Общее

Земная атмосфера являет собой газовою оболочку планеты. Нижняя граница атмосферы проходит возле поверхности земли (гидросфера и земная кора), а верхняя граница является область соприкасающеюся космического пространства (122 км). В себе атмосфера содержит много разных элементов. Основные из них: 78% азот, 20% кислород, 1% аргон, углекислый газ, галий неона, водород и тд. Интересные факты можно посмотреть в конце статьи или перейдя по ссылке.

Атмосфера имеет четко выраженные слои воздуха. Слои воздуха отличаются между собой температурой, разностью газов и их плотностью и давлением. Нужно отметить, что слои стратосфера и тропосфера защищают Землю от солнечной радиации. В высших слоях живой организм может получить смертельную дозу ультрафиолетового солнечного спектра. Для быстрого перехода к нужному слою атмосферы, нажмите на соответствующий слой:

• Тропосфера
• Стратосфера
• Мезосфера
• Линия кармана
• Термосфера
• Экзосфера

Тропосфера — температура, давление, высота

Верхняя граница держится на отметке 8 — 10 км примерно. В умеренных широтах 16 — 18 км, а в полярных 10 — 12 км. Тропосфера — это нижний главный слой атмосферы. В этом слое находится более 80% всей массы атмосферного воздуха и близко 90% всей водяной пары. Именно в тропосфере возникают конвекция и турбулентность, образуются облака, происходят циклоны. Температура понижается с ростом высоты. Градиент: 0,65 °/100 м. Нагретая земля и вода нагревают прилагающий воздух. Нагретый воздух поднимается в верх, охлаждается и образует облака. Температура в верхних границах слоя может достигать — 50/70 °C.

Именно в этом слое происходят изменения климатических погодных условий. В нижнюю границу тропосферы называют приземным, так как он имеет много летучих микроорганизмов и пыли. Скорость ветра увеличивается с увеличением высоты в этом слое.

Тропопауза

Это переходной слой тропосферы к стратосфере. Здесь прекращается зависимость снижения температуры с повышением высоты. Тропопауза — минимальная высота, где вертикальный градиент температуры падает до 0,2°C/100 м. Высота тропопаузы зависит от сильных климатических проявлений, таких как циклоны. Над циклонами высота тропопаузы понижается, а над антициклонами повышается.

Высота слоя стратосферы примерно от 11 до 50 км. Присутствует незначительное изменение температуры на высоте 11 — 25 км. На высоте 25 — 40 км наблюдается инверсия температуры, от 56,5 поднимается до 0,8°C. От 40 км до 55 температура держится на отметке 0°C. Эту область называют — Стратопаузой.

В Стратосфере наблюдают воздействие солнечной радиации на молекулы газа, они диссоциируют на атомы. В этом слое нету почти водяного пара. Современные сверхзвуковые коммерческие самолёты летают на высоте до 20 км из-за стабильных полетных условий. Высотные метеозонды поднимаются на высоту 40 км. Здесь присутствуют устойчивые воздушные течения, скорость их достигает 300 км/ч. Также в этом слое сосредоточен озон, слой который поглощает ультрафиолетовые лучи.

Слой мезосферы начинается примерно на высоте 50 км и заканчивается на отметке 80 — 90 км. Температуры понижается с повышением высоты примерно 0,25-0,3°C/100 м. Основным энергетическим действием здесь является лучистый теплообмен. Сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов (имеет 1 или 2 непарных электронная) т.к. они реализуют свечение атмосферы.

Почти все метеоры сгорают в мезосфере. Ученые назвали эту зону — Игноросферой. Эту зону тяжело исследовать, так как аэродинамическая авиация здесь очень плохая из-за плотности воздуха, которая здесь в 1000 раз меньше чем на Земле. А для запуска искусственных спутников плотность еще очень высокая. Исследования проводят с помощью метеорологических ракет, но это извращенность. Мезопауза переходной слой между мезосферой и термосферой. Имеет температуру минимум -90°C.

Линию кармана называют границей между атмосферой Земли и космосом. Согласно международной авиационной федерацией (ФАИ) высота этой границы — 100 км. Такое определения дали в честь американского ученого Теодора Фон Кармана. Он определил, что примерно на этой высоте плотность атмосферы настолько мала, что аэродинамическая авиация здесь становится невозможная, так как скорость летательного устройства должна быть большей первой космической скорости. На такой высоте теряет смысл понятие звуковой барьер. Здесь управлять летательным аппаратом можно лишь за счет реактивных сил.

Верхняя граница этого слоя примерно 800 км. Температура растёт примерно до высоты 300 км где достигает порядка 1500 К. Выше температура остается неизменной. В этом слое происходит полярное сияние — происходит в следствии воздействия солнечной радиации на воздуха. Также этот процесс называют ионизацией атмосферного кислорода.

Из-за малой разряженности воздуха полёты выше линии Кармана реализуемы только по баллистических траекториях. Все пилотируемые орбитальные полеты (кроме полетов на Луну) происходят в этом слое атмосферы.

Высота экзосферы выше 700 км. Здесь газ сильно разрежён,и происходит процесс диссипации — утечка частиц в межпланетное пространство. Скорость таких частиц может достигать 11,2 км/сек. Рост солнечной активности приводит к расширению толщины этого слоя.

Источник: terasfera.ru

Атмосфера состоит из нескольких слоев, каждый из которых имеет особые физические условия и химический состав. В нижней части атмосферы, которую называют тропосферой, сосредоточено около 4/5 всей массы воздуха. Здесь протекает жизнь человека и животных. Высота тропосферы — около 10—15 км, температура с ростом высоты падает в среднем на 0,6°С каждые 100 м. В этом слое находится практически весь водяной пар и образуются почти все облака.

Над разными широтами высота тропосферы неодинакова: над экватором — около 15 км, над полюсами — до 9 км, а в умеренных широтах — 10—12 км. Давление воздуха на верхней границе тропосферы в 5—8 раз меньше, чем на нижней. В этом слое происходят процессы, имеющие решающее значение для формирования климата и погоды на земной поверхности.

Над тропосферой расположена стратосфера. Она простирается до высоты 50—55 км над поверхностью Земли. Температура стратосферы растет вместе с высотой и достигает около 42°С. Причиной нагрева этого слоя является поглощение тепла солнечных лучей находящимся здесь озоном. Озон — это особая форма кислорода, где молекула состоит из трех атомов кислорода вместо обычных двух. Горячий озоновый слой защищает нас от наиболее активных солнечных лучей — ультрафиолетовых. Без него мы не выдержали бы солнечного света.

Выше стратосферы лежит слой мезосферы высотой до 80 км. В нем температура по мере удаления от Земли падает до нескольких десятков градусов ниже нуля. На верхней границе этого слоя давление воздуха в 200 раз меньше, чем на поверхности Земли.

В тропосфере, стратосфере и мезосфере сосредоточена почти вся масса воздуха, в верхних слоях находится лишь ничтожное его количество.

Выше мезосферы расположена термосфера, для которой характерны очень высокие температуры. Ее разделяют на два слоя: ионосферу, которая простирается до высоты порядка 1000 км, и экзосферу, переходящую в земную корону.

В ионосфере содержание ионизированных атомов — ионов — во много раз больше, чем в нижележащих слоях. Они представляют собой заряженные атомы кислорода и молекулы окиси азота; присутствуют также свободные электроны. Температура здесь очень высока: на расстоянии около 800 км от поверхности Земли она достигает 1000°С.

Экзосфера заканчивается вместе с земной атмосферой на высоте порядка 2000—3000 км, где находится земная корона, простирающаяся более чем на 20 000 км. Она образована очень разреженным водородом: здесь в 1 см³ находится не более 1000 атомов этого газа.

Источник: SiteKid.ru

Слои атмосферы

Газовая оболочка нашей планеты называется атмосферой. Она словно обволакивает Землю. В нижней части она соприкасается с земной корой и поверхностью гидросферы, в верхней части – соединяется с космическим пространством.

Атмосфера движется вместе с планетой и удерживается около неё благодаря силам гравитации. Её свойства, такие как плотность, состав, температура, влажность, неодинаковы на разных уровнях. В зависимости от их характера газовую оболочку разделяют на несколько зон – слоев. Какими слоями обладает атмосфера?

Тропосфера является самым нижним. Здесь формируется погода, возникают облака. Дальше следует стратосфера. В ней содержится много озона, который задерживает часть ультрафиолетового излучения, делая его менее опасным для нас. Самым холодным слоем является мезосфера. Температура в нем опускается ниже -90 градусов.

Примерно с высоты 90 и до 500 километров находится термосфера. Именно в этом слое происходит полярное сияние. Из-за большого количества ионизированных атомов мезосфера и термосфера объединяются под названием «ионосфера». Последний слой – экзосфера. Он сильно разрежен и не имеет четкой внешней границы, плавно сливаясь с межпланетным пространством.

Тропосфера

Тропосфера – это слой атмосферы, который начинается от самой поверхности Земли. Он оказывает на планету наибольшее влияние. Высота тропосферы зависит от географической широты. В полярных регионах она заканчивается на высоте 10 километров, в экваториальных областях её верхняя граница достигает 18 километров.

Нижняя часть тропосферы называется планетарным пограничным уровнем. Его толщина составляет от одного до двух километров. Здесь происходит наиболее активное взаимодействие воздушной оболочки с гидросферой и твердой земной поверхностью.

К стратосфере тропосфера не примыкает напрямую. Между ними есть промежуточный слой – тропопауза, толщина которого составляет от нескольких сотен метров до двух километров. Температура в нем не изменяется с высотой, в отличие от тропосферы. Высота слоя может изменяться: с циклонами она уменьшается, с антициклонами – увеличивается.

Состав

Тропосфера – это наиболее весомая часть атмосферы. На неё приходится больше 75 % массы газовой оболочки. Тропосфера содержит почти все количество водяного пара атмосферы (98 %). Остальные слои практически лишены этой составляющей.

На нижнем, приземном уровне слоя находится 99 % аэрозолей, присутствующих в газовой оболочке. Они представляют собой мелкие частицы, поднятые с поверхности земли воздушными массами: пыль, молекулы дыма, споры растений, морская соль.

Воздух тропосферы сильно насыщен кислородом и азотом. Они участвуют в круговороте веществ в природе и являются основными компонентами, которые необходимы для поддержания жизни на Земле. Всего в атмосфере на кислород приходится 21 % массы, а на азот — 78 %.

В тропосфере большое содержание аргона и углекислого газа, по сравнению с другими слоями. Кроме того, в ней содержатся и остальные составляющие атмосферы (неон, аммиак, ксенон, радон, гелий, водород, озон и т. д.), но в незначительных количествах.

Физические свойства

Основными физическими параметрами слоя являются плотность, влажность, температура и давление. Эти свойства являются важным фактором для формирования климата и погоды на Земле. В различных местностях и разных широтах их показатели неодинаковы.

Поверхность планеты, в особенности Мировой океан, аккумулирует солнечное тепло и отдает его воздуху. Поэтому внизу температура в тропосфере больше. Влажность также повышена в нижних участках слоя и уменьшается с высотой. Это влияет и на температуру — на каждые сто метров подъема в высоту она уменьшается на 0,65 градуса, пока не достигнет тропопаузы.

Плотность и давление также уменьшаются с высотой. Например, давление в верхней части слоя в 6-7 раз меньше, чем на уровне моря. Плотность уменьшается чуть медленнее, но её изменения тоже заметны.

Воздух становится разреженным и содержит меньше кислорода и азота на единицу объема. Из-за этого в горах, как правило, дышать труднее, а долгое пребывание на больших высотах проявляется кислородным голоданием.

Формирование погоды

Тропосфера – это слой атмосферы, который активнее всего взаимодействует с поверхностью Земли. Её физические свойства влияют на погоду на планете.

Разница в давлении, плотности и температуре создает движения воздуха. Более холодные и плотные воздушные массы стремятся к области с меньшей плотностью и температурой. За счет этого формируются фронты, циклоны и антициклоны, определяющие погоду.

Ветер в тропосфере усиливается с высотой. На границе с тропопаузой он в три раза выше, чем у земной поверхности. Он обеспечивает циркуляцию атмосферы, двигаясь как в меридианном, так и в широтном направлении.

Ветер участвует также в переносе влаги и аэрозолей. В тропосфере их удерживают парниковые газы (метан, озон, углекислый газ), не позволяя подниматься выше. Они накапливаются в атмосфере, способствуя формированию различных типов облаков. А их конденсация приводит к выпадению осадков.

Источник: fb.ru

Расположение в пространстве

Высота тропосферы составляет 12 км в районе верхней границы. Значение носит условный характер, определяется географической широтой и климатическими условиями. Зимой и во время циклонов оно уменьшается, летом и при антициклонах – увеличивается. В районе полюсов верхняя точка находится на расстоянии около 8 км, экватора – 17 км, умеренных широт – 11 км. Следует вывод, что граница тропосферы пролегает на разной высоте.

По мере подъема вверх, давление и температура в тропосфере снижается на 0,5 – 0,7 градусов через каждые 100 метров. На неопределенном уровне она достигает минус 40 – 80 С и перестает падать. Начинается тропопауза – верхний слой. Он распространяется на высоту от нескольких сотен метров до 3 км. Осуществляет функции пограничника между двумя сферами. Толщина тропосферы — величина непостоянная.

Тропопауза часто разрушается и создается под влиянием климата. Например, в субтропиках это происходит под действием струйных течений. Она регулирует климат, подстраиваясь под полярные и тропические потоки. Часто этот сложный процесс порождает две тропопаузы, одна из которых распадается. Таким образом, толщина тропосферы напрямую зависит от температурного профиля.

Характеристика тропосферы

Нижний пласт атмосферы Земли заключает около 90 % водяных паров и 80 % воздуха от общего объема. Этим обусловлена высокая плотность нижней тропосферы – 103 г/м3. В пограничном пласте показатель падает параллельно температуре и составляет 10 г/м3. Процессы жизнедеятельности, происходящие на планете, выделение газов из разломов коры влияют на состав нижнего пласта.

Воздух тропосферы, ее околоземной части, более чем наполовину (78 %) состоит из азота, но включает и другие компоненты:

• Кислород;
• Аргон;
• Углекислый газ.

Нижняя (приземная) часть, заселенная летающими микроорганизмами, засорена пылью.

Состав стратосферы, следующей за тропопаузой, отличается повышенным содержанием озона. Здесь расположен озоновый слой, защищающий все живое на планете от солнечной радиации. Ближайшие к тропопаузе части, содержат много аэрозольных частиц. Они попадают с извержениями вулканов. Водяного пара в сфере практически нет. Температура по достижении мезосферы возрастает до 0 градусов.

Для тропосферы можно выделить следующие особенности:

• Снижение температурных показаний при удалении от Земли;
• Повышенная влажность;
• Высокая плотность;
• Образование воздушных ям;
• Формирование климата.

Характеристика тропосферы обусловлена наличием разных слоев в ее составе. А особенности тропосферы имеют огромное влияние на формирование погодных условий и климата.

Функции

Общеизвестно, что земля прогревается за счет солнечного света. Он проходит через атмосферу. По какой причине, с возвышением над ландшафтной оболочкой, температура понижается?

Солнечная энергия представлена коротковолновыми лучами, которые попадают на земную кору, игнорируя воздушное пространство. Что характерно, от прогретой поверхности исходят длинноволновые лучи для прогрева тропосферы. Проводят сравнение данного природного явления с оранжереями. Их стекла пропускают световые потоки Солнца, согреваются земной энергией. Это называется «парниковый эффект».

Небесное светило ежедневно отправляет одинаковое количество тепла. Суша и водоемы, различные их участки, по-разному его воспринимают и отражают. Для проникновения в атмосферный фронт нужно время. Но воздух передвигаясь под действием ветров, меняет компоненты и температуру. Передвижение воздушных масс — ключевая характеристика тропосферы. Движение происходит снизу вверх или в боковых направлениях.

Особую роль играет пыль, что собирается в приземном слое. Она состоит из определенных частиц, необходимых для формирования конденсата. Пылеобразование в незначительной степени защищает планету от ультрафиолетового излучения.

Процессы образования

Рассмотрим, что образуется в надземной сфере:

1. Облачность – формируются из испарений воды и частиц пыли. Мрачные облака называют тучами. Их отличие заключается в повышенном содержании конденсата, цвет объясняется плотностью. Понятия тучности в метеорологии нет. Кучево-дождевые облака могут спровоцировать шквалы и смерчи.
2. Осадки – выпадают, когда наступает критическая точка содержания жидкости в облаках. Воздух тропосферы более чем наполовину разбавлен влажностью. Дожди, снега начинаются при 100%-ном заполнении.
3. Туманы – конденсация мельчайших капель воды. Происходит при температуре от -15 до -100С. Характерно проявление в морозную погоду в городах, на аэродромах, ж/д станциях. Возникают в результате выброса газов в атмосферу техникой через выхлопные трубы.
4. Электрические явления — грозы, молнии, зарницы. Область появления – граница тропосферы. Тропопауза может проходить через грозовые тучи или быть ниже. Она разрушается, чтобы занять верхнее положение. Здесь же, возникает турбулентность.
5. Литометеоры – проявляются в пыльной поземке и мгле, песчаных бурях и вихрях, дыме. Метеоявления образуются под влиянием ветра. Он поднимает с земли частицы песка, пыли, разносит их на различные расстояния, что ухудшает видимость.
6. Ветер – последствие неравномерного нагрева земной коры, разницы давления в теплых и холодных воздушных пластах.

Аномалия

Какой слой отвечает за метеоусловия теперь понятно, но воздух находится и над тропосферой. Это позволяет в зимне-весенний период в полярных широтах наблюдать северное сияние. Оно зарождается на вышине 15 — 27 км. Необходимо, чтобы температура в средней сфере составляла менее 195 градусов по Кельвину. Эффект достижим при условии активного вулканизма. Сейсмографический фактор влияет на образование определенного вещества.

Граница тропосферы может преодолеваться воздушными потоками, если на их пути встают горы. Волна меняет горизонтальное направление на вертикальное, и выбивается из нижнего слоя. Попадая в срединную сферу, воздух создает зону пониженной температуры. Для благоприятного развития горных потоков, ветер должен:

• Постепенно ускоряться с подъемом вверх;
• Иметь угол направленности по отношению к препятствию 30 градусов;
• Обладать скоростью 20 узлов и более.

Циклон (область пониженного давления)

 

Атмосфера. Ветер

Итог

Надземный пласт планеты представляет собой генератор погоды. Состав нижней стратосферы и верхней тропосферы практически идентичен. В данных областях надземного пространства осуществляются жизненно важные процессы.

Источник: uchim.guru