АТмосфера

Атмосфера – это внешняя газовая оболочка Зем­ли. Верхняя часть ее простирается до высоты 3000 км. На этой границе плотность воздуха становится равной плотно­сти вещества в космосе.

Воздух атмосферы удерживается у земной поверхности силой притяжения. Вес вышележащего столба воздуха определяет величину атмосферного давления, которое у земной поверхности в среднем составляет 760 мм ртутного столба, или 1 атм.

Состав атмосферы. Атмосфера состоит из воздуха, а воздух состоит из постоянных и переменных компо­нентов.

К постоянным относятся газы, об­разующие основную массу атмосферы: азот (78,08%) и кислород (20,95%), и инертные газы из которых доминирует аргон (0,93%).

Переменными состав­ляющими являются диоксид углерода, водяной пар, озон, аэрозоли.

Водяной пар задерживает до 60% теплового излу­чения поверхности нашей планеты, но он выполняет и другую важную функцию, за что его иногда назы­вают «основным топливом» атмосферных процессов. При испарении влаги (а главным образом именно та­ким путем атмосфера пополняется водяным паром) значительная часть энергии, перехо­дит в открытую форму, а затем выделяется при кон­денсации. Обычно это случается на высоте облачно­го покрова. В результате таких фазовых переходов большое количество энергии перемещается в пре­делах географической оболочки, «питая» различные атмосферные процессы, в частности – тропические циклоны.

Содержание диоксида углерода (С0₂) довольно бы­стро убывает с высотой, понижаясь практически до нуля на верхней границе атмосферы. Диоксид углерода за­держивает до 18% теплового излучения Земли. Кроме того, это основной материал для построения зелеными растениями органического вещества.

Водяной пар и диоксид углерода служат природ­ными атмосферными фильтрами, задерживающими ис­ходящее от земной поверхности длинноволновое теп­ловое излучение. Вследствие этого возникает парнико­вый эффект, который определяет общее повышение температуры земной поверхности на 38 °С (ее среднее современное значение + 15 °С вме­сто -23 °С).

Аэрозольные частицы – это находящиеся во взве­шенном состоянии минеральная и вулканическая пыль, продукты горения (дым), кристаллики морских солей, споры и пыльца растений, микроорганизмы. Содержание аэро­золей определяет уровень прозрачности атмосферы. В связи с активной антропогенной деятельностью запыленность атмосферы увеличилась. Как показывают эксперименты, при большой запыленности величина приходящей к Земле солнечной радиации может пони­жаться, что ведет к изменению погоды и климата пла­неты.

Вертикальное строение атмосферы. Атмосферу часто подразделяют на пять слоев.

Нижняя часть атмосферы, непосредственно при­легающая к земной поверхности, называется тропосфе­рой. В ней сосредоточено около 80% всей массы атмос­феры. Тропосфера простирается над полюсами до высоты 8 км и до 16-17 км над экватором.

Наблюдаемое понижение температуры в этом слое (в среднем 0,6 °С на 100 м) связано с расширением воздуха под воздействием уменьшения с высотой внеш­него давления, а также с переносом тепла от земной поверхности. При средней для всей Земли годовой температуре воздуха + 15 °С на уровне моря на верхней границе тропосферы она понижается до -56 °С.

Физические свойства воздуха тропосферы во мно­гом обусловлены характером взаимодействия с подсти­лающей поверхностью. Вследствие непрерывного пе­ремешивания воздуха состав его во всей толще тро­посферы постоянный. Тропосфера также содержит и основное количество атмосферной влаги.

На верхней границе тропосфера завершается тон­ким переходным слоем – тропопаузой, - толщина ко­торого около 1 км. Выше тропопаузы не поднимаются вертикальные токи воздуха, обусловленные различия­ми его нагревания и увлажнения от земной поверхно­сти (атмосферная конвекция).

Выше тропосферы, примерно до 50 км, располага­ется стратосфера. Особенностью стратосферы является озоновый слой, расположенный на высоте 25-28 км. В его формировании лежит следующий физико-химичес­кий механизм. Входящий в состав воздуха кислород взаимодействует с коротковолновой ультрафиолетовой (УФ) радиацией, и когда молекула кислорода О₂ погло­щает УФ свет достаточной энергии, она распадается: О₂ + УФ свет → О + О.

Атомарный кислород очень активен и присоеди­няет молекулу кислорода, образуя молекулу озона: О + О₂ → О₃

Озон сильно адсорбирует ультрафиолетовые лучи, которые губительны для живых организмов.

Над стратосферой до высоты 80-90 км распола­гается мезосфера. Температура в этом слое вновь по­нижается и достигает -107 °С. На ее верхней грани­це, на высоте 75-90 км, наблюдаются «серебристые облака», состоящие из кристалликов льда.

До высоты порядка 800-1000 км располагается термосфера, или ионосфера. Здесь температура воз­духа снова повышается. Это область воз­никновения полярных сияний. Воздух термосферы со­стоит преимущественно из азота и атомарного кислорода. Под действием ультрафиолето­вых и космических лучей частицы воздуха в термосфе­ре электрически заряжены (ионизированы). Термосфе­ра поглощает рентгеновское излучение солнечной короны. В ней создаются хорошие условия для распро­странения радиоволн.

Выше 1000 км располагается экзосфера. В ней ско­рость движения атомов и молекул газов достигает 3-й космической скорости (11,2 км/с), что позволяет им преодолевать земное притяжение и рассеиваться в космическом пространстве.

Дата добавления: 2014-01-07