Атмосфера

Атмосфера

     Что нужнее человеку – живой мир нашей планеты, земля, недра, вода или воздух? Все! Без них невозможно не только наше развитие, но и сама жизнь. Однако нужно подчеркнуть особое значение атмосферы (от греч. atmos – пар и sphaira – шар). Она является резервуаром кислорода – необходимого компонента протекающих в организме окислительно-восстановительных реакций и, кроме того, выполняет защитные функции. Космонавт выходит в открытый космос в скафандре, оберегающем его от губительного воздействия космических лучей. В обще планетарном масштабе таким скафандром является атмосфера.

       Атмосфера имеет протяженность  до 1100 км. На такой высоте еще  обнаруживаются следы составляющих  ее веществ. В то же время  напомним, что действие магнитного  и гравитационного поля Земли  распространяется на все частицы,  находящиеся от нее на расстоянии  до 10 земных радиусов (60 тыс. км). Они  движутся вместе с Землей вокруг  Солнца и поэтому могут считаться  принадлежащими атмосфере.

                По физическим свойствам отдельных частей атмосферы, характеру изменения температуры – устанавливается пять основных ее сфер: тропосфера (0-10 км), стратосфера (10-50 км), мезосфера (50-100 км), термосфера (100-800 км) и экзосфера (800-1100).

 Масса  атмосферы составляет 5* I0 в 15 степени т., однако основное количество вещества сосредоточено в тропосфере и нижней части стратосферы. Так, в объеме атмосферы протяженностью I тыс. км (100-1100 км) вряд ли сконцентрировано по массе больше миллионной доли ее вещества.

            Атмосфера представляет собой  смесь газообразных продуктов,  не вступающих во взаимодействие  при обычных природных условиях. Эта смесь, называемая воздухом, содержит в основном азот, кислород  и аргон.

            Современная наука обозначает 7 слоев  атмосферы и они распределяются следующим образом:

Тропосфера  Стратосфера Мезосфера Термосфера Экзосфера Ионосфера

Магнитосфера Тропосфера

         Нижний слой до высоты 10—15 км над поверхностью Земли называется тропосфера. Верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Она нагревается от Земли, поэтому температура воздуха с высотой падает на 6 °С на 1 километр подъёма. В тропосфере находится почти весь водяной пар и образуются практически все облака. Высота тропосферы над разными широтами планеты неодинакова. Над полюсами она поднимается до 9 км, над умеренными широтами – до 10—12 км, а над экватором — до 15 км. Процессы, происходящие в тропосфере – формирование и перемещение воздушных масс, образование циклонов и антициклонов, появление облаков и выпадение осадков, – определяют погоду и климат у земной поверхности. Выше тропосферы располагается стратосфера, которая простирается до 50—55 км.

Стратосфера

             Стратосфера – слой атмосферы,  лежащий над тропосферой. Стратосфера  характеризуется возрастанием температуры  с высотой. Тропосферу и стратосферу  разделяет переходный слой тропопауза, толщиной 1-2 км. В стратосфере на  высоте около 25 км температура  воздуха постепенно начинает  расти и на 50 км достигает + 10 +30 °С. Такое повышение температуры  связано с тем, что в стратосфере  на высотах 25-30 км находится  слой озона. У поверхности Земли  его содержание в воздухе ничтожно  мало, а на больших высотах  двухатомные молекулы кислорода  поглощают ультрафиолетовую солнечную  радиацию, образуя трёхатомные молекулы  озона. Если бы озон располагался  в нижних слоях атмосферы, на  высоте с нормальным давлением,  толщина его слоя была бы  всего 3 мм.                Озон составляет всего лишь  миллионные доли атмосферы, но  роль его трудно переоценить.  Озоновый «экран» Земли появился 570-400 млн лет тому назад. С тех пор он надежно защищает жизнь от смертоносного излучения. Природное равновесие обеспечивает постоянное содержание озона в озоновом слое.

Мезосфера

           Далее за стратосферой простирается  мезосфера, в которой температура  воздуха с высотой падает до  нескольких десятков градусов  ниже нуля. Верхняя часть атмосферы  характеризуется очень высокими  температурами и называется термосферой.  Газовый состав мезосферы, как  и расположенных ниже атмосферных слоев, постоянен и содержит около 80% азота и 20% кислорода. Мезосферу разделяют на две части – ионосферу — до высоты около 1000 км, где воздух сильно ионизован, и экзосферу — свыше 1000 км.

 В ионосфере  молекулы атмосферных газов поглощают  ультрафиолетовую радиацию Солнца, при этом образуются заряженные  атомы и свободные электроны.  В ионосфере наблюдаются полярные  сияния.

 Близ  верхней границы мезосферы наблюдаются  серебристые облака, освещаемые  солнцем в ночное время. Давление  воздуха на верхней границе  мезосферы в 200 раз меньше, чем  у земной поверхности.

Термосфера

          Термосфера – слой атмосферы,  следующий за мезосферой, — начинается  на высоте 80-90 км и простирается  до 800 км. В термосфере происходит  рост температуры до 1500 С (на высоте 500-600 км), связанный, главным образом, с поглощением солнечной коротковолновой радиации. Причиной является поглощение ультрафиолетового излучения Солнца на высотах 150—300 км, обусловленное ионизацией атмосферного кислорода.

Экзосфера

           Экзосфера – внешний, наиболее  разреженный слой атмосферы от  верхней границы термопаузы и выше, характеризующийся постоянством температуры с высотой. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство.

Ионосфера

        Ионосфера – часть верхней  атмосферы Земли, сильно ионизирующаяся  вследствие облучения космическими  лучами. Ионосфера характеризуется  сильной ионизацией воздуха, которая  происходит под воздействием  ультрафиолетовой солнечной радиации.

Магнитосфера

         Магнитосфера Земли – область  околоземного пространства, физические  свойства которой определяются  магнитным полем Земли и его  взаимодействием с потоками заряженных  частиц солнечного происхождения.  В случае набегающего потока  плазмы, например, в случае взаимодействия собственного магнитного поля планеты с солнечным ветром, магнитосфера представляет полость достаточно сложной формы, обтекаемую солнечным ветром.