- zračni omotač globusa, koji se okreće zajedno sa Zemljom. Gornja granica atmosfere konvencionalno se povlači na visinama od 150-200 km. Donja granica je Zemljina površina.
Atmosferski zrak je mješavina plinova. Najveći dio njegovog volumena u površinskom sloju zraka čine dušik (78%) i kisik (21%). Osim toga, zrak sadrži inertne plinove (argon, helij, neon i dr.), ugljikov dioksid (0,03), vodenu paru i razne krute čestice (prašinu, čađu, kristale soli).
Zrak je bezbojan, a boja neba objašnjava se karakteristikama raspršenja svjetlosnih valova.
Atmosfera se sastoji od nekoliko slojeva: troposfere, stratosfere, mezosfere i termosfere.
Donji prizemni sloj zraka naziva se troposfera. Na različite geografske širine njegova snaga nije ista. Troposfera prati oblik planeta i zajedno sa Zemljom sudjeluje u njemu aksijalna rotacija. Na ekvatoru debljina atmosfere varira od 10 do 20 km. Na ekvatoru je veća, a na polovima manja. Troposfera se odlikuje maksimalnom gustoćom zraka; u njoj je koncentrirano 4/5 ukupne mase atmosfere. Troposfera određuje vrijeme: Ovdje nastaju različite zračne mase, stvaraju se naoblaka i padaline, dolazi do intenzivnog horizontalnog i vertikalnog kretanja zraka.
Iznad troposfere, do visine od 50 km, nalazi se stratosfera. Karakterizira ga manja gustoća zraka i nedostatak vodene pare. U donjem dijelu stratosfere na visinama od oko 25 km. postoji “ozonski ekran” - sloj atmosfere s visokom koncentracijom ozona koji apsorbira ultraljubičasto zračenje koje je pogubno za organizme.
Na nadmorskoj visini od 50 do 80-90 km prostire se mezosfera. S porastom nadmorske visine temperatura opada s prosječnim vertikalnim gradijentom od (0,25-0,3)°/100 m, a smanjuje se i gustoća zraka. Glavni energetski proces je prijenos topline zračenjem. Atmosferski sjaj uzrokuju složeni fotokemijski procesi koji uključuju radikale i vibracijski pobuđene molekule.
Termosfera nalazi se na nadmorskoj visini od 80-90 do 800 km. Gustoća zraka ovdje je minimalna, a stupanj ionizacije zraka vrlo visok. Temperatura se mijenja ovisno o aktivnosti Sunca. Zbog veliki iznos ovdje se promatraju nabijene čestice polarne svjetlosti i magnetske oluje.
Atmosfera je od velike važnosti za prirodu Zemlje. Bez kisika živi organizmi ne mogu disati. Njegov ozonski omotač štiti sva živa bića od štetnih ultraljubičastih zraka. Atmosfera ublažava temperaturne fluktuacije: Zemljina površina se noću ne prehladi i ne pregrije danju. U gustim slojevima atmosferski zrak Prije nego što stignu do površine planeta, meteoriti izgaraju iz trnja.
Atmosfera je u interakciji sa svim slojevima zemlje. Uz njegovu pomoć izmjenjuju se toplina i vlaga između oceana i kopna. Bez atmosfere ne bi bilo oblaka, padalina ni vjetrova.
Ljudske gospodarske aktivnosti imaju značajan negativan utjecaj na atmosferu. Dolazi do onečišćenja atmosferskog zraka što dovodi do povećanja koncentracije ugljičnog monoksida (CO 2). I ovo doprinosi globalno zatopljenje klimu i poboljšava " Efekt staklenika" Ozonski omotač Zemlje uništava se zbog industrijskog otpada i transporta.
Atmosferi je potrebna zaštita. U razvijenim zemljama provodi se niz mjera za zaštitu atmosferskog zraka od onečišćenja.
Još uvijek imate pitanja? Želite li znati više o atmosferi?
Za pomoć od mentora, registrirajte se.
web stranice, pri kopiranju materijala u cijelosti ili djelomično, poveznica na izvor je obavezna.
Atmosfera (od starogrčkog ἀτμός - para i σφαῖρα - lopta) je plinski omotač (geosfera) koji okružuje planet Zemlju. Njegova unutarnja površina prekriva hidrosferu i djelomično Zemljina kora, vanjski graniči sa zemaljskim dijelom svemira.
Skup grana fizike i kemije koje proučavaju atmosferu obično se naziva atmosferska fizika. Atmosfera određuje vrijeme na Zemljinoj površini, meteorologija proučava vrijeme, a klimatologija se bavi dugoročnim klimatskim varijacijama.
Fizička svojstva
Debljina atmosfere je otprilike 120 km od površine Zemlje. Ukupna masa zraka u atmosferi je (5,1-5,3) 1018 kg. Od toga je masa suhog zraka (5,1352 ± 0,0003) 1018 kg, ukupna masa vodene pare je prosječno 1,27 1016 kg.
Molarna masa čistog suhog zraka je 28,966 g/mol, a gustoća zraka na površini mora je približno 1,2 kg/m3. Tlak na 0 °C na razini mora je 101,325 kPa; kritična temperatura - −140,7 °C (~132,4 K); kritični tlak - 3,7 MPa; Cp na 0 °C - 1,0048·103 J/(kg·K), Cv - 0,7159·103 J/(kg·K) (na 0 °C). Topivost zraka u vodi (po masi) na 0 °C - 0,0036%, na 25 °C - 0,0023%.
Sljedeći uvjeti su prihvaćeni kao "normalni uvjeti" na površini Zemlje: gustoća 1,2 kg/m3, barometarski tlak 101,35 kPa, temperatura plus 20 °C i relativna vlažnost 50%. Ovi uvjetni pokazatelji imaju čisto inženjersko značenje.
Kemijski sastav
Zemljina atmosfera nastala je kao rezultat ispuštanja plinova tijekom vulkanskih erupcija. Pojavom oceana i biosfere nastao je izmjenom plinova s vodom, biljkama, životinjama i produktima njihove razgradnje u tlu i močvarama.
Trenutno se Zemljina atmosfera sastoji uglavnom od plinova i raznih nečistoća (prašine, kapljica vode, kristala leda, morske soli, produkti izgaranja).
Koncentracija plinova koji čine atmosferu gotovo je konstantna, s izuzetkom vode (H2O) i ugljičnog dioksida (CO2).
Sastav suhog zraka
| Dušik | ||
| Kisik | ||
| Argon | ||
| Voda | ||
| Ugljični dioksid | ||
| Neon | ||
| Helij | ||
| Metan | ||
| Kripton | ||
| Vodik | ||
| Ksenon | ||
| Dušikov oksid |
Osim plinova navedenih u tablici, atmosfera sadrži SO2, NH3, CO, ozon, ugljikovodike, HCl, HF, Hg pare, I2, kao i NO i mnoge druge plinove u malim količinama. U troposferi se stalno nalazi velika količina suspendiranih krutih i tekućih čestica (aerosol).
Struktura atmosfere
Troposfera
Njegova gornja granica je na nadmorskoj visini od 8-10 km u polarnim, 10-12 km u umjerenim i 16-18 km u tropskim širinama; niža zimi nego ljeti. Donji, glavni sloj atmosfere sadrži više od 80% ukupne mase atmosferskog zraka i oko 90% sve vodene pare prisutne u atmosferi. Turbulencija i konvekcija su jako razvijene u troposferi, nastaju oblaci, razvijaju se cikloni i anticikloni. Temperatura opada s povećanjem nadmorske visine s prosječnim vertikalnim gradijentom od 0,65°/100 m
Tropopauza
Prijelazni sloj iz troposfere u stratosferu, sloj atmosfere u kojem prestaje opadanje temperature s visinom.
Stratosfera
Sloj atmosfere koji se nalazi na visini od 11 do 50 km. Obilježena blagom promjenom temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i povećanjem temperature u sloju od 25-40 km od -56,5 do 0,8 °C (gornji sloj stratosfere ili područje inverzije) . Postigavši vrijednost od oko 273 K (gotovo 0 °C) na visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo područje konstantne temperature naziva se stratopauza i granica je između stratosfere i mezosfere.
Stratopauza
Granični sloj atmosfere između stratosfere i mezosfere. U vertikalnoj raspodjeli temperature postoji maksimum (oko 0 °C).
Mezosfera
Mezosfera počinje na visini od 50 km i proteže se do 80-90 km. Temperatura opada s visinom s prosječnim vertikalnim gradijentom od (0,25-0,3)°/100 m glavni je prijenos topline zračenjem. Kompleks fotokemijski procesi uz sudjelovanje slobodnih radikala, vibracijski pobuđenih molekula i sl. uzrokuju sjaj atmosfere.
Mezopauza
Prijelazni sloj između mezosfere i termosfere. Postoji minimum u vertikalnoj raspodjeli temperature (oko -90 °C).
Karmanova linija
Visina iznad razine mora, koja se konvencionalno prihvaća kao granica između Zemljine atmosfere i svemira. Prema FAI definiciji, Karmanova linija se nalazi na nadmorskoj visini od 100 km.
Granica Zemljine atmosfere
Termosfera
Gornja granica je oko 800 km. Temperatura raste do visina od 200-300 km, gdje doseže vrijednosti reda veličine 1500 K, nakon čega ostaje gotovo konstantna do velikih nadmorskih visina. Pod utjecajem ultraljubičastog i rendgenskog sunčevog zračenja i kozmičkog zračenja dolazi do ionizacije zraka ("aurore") - glavna područja ionosfere leže unutar termosfere. Na visinama iznad 300 km prevladava atomski kisik. Gornja granica termosfere uvelike je određena trenutnom aktivnošću Sunca. U razdobljima niske aktivnosti - na primjer, 2008.-2009. - primjetno je smanjenje veličine ovog sloja.
Termopauza
Područje atmosfere koje graniči s termosferom. U ovom području, apsorpcija sunčevog zračenja je zanemariva i temperatura se zapravo ne mijenja s visinom.
Egzosfera (sfera raspršenja)
Egzosfera je disperzijska zona, vanjski dio termosfere, koji se nalazi iznad 700 km. Plin u egzosferi je vrlo razrijeđen, a odavde njegove čestice cure u međuplanetarni prostor (disipacija).
Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmiješana smjesa plinova. U više visoke slojeve raspored plinova po visini ovisi o njihovoj molekularne težine, koncentracija težih plinova opada brže s udaljenošću od površine Zemlje. Zbog smanjenja gustoće plina temperatura pada od 0 °C u stratosferi do −110 °C u mezosferi. Međutim kinetička energija pojedinačne čestice na visinama od 200-250 km odgovaraju temperaturi od ~150 °C. Iznad 200 km uočavaju se značajne fluktuacije temperature i gustoće plina u vremenu i prostoru.
Na visini od oko 2000-3500 km, egzosfera postupno prelazi u takozvani bliski svemirski vakuum, koji je ispunjen vrlo razrijeđenim česticama međuplanetarnog plina, uglavnom atoma vodika. Ali ovaj plin predstavlja samo dio međuplanetarne materije. Drugi dio čine čestice prašine kometnog i meteorskog podrijetla. Osim iznimno razrijeđenih čestica prašine, u ovaj prostor prodire elektromagnetsko i korpuskularno zračenje sunčevog i galaktičkog podrijetla.
Troposfera čini oko 80% mase atmosfere, stratosfera - oko 20%; masa mezosfere nije veća od 0,3%, termosfera je manja od 0,05% ukupne mase atmosfere. Na temelju električnih svojstava u atmosferi razlikuju se neutronosfera i ionosfera. Trenutno se vjeruje da se atmosfera proteže do visine od 2000-3000 km.
Ovisno o sastavu plina u atmosferi, razlikuju se homosfera i heterosfera. Heterosfera je područje gdje gravitacija utječe na razdvajanje plinova, budući da je njihovo miješanje na takvoj visini zanemarivo. To podrazumijeva promjenjiv sastav heterosfere. Ispod njega nalazi se dobro izmiješan, homogeni dio atmosfere koji se naziva homosfera. Granica između ovih slojeva naziva se turbopauza; nalazi se na visini od oko 120 km.
Ostala svojstva atmosfere i djelovanje na ljudski organizam
Već na visini od 5 km iznad razine mora, neobučena osoba počinje osjećati gladovanje kisikom i bez prilagodbe, performanse osobe značajno se smanjuju. Ovdje završava fiziološka zona atmosfere. Ljudsko disanje postaje nemoguće na visini od 9 km, iako do otprilike 115 km atmosfera sadrži kisik.
Atmosfera nas opskrbljuje kisikom potrebnim za disanje. Međutim, zbog pada ukupnog tlaka atmosfere, kako se dižete na visinu, parcijalni tlak kisika se u skladu s tim smanjuje.
Ljudska pluća stalno sadrže oko 3 litre alveolarnog zraka. Parcijalni tlak kisika u alveolarnom zraku pri normalnom atmosferskom tlaku iznosi 110 mmHg. Art., Tlak ugljičnog dioksida - 40 mm Hg. Art., I vodena para - 47 mm Hg. Umjetnost. S porastom nadmorske visine tlak kisika pada, a ukupni tlak pare vode i ugljičnog dioksida u plućima ostaje gotovo konstantan – oko 87 mm Hg. Umjetnost. Opskrba pluća kisikom potpuno će prestati kada tlak okolnog zraka postane jednak toj vrijednosti.
Na visini od oko 19-20 km atmosferski tlak pada na 47 mm Hg. Umjetnost. Stoga na ovoj visini voda i međustanična tekućina počinju ključati u ljudskom tijelu. Izvan kabine pod tlakom na ovim visinama, smrt nastupa gotovo trenutno. Dakle, sa stajališta ljudske fiziologije, "svemir" počinje već na nadmorskoj visini od 15-19 km.
Gusti slojevi zraka - troposfera i stratosfera - štite nas od štetnog djelovanja zračenja. Uz dovoljnu razrijeđenost zraka, na visinama većim od 36 km, ionizirajuće zračenje - primarne kozmičke zrake - ima intenzivan učinak na tijelo; Na visinama većim od 40 km ultraljubičasti dio sunčevog spektra opasan je za čovjeka.
Kako se dižemo na sve veću visinu iznad Zemljine površine, tako poznati fenomeni opaženi u nižim slojevima atmosfere kao što je širenje zvuka, pojava aerodinamičkog uzgona i otpora, prijenos topline konvekcijom itd. postupno slabe, a zatim potpuno nestaju.
U razrijeđenim slojevima zraka širenje zvuka je nemoguće. Do visina od 60-90 km još uvijek je moguće koristiti otpor zraka i uzgon za kontrolirani aerodinamički let. Ali počevši od visine od 100-130 km, pojmovi broja M i zvučnog zida, poznati svakom pilotu, gube svoje značenje: prolazi uvjetna linija Džep, iza kojeg počinje područje čisto balističkog leta, koje se može kontrolirati samo pomoću reaktivnih sila.
Na visinama iznad 100 km atmosfera je lišena još jednog izvanrednog svojstva - sposobnosti upijanja, provođenja i prijenosa Termalna energija konvekcijom (tj. miješanjem zraka). To znači da razni elementi opreme, orbitalne opreme svemirska postaja neće se moći rashladiti vani na isti način kako se to obično radi u zrakoplovu – uz pomoć zračne mlaznice i zračni radijatori. Na ovoj visini, kao i općenito u svemiru, jedini način prijenosa topline je toplinsko zračenje.
Povijest nastanka atmosfere
Prema najrasprostranjenijoj teoriji, Zemljina je atmosfera tijekom vremena imala tri različita sastava. U početku se sastojao od lakih plinova (vodika i helija) uhvaćenih iz međuplanetarnog prostora. To je takozvana primarna atmosfera (prije oko četiri milijarde godina). U sljedećoj fazi, aktivna vulkanska aktivnost dovela je do zasićenja atmosfere plinovima koji nisu vodik (ugljični dioksid, amonijak, vodena para). Tako je nastala sekundarna atmosfera (oko tri milijarde godina prije danas). Ova je atmosfera bila oporavljajuća. Nadalje, proces formiranja atmosfere određen je sljedećim čimbenicima:
- curenje lakih plinova (vodika i helija) u međuplanetarni prostor;
- kemijske reakcije koje se odvijaju u atmosferi pod utjecajem ultraljubičastog zračenja, pražnjenja munje i nekih drugih čimbenika.
Postupno su ovi čimbenici doveli do formiranja tercijarne atmosfere koju karakterizira mnogo manje vodika, a mnogo više dušika i ugljičnog dioksida (nastalog kao rezultat kemijske reakcije od amonijaka i ugljikovodika).
Dušik
Obrazovanje velika količina dušik N2 je posljedica oksidacije atmosfere amonijak-vodik molekularnim kisikom O2, koji je počeo dolaziti s površine planeta kao rezultat fotosinteze, koja je započela prije 3 milijarde godina. Dušik N2 također se oslobađa u atmosferu kao rezultat denitrifikacije nitrata i drugih spojeva koji sadrže dušik. Dušik se oksidira ozonom u NO u gornjoj atmosferi.
Dušik N2 reagira samo pod određenim uvjetima (na primjer, tijekom pražnjenja munje). Oksidacija molekularnog dušika ozonom tijekom električnih pražnjenja koristi se u malim količinama u industrijskoj proizvodnji dušičnih gnojiva. Cijanobakterije ga uz mali utrošak energije mogu oksidirati i pretvoriti u biološki aktivan oblik ( modrozelene alge) i kvržične bakterije koje tvore rizobijalnu simbiozu s leguminoznim biljkama, tzv. zelena gnojidba.
Kisik
Sastav atmosfere počeo se radikalno mijenjati pojavom živih organizama na Zemlji, kao rezultat fotosinteze, praćene oslobađanjem kisika i apsorpcijom ugljičnog dioksida. U početku se kisik trošio na oksidaciju reduciranih spojeva - amonijaka, ugljikovodika, željeznog oblika željeza sadržanog u oceanima itd. Na kraju ove faze sadržaj kisika u atmosferi počeo je rasti. Postupno se formirala moderna atmosfera s oksidacijskim svojstvima. Budući da je ovo izazvalo ozbiljne i nagle promjene Zbog brojnih procesa koji se odvijaju u atmosferi, litosferi i biosferi, ovaj događaj nazvan je kisikova katastrofa.
Tijekom fanerozoika mijenja se sastav atmosfere i sadržaj kisika. Ponajprije su korelirali s brzinom taloženja organskog sedimenta. Dakle, tijekom razdoblja nakupljanja ugljena, sadržaj kisika u atmosferi očito je značajno premašio modernu razinu.
Ugljični dioksid
Sadržaj CO2 u atmosferi ovisi o vulkanskoj aktivnosti i kemijski procesi u zemljinim ljuskama, ali prije svega - na intenzitet biosinteze i razgradnje organske tvari u Zemljinoj biosferi. Gotovo cjelokupna trenutna biomasa planeta (oko 2,4 1012 tona) nastaje zbog ugljičnog dioksida, dušika i vodene pare sadržane u atmosferskom zraku. Organske tvari zakopane u oceanima, močvarama i šumama pretvaraju se u ugljen, naftu i prirodni plin.
Plemeniti plinovi
Izvor plemenitih plinova – argona, helija i kriptona – su vulkanske erupcije i raspad radioaktivnih elemenata. Zemlja općenito, a posebno atmosfera, osiromašene su inertnim plinovima u usporedbi sa svemirom. Vjeruje se da razlog tome leži u kontinuiranom istjecanju plinova u međuplanetarni prostor.
Zagađenje zraka
U U zadnje vrijemeČovjek je počeo utjecati na razvoj atmosfere. Rezultat njegovih aktivnosti bio je stalni porast sadržaja ugljičnog dioksida u atmosferi zbog izgaranja ugljikovodičnih goriva akumuliranih u prethodnim geološkim erama. Ogromne količine CO2 troše se tijekom fotosinteze i apsorbiraju ga svjetski oceani. Ovaj plin ulazi u atmosferu zbog raspadanja karbonatnih stijena i organskih tvari biljnog i životinjskog podrijetla, kao i zbog vulkanizma i ljudske industrijske aktivnosti. Tijekom proteklih 100 godina sadržaj CO2 u atmosferi povećao se za 10%, a glavnina (360 milijardi tona) dolazi izgaranjem goriva. Ako se stopa rasta izgaranja goriva nastavi, tada će se u sljedećih 200-300 godina količina CO2 u atmosferi udvostručiti i mogla bi dovesti do globalnih klimatskih promjena.
Izgaranje goriva je glavni izvor zagađujućih plinova (CO, NO, SO2). Sumporni dioksid se oksidira atmosferskim kisikom u SO3, a dušikov oksid u NO2 u gornjim slojevima atmosfere, koji zauzvrat stupaju u interakciju s vodenom parom, te nastaje sumporna kiselina H2SO4 i Dušična kiselina HNO3 pada na Zemljinu površinu u obliku tzv. kisela kiša. Korištenje motora s unutarnjim izgaranjem dovodi do značajnog onečišćenja atmosfere dušikovim oksidima, ugljikovodicima i spojevima olova (tetraetilolovo) Pb(CH3CH2)4.
Onečišćenje atmosfere aerosolima uzrokovano je prirodnim uzrocima (vulkanske erupcije, prašne oluje, povlačenje kapljica morska voda i pelud biljaka, itd.), i ekonomska aktivnost ljudi (vađenje ruda i građevinskog materijala, spaljivanje goriva, proizvodnja cementa itd.). Intenzivna velika emisija krutih čestica u atmosferu jedna je od mogući razlozi promjene u klimi planeta.
(Posjećeno 719 puta, 1 posjeta danas)
Troposfera
Njegova gornja granica je na nadmorskoj visini od 8-10 km u polarnim, 10-12 km u umjerenim i 16-18 km u tropskim širinama; niža zimi nego ljeti. Donji, glavni sloj atmosfere sadrži više od 80% ukupne mase atmosferskog zraka i oko 90% sve vodene pare prisutne u atmosferi. Turbulencija i konvekcija su jako razvijene u troposferi, nastaju oblaci, razvijaju se cikloni i anticikloni. Temperatura opada s povećanjem nadmorske visine s prosječnim vertikalnim gradijentom od 0,65°/100 m
Tropopauza
Prijelazni sloj iz troposfere u stratosferu, sloj atmosfere u kojem prestaje opadanje temperature s visinom.
Stratosfera
Sloj atmosfere koji se nalazi na visini od 11 do 50 km. Obilježena blagom promjenom temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i povećanjem temperature u sloju od 25-40 km od -56,5 do 0,8 °C (gornji sloj stratosfere ili područje inverzije) . Postigavši vrijednost od oko 273 K (gotovo 0 °C) na visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo područje konstantne temperature naziva se stratopauza i granica je između stratosfere i mezosfere.
Stratopauza
Granični sloj atmosfere između stratosfere i mezosfere. U vertikalnoj raspodjeli temperature postoji maksimum (oko 0 °C).
Mezosfera
Mezosfera počinje na visini od 50 km i proteže se do 80-90 km. Temperatura opada s visinom s prosječnim vertikalnim gradijentom od (0,25-0,3)°/100 m glavni je prijenos topline zračenjem. Složeni fotokemijski procesi koji uključuju slobodne radikale, vibracijski pobuđene molekule itd. uzrokuju atmosfersku luminiscenciju.
Mezopauza
Prijelazni sloj između mezosfere i termosfere. Postoji minimum u vertikalnoj raspodjeli temperature (oko -90 °C).
Karmanova linija
Visina iznad razine mora, koja se konvencionalno prihvaća kao granica između Zemljine atmosfere i svemira. Karmanova linija nalazi se na nadmorskoj visini od 100 km.
Granica Zemljine atmosfere
Termosfera
Gornja granica je oko 800 km. Temperatura raste do visina od 200-300 km, gdje doseže vrijednosti reda veličine 1500 K, nakon čega ostaje gotovo konstantna do velikih nadmorskih visina. Pod utjecajem ultraljubičastog i rendgenskog sunčevog zračenja i kozmičkog zračenja dolazi do ionizacije zraka ("aurore") - glavna područja ionosfere leže unutar termosfere. Na visinama iznad 300 km prevladava atomski kisik. Gornja granica termosfere uvelike je određena trenutnom aktivnošću Sunca. Tijekom razdoblja niske aktivnosti dolazi do primjetnog smanjenja veličine ovog sloja.
Termopauza
Područje atmosfere koje graniči s termosferom. U ovom području, apsorpcija sunčevog zračenja je zanemariva i temperatura se zapravo ne mijenja s visinom.
Egzosfera (sfera raspršenja)
Atmosferski slojevi do visine od 120 km
Egzosfera je disperzijska zona, vanjski dio termosfere, koji se nalazi iznad 700 km. Plin u egzosferi je vrlo razrijeđen, a odavde njegove čestice cure u međuplanetarni prostor (disipacija).
Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmiješana smjesa plinova. U višim slojevima raspodjela plinova po visini ovisi o njihovoj molekulskoj masi, koncentracija težih plinova opada brže s udaljenošću od površine Zemlje. Zbog smanjenja gustoće plina temperatura pada od 0 °C u stratosferi do −110 °C u mezosferi. Međutim, kinetička energija pojedinačnih čestica na visinama od 200-250 km odgovara temperaturi od ~150 °C. Iznad 200 km uočavaju se značajne fluktuacije temperature i gustoće plina u vremenu i prostoru.
Na visini od oko 2000-3500 km, egzosfera postupno prelazi u takozvani bliski svemirski vakuum, koji je ispunjen vrlo razrijeđenim česticama međuplanetarnog plina, uglavnom atoma vodika. Ali ovaj plin predstavlja samo dio međuplanetarne materije. Drugi dio čine čestice prašine kometnog i meteorskog podrijetla. Osim iznimno razrijeđenih čestica prašine, u ovaj prostor prodire elektromagnetsko i korpuskularno zračenje sunčevog i galaktičkog podrijetla.
Troposfera čini oko 80% mase atmosfere, stratosfera - oko 20%; masa mezosfere nije veća od 0,3%, termosfera je manja od 0,05% ukupne mase atmosfere. Na temelju električnih svojstava u atmosferi razlikuju se neutronosfera i ionosfera. Trenutno se vjeruje da se atmosfera proteže do visine od 2000-3000 km.
Ovisno o sastavu plina u atmosferi, razlikuju se homosfera i heterosfera. Heterosfera je područje gdje gravitacija utječe na razdvajanje plinova, budući da je njihovo miješanje na takvoj visini zanemarivo. To podrazumijeva promjenjiv sastav heterosfere. Ispod njega nalazi se dobro izmiješan, homogeni dio atmosfere koji se naziva homosfera. Granica između ovih slojeva naziva se turbopauza; nalazi se na visini od oko 120 km.
Atmosfera(od grčkog atmos - para i spharia - lopta) - zračna ljuska Zemlje, koja se okreće s njom. Razvoj atmosfere bio je usko povezan s geološkim i geokemijskim procesima koji se odvijaju na našem planetu, kao i s aktivnostima živih organizama.
Donja granica atmosfere poklapa se s površinom Zemlje, budući da zrak prodire u najmanje pore u tlu i otapa se čak iu vodi.
Gornja granica na nadmorskoj visini od 2000-3000 km postupno prelazi u svemir.
Zahvaljujući atmosferi koja sadrži kisik moguć je život na Zemlji. Atmosferski kisik koristi se u procesu disanja ljudi, životinja i biljaka.
Da nema atmosfere, Zemlja bi bila tiha kao Mjesec. Uostalom, zvuk je vibracija čestica zraka. Plava boja neba objašnjava se činjenicom da se sunčeve zrake, prolazeći kroz atmosferu, kao kroz leću, razlažu na svoje sastavne boje. U ovom slučaju najviše se raspršuju zrake plave i plave boje.
Atmosfera zadržava najveći dio sunčevog ultraljubičastog zračenja koje ima štetan učinak na žive organizme. Također zadržava toplinu u blizini Zemljine površine, sprječavajući hlađenje našeg planeta.
Struktura atmosfere
U atmosferi se može razlikovati nekoliko slojeva koji se razlikuju po gustoći (slika 1).
Troposfera
Troposfera- najniži sloj atmosfere, čija je debljina iznad polova 8-10 km, u umjerenim geografskim širinama - 10-12 km, a iznad ekvatora - 16-18 km.
Riža. 1. Građa Zemljine atmosfere
Zrak u troposferi se zagrijava Zemljina površina, tj. sa zemlje i vode. Stoga temperatura zraka u ovom sloju opada s visinom prosječno za 0,6 °C na svakih 100 m. Na gornjoj granici troposfere doseže -55 °C. Istodobno, u području ekvatora na gornjoj granici troposfere temperatura zraka je -70 ° C, au području Sjeverni pol-65 °C.
U troposferi je koncentrirano oko 80% mase atmosfere, nalazi se gotovo sva vodena para, javljaju se grmljavinska nevremena, oluje, naoblaka i oborine, a događa se okomito (konvekcija) i horizontalno (vjetar) kretanje zraka.
Možemo reći da se vrijeme uglavnom formira u troposferi.
Stratosfera
Stratosfera- sloj atmosfere koji se nalazi iznad troposfere na visini od 8 do 50 km. Boja neba u ovom sloju izgleda ljubičasta, što se objašnjava rijetkošću zraka, zbog koje se sunčeve zrake gotovo ne raspršuju.
Stratosfera sadrži 20% mase atmosfere. Zrak u ovom sloju je razrijeđen, vodene pare praktički nema, pa se gotovo i ne stvaraju oblaci i oborine. Međutim, u stratosferi se uočavaju stabilne zračne struje, čija brzina doseže 300 km / h.
Ovaj sloj je koncentriran ozon(ozon screen, ozonosfera), sloj koji upija ultraljubičaste zrake, sprječava ih da dopru do Zemlje i time štiti žive organizme na našem planetu. Zahvaljujući ozonu, temperatura zraka na gornjoj granici stratosfere kreće se od -50 do 4-55 °C.
Između mezosfere i stratosfere nalazi se prijelazna zona - stratopauza.
Mezosfera
Mezosfera- sloj atmosfere koji se nalazi na visini od 50-80 km. Gustoća zraka ovdje je 200 puta manja nego na površini Zemlje. Boja neba u mezosferi izgleda crna, a zvijezde su vidljive danju. Temperatura zraka pada do -75 (-90)°C.
Na visini od 80 km počinje termosfera. Temperatura zraka u ovom sloju naglo raste do visine od 250 m, a zatim postaje konstantna: na nadmorskoj visini od 150 km doseže 220-240 ° C; na visini od 500-600 km prelazi 1500 °C.
U mezosferi i termosferi pod utjecajem kozmičkih zraka dolazi do raspadanja molekula plina na nabijene (ionizirane) čestice atoma, pa se ovaj dio atmosfere naziva ionosfera- sloj vrlo prorijeđenog zraka, koji se nalazi na visini od 50 do 1000 km, sastoji se uglavnom od ioniziranih atoma kisika, molekula dušikovog oksida i slobodnih elektrona. Ovaj sloj karakterizira visoka naelektriziranost, a dugi i srednji radiovalovi se reflektiraju od njega, kao od zrcala.
U ionosferi se pojavljuju aurore - sjaj razrijeđenih plinova pod utjecajem električno nabijenih čestica koje lete sa Sunca - i opažaju se oštre fluktuacije magnetskog polja.
Egzosfera
Egzosfera- vanjski sloj atmosfere koji se nalazi iznad 1000 km. Ovaj se sloj naziva i sfera raspršenja, jer se čestice plina ovdje kreću velikom brzinom i mogu se raspršiti u svemir.
Atmosferski sastav
Atmosfera je mješavina plinova koja se sastoji od dušika (78,08%), kisika (20,95%), ugljičnog dioksida (0,03%), argona (0,93%), male količine helija, neona, ksenona, kriptona (0,01%), ozona i drugih plinova, ali je njihov sadržaj zanemariv (Tablica 1). Suvremeni sastav Zemljinog zraka uspostavljen je prije više od stotinu milijuna godina, ali je naglo povećana ljudska proizvodna aktivnost dovela do njegove promjene. Trenutno postoji povećanje sadržaja CO 2 za otprilike 10-12%.
Plinovi koji čine atmosferu obavljaju različite funkcionalne uloge. Međutim, glavno značenje ovih plinova određeno je prvenstveno činjenicom da oni vrlo snažno apsorbiraju energiju zračenja i time značajno utječu na temperaturni režim Zemljine površine i atmosfere.
Stol 1. Kemijski sastav suhi atmosferski zrak u blizini zemljine površine
|
Volumna koncentracija. % |
Molekulska težina, jedinice |
|
|
Kisik |
||
|
Ugljični dioksid |
||
|
Dušikov oksid |
||
|
od 0 do 0,00001 |
||
|
Sumporov dioksid |
od 0 do 0,000007 ljeti; od 0 do 0,000002 zimi |
|
|
Od 0 do 0,000002 |
46,0055/17,03061 |
|
|
Azog dioksid |
||
|
Ugljični monoksid |
Dušik, Najčešći plin u atmosferi, kemijski je neaktivan.
Kisik, za razliku od dušika, kemijski je vrlo aktivan element. Specifična funkcija kisika je oksidacija organska tvar heterotrofni organizmi, stijene i nedovoljno oksidirani plinovi koje u atmosferu ispuštaju vulkani. Bez kisika ne bi bilo razgradnje mrtve organske tvari.
Uloga ugljičnog dioksida u atmosferi iznimno je velika. U atmosferu ulazi kao rezultat procesa izgaranja, disanja živih organizama i truljenja te je prije svega glavni gradivni materijal za stvaranje organske tvari tijekom fotosinteze. Osim toga, od velike je važnosti sposobnost ugljičnog dioksida da propušta kratkovalno sunčevo zračenje i apsorbira dio toplinskog dugovalnog zračenja, što će stvoriti tzv. efekt staklenika, o čemu će biti riječi u nastavku.
Atmosferski procesi, posebno toplinski režim stratosfere, također su pod utjecajem ozon. Ovaj plin služi kao prirodni apsorber ultraljubičastog zračenja sunca, a apsorpcija sunčevog zračenja dovodi do zagrijavanja zraka. Prosječne mjesečne vrijednosti opći sadržaj ozon u atmosferi varira ovisno o geografskoj širini i godišnjem dobu u rasponu od 0,23-0,52 cm (to je debljina ozonskog omotača pri tlaku i temperaturi tla). Postoji porast sadržaja ozona od ekvatora prema polovima i godišnji ciklus s minimumom u jesen i maksimumom u proljeće.
Karakteristično svojstvo atmosfere je da se sadržaj glavnih plinova (dušik, kisik, argon) neznatno mijenja s visinom: na visini od 65 km u atmosferi sadržaj dušika iznosi 86%, kisika - 19, argona - 0,91 , na nadmorskoj visini od 95 km - dušik 77, kisik - 21,3, argon - 0,82%. Stalnost sastava atmosferskog zraka vertikalno i horizontalno održava se njegovim miješanjem.
Osim plinova, zrak sadrži vodena para I čvrste čestice. Potonji mogu imati prirodno i umjetno (antropogeno) podrijetlo. To su pelud, sitni kristali soli, cestovna prašina i aerosolne nečistoće. Kada sunčeve zrake prodru kroz prozor, vide se golim okom.
Posebno mnogo čestica ima u zraku gradova i velikih industrijskih centara, gdje se aerosolima dodaju emisije štetnih plinova i njihove nečistoće nastale izgaranjem goriva.
Koncentracija aerosola u atmosferi određuje prozirnost zraka, što utječe na sunčevo zračenje koje dopire do površine Zemlje. Najveći aerosoli su kondenzacijske jezgre (od lat. condensatio- zbijanje, zgušnjavanje) - doprinose pretvaranju vodene pare u kapljice vode.
Važnost vodene pare određena je prvenstveno činjenicom da ona zadržava dugovalno toplinsko zračenje sa zemljine površine; predstavlja glavnu kariku velikih i malih ciklusa vlage; povećava temperaturu zraka tijekom kondenzacije vodenih slojeva.
Količina vodene pare u atmosferi varira u vremenu i prostoru. Tako se koncentracija vodene pare na zemljinoj površini kreće od 3% u tropima do 2-10 (15)% na Antarktici.
Prosječni sadržaj vodene pare u vertikalnom stupcu atmosfere u umjerenim geografskim širinama je oko 1,6-1,7 cm (to je debljina sloja kondenzirane vodene pare). Podaci o vodenoj pari u različitim slojevima atmosfere su kontradiktorni. Pretpostavlja se, primjerice, da u rasponu nadmorske visine od 20 do 30 km specifična vlažnost snažno raste s visinom. Međutim, naknadna mjerenja ukazuju na veću suhoću stratosfere. Očigledno, specifična vlažnost u stratosferi malo ovisi o nadmorskoj visini i iznosi 2-4 mg / kg.
Promjenljivost sadržaja vodene pare u troposferi određena je međudjelovanjem procesa isparavanja, kondenzacije i horizontalnog transporta. Kao rezultat kondenzacije vodene pare nastaju oblaci i padaju oborine u obliku kiše, tuče i snijega.
Procesi faznih prijelaza vode odvijaju se pretežno u troposferi, zbog čega se oblaci u stratosferi (na visinama od 20-30 km) i mezosferi (u blizini mezopauze), nazvani sedefasti i srebrnasti, relativno rijetko opažaju, dok se troposferski oblaci često pokrivaju oko 50% cjelokupne zemljine površine.
Količina vodene pare koja se može sadržavati u zraku ovisi o temperaturi zraka.
1 m 3 zraka na temperaturi od -20 ° C može sadržavati najviše 1 g vode; na 0 ° C - ne više od 5 g; na +10 °C - ne više od 9 g; na +30 °C - ne više od 30 g vode.
Zaključak:Što je viša temperatura zraka, to može sadržavati više vodene pare.
Zrak može biti bogati I nije zasićeno vodena para. Dakle, ako pri temperaturi od +30 °C 1 m 3 zraka sadrži 15 g vodene pare, zrak nije zasićen vodenom parom; ako je 30 g - zasićeno.
Apsolutna vlažnost je količina vodene pare sadržana u 1 m3 zraka. Izražava se u gramima. Na primjer, ako kažu "apsolutna vlažnost je 15", to znači da 1 mL sadrži 15 g vodene pare.
Relativna vlažnost- ovo je omjer (u postocima) stvarnog sadržaja vodene pare u 1 m 3 zraka prema količini vodene pare koja se može sadržavati u 1 m L pri određenoj temperaturi. Na primjer, ako radio emitira vremensku prognozu da je relativna vlažnost zraka 70%, to znači da zrak sadrži 70% vodene pare koju može zadržati na toj temperaturi.
Što je veća relativna vlažnost, tj. Što je zrak bliži stanju zasićenosti, veća je vjerojatnost padalina.
Uvijek visoka (do 90%) relativna vlažnost zraka opažena je u ekvatorijalnom pojasu, jer temperatura zraka tamo ostaje visoka tijekom cijele godine i dolazi do velikog isparavanja s površine oceana. Relativna vlažnost je također visoka u polarnim područjima, ali zato pri niskim temperaturama čak i mala količina vodene pare čini zrak zasićenim ili blizu zasićenog. U umjerenim geografskim širinama relativna vlažnost zraka varira s godišnjim dobima - viša je zimi, niža ljeti.
Relativna vlažnost zraka u pustinjama posebno je niska: tamo 1 m 1 zraka sadrži dva do tri puta manje vodene pare nego što je moguće pri određenoj temperaturi.
Za mjerenje relativne vlažnosti zraka koristi se higrometar (od grč. hygros – mokar i metreco – mjerim).
Kada se ohladi, zasićeni zrak ne može zadržati istu količinu vodene pare; on se zgušnjava (kondenzira) pretvarajući se u kapljice magle. Magla se može vidjeti ljeti u vedroj, svježoj noći.
Oblaci- ovo je ista magla, samo što se ne formira na površini zemlje, već na određenoj visini. Kako se zrak diže, on se hladi i vodena para u njemu se kondenzira. Nastale sitne kapljice vode čine oblake.
Stvaranje oblaka također uključuje Određena stvar suspendiran u troposferi.
Oblaci mogu imati drugačiji oblik, što ovisi o uvjetima njihova nastanka (tablica 14).
Najniži i najteži oblaci su stratusi. Nalaze se na nadmorskoj visini od 2 km od površine zemlje. Na visini od 2 do 8 km mogu se uočiti slikovitiji kumulusi. Najviši i najlakši su cirusi. Nalaze se na nadmorskoj visini od 8 do 18 km iznad površine zemlje.
|
Obitelji |
Vrste oblaka |
Izgled |
|
A. Gornji oblaci - iznad 6 km |
I. Cirrus |
Nitast, vlaknast, bijel |
|
II. Cirokumulus |
Slojevi i grebeni malih ljuskica i kovrča, bijeli |
|
|
III. Cirostratus |
Prozirni bjelkasti veo |
|
|
B. Srednja naoblaka - iznad 2 km |
IV. Altokumulus |
Slojevi i grebeni bijele i sive boje |
|
V. Altostratificirani |
Glatki veo mliječno sive boje |
|
|
B. Niski oblaci - do 2 km |
VI. Nimbostratus |
Čvrsti bezoblični sivi sloj |
|
VII. Stratokumulus |
Neprozirni slojevi i grebeni sive boje |
|
|
VIII. Slojevito |
Neproziran sivi veo |
|
|
D. Oblaci vertikalnog razvoja - od donjeg prema gornjem sloju |
IX. Kumulus |
Trefovi i kupole su blistavo bijele, s poderanim rubovima na vjetru |
|
X. Kumulonimbus |
Moćne kumulusne mase tamnoolovne boje |
Zaštita atmosfere
Glavni izvori su industrijska poduzeća i automobili. U veliki gradovi Problem zagađenja plinom na glavnim prometnim pravcima vrlo je akutan. Zato u mnogim veliki gradovi u svijetu, pa tako i kod nas, uvedena je ekološka kontrola toksičnosti ispušnih plinova vozila. Prema mišljenju stručnjaka, dim i prašina u zraku mogu prepoloviti opskrbu zemljine površine sunčevom energijom, što će dovesti do promjene prirodnih uvjeta.
Danas, u sklopu našeg članka, govorit ćemo o jednom od najvažnijih slojeva našeg nebesko tijelo, o Zemljinoj atmosferi, a mi ćemo dati odgovore na mnoga popularna pitanja o ovoj plinovitoj ljusci.
Što je atmosfera
Atmosfera je jedan od slojeva našeg planeta, koji nije ništa više od plinovite ljuske. Naša atmosfera drži se na mjestu zahvaljujući zemljinoj privlačnosti, zbog sila gravitacije. U osnovi, naša se atmosfera sastoji od kisika kao i ugljičnog dioksida.
Zašto se atmosfera naziva Zemljinim oklopom?
Često se plinski sloj ljuske našeg planeta konvencionalno naziva našim nevidljivim oklopom. A odgovor na pitanje o podrijetlu ovog imena vrlo je jednostavan, jer je Zemljina atmosfera naša zaštita od meteorita i drugih kozmičkih tijela koja mogu pasti na površinu. Osim toga, atmosfera nas štiti i od radijacijskih zraka koje emitira Sunce. Nisu u stanju proći kroz sloj plina i naštetiti čovječanstvu.
Meteoriti, kao što je poznato, mogu pasti prema Zemlji, ali mnogi od njih se jednostavno zapale i ne dopru do površine. A ako govorimo o tome zašto meteorit, koji leti kroz Zemljinu atmosferu, postaje vruć, onda je odgovor i ovdje vrlo jednostavan. Ulaskom u atmosferu, zbog vrlo pristojne brzine pada, te zbog trenja koje nastaje između atmosfere i samog svemirskog tijela, ono se zagrijava i jednostavno svijetli.
Zašto postoji atmosfera: kako se pojavila?
Postavlja se i pitanje zašto atmosfera uopće postoji, zašto se okreće s našim planetom i ne bježi u svemir. I tu nema tajni od modernih umova čovječanstva, ljudi su već davno dobili odgovor na ovo pitanje.
Prvo moramo odgovoriti zašto atmosfera rotira sa Zemljom. Poanta je da tu opet dolazi do izražaja moć. univerzalna gravitacija, gravitacija, koja održava našu atmosferu u položaju u kojem je. Međutim, ono što je gore rečeno sasvim je prikladno kao odgovor na pitanje zašto Zemljina atmosfera ne pobjegne u svemir.
Zašto u atmosferi nema vodika?
Opća je činjenica da u našoj atmosferi gotovo da nema vodika. Razlog za ovaj fenomen je što su njegove molekule vrlo lagane, stoga brzo isparava u svemir, a njegov udio u sloju Zemljine atmosfere je minimalan.
