Атмосфера – газовая оболочка нашей планеты, которая вращается вместе с Землей. Газ, находящийся в атмосфере, называют воздухом. Атмосфера соприкасается с гидросферой и частично покрывает литосферу. А вот верхние границы определить трудно. Условно принято считать, что атмосфера простирается вверх приблизительно на три тысячи километров. Там она плавно перетекает в безвоздушное пространство.

Химический состав атмосферы Земли

Формирование химического состава атмосферы началось около четырех миллиардов лет назад. Изначально атмосфера состояла лишь из легких газов – гелия и водорода. По мнению ученых исходными предпосылками создания газовой оболочки вокруг Земли стали извержения вулканов, которые вместе с лавой выбрасывали огромное количество газов. В дальнейшем начался газообмен с водными пространствами, с живыми организмами, с продуктами их деятельности. Состав воздуха постепенно менялся и в современном виде зафиксировался несколько миллионов лет назад.

Главные же составляющие атмосферы это азот (около 79%) и кислород (20%). Оставшийся процент (1%) приходится на следующие газы: аргон, неон, гелий, метан, углекислый газ, водород, криптон, ксенон, озон, аммиак, двуокиси серы и азота, закись азота и окись углерода, входящих в этот один процент.

Кроме того, в воздухе содержится водяной пар и твердые частицы (пыльца растений, пыль, кристаллики соли, примеси аэрозолей).

В последнее время ученые отмечают не качественное, а количественное изменение некоторых ингредиентов воздуха. И причина тому – человек и его деятельность. Только за последние 100 лет содержание углекислого газа значительно возросло! Это чревато многими проблемами, самая глобальная из которых – изменение климата.

Формирование погоды и климата

Атмосфера играет важнейшую роль в формировании климата и погоды на Земле. Очень многое зависит от количества солнечных лучей, от характера подстилающей поверхности и атмосферной циркуляции.

Рассмотрим факторы по порядку.

1. Атмосфера пропускает тепло солнечных лучей и поглощает вредную радиацию. О том, что лучи Солнца падают на разные участки Земли под разными углами, знали еще древние греки. Само слово "климат" в переводе с древнегреческого означает "наклон". Так, на экваторе солнечные лучи падают практически отвесно, потому здесь очень жарко. Чем ближе к полюсам, тем больше угол наклона. И температура понижается.

2. Из-за неравномерного нагревания Земли в атмосфере формируются воздушные течения. Они классифицируются по своим размерам. Самые маленькие (десятки и сотни метров) – это местные ветра. Далее следуют муссоны и пассаты, циклоны и антициклоны, планетарные фронтальные зоны.

Все эти воздушные массы постоянно перемещаются. Некоторые из них довольно статичны. Например, пассаты, которые дуют от субтропиков по направлению к экватору. Движение других во многом зависит от атмосферного давления.

3. Атмосферное давление – еще один фактор, влияющий на формирование климата. Это давление воздуха на поверхность земли. Как известно, воздушные массы перемещаются с области с повышенным атмосферным давлением в сторону области, где это давление ниже.

Всего выделено 7 зон. Экватор – зона низкого давления. Далее, по обе стороны от экватора вплоть до тридцатых широт – область высокого давления. От 30° до 60° – опять низкое давление. А от 60° до полюсов – зона высокого давления. Между этими зонами и циркулируют воздушные массы. Те, что идут с моря на сушу, несут дожди и ненастье, а те, что дуют с континентов – ясную и сухую погоду. В местах, где воздушные течения сталкиваются, образуются зоны атмосферного фронта, которые характеризуются осадками и ненастной, ветреной погодой.

Ученые доказали, что от атмосферного давления зависит даже самочувствие человека. По международным стандартам нормальное атмосферное давление – 760 мм рт. столба при температуре 0°C. Этот показатель рассчитан на те участки суши, которые находятся практически вровень с уровнем моря. С высотой давление понижается. Поэтому, например, для Санкт-Петербурга 760 мм рт.ст. – это норма. А вот для Москвы, которая расположена выше, нормальное давление – 748 мм рт.ст.

Давление меняется не только по вертикали, но и по горизонтали. Особенно это чувствуется при прохождении циклонов.

Строение атмосферы

Атмосфера напоминает слоеный пирог. И каждый слой имеет свои особенности.

• Тропосфера — самый близкий к Земле слой. "Толщина" этого слоя изменяется по мере удаления от экватора. Над экватором слой простирается ввысь на 16-18 км, в умеренных зонах – на 10-12км, на полюсах – на 8-10 км.

Именно здесь содержится 80% всей массы воздуха и 90% водяного пара. Здесь образуются облака, возникают циклоны и антициклоны. Температура воздуха зависит от высоты местности. В среднем она понижается на 0,65° C на каждые 100 метров.

• Тропопауза – переходный слой атмосферы. Его высота – от нескольких сотен метров до 1-2 км. Температура воздуха летом выше, чем зимой. Так, например, над полюсами зимой –65° C. А над экватором в любое время года держится –70° C.

• Стратосфера – это слой, верхняя граница которого проходит на высоте 50-55 километров. Турбулентность здесь низкая, содержание водяного пара в воздухе – ничтожное. Зато очень много озона. Максимальная его концентрация – на высоте 20-25 км. В стратосфере температура воздуха начинает повышаться и достигает отметки +0,8° C. Это обусловлено тем, что озоновый слой взаимодействует с ультрафиолетовым излучением.

• Стратопауза – невысокий промежуточный слой между стратосферой и следующей за ней мезосферой.

• Мезосфера — верхняя граница этого слоя – 80-85 километров. Здесь происходят сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов. Именно они обеспечивают то нежное голубое сияние нашей планеты, которое видится из космоса.

В мезосфере сгорает большинство комет и метеоритов.

• Мезопауза – следующий промежуточный слой, температура воздуха в котором минимум -90°.

• Термосфера — нижняя граница начинается на высоте 80 — 90 км, а верхняя граница слоя проходит приблизительно по отметке 800 км. Температура воздуха возрастает. Она может варьироваться от +500° C до +1000° C. В течение суток температурные колебания составляют сотни градусов! Но воздух здесь настолько разрежен, что понимание термина "температура" как мы его представляем, здесь не уместно.

• Ионосфера — объединяет мезосферу, мезопаузу и термосферу. Воздух здесь состоит в основном из молекул кислорода и азота, а также из квазинейтральной плазмы. Солнечные лучи, попадая в ионосферу сильно ионизируют молекулы воздуха. В нижнем слое (до 90 км) степень ионизация низкая. Чем выше, тем больше ионизация. Так, на высоте 100-110 км электроны концентрируются. Это способствует отражению коротких и средних радиоволн.

Самый важный слой ионосферы – верхний, который находится на высоте 150-400 км. Его особенность в том, что он отражает радиоволны, а это способствует передаче радиосигналов на значительные расстояния.

Именно в ионосфере происходят такое явление, как полярное сияние.

• Экзосфера – состоит из атомов кислорода, гелия и водорода. Газ в этом слое очень разрежен и нередко атомы водорода ускользают в космическое пространство. Поэтому этот слой и называют "зоной рассеивания".

Первым ученым, который предположил, что наша атмосфера имеет вес, был итальянец Э. Торричелли. Остап Бендер, например, в романе "Золотой теленок" сокрушался, что на каждого человека давит воздушный столб весом в 14 кг! Но великий комбинатор немного ошибался. Взрослый человек испытывает на себя давление в 13-15 тонн! Но мы не чувствуем этой тяжести, потому что атмосферное давление уравновешивается внутренним давлением человека. Вес нашей атмосферы составляет 5 300 000 000 000 000 тонн. Цифра колоссальная, хотя это всего лишь миллионная часть веса нашей планеты.

Источник: xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai

  Атмосфера — это воздушная оболочка Земли, которая охватывает земной шар и связана с ней силой тяжести. Она представляет собой смесь газов, водяного пара и аэрозолей.

 

  Главные составляющие воздуха — азот (N2) (78%) и кислород (О2) (21%), на которые приходится 99% объема воздуха.

   Заметная доля принадлежит аргона, озона (О3), углекислого газа (СО2), а также водяному пару. Значение этих газов прежде всего в том, что они очень сильно поглощают лучистую энергию и тем самым влияют на температурный режим поверхности Земли и атмосферы.

   Азот — используется растениями для синтеза органических веществ.

  Кислород — газ, без которого жизнь была бы невозможна. Используется в процессе дыхания живых организмов, поддерживает горение.

   Углекислый газ является одной из важнейших составляющих питания растений. Он поступает в атмосферу в результате горения, дыхания, гниения, а расходуется в процессе усвоения растениями.

  Озон, большая часть которого сосредоточена в озоновом слое, служит естественным поглотителем ультрафиолетового излучения Солнца, губительного для живых организмов.

   Содержание водяного пара в атмосфере значительно колеблется: он приближается к нулю при низких температурах и достигает 4% при высоких.

  В состав атмосферы также входят твердые и жидкие примеси — так называемые аэрозоли. Они имеют естественное и искусственное происхождение (пыль, сажа, пепел, кристаллики льда и морской соли, капли воды, микроорганизмы и т.д.)

   Характерным свойством атмосферы можно назвать то, что содержание по крайней мере основных газов с высотой меняется мало. Постоянный состав воздуха как по вертикали, так и по горизонтали поддерживается его перемешиванием.

    В атмосфере выделяют следующие части:

   Тропосфера — нижний слой атмосферы, который простирается на высоту от 8 км над полюсами до 17 км над экватором. Средняя же граница тропосферы находится на высоте 12 км. В тропосфере сосредоточено 4/5 всей массы атмосферы и почти вся водяной пар. Воздух тропосферы нагревается от земной поверхности — поверхности воды и суши. Т.е. солнечные лучи проходят сквозь воздух, не нагревая его. В тропосфере происходят все метеорологические явления (туманы, облака, дожди, грозы, бури и т.д.) Температура с высотой понижается в среднем на 0,6 ° на каждые 100 метров подъема. Таким образом на верхней границе тропосферы температура составляет -65 ..-70оС.

   Стратосфера — второй слой атмосферы, расположенный непосредственно над тропосферой. Он простирается до высоты 50 км. Цвет неба в стратосфере кажется не голубым как в тропосфере, а фиолетовым. Это объясняется разреженностью воздуха, в результате которого солнечные лучи почти не рассеиваются. Именно в стратосфере на высоте 20-30 км выделяется слой максимальной концентрации озона — озоновый слой (озоновый экран, озоносфера). Благодаря озона температура в стратосфере и на верхней границе достигает +50 .. +55 оС.

   Над стратосферой размещаются верхние слои атмосферы — мезосфера и термосфера.

    Мезосфера — средняя сфера, простирается до 80-85 км. Цвет скоро мезосфере кажется черным, днем и ночью можно наблюдать яркие звезды. Температура снижается до -75 .. -90 оС

    Термосфера простирается выше мезосферы. Ее верхний предел можно провести на высоте 800 км. Преимущественно состоит из йонив, образованных под воздействием космических лучей, действие которых на молекулы газа приводят к их распаду на заряженные частицы атомов. Слой ионов в термосфере называют ионосферой, для которой характерна высокая наэлектризованность и от которой, как вол зеркала, отражаются длинные и средние радиоволны и средние радиоволны. В ионосфере возникают полярные сияния — свечение разреженных газов под влиянием электрически заряженных частиц, летящих от Солнца.

   Термосфера характеризуется нарастающим повышением температуры: на ее верхней границе температура достигает 1500оС

   Выше термосферы расположена внешняя сфера, сфера рассеяния — экзосфера, которая простирается до нескольких тысяч километров. Условно считается, что атмосфера простирается до высоты 3000 км.

Источник: worldofscience.ru

Атмосфера — воздушная оболочка Земли.

Если говорить не только о Земле, то атмосферу можно наблюдать и на других планетах. Так атмосферой, кроме нашей планеты, обладают Венера, Марс, спутник Сатурна Титан, планеты-газовые гиганты. Однако, атмосфера нашей планеты уникальна. Её уникальность заключается в том, что она включает в свой состав кислород. Тонким ореолом голубого цвета атмосфера окружает Землю. Этот цвет атмосфера, как и само небо над Землей, имеет именно из-за содержания в ней кислорода, который появился в атмосфере Земли, благодаря деятельности растений — процессу фотосинтеза. Без кислорода на нашей планете не может жить практически ни одно живое существо, поэтому роль атмосферы для Земли уже только поэтому огромна. Но атмосфера также выполняет и другие роли: в частности она защищает поверхность Земли от губительной солнечной радиации, а также защищает её от падения мелких небесных тел, которые сгорают в атмосфере, превращаясь в метеоры, не долетая до поверхности Земли.

Атмосфера нашей планеты состоит из пяти основных слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы. Тропосфера непосредственно находится над поверхностью Земли, в ней мы живем. В тропосфере образуются облака, происходят практически все погодные и климатические процессы. С высотой температура в тропосфере уменьшается. Далее за тропосферой идет стратосфера, в ней температура падает еще сильнее, воздух становится все более разреженным, именно здесь располагается озоновый слой, защищающий поверхность Земли от ультрафиолоетового излучения. Еще выше находится мезосфера. Её плотность уже недостаточна для запуска в ней летательных аппаратов — самолетов и аэростатов, но слишком велика для искусственных спутников, которые по большей части располагаются уже в термосфере. Термосфера состоит из отдельных ионов, движущихся с огромной скоростью, воздуха в привычном понимании там уже нет. Атмосфера Земли заканчивается экзосферой, постепенно переходящей в открытый космос.

Атмосфера Земли состоит из двух основных газов. На 78% она состоит из азота(N2) и на 21% — из кислорода (O2). Оставшийся 1% — это инертные газы, углекислый газ (CO2) и пары воды.

Источник: geographyofrussia.com

Понятие атмосфера

Атмосфера (от греч. Atmos — «пар» и sphaira — «шар») — газовая, воздушная оболочка Земли. Атмосферой считают ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с планетой как единое целое.

Значение атмосферы:

• защищает поверхность Земли от метеоритов,
• задерживает большую часть ультрафиолетового излучения Солнца,
• состав атмосферного воздуха вблизи поверхности обеспечивает процесс дыхания человека, животных и растений

 

 

 

Состав атмосферы до высоты 100 км:

 

78% — азот
21% — кислород
1% — другие газы и примеси: аргон (0,934%), углекислый газ (0,0314%), неон (0,001818%), гелий (0,000524%), метан (0,0002), криптон, водород, ксенон, сера, озон, аммиак, йод. А также водяной пар, пыль, сажа и другие вещества

.

 

Строение атмосферы

Строение атмосферы обусловлено ​​особенностями вертикального распределения температуры. Каждый слой отличается плотностью, температурой воздуха, содержанием водяного пара. Нижняя граница атмосферы проходит по поверхности земного шара, верхняя — определена условно.

Тропосфера – самый низкий слой атмосферы. Верхняя граница тропосферы 8-10 км в полярных широтах, 16-18 км над экватором. Из-за турбулентного перемешивания воздуха температура в тропосфере по вертикали снижается в среднем на 6 °С на один километр. В данном слое сосредоточено 80% всей массы атмосферы. В тропосфере происходят все атмосферные явления, формируется погода.

Стратосфера – слой атмосферы до высоты 50-55 км. В нижней стратосфере (до 25 км) температура воздуха постепенно снижается, выше — в верхней стратосфере (до 55 км) — температура воздуха начинает повышаться примерно до -3 °С. Это происходит благодаря поглощению озоном 0₃, который в скоплении образует озоновый слой (на высоте 21-29 км). Благодаря наличию озонового слоя поглощается основная часть ультрафиолетового солнечного излучения, которая поступает на земную поверхность. Облаков в стратосфере почти нет, именно здесь летают реактивные самолеты.

Выше стратосферы расположена мезосфера (от 50 до 80 км). Температура воздуха понижается с высотой. Именно в мезосфере сгорает большинство метеоритов (обломков космических пород), которые попадают в земную атмосферу.

Термосфера (от 80 до 450 км) – слой атмосферы с высокими температурами воздуха (до 1700 °С), связанный с поглощением ультрафиолетового излучения и образованием ионов и электронов из атомов и молекул газов, которые содержаться в атмосфере.

Слои атмосферы выше 50 км – мезосферу и термосферу – вместе называют ионосферой. Именно эти слои хорошо проводят электричество и радиоволны. Под действием солнечной радиации в них возникают сияния, самое эффектное из них – полярное.

Выше 500-1000 км, в экзосфере, частички газов (преимущественно водорода) развеиваются в околоземное пространство.

 

 

Каждый год в атмосферу Земли поступает значительное количество загрязняющих веществ, увеличивается количество углекислого газа и т.п. Эти проблемы способствуют возникновению парникового эффекта (процесса повышения температуры в атмосфере). Решить проблемы загрязнения атмосферы помогут комплексные меры, которые будут выполнять все страны мира: создание безотходных производств, очистительных сооружений, переход транспорта на более чистые, экологические виды топлива т.п.

Источник: projecteducation.ru

Строение атмосферы Земли

Глядя на небо, особенно когда оно совершенно безоблачно, очень сложно даже предположить, что оно имеет такую сложную и многослойную структуру, что температура там на различных высотах очень сильно отличается, и что именно там, в высоте, происходят важнейшие процессы для всей флоры и фауны на Земле.

Если бы не такой сложный состав газового покрова планеты, то здесь бы просто не было никакой жизни и даже возможности для ее зарождения.

Первые попытки изучить эту часть окружающего мира были предприняты еще древними греками, но те не могли зайти в своих умозаключениях слишком далеко, так как не обладали необходимой технической базой. Они не видели границы разных слоев, не могли измерить их температуру, изучить компонентный состав и т. д.

В основном только погодные явления наталкивали самые прогрессивные умы на размышления о том, что видимое небо не такое простое, как кажется.

Считается, что структура современной газовой оболочки вокруг Земли образовалась в три этапа. Сначала была первичная атмосфера из водорода и гелия, захваченных из космического пространства.

Потом извержение вулканов наполнило воздух массой других частиц, и возникла вторичная атмосфера. После прохождения всех основных химических реакций и процессов релаксации частиц, возникла нынешняя ситуация.

Слои атмосферы по порядку от поверхности земли и их характеристика

Структура газовой оболочки планеты достаточно сложная и многообразная. Рассмотрим ее более подробно, постепенно дойдя на самых верхних уровней.

Тропосфера

Если не считать пограничный слой, тропосфера представляет собой самый нижний слой атмосферы. Простирается она на высоту приблизительно 8-10 км над поверхностью земли в полярных регионах, на 10-12 км в умеренном климате, а в тропических частях – на 16-18 километров.

Воздух тропосферы содержит в себе основную живительную силу для всего живого на земле. Здесь содержится около 80% от всего имеющегося атмосферного воздуха, более 90% водяного пара, именно здесь образуются облака, циклоны и прочие атмосферные явления.

Интересно отметить постепенное снижение температуры при поднятии от поверхности планеты. Ученые подсчитали, что на каждые 100 м высоты температура убывает примерно на 0,6-0,7 градусов.

Стратосфера

Следующий важнейший слой – стратосфера. Высота стратосферы составляет примерно 45-50 километров. Начинается она с 11 км и здесь уже преобладают отрицательные температуры, достигая целых -57°С.

Чем важен этот слой для человека, всех животных и растений? Именно здесь, на высоте 20-25 километров, находится озоновый слой – он задерживает ультрафиолетовые лучи, исходящие от солнца, и уменьшает их разрушительное воздействие на флору и фауну до приемлемого значения.

Очень интересно отметить, что стратосфера поглощает многие типы излучения, которые идут на землю от солнца, других звезд и космического пространства. Полученная энергия от этих частиц идет на ионизацию находящихся здесь молекул и атомов, появляются различные химические соединения.

Все это приводит к такому известному и красочному явлению, как северное сияние.

Мезосфера

Мезосфера начинается примерно с 50 и простирается до 90 километров. Градиент, или перепад температуры с изменением высоты, здесь уже не столь большой, как в нижних слоях. В верхних границах данной оболочки температура равна около -80°С. Состав этой области включает в себя примерно 80% азота, а также 20% кислорода.

Важно отметить, что мезосфера – своего рода мертвая зона для любых летательных устройств. Самолеты не могут здесь летать, так как воздух чрезмерно разрежен, спутники же на такой низкой высоте не летают, так как для них имеющаяся плотность воздуха очень большая.

Еще одна интересная характеристика мезосферы – именно здесь сгорают налетающие на планету метеориты. Изучение таких отдаленных от земли слоев происходит с помощью специальных ракет, но эффективность процесса невелика, поэтому изученность региона оставляет желать лучшего.

Термосфера

Сразу после рассмотренного слоя идет термосфера, высота в км которой простирается на целых 800 км. В некотором роде это уже почти открытый космос. Здесь наблюдается агрессивное воздействие космического излучения, радиации, солнечного излучения.

Все это порождает такое замечательное и красивое явление, как полярное сияние.

Самый низкий слой термосферы нагревается до температуры примерно 200 К и больше. Происходит это благодаря элементарным процессам между атомами и молекулами, их рекомбинацией и излучения.

Верхние слои же нагреваются благодаря протекающим здесь магнитным бурям, электрическим токам, которые при этом генерируются. Температура слоя неравномерна и может очень существенно колебаться.

В термосфере происходит полет большинства искусственных спутников, баллистических тел, пилотируемых станций и т.д. Также здесь производятся испытания запусков разного рода оружия, ракет.

Экзосфера

Экзосфера, или как она еще называется сфера рассеяния, — это самый верхний уровень нашей атмосферы, ее предел, за которым следует межпланетное космическое пространство. Начинается экзосфера с высоты примерно в 800-1000 километров.

Плотные слои остались позади и здесь воздух предельно разрежен, любые попавшие со стороны частицы просто уносятся в космос в силу очень слабого действия силы гравитации.

Заканчивается данная оболочка на высоте приблизительно 3000-3500 км, и здесь уже почти нет никаких частиц. Данная зона называется ближнекосмическим вакуумом. Здесь преобладают не отдельные частицы в своем обычном состоянии, а плазма, чаще всего полностью ионизированная.

Значение атмосферы в жизни Земли

Вот так выглядят все основные уровни устройства атмосферы нашей планеты. Подробная ее схема может включать и другие регионы, но они имеют уже второстепенное значение.

Важно отметить, что атмосфера играет для жизни на Земле решающую роль. Много озона в ее стратосфере позволяют флоре и фауне спасаться от убийственного действия радиации и излучения из космоса.

Также именно здесь формируется погода, происходят все атмосферные явления, зарождаются и умирают циклоны, ветры, устанавливается то или иное давление. Все это имеет прямое воздействие на состояние человека, всех живых организмов и растений.

Ближайший слой, тропосфера, дает нам возможность дышать, насыщает кислородом все живое и позволяет ему жить. Даже небольшие отклонения в структуре и компонентном составе атмосферы способны самым пагубным образом повлиять на все живое.

Именно поэтому сейчас развернулась такая кампания против вредных выбросов от авто и производства, экологи бьют тревогу по поводу толщины озонного шара, партия Зелёных и ей подобные ратуют за максимальное сохранение природы. Только так можно продлить нормальную жизнь на земле и не сделать ее невыносимой в климатическом плане.

Источник: 1001student.ru