Атмосфера. Будова і склад атмосфери Землі

Атмосфера – газова оболонка нашої планети, яка обертається разом із Землею. Газ, що знаходиться в атмосфері, називають повітрям. Атмосфера стикається з гідросферою і частково покриває літосферу. А ось верхні межі визначити важко. Умовно прийнято вважати, що атмосфера простягається вгору приблизно на три тисячі кілометрів. Там вона плавно перетікає в безповітряний простір.

Хімічний склад атмосфери Землі
Формування хімічного складу атмосфери почалося близько чотирьох мільярдів років тому. Спочатку атмосфера складалася лише з легких газів – гелію і водню. На думку вчених вихідними передумовами створення газової оболонки навколо Землі стали виверження вулканів, які разом з лавою викидали величезна кількість газів. Надалі почався газообмін з водними просторами, з живими організмами, з продуктами їх діяльності. Склад повітря поступово змінювався і в сучасному вигляді зафіксувався кілька мільйонів років тому.

Головні ж складові атмосфери це азот (близько 79%) і кисень (20%). Відсоток, припадає на наступні гази: аргон, неон, гелій, метан, вуглекислий газ, водень, криптон, ксенон, озон, аміак, двоокису сірки та азоту, закис азоту і окис вуглецю.

Крім того, в повітрі міститься водяна пара і тверді частинки (пилок рослин, пил, кристалики солі, домішки аерозолів).

Останнім часом вчені відзначають не якісне, а кількісне зміна деяких інгредієнтів повітря. І причина тому – людина і його діяльність. Тільки за останні 100 років вміст вуглекислого газу зросла в десять разів! Це загрожує багатьма проблемами, найглобальніша з яких – зміна клімату.

Формування погоди і клімату
Атмосфера відіграє найважливішу роль у формуванні клімату і погоди на Землі. Дуже багато залежить від кількості сонячних променів, від характеру підстилаючої поверхні і атмосферної циркуляції.

Розглянемо фактори по порядку.

1. Атмосфера пропускає тепло сонячних променів і поглинає шкідливу радіацію. Про те, що промені Сонця падають на різні ділянки Землі під різними кутами, знали ще стародавні греки. Саме слово “клімат” в перекладі з давньогрецької означає “нахил”. Так, на екваторі сонячні промені падають практично прямовисно, тому тут дуже жарко. Чим ближче до полюсів, тим більше кут нахилу. І температура знижується.

2. Через нерівномірне нагрівання Землі в атмосфері формуються повітряні течії. Вони класифікуються за своїми розмірами. Найменші (десятки і сотні метрів) – це місцеві вітру. Далі йдуть мусони і пасати, циклони й антициклони, планетарні фронтальні зони.

Всі ці повітряні маси постійно переміщаються. Деякі з них досить статичні. Наприклад, пасати, які дмуть від субтропіків в напрямку до екватора. Рух інших багато в чому залежить від атмосферного тиску.

3. Атмосферний тиск – ще один фактор, що впливає на формування клімату. Це тиск повітря на поверхню землі. Як відомо, повітряні маси переміщаються з області з підвищеним атмосферним тиском у бік області, де це тиск нижче.

Всього виділено 7 зон. Екватор – зона низького тиску. Далі, по обидві сторони від екватора аж до тридцятих широт – область високого тиску. Від 30 ° до 60 ° – знову низький тиск. А від 60 ° до полюсів – зона високого тиску. Між цими зонами і циркулюють повітряні маси. Ті, що йдуть з моря на сушу, несуть дощі і негода, а ті, що дмуть з континентів – ясну і суху погоду. У місцях, де повітряні течії стикаються, утворюються зони атмосферного фронту, які характеризуються опадами і похмурої, вітряною погодою.

Вчені довели, що від атмосферного тиску залежить навіть самопочуття людини. За міжнародними стандартами нормальний атмосферний тиск – 760 мм рт. стовпа при температурі 0 ° C. Цей показник розрахований на ті ділянки суші, які знаходяться практично врівень з рівнем моря. З висотою тиск знижується. Тому, наприклад, для Санкт-Петербурга 760 мм рт.ст. – це норма. А ось для Москви, яка розташована вище, нормальний тиск – 748 мм рт.ст.

Тиск змінюється не тільки по вертикалі, але і по горизонталі. Особливо це відчувається при проходженні циклонів.

Будова атмосфери
Атмосфера нагадує листковий пиріг. І кожен шар має свої особливості.

• Тропосфера – найближчий до Землі шар. “Товщина” цього шару змінюється в міру віддалення від екватора. Над екватором шар простягається вгору на 16-18 км, у помірних зонах – на 10-12км, на полюсах – на 8-10 км.

Саме тут міститься 80% всієї маси повітря і 90% водяної пари. Тут утворюються хмари, виникають циклони і антициклони. Температура повітря залежить від висоти місцевості. У середньому вона знижується на 0,65 ° C на кожні 100 метрів.

• Тропопауза – перехідний шар атмосфери. Його висота – від декількох сотень метрів до 1-2 км. Температура повітря влітку вище, ніж взимку. Так, наприклад, над полюсами взимку -65 ° C. А над екватором в будь-який час року тримається -70 ° C.

• Стратосфера – це шар, верхня межа якого проходить на висоті 50-55 кілометрів. Турбулентність тут низька, вміст водяної пари в повітрі – нікчемна. Зате дуже багато озону. Максимальна його концентрація – на висоті 20-25 км. У стратосфері температура повітря починає підвищуватися і досягає позначки + 0,8 ° C. Це обумовлено тим, що озоновий шар взаємодіє з ультрафіолетовим випромінюванням.

• Стратопауза – невисокий проміжний шар між стратосферою і наступної за нею мезосферою.

• Мезосфера – верхня межа цього шару – 80-85 кілометрів. Тут відбуваються складні фотохімічні процеси за участю вільних радикалів. Саме вони забезпечують щось ніжне блакитне сяйво нашої планети, яке бачиться з космосу.

У мезосфері згорає більшість комет і метеоритів.

• Мезопауза – наступний проміжний шар, температура повітря в якому мінімум -90 °.

• Термосфера – верхня межа шару проходить приблизно по позначці 800 км. Температура повітря зростає. Вона може варіюватися від + 500 ° C до + 1000 ° C. Протягом доби температурні коливання становлять сотні градусів! Але повітря тут настільки розріджене, що розуміння терміну “температура” як ми його уявляємо, тут не доречно.

• Іоносфера – об’єднує мезосферу, Мезопауза і термосферу. Повітря тут складається в основному з молекул кисню та азоту, а також з квазинейтральной плазми. Сонячні промені, потрапляючи в іоносферу сильно іонізують молекули повітря. У нижньому шарі (до 90 км) ступінь іонізація низька. Чим вище, тим більше іонізація. Так, на висоті 100-110 км електрони концентруються. Це сприяє відображенню коротких і середніх радіохвиль.

Найважливіший шар іоносфери – верхній, який знаходиться на висоті 150-400 км. Його особливість у тому, що він відбиває радіохвилі, а це сприяє передачі радіосигналів на значні відстані.

полярне сяйво

Саме в іоносфері відбуваються таке явище, як полярне сяйво.

• Екзосфера – складається з атомів кисню, гелію і водню. Газ в цьому шарі дуже розріджене і нерідко атоми водню вислизають в космічний простір. Тому цей шар і називають “зоною розсіювання”.

Першим вченим, який припустив, що наша атмосфера має вагу, був італієць Е. Торрічеллі. Остап Бендер, наприклад, у романі “Золоте теля” журився, що на кожну людину тисне повітряний стовп вагою в 14 кг! Але великий комбінатор трохи помилявся. Доросла людина відчуває на себе тиск в 13-15 тонн! Але ми не відчуваємо цієї тяжкості, бо атмосферний тиск врівноважується внутрішнім тиском людини. Вага нашої атмосфери становить 5 300 000 000 000 000 тон. Цифра колосальна, хоча це всього лише мільйонна частина ваги нашої планети.

Посилання на основну публікацію