temperatura unui gaz este o măsură a vitezei medii de mișcare a moleculelor. În partea inferioară, cea mai densă a atmosferei, moleculele gazelor care alcătuiesc aerul se ciocnesc adesea între ele atunci când se mișcă și transferă instantaneu energie cinetică. Prin urmare, energia cinetică într-un mediu dens este în medie aceeași. În straturile înalte, unde densitatea aerului este foarte scăzută, ciocnirile între moleculele situate la distanțe mari apar mai rar.

Când energia este absorbită, viteza moleculelor se modifică foarte mult între ciocniri; în plus, moleculele de gaze mai ușoare se mișcă cu viteze mai mari decât moleculele de gaze grele.

Ca urmare, temperatura gazelor poate fi diferită.

În gazele rarefiate există relativ puține molecule de dimensiuni foarte mici (gaze ușoare). După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 Dacă se mișcă la viteze mari, atunci temperatura într-un anumit volum de aer va fi ridicată. În termosferă, fiecare centimetru cub de aer conține zeci și sute de mii de molecule de diferite gaze, în timp ce la suprafața pământului există aproximativ sute de milioane de miliarde. Prin urmare, temperaturile excesiv de ridicate din straturile înalte ale atmosferei, care arată viteza de mișcare a moleculelor în acest mediu foarte liber, nu pot provoca nici măcar o încălzire ușoară a corpului situat aici. Așa cum o persoană nu simte o temperatură ridicată sub lumina orbitoare a lămpilor electrice, deși filamentele într-un mediu rarefiat se încălzesc instantaneu până la câteva mii de grade.

Ionizarea atmosferei. Cele mai multe caracteristică interesantă atmosfera peste 60-80 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 este ea ionizare, adică procesul de formare a unui număr mare de particule încărcate electric - ioni. Deoarece ionizarea gazelor este caracteristică termosferei inferioare, se mai numește și ionosferă.

Gazele din ionosferă sunt în mare parte în stare atomică. Sub influența radiațiilor ultraviolete și corpusculare de la Soare, care au energie mare, are loc procesul de separare a electronilor din atomii neutri și moleculele de aer. Asemenea atomi și molecule care și-au pierdut unul sau mai mulți electroni devin încărcate pozitiv, iar electronul liber se poate alătura unui atom sau moleculă neutră și să-l înzestreze cu sarcina sa negativă. Se numesc astfel de atomi și molecule încărcate pozitiv și negativ ioni, si gaze - ionizat, adică cei care au primit sarcina electrica. La concentrații mai mari de ioni, gazele devin conductoare electric.

Procesul de ionizare are loc cel mai intens în straturi groase limitate de înălțimi de 60-80 și 220-400 km.În aceste straturi există conditii optime pentru ionizare. Aici, densitatea aerului este vizibil mai mare decât în ​​atmosfera superioară, iar furnizarea de radiații ultraviolete și corpusculare de la Soare este suficientă pentru procesul de ionizare.

Descoperirea ionosferei este una dintre realizările importante și strălucitoare ale științei. La urma urmei, o trăsătură distinctivă a ionosferei este influența acesteia asupra propagării undelor radio. În straturile ionizate, undele radio sunt reflectate și, prin urmare, comunicația radio la distanță lungă devine posibilă.

Atomii-ioni încărcați reflectă undele radio scurte și se întorc din nou la suprafața pământului, dar la o distanță considerabilă de locul transmisiei radio. Evident, undele radio scurte fac acest drum de mai multe ori și astfel se asigură comunicația radio la distanță lungă. Dacă nu ar fi ionosferă, atunci ar fi necesară construirea unor linii de releu radio costisitoare pentru a transmite semnale radio pe distanțe lungi. Cu toate acestea, se știe că uneori comunicațiile radio pe unde scurte sunt întrerupte. Acest lucru se întâmplă ca urmare a erupțiilor cromosferice de pe Soare, din cauza cărora Soarele, ducând la perturbări puternice ale ionosferei și câmpului magnetic al Pământului - furtuni magnetice. În timpul furtunilor magnetice, comunicațiile radio sunt întrerupte, deoarece mișcarea particulelor încărcate depinde de câmpul magnetic. În timpul furtunilor magnetice, ionosfera reflectă undele radio mai rău sau le transmite în spațiu. În principal cu modificări ale activității solare, însoțite de creșterea radiației ultraviolete, densitatea electronică a ionosferei și absorbția undelor radio în timpul zilei cresc, ceea ce duce la întreruperea comunicațiilor radio cu unde scurte.

Potrivit unor noi cercetări, într-un strat ionizat puternic există zone în care concentrația de electroni liberi atinge o concentrație puțin mai mare decât în ​​straturile învecinate. Sunt cunoscute patru astfel de zone, care sunt situate la altitudini de aproximativ 60-80, 100-120, 180-200 și 300-400. După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100și sunt desemnate prin litere D, E, F 1 Şi F 2 . Odată cu creșterea radiației de la Soare, particulele încărcate (corpuscule) sub influența câmpului magnetic al Pământului sunt deviate către latitudini înalte. La intrarea în atmosferă, corpusculii cresc ionizarea gazelor atât de mult încât încep să strălucească. Așa apar ele aurore

- sub formă de frumoase arce multicolore care se luminează pe cerul nopții în principal la latitudinile înalte ale Pământului. Aurorele sunt însoțite de furtuni magnetice puternice. În astfel de cazuri, aurorele devin vizibile la latitudini medii și, în cazuri rare, chiar și în zona tropicală. De exemplu, aurora intensă observată în perioada 21-22 ianuarie 1957, a fost vizibilă în aproape toate regiunile sudice ale țării noastre. km, Prin fotografierea aurorelor din două puncte situate la o distanță de câteva zeci de kilometri, înălțimea aurorelor este determinată cu mare precizie. De obicei, aurorele sunt situate la o altitudine de aproximativ 100 km. Se găsesc adesea la o altitudine de câteva sute de kilometri și uneori la un nivel de aproximativ 1000.

Deși natura aurorelor a fost clarificată, există încă multe întrebări nerezolvate legate de acest fenomen. Motivele diversității formelor de aurore sunt încă necunoscute. După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 Potrivit celui de-al treilea satelit sovietic, între altitudinile 200 și 1000

Suprafața care separă termosfera de exosferă experimentează fluctuații în funcție de modificările activității solare și de alți factori. Pe verticală, aceste fluctuații ajung la 100-200 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 si mai mult.

Exosfera (sfera de împrăștiere) - cel mai mult partea superioara atmosferă, situată peste 800 sau 2,3°-3,1° pe 1 A fost puțin studiat. Conform datelor observaționale și calculelor teoretice, temperatura din exosferă crește odată cu altitudinea, probabil până la 2000°. Spre deosebire de ionosfera inferioară, în exosferă gazele sunt atât de rarefiate încât particulele lor, mișcându-se cu viteze enorme, aproape niciodată nu se întâlnesc între ele.

Până relativ recent, se presupunea că limita convențională a atmosferei se află la o altitudine de aproximativ 1000. km. Cu toate acestea, pe baza frânării sateliților Pământeni artificiali, s-a stabilit că la altitudini de 700-800 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 la 1 cm 3 conține până la 160 de mii de ioni pozitivi de oxigen atomic și azot. Acest lucru sugerează că straturile încărcate ale atmosferei se extind în spațiu pe o distanță mult mai mare.

La temperaturi ridicate la limita convențională a atmosferei, vitezele particulelor de gaz ajung la aproximativ 12 km/sec. La aceste viteze, gazele scapă treptat din regiunea gravitațională în spațiul interplanetar. Acest lucru se întâmplă pe o perioadă lungă de timp. De exemplu, particulele de hidrogen și heliu sunt îndepărtate în spațiul interplanetar pe parcursul mai multor ani.

În studiul straturilor înalte ale atmosferei, s-au obținut date bogate atât de la sateliții din seria Cosmos și Electron, cât și de la rachete geofizice și stațiile spațiale Mars-1, Luna-4 etc. Observațiile directe ale astronauților s-au dovedit, de asemenea, a fi valoros. Astfel, conform fotografiilor realizate în spațiu de V. Nikolaeva-Tereshkova, s-a stabilit că la o altitudine de 19 După cum am menționat mai devreme, compoziția chimică a aerului până la o înălțime de 100 Există un strat de praf de pe Pământ. Acest lucru a fost confirmat de datele primite de echipaj nava spatiala"Răsărit de soare". Aparent, există o legătură strânsă între stratul de praf și așa-numitul nori sidefați, observată uneori la altitudini de aproximativ 20-30La latitudini medii variază de la 6-8 până la 14-16

De la atmosferă la spațiul cosmic. Ipotezele anterioare că dincolo de atmosfera Pământului, în interplanetar

spațiu, gazele sunt foarte rarefiate și concentrația particulelor nu depășește câteva unități în 1 cm 3, nu s-a adeverit. Cercetările au arătat că spațiul din apropierea Pământului este umplut cu particule încărcate. Pe această bază, a fost înaintată o ipoteză cu privire la existența unor zone în jurul Pământului cu un conținut semnificativ crescut de particule încărcate, de exemplu. curele de radiații- interne si externe. Date noi au ajutat la clarificarea lucrurilor. S-a dovedit că există și particule încărcate între centurile de radiații interioare și exterioare. Numărul lor variază în funcție de activitatea geomagnetică și solară. Astfel, conform noii ipoteze, în locul centurilor de radiații, există zone de radiații fără limite clar definite. Limitele zonelor de radiație se modifică în funcție de activitatea solară. Când se intensifică, adică atunci când pe Soare apar pete și jeturi de gaz, aruncate pe sute de mii de kilometri, crește fluxul de particule cosmice, care alimentează zonele de radiații ale Pământului.

Zonele de radiații sunt periculoase pentru oamenii care zboară pe nave spațiale. Prin urmare, înainte de un zbor în spațiu, se determină starea și poziția zonelor de radiație, iar orbita navei spațiale este aleasă astfel încât să treacă în afara zonelor de radiație crescută. Cu toate acestea, straturile înalte ale atmosferei, precum și spațiul exterior apropiat de Pământ, au fost încă puțin explorate.

Studiul straturilor înalte ale atmosferei și spațiului din apropierea Pământului utilizează date bogate obținute de la sateliții Cosmos și stațiile spațiale.

Straturile înalte ale atmosferei sunt cele mai puțin studiate. Cu toate acestea metode moderne cercetările ei ne permit să sperăm că în următorii ani oamenii vor cunoaşte multe detalii despre structura atmosferei în baza căreia trăiesc.

În concluzie, prezentăm o secțiune verticală schematică a atmosferei (Fig. 7). Aici, altitudinile în kilometri și presiunea aerului în milimetri sunt reprezentate vertical, iar temperatura este reprezentată pe orizontală. Curba solidă arată modificarea temperaturii aerului cu înălțimea. La altitudinile corespunzătoare se notează cele mai importante fenomene observate în atmosferă, precum și altitudinile maxime atinse de radiosonde și alte mijloace de detectare a atmosferei.

Atmosfera Pământului este eterogenă: la diferite altitudini există diferite densități și presiuni ale aerului, modificări ale temperaturii și compoziției gazelor. Pe baza comportamentului temperaturii aerului ambiant (adică temperatura crește sau scade odată cu înălțimea), în acesta se disting următoarele straturi: troposferă, stratosferă, mezosferă, termosferă și exosferă. Granițele dintre straturi se numesc pauze: sunt 4, deoarece limita superioară a exosferei este foarte neclară și se referă adesea la spațiul apropiat.

CU

structura generala atmosfera poate fi găsită în diagrama atașată.- troposfera, a cărei limită superioară, numită tropopauză, variază în funcție de latitudinea geografică și variază de la 8 km. în polar până la 20 km. în latitudini tropicale. În latitudinile medii sau temperate, limita superioară a acesteia se află la altitudini de 10-12 km În timpul anului, limita superioară a troposferei suferă fluctuații în funcție de afluxul radiației solare. Astfel, ca urmare a sondajului la Polul Sud al Pământului de către serviciul meteorologic american, a fost dezvăluit că din martie până în august sau septembrie are loc o răcire constantă a troposferei, în urma căreia pentru o scurtă perioadă în august. sau septembrie limita sa se ridică la 11,5 km. Apoi, în perioada septembrie-decembrie, scade rapid și atinge poziția cea mai joasă - 7,5 km, după care înălțimea sa rămâne practic neschimbată până în martie. Aceste. Troposfera atinge cea mai mare grosime vara și cea mai subțire iarna.

Este de remarcat faptul că, pe lângă cele sezoniere, există și fluctuații zilnice ale înălțimii tropopauzei. De asemenea, poziția sa este influențată de cicloni și anticicloni: în primul, cade, pentru că Presiunea din ele este mai mică decât în ​​aerul din jur și, în al doilea rând, crește în consecință.

Troposfera conține până la 90% din masa totală a aerului pământului și 9/10 din totalul vaporilor de apă. Turbulența este foarte dezvoltată aici, în special în straturile apropiate de suprafață și cele mai înalte, se dezvoltă nori de toate nivelurile, se formează cicloni și anticicloni. Și datorită acumulării de gaze cu efect de seră (dioxid de carbon, metan, vapori de apă) din lumina soarelui reflectată de suprafața Pământului, se dezvoltă efectul de seră.

Efectul de seră este asociat cu o scădere a temperaturii aerului în troposferă odată cu înălțimea (deoarece Pământul încălzit degajă mai multă căldură straturilor de suprafață). Gradientul vertical mediu este de 0,65°/100 m (adică temperatura aerului scade cu 0,65° C pentru fiecare 100 de metri de creștere). Deci, dacă temperatura medie anuală a aerului la suprafața Pământului în apropierea ecuatorului este de +26°, atunci la limita superioară este de -70°. Temperatura din regiunea tropopauză de deasupra Polului Nord variază pe tot parcursul anului de la -45° vara la -65° iarna.

Pe măsură ce altitudinea crește, presiunea aerului scade și ea, însumând doar 12-20% din nivelul aproape de suprafață la limita superioară a troposferei.

La limita troposferei și stratul de deasupra stratosferei se află un strat al tropopauzei, de 1-2 km grosime. Limitele inferioare ale tropopauzei sunt de obicei considerate a fi un strat de aer în care gradientul vertical scade la 0,2°/100 m față de 0,65°/100 m în regiunile subiacente ale troposferei.

În tropopauză, se observă fluxuri de aer cu o direcție strict definită, numite fluxuri cu jet de mare altitudine sau „curenți cu jet”, formate sub influența rotației Pământului în jurul axei sale și a încălzirii atmosferei cu participarea radiației solare. . Curenții sunt observați la granițele zonelor cu diferențe semnificative de temperatură. Există mai multe centre de localizare a acestor curenți, de exemplu, arctic, subtropical, subpolar și altele. Cunoașterea localizării fluxurilor cu jet este foarte importantă pentru meteorologie și aviație: primul folosește fluxuri pentru prognoza meteo mai precisă, al doilea pentru construirea rutelor de zbor a aeronavelor, deoarece La limitele fluxurilor, există vârtejuri puternice turbulente, asemănătoare micilor vârtejuri, numite „turbulențe în cer senin” din cauza absenței norilor la aceste altitudini.

Sub influența curenților cu jet de mare altitudine, se formează adesea rupturi în tropopauză și, uneori, dispare cu totul, deși apoi se formează din nou. Acest lucru este observat mai ales în latitudinile subtropicale, care sunt dominate de un puternic curent subtropical de mare altitudine. În plus, diferența dintre straturile tropopauzei în funcție de temperatura ambiantă duce la formarea de goluri. De exemplu, există un decalaj mare între tropopauza polară caldă și joasă și tropopauza înaltă și rece a latitudinilor tropicale. ÎN în ultima vreme Se remarcă și stratul de tropopauză al latitudinilor temperate, care are rupturi cu cele două straturi anterioare: polar și tropical.

Al doilea strat al atmosferei terestre este stratosfera.

Stratosfera poate fi împărțită aproximativ în două regiuni.

Spre deosebire de troposferă, perturbațiile turbulente sunt rare în stratosferă, dar există vânturi puternice orizontale sau fluxuri cu jet care sufla în zone înguste de-a lungul limitelor latitudinilor temperate cu fața spre poli. Poziția acestor zone nu este constantă: ele se pot schimba, se pot extinde sau chiar să dispară cu totul.

Adesea, fluxurile cu jet pătrund în straturile superioare ale troposferei sau, dimpotrivă, masele de aer din troposferă pătrund în straturile inferioare ale stratosferei.

Această amestecare a maselor de aer este tipică în special în zonele fronturilor atmosferice.

Există puțini vapori de apă în stratosferă. Aerul de aici este foarte uscat și, prin urmare, se formează puțini nori. Doar la altitudini de 20-25 km, fiind la latitudini mari, se pot observa nori sidefați foarte subțiri formați din picături de apă suprarăcite. În timpul zilei, acești nori nu sunt vizibili, dar odată cu apariția întunericului par să strălucească din cauza iluminării lor de către Soare, care a apus deja sub orizont.

La aceleași altitudini (20-25 km) în stratosfera inferioară se află așa-numitul strat de ozon - zona cu cel mai mare conținut de ozon, care se formează sub influența radiației solare ultraviolete (puteți afla mai multe despre aceasta proces pe pagină). Stratul de ozon sau ozonosfera este de o importanță extremă pentru menținerea vieții tuturor organismelor care trăiesc pe uscat, absorbind razele ultraviolete mortale cu o lungime de undă de până la 290 nm. Din acest motiv, organismele vii nu trăiesc deasupra stratului de ozon, este limita superioară a distribuției vieții pe Pământ.

Sub influența ozonului, câmpurile magnetice se modifică, de asemenea, atomii se dezintegrează, moleculele se dezintegrează, are loc ionizarea și are loc o nouă formare de gaze și alți compuși chimici.

La altitudini de 75-90 km la limitele superioare ale mezosferei s-au remarcat nori speciali, ocupand suprafete vaste in regiunile polare ale planetei. Acești nori sunt numiți noctilucenți datorită strălucirii lor la amurg, care este cauzată de reflectarea luminii solare din cristalele de gheață din care sunt alcătuiți acești nori.

Presiunea aerului în mezopauză este de 200 de ori mai mică decât la suprafața pământului. Acest lucru sugerează că aproape tot aerul din atmosferă este concentrat în cele 3 straturi inferioare ale sale: troposferă, stratosferă și mezosferă. Straturile de deasupra, termosfera și exosfera, reprezintă doar 0,05% din masa întregii atmosfere.

Termosfera se află la altitudini de la 90 la 800 km deasupra suprafeței Pământului.

Termosfera se caracterizează printr-o creștere continuă a temperaturii aerului până la altitudini de 200-300 km, unde poate ajunge la 2500°C. Creșterea temperaturii are loc datorită absorbției razelor X și a radiațiilor ultraviolete cu lungime de undă scurtă de la Soare de către moleculele de gaz. Peste 300 km deasupra nivelului mării, creșterea temperaturii se oprește.

Concomitent cu creșterea temperaturii, presiunea și, în consecință, densitatea aerului din jur scade. Deci, dacă la limitele inferioare ale termosferei densitatea este de 1,8 × 10 -8 g/cm3, atunci la limitele superioare este deja de 1,8 × 10 -15 g/cm3, ceea ce corespunde aproximativ la 10 milioane - 1 miliard de particule. la 1 cm3.

Toate caracteristicile termosferei, cum ar fi compoziția aerului, temperatura, densitatea acestuia, sunt supuse unor fluctuații puternice: în funcție de locația geografică, sezonul anului și ora din zi. Chiar și locația limitei superioare a termosferei se schimbă.

Stratul superior al atmosferei se numește exosferă sau strat de împrăștiere. Limita sa inferioară se modifică constant în limite foarte largi; Înălțimea medie este considerată a fi 690-800 km. Se instalează acolo unde probabilitatea de coliziuni intermoleculare sau interatomice poate fi neglijată, adică. distanța medie pe care o va parcurge o moleculă în mișcare haotică înainte de a se ciocni cu o altă moleculă similară (așa-numita cale liberă) va fi atât de mare încât, de fapt, moleculele nu se vor ciocni cu o probabilitate apropiată de zero. Stratul în care apare fenomenul descris se numește pauză termică.

Limita superioară a exosferei se află la altitudini de 2-3 mii km. Este foarte neclară și se transformă treptat într-un vid din apropierea spațiului. Uneori, din acest motiv, exosfera este considerată parte a spațiului cosmic, iar limita sa superioară este considerată a fi o înălțime de 190 mii km, la care influența presiunii radiației solare asupra vitezei atomilor de hidrogen depășește atracția gravitațională a Pământ. Acesta este așa-numitul coroana terestră, formată din atomi de hidrogen. Densitatea coroanei terestre este foarte mică: doar 1000 de particule pe centimetru cub, dar acest număr este de peste 10 ori mai mare decât concentrația de particule din spațiul interplanetar.

Datorită rarefării extreme a aerului din exosferă, particulele se mișcă în jurul Pământului pe orbite eliptice fără a se ciocni între ele. Unii dintre ei, deplasându-se de-a lungul traiectoriilor deschise sau hiperbolice la viteze cosmice (atomi de hidrogen și heliu), părăsesc atmosfera și merg în spațiul cosmic, motiv pentru care exosfera este numită sfera de împrăștiere.

El este invizibil și totuși nu putem trăi fără el.

Fiecare dintre noi înțelege cât de necesar este aerul pentru viață. Expresia „Este la fel de necesar ca aerul” poate fi auzită când se vorbește despre ceva foarte important pentru viața unei persoane. Știm din copilărie că viața și respirația sunt practic același lucru.

Știi cât de mult poate trăi o persoană fără aer?

Nu toți oamenii știu cât aer respiră. Se dovedește că într-o zi, luând aproximativ 20.000 de inspirații și expirații, o persoană trece 15 kg de aer prin plămâni, în timp ce absoarbe doar aproximativ 1,5 kg de hrană și 2-3 kg de apă. În același timp, aerul este ceva pe care îl considerăm de la sine înțeles, precum răsăritul soarelui în fiecare dimineață. Din păcate, o simțim doar atunci când nu este suficient sau când este poluată. Uităm că toată viața de pe Pământ, în curs de dezvoltare de-a lungul a milioane de ani, s-a adaptat vieții într-o atmosferă cu o anumită compoziție naturală.

Să vedem în ce constă aerul.

Și să conchidem: Aerul este un amestec de gaze. Oxigenul din el este de aproximativ 21% (aproximativ 1/5 din volum), azotul reprezintă aproximativ 78%. Componentele necesare rămase sunt gaze inerte (în primul rând argon), dioxid de carbon și alți compuși chimici.

Studiul compoziției aerului a început în secolul al XVIII-lea, când chimiștii au învățat să colecteze gaze și să efectueze experimente cu acestea. Dacă sunteți interesat de istoria științei, vizionați un scurtmetraj, dedicat istoriei deschidere de aer.

Oxigenul conținut în aer este necesar pentru respirația organismelor vii. Care este esența procesului de respirație? După cum știți, în procesul de respirație corpul consumă oxigen din aer. Oxigenul aerului este necesar pentru numeroase reactii chimice, care apar continuu in toate celulele, tesuturile si organele organismelor vii. În timpul acestor reacții, cu participarea oxigenului, acele substanțe care au venit cu mâncarea „ard” încet pentru a forma dioxid de carbon. În același timp, energia conținută în ele este eliberată. Datorita acestei energii, organismul exista, folosindu-l pentru toate functiile - sinteza substantelor, contractia musculara, functionarea tuturor organelor etc.

În natură, există și unele microorganisme care pot folosi azotul în procesul vieții. Datorită dioxidului de carbon conținut în aer, are loc procesul de fotosinteză și biosfera Pământului în întregime trăiește.

După cum știți, învelișul de aer al Pământului se numește atmosferă. Atmosfera se extinde la aproximativ 1000 km de Pământ - este un fel de barieră între Pământ și spațiu. În funcție de natura schimbărilor de temperatură din atmosferă, există mai multe straturi:

Atmosferă- Acesta este un fel de barieră între Pământ și spațiu. Atenuează efectele radiațiilor cosmice și oferă condiții pe Pământ pentru dezvoltarea și existența vieții. Este atmosfera primei dintre învelișurile pământului care întâlnește razele soarelui și absoarbe radiațiile ultraviolete dure ale Soarelui, care are un efect dăunător asupra tuturor organismelor vii.

Un alt „merit” al atmosferei este legat de faptul că absoarbe aproape complet radiația termică (infraroșie) invizibilă a Pământului și returnează cea mai mare parte din ea înapoi. Adică, atmosfera, transparentă la razele soarelui, reprezintă în același timp o „pătură” de aer care nu permite Pământului să se răcească. Astfel, planeta noastră menține o temperatură optimă pentru viața unei varietăți de ființe vii.

Compoziția atmosferei moderne este unică, singura din sistemul nostru planetar.

Atmosfera primară a Pământului era formată din metan, amoniac și alte gaze. Odată cu dezvoltarea planetei, atmosfera s-a schimbat semnificativ. Organismele vii au jucat un rol principal în formarea compoziției aerului atmosferic care a apărut și se menține cu participarea lor în prezent. Puteți privi mai în detaliu istoria formării atmosferei pe Pământ.

Procesele naturale atât de consum, cât și de formare a componentelor atmosferice se echilibrează aproximativ între ele, adică asigură o compoziție constantă a gazelor care alcătuiesc atmosfera.

Fără activitate economică Natura umană face față unor fenomene precum intrarea în atmosferă a gazelor vulcanice, fumul din incendiile naturale, praful din furtunile naturale de praf. Aceste emisii se dispersează în atmosferă, se stabilesc sau cad la suprafața Pământului sub formă de precipitații. Microorganismele din sol sunt luate pentru ele și, în cele din urmă, le procesează în compuși de dioxid de carbon, sulf și azot ai solului, adică în componentele „obișnuite” ale aerului și solului. Acesta este motivul pentru care aerul atmosferic are, în medie, o compoziție constantă. Odată cu apariția omului pe Pământ, mai întâi treptat, apoi violent și acum amenințător, a început procesul de schimbare compozitia gazelor aer și distrugerea stabilității naturale a atmosferei.În urmă cu aproximativ 10.000 de ani, oamenii au învățat să folosească focul. Produsele de ardere au fost adăugate la sursele naturale de poluare. diverse tipuri combustibil. La început a fost lemn și alte tipuri de material vegetal.

În prezent, cel mai dăunător pentru atmosferă este cauzat de combustibilul produs artificial - produse petroliere (benzină, kerosen, motorină, păcură) și combustibil sintetic. Când sunt arse, formează oxizi de azot și sulf, monoxid de carbon, metale grele și alte substanțe toxice de origine nenaturală (poluanți).

Având în vedere amploarea uriașă a tehnologiei utilizate în aceste zile, ne putem imagina câte motoare de mașini, avioane, nave și alte echipamente sunt generate în fiecare secundă. a ucis atmosfera Aleksashina I.Yu., Kosmodamiansky A.V., Oreshchenko N.I. Științe ale naturii: Manual pentru clasa a VI-a a instituțiilor de învățământ general. – Sankt Petersburg: SpetsLit, 2001. – 239 p.

. De ce troleibuzele și tramvaiele sunt considerate ecologice? specie pură

transport comparativ cu un autobuz? Deosebit de periculoase pentru toate ființele vii sunt acele sisteme de aerosoli stabile care se formează în atmosferă împreună cu deșeurile industriale acide și multe alte gaze. smog Smogul este un aerosol format din fum, ceață și praf, unul dintre tipurile de poluare a aerului din orașele mari și centre industriale. Pentru mai multe detalii vezi: http://ru.wikipedia.org/wiki/Smog iar nivelurile crescute de poluanți periculoși precum oxizi de azot și sulf, monoxid de carbon, benzen, fenoli, praf fin etc. sunt înregistrate în mod regulat în aer.

Nu există nicio îndoială că există o legătură directă între creșterea conținutului de substanțe nocive din atmosferă și creșterea bolilor alergice și respiratorii, precum și o serie de alte boli.

Sunt necesare măsuri serioase în legătură cu creșterea numărului de mașini în orașe și dezvoltarea industrială planificată într-un număr de orașe rusești, care va crește inevitabil cantitatea de emisii de poluanți în atmosferă.

Vedeți cum sunt rezolvate problemele purității aerului în „capitala verde a Europei” - Stockholm.

Un set de măsuri pentru îmbunătățirea calității aerului trebuie să includă în mod necesar îmbunătățirea performanței de mediu a mașinilor; construirea unui sistem de purificare a gazelor la întreprinderile industriale; utilizarea gazelor naturale, mai degrabă decât a cărbunelui, ca combustibil în întreprinderile energetice. Acum, în fiecare țară dezvoltată există un serviciu de monitorizare a stării de curățare a aerului în orașe și centre industriale, ceea ce a îmbunătățit oarecum situația proastă actuală. Deci, în Sankt Petersburg există sistem automatizat monitorizarea aerului atmosferic la Sankt Petersburg (ASM). Datorită acesteia, nu numai autoritățile de stat și guvernele locale, ci și locuitorii orașului pot afla despre starea aerului atmosferic.

Sănătatea locuitorilor din Sankt Petersburg - metropolă cu o rețea dezvoltată de autostrăzi de transport - este influențată, în primul rând, de principalii poluanți: monoxid de carbon, oxid de azot, dioxid de azot, substanțe în suspensie (praf), dioxid de sulf, care pătrunde în aerul atmosferic al orașului din emisiile de la centralele termice, industrie și transport. În prezent, ponderea emisiilor de la autovehicule este de 80% din totalul emisiilor de poluanți majori. (De evaluări ale experților, în peste 150 de orașe din Rusia, transportul cu motor are influența predominantă asupra poluării aerului).

Cum merg lucrurile în orașul tău? Ce credeți că se poate și ar trebui făcut pentru ca aerul din orașele noastre să fie mai curat?

Sunt furnizate informații despre nivelul de poluare a aerului în zonele în care sunt amplasate stațiile AFM din Sankt Petersburg.

Trebuie spus că în Sankt Petersburg s-a observat o tendință de scădere a emisiilor de poluanți în atmosferă, totuși, motivele acestui fenomen sunt asociate în principal cu o scădere a numărului de întreprinderi care funcționează. Este clar că din punct de vedere economic nu este așa cel mai bun mod reducerea poluării.

Să tragem concluzii.

Învelișul de aer al Pământului - atmosfera - este necesar pentru existența vieții. Gazele care alcătuiesc aerul sunt implicate în procese atât de importante precum respirația și fotosinteza. Atmosfera reflectă și absoarbe radiația solară și astfel protejează organismele vii de razele X și razele ultraviolete dăunătoare. Dioxidul de carbon captează radiațiile termice de la suprafața pământului. Atmosfera Pământului este unică! Sănătatea și viața noastră depind de asta.

Omul acumulează fără minte deșeuri din activitățile sale în atmosferă, ceea ce provoacă probleme grave de mediu. Cu toții trebuie nu numai să ne dăm seama de responsabilitatea noastră față de starea atmosferei, ci și, în măsura posibilităților noastre, să facem tot ce putem pentru a păstra curățenia aerului, baza vieții noastre.