Состав и строение атмосферы

Атмосфера – воздушная оболочка Земли; она представляет собой физическую смесь следующих основных газов (в % по объему): азота 78,09, кислорода 20,95, аргона 0,93 н углекислого газа 0,03. Других газов (неон, гелий, криптон, водород, ксенон, озон и радон) в атмосфере содержится менее 0,01%. Состав атмосферы до высоты 100 км практически постоянен.

В атмосферном воздухе имеются в переменных количествах водяной пар и различные примеси (пыль, мельчайшие капли воды, кристаллы льда, морские соли и продукты горения).

По решению Международного геодезического и географического союза, принятому в 1951 г., атмосферу условились делить на следующие основные и переходные слои:

Название слоя	Средняя высота, км	Название переходного слоя
Тропосфера	0-11
Тропопауза
Стратосфера	11-40
Стратопауза
Мезосфера	40-80
Мезопауза
Термосфера	80-800
Термопауза
Экзосфера	Выше 800

Тропосфера – нижний слой атмосферы, простирающийся в умеренных широтах до высот 10-12 км, в тропиках – до 16-18 км, в полярных областях –до 9-10 км. Физические свойства этого слоя в значительной степени зависят от свойств подстилающей поверхности.

В тропосфере происходит образование облаков и выпадение осадков, возникновение туманов, гроз, метелей, наблюдается обледенение летательных аппаратов.

Температура в этом слое атмосферы падает с увеличением высоты в среднем на 0,65°С через каждые 100 м. Здесь нередко встречаются слои воздуха, в которых температура либо повышается с высотой (инверсия), либо остается постоянной (изотермия). Инверсии и изотермии являются задерживающими слоями, препятствующими развитию вертикальных движений воздуха и кучевых облаков.

Тропопауза – переходный слой, отделяющий тропосферу от стратосферы. Толщина этого слоя колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров. Над экватором и субтропиками (до 40° с. ш. и ю. ш.) тропопауза располагается в среднем на высоте 16-18 км и называется тропической, в умеренных и полярных широтах – на высоте 9-12 км и называется полярной. Над циклонами в умеренных и высоких широтах тропопауза может опускаться до 5-7 км, над антициклонами – подниматься до 15-17 км.

Стратосфера – слой атмосферы, простирающийся от тропопаузы до высоты 40 км. Для нее характерно незначительное изменение температуры в слое 11-25 км и повышение ее в слое 25-40 км. Это покушение обусловлено интенсивным поглощением солнечной радиации озоном, максимальная концентрация которого находится в стратосфере.

На рис. 1 изображена схема строения атмосферы до высоты 100 км (температура и давление по данным ВСА-60).

Слой атмосферы от 60 до 400 км, называемый ионосферой, отличается сильной ионизацией, т. е. наличием большого количества электрически заряженных частиц – ионов и свободных электронов. В ионосфере наблюдается несколько уровней с повышенной ионизацией, которые способны отражать, поглощать и преломлять радиоволны.

Стандартная атмосфера (СА) – условное распределение по высоте средних значений основных термодинамических параметров и других физических характеристик атмосферы (давления, температуры, плотности, скорости звука и т. д.) для сухого и чистого воздуха постоянного состава. Данные СА используются для ряда инженерных и аэродинамических расчетов в целях их сравнимости (например, при расчетах подъемной силы и лобового сопротивления, для градуировки аэронавигационных приборов, в частности высотомеров, и т. п.). Для учета реальных атмосферных условий, которые, как правило, отличаются от данных стандартной атмосферы, вводятся поправки (напри-мер, при помощи аэронавигационной линейки). В СССР применяется временная стандартная атмосфера (ВСА-60) для высот от -2000 до 200000 м. Неполная ВСА60 приведена в табл. 3.

Дата добавления: 2014-01-04