Jūros lygyje - 1013,25 hPa (apie 760 mm Hg). Pasaulinė vidutinė oro temperatūra Žemės paviršiuje yra 15 ° C, o temperatūra svyruoja nuo maždaug 57 ° C subtropinėse dykumose iki -89 ° C Antarktidoje. Oro tankis ir slėgis mažėja aukščiui pagal įstatymą, artimą eksponentiniam.

Atmosferos struktūra... Vertikaliai atmosfera turi daugiasluoksnę struktūrą, kurią daugiausia lemia vertikalaus temperatūros pasiskirstymo ypatybės (figūra), kuri priklauso nuo geografinės padėties, sezono, paros laiko ir pan. Apatiniam atmosferos sluoksniui - troposferai - būdingas temperatūros kritimas su aukščiu (apie 6 ° C 1 km), jo aukštis yra nuo 8–10 km poliariniuose platumose iki 16–18 km atogrąžose. Dėl greito oro tankio mažėjimo su aukščiu, troposferoje yra apie 80% visos atmosferos masės. Virš troposferos yra stratosfera - sluoksnis, kuriam paprastai būdinga temperatūros padidėjimas su aukščiu. Pereinamasis sluoksnis tarp troposferos ir stratosferos vadinamas tropopauze. Žemutinėje stratosferoje, iki maždaug 20 km lygio, temperatūra mažai kinta priklausomai nuo aukščio (vadinamasis izoterminis regionas) ir dažnai net šiek tiek sumažėja. Aukščiau temperatūra kyla dėl to, kad ozonas sugeria UV spindulius iš Saulės, iš pradžių lėtai, o nuo 34-36 km lygio - greičiau. Viršutinė stratosferos riba - stratopauzė - yra 50–55 km aukštyje, atitinkančioje maksimalią temperatūrą (260–270 K). Atmosferos sluoksnis, esantis 55-85 km aukštyje, kur temperatūra vėl krenta su aukščiu, vadinamas mezosfera, o viršutinėje jos riboje- mezopauzė- vasarą temperatūra pasiekia 150-160 K, o 200- Žiemą 230 K. Virš mezopauzės prasideda termosfera-sluoksnis, kuriam būdingas spartus temperatūros kilimas, 250 km aukštyje pasiekiantis 800–1200 K. Termosfera sugeria Saulės korpuso ir rentgeno spinduliuotę. degina meteorus, todėl atlieka apsauginio Žemės sluoksnio funkciją. Dar aukštesnė yra egzosfera, iš kurios atmosferos dujos dėl išsisklaidymo yra išsklaidytos į pasaulio erdvę ir kur palaipsniui pereinama iš atmosferos į tarpplanetinę erdvę.

Atmosferos sudėtis... Iki maždaug 100 km aukščio atmosfera yra praktiškai vienalytė cheminės sudėties ir vidurkio atžvilgiu molekulinė masė oras (apie 29) jame yra pastovus. Netoli Žemės paviršiaus atmosferą sudaro azotas (apie 78,1% tūrio) ir deguonis (apie 20,9%), taip pat yra nedidelis kiekis argono, anglies dioksido (anglies dioksido), neono ir kitų pastovių ir kintamų komponentų (žr. ).

Be to, atmosferoje yra nedidelis kiekis ozono, azoto oksidų, amoniako, radono ir tt. Santykinis pagrindinių oro sudedamųjų dalių kiekis laikui bėgant yra pastovus ir nevienodas įvairiuose geografiniuose regionuose. Vandens garų ir ozono kiekis kinta erdvėje ir laike; nepaisant mažo turinio, jų vaidmuo atmosferos procesuose yra labai svarbus.

Virš 100-110 km deguonies, anglies dioksido ir vandens garų molekulės išsiskiria, todėl oro molekulinė masė mažėja. Maždaug 1000 km aukštyje ima dominuoti lengvos dujos - helis ir vandenilis, o dar aukščiau Žemės atmosfera pamažu virsta tarpplanetinėmis dujomis.

Svarbiausia kintanti atmosferos sudedamoji dalis yra vandens garai, kurie į atmosferą patenka garinant iš vandens paviršiaus ir drėgno dirvožemio, taip pat augalams perpilant. Santykinis vandens garų kiekis kinta netoli žemės paviršiaus - nuo 2,6% atogrąžose iki 0,2% poliarinėse platumose. Aukštyje jis greitai nukrinta, perpus sumažėja jau 1,5–2 km aukštyje. Vertikalioje vidutinių platumų atmosferos kolonoje yra apie 1,7 cm „nusodinto vandens sluoksnio“. Kai vandens garai kondensuojasi, susidaro debesys, iš kurių atmosferos krituliai patenka lietaus, krušos, sniego pavidalu.

Svarbus atmosferos oro komponentas yra ozonas, kuris yra sutelktas 90% stratosferoje (nuo 10 iki 50 km), apie 10% jo yra troposferoje. Ozonas sugeria kietą UV spinduliuotę (kurios bangos ilgis yra mažesnis nei 290 nm), ir tai yra jo apsauginis vaidmuo biosferoje. Bendro ozono kiekio vertės skiriasi priklausomai nuo platumos ir sezono nuo 0,22 iki 0,45 cm (ozono sluoksnio storis esant p = 1 atm slėgiui ir T = 0 ° C temperatūrai). Ozono skylėse, pastebėtose pavasarį Antarktidoje nuo devintojo dešimtmečio pradžios, ozono kiekis gali nukristi iki 0,07 cm. Jis didėja nuo pusiaujo iki polių ir kasmet svyruoja: didžiausias pavasarį ir mažiausiai rudenį, o amplitudė atogrąžose kasmetinė variacija nedidelė ir auga link aukštų platumų. Esminis kintamasis atmosferos komponentas yra anglies dioksidas, kurio kiekis atmosferoje per pastaruosius 200 metų padidėjo 35%, o tai daugiausia paaiškinama antropogeniniu veiksniu. Pastebimas jo platumos ir sezoninis kintamumas, susijęs su augalų fotosinteze ir tirpumu jūros vanduo(pagal Henrio dėsnį, dujų tirpumas vandenyje mažėja didėjant jo temperatūrai).

Svarbus vaidmuo atmosferos aerozolis vaidina formuojant planetos klimatą - kietas ir skystos dalelės dydžiai nuo kelių nm iki dešimčių mikronų. Skiriami natūralios ir antropogeninės kilmės aerozoliai. Aerozolis susidaro dujų fazės reakcijų metu iš augalinių atliekų ir ekonominė veiklažmonių, ugnikalnių išsiveržimai, dėl vėjo pakilusių dulkių nuo planetos paviršiaus, ypač iš jos dykumos regionų, taip pat susidaro iš kosminių dulkių, patenkančių į viršutinę atmosferos dalį. Didžioji dalis aerozolio yra sutelkta troposferoje; ugnikalnių išsiveržimų aerozolis sudaro vadinamąjį Junge sluoksnį maždaug 20 km aukštyje. Didžiausias skaičius antropogeninis aerozolis patenka į atmosferą eksploatuojant transporto priemones ir šilumines jėgaines, chemijos gamyba, kuro deginimas ir tt Todėl kai kuriuose regionuose atmosferos sudėtis labai skiriasi nuo įprasto oro, todėl reikėjo sukurti specialią tarnybą, skirtą stebėti ir stebėti atmosferos oro taršos lygį.

Atmosferos evoliucija... Šiuolaikinė atmosfera, matyt, turi antrinę kilmę: ji susiformavo iš dujų, kurias išskyrė kietas Žemės apvalkalas, kai buvo suformuota planeta maždaug prieš 4,5 milijardo metų. Per geologinę Žemės istoriją atmosfera smarkiai pasikeitė dėl įvairių veiksnių: dujų, daugiausia lengvesnių, išsisklaidymo (nepastovumo). erdvės; dėl to iš litosferos išsiskiria dujos vulkaninė veikla; cheminės reakcijos tarp atmosferos komponentų ir uolienų žemės pluta; fotocheminės reakcijos pačioje atmosferoje veikiamos saulės UV spindulių; tarpplanetinės terpės medžiagos (pvz., meteorinės medžiagos) kaupimasis (užfiksavimas). Atmosferos raida yra glaudžiai susijusi su geologiniais ir geocheminiais procesais, o pastaruosius 3–4 milijardus metų-taip pat su biosferos veikla. Nemaža dalis dujų, sudarančių šiuolaikinę atmosferą (azotas, anglies dioksidas, vandens garai), atsirado vulkaninės veiklos ir įsibrovimo metu, kurie jas išsklaidė iš Žemės gelmių. Deguonis pastebimai atsirado maždaug prieš 2 milijardus metų dėl fotosintezės organizmų, kilusių iš paviršiniai vandenys vandenynas.

Remiantis karbonato nuosėdų cheminės sudėties duomenimis, buvo gauti anglies dioksido ir deguonies kiekiai geologinės praeities atmosferoje. Per visą Fanerozojaus laikotarpį (paskutinius 570 milijonų Žemės istorijos metų) anglies dioksido kiekis atmosferoje labai skyrėsi priklausomai nuo ugnikalnio aktyvumo lygio, vandenyno temperatūros ir fotosintezės lygio. Dauguma Tuo metu anglies dioksido koncentracija atmosferoje buvo žymiai didesnė nei šiuolaikinė (iki 10 kartų). Fanerozojaus atmosferoje labai pasikeitė deguonies kiekis, vyravo tendencija jį didinti. Prekambrijos atmosferoje anglies dioksido masė, kaip taisyklė, buvo didesnė, o deguonies masė - mažesnė nei Fanozozo atmosferoje. Anglies dioksido kiekio svyravimai praeityje turėjo didelę įtaką klimatui, sustiprindami šiltnamio efektą, kai padidėjo anglies dioksido koncentracija, todėl klimatas pagrindinėje Fanerozojaus dalyje buvo daug šiltesnis nei šiuolaikinėje eroje. .

Atmosfera ir gyvenimas... Be atmosferos Žemė būtų negyva planeta. Organinis gyvenimas vyksta glaudžiai sąveikaujant su atmosfera ir su ja susijusiu klimatu bei oru. Mažos masės, palyginti su visa planeta (maždaug milijoninė dalis), atmosfera yra būtinas visoms gyvybės formoms. Gyvybinei organizmų veiklai didžiausią reikšmę turi deguonis, azotas, vandens garai, anglies dioksidas, ozonas. Kai fotosintezės augalai sugeria anglies dioksidą, susidaro organinės medžiagos, kurias kaip energijos šaltinį naudoja didžioji dauguma gyvų būtybių, įskaitant žmones. Deguonis yra būtinas aerobiniams organizmams, kuriems energijos srautą užtikrina oksidacijos reakcijos organinės medžiagos... Azotas, pasisavinamas kai kurių mikroorganizmų (azoto fiksatorių), yra būtinas augalų mineralinei mitybai. Ozonas, sugeriantis kietą Saulės UV spinduliuotę, žymiai susilpnina šią kenksmingą gyvenimo dalį. saulės radiacija... Vandens garų kondensacija atmosferoje, debesų susidarymas ir vėlesni atmosferos kritulių krituliai tiekia vandenį į žemę, be kurios neįmanomos jokios gyvybės formos. Gyvybinę organizmų veiklą hidrosferoje daugiausia lemia skaičius ir cheminė sudėtis vandenyje ištirpusių atmosferos dujų. Kadangi cheminė atmosferos sudėtis labai priklauso nuo organizmų aktyvumo, biosfera ir atmosfera gali būti laikomos vieninga sistema, kurių priežiūra ir evoliucija (žr. Biogeocheminiai ciklai) turėjo didelę reikšmę atmosferos sudėties pokyčiams per visą Žemės, kaip planetos, istoriją.

Spinduliuotė, šiluma ir vandens balansai atmosfera... Saulės spinduliuotė yra praktiškai vienintelis energijos šaltinis visiems fiziniai procesai atmosferoje. Pagrindinis bruožas atmosferos spinduliuotės režimo-vadinamasis šiltnamio efektas: atmosfera gana gerai perduoda saulės spinduliuotę į žemės paviršių, tačiau aktyviai sugeria ilgųjų bangų šiluminę spinduliuotę iš žemės paviršiaus, kurios dalis grįžta į paviršių pavidalu priešspinduliuotės, kuri kompensuoja šilumos nuostolius dėl žemės paviršiaus (žr. Atmosferos spinduliuotė). Jei nebūtų atmosferos, vidutinė žemės paviršiaus temperatūra būtų -18 ° C, iš tikrųjų ji yra 15 ° C. Įeinanti saulės spinduliuotė iš dalies (apie 20%) absorbuojama į atmosferą (daugiausia vandens garų, vandens lašelių, anglies dioksido, ozono ir aerozolių), taip pat yra išsklaidyta (apie 7%) dėl aerozolių dalelių ir tankio svyravimų (Rayleigh sklaida). ). Bendra radiacija pasiekęs žemės paviršių, iš dalies (apie 23%) nuo jo atsispindi. Atspindį lemia pagrindinio paviršiaus, vadinamojo albedo, atspindys. Vidutiniškai Žemės albedas integruotam saulės spinduliuotės srautui yra artimas 30%. Jis svyruoja nuo kelių procentų (sausas dirvožemis ir černozemas) iki 70–90% ką tik iškritusio sniego. Spinduliuotės šilumos mainai tarp Žemės paviršiaus ir atmosferos labai priklauso nuo albedo ir yra nustatomi pagal efektyvią Žemės paviršiaus spinduliuotę ir jos absorbuojamą atmosferos spinduliuotę. Algebrinė spinduliuotės srautų suma, patekusi į Žemės atmosferą iš kosmoso ir paliekanti ją atgal, vadinama spinduliuotės balansu.

Saulės spinduliuotės transformacijos po jos absorbcijos atmosferoje ir žemės paviršiuje lemia Žemės, kaip planetos, šilumos balansą. Pagrindinis šaltinisšiluma atmosferai - žemės paviršiui; šiluma iš jo perduodama ne tik ilgųjų bangų spinduliuotės pavidalu, bet ir konvekcijos būdu, taip pat išsiskiria kondensuojant vandens garus. Šių šilumos srautų dalis vidutiniškai yra atitinkamai 20%, 7%ir 23%. Tai taip pat prideda apie 20% šilumos dėl tiesioginės saulės spinduliuotės absorbcijos. Saulės spinduliuotės srautas per laiko vienetą per ploto vienetą, statmeną saulės spinduliams ir esantį už atmosferos ribų vidutiniu atstumu nuo Žemės iki Saulės (vadinamoji saulės konstanta) yra 1367 W / m 2, pokyčiai yra 1-2 W / m 2, priklausomai nuo ciklo saulės aktyvumas... Kai planetinis albedas sudaro apie 30%, vidutinis laiko saulės energijos srautas į planetą yra 239 W / m 2. Kadangi Žemė kaip planeta vidutiniškai išmeta į kosmosą tiek pat energijos, pagal Stefano-Boltzmanno įstatymą efektyvi išeinančios šiluminės bangos spinduliuotės temperatūra yra 255 K (-18 ° C). Tuo pačiu metu vidutinė žemės paviršiaus temperatūra yra 15 ° C. Skirtumas tarp 33 ° C yra dėl šiltnamio efektas.

Atmosferos vandens balansas kaip visuma atitinka iš Žemės paviršiaus išgaravusio drėgmės kiekio lygybę, kritulių kiekį, iškritusį ant Žemės paviršiaus. Virš vandenynų esanti atmosfera išgarinimo procesuose gauna daugiau drėgmės nei sausumoje, o kritulių pavidalu praranda 90%. Vandens garų perteklius virš vandenynų oro srovėmis patenka į žemynus. Vandens garų, patekusių į atmosferą iš vandenynų į žemynus, kiekis yra lygus į vandenynus tekančių upių tūriui.

Oro judėjimas... Žemė yra rutulio formos, todėl į jos aukštąsias platumas patenka daug mažiau saulės spindulių nei į tropikus. Dėl to tarp platumos atsiranda dideli temperatūros kontrastai. Temperatūros pasiskirstymui didelę įtaką daro ir santykinė vandenynų ir žemynų padėtis. Dėl didelės masės vandenyno vandenys ir didelė šilumos talpa vandens sezoniniai vandenyno paviršiaus temperatūros svyravimai yra daug mažesni nei sausumos. Atsižvelgiant į tai, vidutinėse ir aukštose platumose oro temperatūra virš vandenynų vasarą yra pastebimai žemesnė nei žemynuose, o žiemą - aukštesnė.

Netolygus atmosferos šildymas skirtingose ​​srityse pasaulis sukelia nevienodą atmosferos slėgio pasiskirstymą erdvėje. Jūros lygyje slėgio pasiskirstymui būdingas santykinai žemos vertės netoli pusiaujo, subtropikų (aukšto slėgio diržų) padidėjimas ir vidutinių bei aukštų platumų sumažėjimas. Tuo pačiu metu ekstratropinių platumų žemynuose slėgis paprastai padidėja žiemą ir sumažėja vasarą, o tai susiję su temperatūros pasiskirstymu. Slėgio gradientas pagreitina orą iš aukšto į žemo slėgio regionus, todėl oro masės juda. Judančioms oro masėms taip pat įtakos turi Žemės sukimosi nukreipimo jėga (Koriolio jėga), trinties jėga, mažėjant aukščiui, ir kreivinės trajektorijos ir išcentrinė jėga. Didelė svarba turi neramų oro maišymąsi (žr. Turbulencija atmosferoje).

Sudėtinga oro srovių sistema (bendra atmosferos cirkuliacija) yra susijusi su planetinio slėgio pasiskirstymu. Dienovidinio plokštumoje vidutiniškai atsekamos dvi ar trys dienovidinio cirkuliacijos ląstelės. Netoli pusiaujo įkaitęs oras pakyla ir nukrinta subtropikuose, sudarydamas Hadley ląstelę. Toje pačioje vietoje nuleidžiamas Ferrell grįžtamojo elemento oras. Didelėse platumose dažnai atsekama tiesi polinė ląstelė. Dienovidinių cirkuliacijos greitis yra 1 m / s ar mažesnis. Dėl Koriolio jėgos poveikio vakarų vėjai pastebimi didžiojoje atmosferos dalyje, o vidutinio troposferos greitis yra apie 15 m / s. Yra palyginti stabilios vėjo sistemos. Tai apima prekybos vėjus - vėjus, pučiančius nuo aukšto slėgio diržų subtropikuose iki pusiaujo su pastebimu rytiniu komponentu (iš rytų į vakarus). Musonai yra gana stabilūs - oro srautai, kurie turi aiškiai išreikštą sezoninį pobūdį: vasarą jie pučia iš vandenyno į žemyną, o žiemą - priešinga kryptimi. Musonai yra ypač reguliarūs Indijos vandenynas... Vidurinėse platumose oro masės daugiausia juda vakarų kryptimi(iš vakarų į rytus). Tai atmosferos frontų zona, ant kurios kyla dideli sūkuriai - ciklonai ir anticiklonai, apimantys šimtus ir net tūkstančius kilometrų. Tropikuose taip pat pasitaiko ciklonų; čia jie yra mažesni, tačiau labai dideli vėjo greičiai, pasiekiantys uragano jėgą (33 m / s ir daugiau), vadinamieji tropiniai ciklonai. Atlanto vandenyne ir Ramiojo vandenyno rytuose jie vadinami uraganais, o Ramiojo vandenyno vakaruose - taifūnais. Viršutinėje troposferoje ir apatinėje stratosferoje, regionuose, skiriančiuose tiesioginę Hadley dienovidinio cirkuliacijos ląstelę ir atvirkštinę Ferrell ląstelę, dažnai pastebima gana siaura, šimtų kilometrų pločio. reaktyviniai srautai su ryškiai apibrėžtomis ribomis, per kurias vėjas siekia 100–150 ir net 200 m / s.

Klimatas ir oras... Saulės spinduliuotės, patenkančios į skirtingas platumas, skirtumo skirtumas fizines savybesžemės paviršiaus, lemia Žemės klimato įvairovę. Nuo pusiaujo iki atogrąžų platumų oro temperatūra šalia žemės paviršiaus vidutiniškai siekia 25–30 ° C ir mažai kinta ištisus metus. V pusiaujo diržas paprastai būna daug kritulių, o tai sukuria sąlygas pernelyg drėgmei. V atogrąžų zonos kritulių kiekis mažėja ir kai kuriose vietovėse tampa labai mažas. Čia yra didžiulės Žemės dykumos.

Subtropinėse ir vidutinėse platumose oro temperatūra smarkiai kinta ištisus metus, o vasaros ir žiemos temperatūrų skirtumas ypač didelis žemynų teritorijose, esančiose toli nuo vandenynų. Taigi kai kuriuose Rytų Sibiro regionuose metinė oro temperatūros amplitudė siekia 65 ° C. Drėkinimo sąlygos šiose platumose yra labai įvairios, daugiausia priklauso nuo bendros atmosferos cirkuliacijos ir kiekvienais metais labai skiriasi.

Poliarinėse platumose temperatūra išlieka žema ištisus metus, net jei pastebimi sezoniniai svyravimai. Tai prisideda prie plačiai paplitusio ledo dangos vandenynuose ir sausumoje bei amžinojo įšalo, kuris užima daugiau kaip 65% jos ploto Rusijoje, daugiausia Sibire.

Per pastaruosius dešimtmečius pasaulinio klimato pokyčiai tapo vis labiau pastebimi. Temperatūra labiau kyla aukštose platumose nei žemose; daugiau žiemą nei vasarą; naktį daugiau nei dieną. Per XX amžių vidutinė metinė oro temperatūra netoli žemės paviršiaus Rusijoje pakilo 1,5–2 ° C, o kai kuriuose Sibiro regionuose-keliais laipsniais. Tai susiję su šiltnamio efekto padidėjimu dėl padidėjusio pėdsakų dujų koncentracijos.

Orą lemia atmosferos cirkuliacijos sąlygos ir Geografinė vieta reljefas, jis yra stabiliausias atogrąžose ir labiausiai kintantis vidurinėse ir aukštose platumose. Labiausiai oro sąlygos keičiasi oro masių kaitos zonose, kurias sukelia atmosferos frontų, ciklonų ir anticiklonų praėjimas, nešantys kritulius ir padidėjusį vėją. Duomenys orų prognozavimui renkami antžeminėse oro stotyse, jūrų ir orlaivis, iš meteorologinių palydovų. Taip pat žiūrėkite Meteorologija.

Optiniai, akustiniai ir elektriniai reiškiniai atmosferoje... Kai platina elektromagnetinė radiacija atmosferoje dėl šviesos ir įvairių dalelių (aerozolio, ledo kristalų, vandens lašelių) lūžio, absorbcijos ir išsklaidymo atsiranda įvairūs optiniai reiškiniai: vaivorykštė, karūnos, aureolė, miražas ir kt. matomas aukštis tvirtovė ir mėlynas dangus. Objektų matomumo diapazoną lemia šviesos sklidimo atmosferoje sąlygos (žr. Atmosferos matomumas). Ryšio diapazonas ir galimybė aptikti objektus instrumentais, įskaitant astronominių stebėjimų galimybę iš Žemės paviršiaus, priklauso nuo atmosferos skaidrumo skirtingais bangos ilgiais. Prieblandos reiškinys vaidina svarbų vaidmenį tiriant optinius nehomogeniškumus stratosferoje ir mezosferoje. Pavyzdžiui, fotografuojant prieblandą su erdvėlaivis leidžia aptikti aerozolių sluoksnius. Elektromagnetinės spinduliuotės sklidimo atmosferoje ypatybės lemia metodų tikslumą. Nuotolinis jutimas jo parametrus. Visus šiuos klausimus, kaip ir daugelį kitų, nagrinėja atmosferos optika. Radijo bangų lūžis ir sklaida lemia radijo priėmimo galimybes (žr. Radijo bangų sklidimas).

Garso sklidimas atmosferoje priklauso nuo erdvinio temperatūros ir vėjo greičio pasiskirstymo (žr. Atmosferos akustika). Tai domina nuotolinį atmosferos stebėjimą. Raketų į viršutinę atmosferą paleisti įkrovų sprogimai suteikė daug informacijos apie vėjo sistemas ir temperatūros eigą stratosferoje ir mezosferoje. Stabiliai sluoksniuotoje atmosferoje, kai temperatūra mažėja aukštyje lėčiau nei adiabatinis gradientas (9,8 K / km), atsiranda vadinamosios vidinės bangos. Šios bangos gali sklisti aukštyn į stratosferą ir net į mezosferą, kur jos susilpnėja, prisidedant prie padidėjusio vėjo ir turbulencijos.

Neigiamas Žemės krūvis ir susidaręs elektrinis laukas, atmosfera kartu su elektra įkrauta jonosfera ir magnetosfera sukuria visuotinį elektros grandinė... Svarbų vaidmenį čia vaidina debesų susidarymas ir perkūnijos elektra. Dėl žaibo iškrovos pavojaus atsirado poreikis sukurti pastatų, konstrukcijų, elektros linijų ir komunikacijų apsaugos nuo žaibo metodus. Šis reiškinys ypač pavojingas aviacijai. Žaibo iškrovos sukelia atmosferos radijo trukdžius, vadinamus atmosferomis (žr. Švilpiančios atmosferos). Per dramatiškas padidėjimas dėl elektrinio lauko intensyvumo, pastebimos švytinčios iškrovos, atsirandančios antgaliuose ir aštrių kampų objektai, išsikišę virš žemės paviršiaus, ant atskirų kalnų viršūnių ir pan. („Elma“ žibintai). Atmosfera visada yra labai įvairi, priklausomai nuo specifines sąlygas lengvų ir sunkių jonų, kurie lemia elektrinis laidumas atmosfera. Pagrindiniai oro jonizatoriai šalia žemės paviršiaus yra radiacija radioaktyviosios medžiagos esančios žemės plutoje ir atmosferoje, taip pat kosminiai spinduliai... Taip pat žiūrėkite Atmosferos elektra.

Žmogaus įtaka atmosferai. Per pastaruosius šimtmečius padidėjo šiltnamio dujos atmosferoje dėl žmogaus ūkinės veiklos. Anglies dioksido procentas padidėjo nuo 2,8–10 2 prieš du šimtus metų iki 3,8–10 2 2005 m., Metano kiekis-nuo 0,7–10 1 maždaug prieš 300–400 metų iki 1,8–10 -4 metų pradžioje. XXI amžius; Apie 20% šiltnamio efekto padidėjimo per pastarąjį šimtmetį sudarė freonai, kurių atmosferoje praktiškai nebuvo iki XX amžiaus vidurio. Šios medžiagos yra pripažintos stratosferos ozono ardytojais ir jų gamyba draudžiama 1987 m. Monrealio protokolu. Didėjančią anglies dioksido koncentraciją atmosferoje lemia didėjantis anglies, naftos, dujų ir kitų rūšių anglies kuro kiekis, taip pat miškų kirtimas, dėl kurio sumažėja anglies dioksido absorbcija fotosintezės būdu. Metano koncentracija didėja didėjant naftos ir dujų gamybai (dėl jos nuostolių), taip pat plečiantis ryžių pasėliams ir didėjant galvijų skaičiui. Visa tai prisideda prie klimato atšilimo.

Siekiant pakeisti orą, buvo sukurti aktyvios įtakos atmosferos procesams metodai. Jie naudojami žemės ūkio augalams apsaugoti nuo krušos, perkūnijos debesyse išsklaidžius specialius reagentus. Taip pat yra metodų, kaip sklaidyti rūkus oro uostuose, apsaugoti augalus nuo šalčio, paveikti debesis, kad padidėtų kritulių kiekis tinkamose vietose arba išsklaidytų debesis masinių įvykių metu.

Atmosferos tyrimas... Informacija apie fizinius procesus atmosferoje pirmiausia gaunama iš meteorologinių stebėjimų, kuriuos atlieka pasaulinis nuolatinių meteorologinių stočių ir postų tinklas, esantis visuose žemynuose ir daugelyje salų. Kasdieniai stebėjimai suteikia informacijos apie oro temperatūrą ir drėgmę, Atmosferos slėgis ir krituliai, debesuotumas, vėjas ir tt Saulės spinduliuotės ir jos transformacijų stebėjimai atliekami aktinometrinėse stotyse. Atmosferos tyrimui didelę reikšmę turi aerologinių stočių tinklai, kuriuose atliekami meteorologiniai matavimai, naudojant radiosondas iki 30–35 km aukščio. Daugelyje stočių atliekami atmosferos ozono stebėjimai, elektros reiškiniai atmosferoje, cheminė oro sudėtis.

Antžeminių stočių duomenis papildo stebėjimai apie vandenynus, kuriuose „orų laivai“ nuolat veikia tam tikrose vandenynų srityse, taip pat meteorologinė informacija, gauta iš tyrimų ir kitų laivų.

Viskas didesnis tūris Pastaraisiais dešimtmečiais informacija apie atmosferą buvo gauta naudojant meteorologinius palydovus, turinčius prietaisus, skirtus fotografuoti debesis ir matuoti saulės ultravioletinės, infraraudonosios ir mikrobangų spinduliuotės srautus. Palydovai teikia informaciją apie vertikalius temperatūros, debesuotumo ir jo vandens kiekio profilius, elementus radiacijos balansas atmosfera, vandenyno paviršiaus temperatūra ir tt Naudojant radijo signalų lūžio iš navigacinių palydovų sistemos matavimus, atmosferoje galima nustatyti vertikalius tankio, slėgio ir temperatūros profilius, taip pat drėgmės kiekį. Padedant palydovams, tapo įmanoma išsiaiškinti Saulės konstantos ir Žemės planetinio albedo vertę, sudaryti Žemės ir atmosferos sistemos radiacijos balanso žemėlapius, išmatuoti mažų atmosferos priemaišų kiekį ir kintamumą. išspręsti daugelį kitų atmosferos fizikos ir aplinkos stebėsenos problemų.

Lit .: Budyko MI Klimatas praeityje ir ateityje. L., 1980; Matvejevo L. T. bendrosios meteorologijos kursas. Atmosferos fizika. 2 -asis leidimas. L., 1984; Budyko M. I., Ronovas A. B., Yanshin A. L. Atmosferos istorija. L., 1985; Khrgian A. Kh. Atmosferos fizika. M., 1986; Atmosfera: vadovas. L., 1991; Khromov S.P., Petrosyants M.A. Meteorologija ir klimatologija. 5 -asis leidimas. M., 2001 m.

G. S. Golitsynas, N. A. Zaiceva.

Žemės atmosfera yra dujinis planetos apvalkalas. Apatinė atmosferos riba eina netoli žemės paviršiaus (hidrosferos ir plutos), o viršutinė riba yra gretimos erdvės plotas (122 km). Atmosferoje yra daug įvairių elementų. Pagrindiniai yra: 78% azoto, 20% deguonies, 1% argono, anglies dioksido, galio neono, vandenilio ir kt. Įdomūs faktai galite peržiūrėti straipsnio pabaigoje arba spustelėję.

Atmosfera turi skirtingus oro sluoksnius. Oro sluoksniai skiriasi temperatūra, dujų ir jų tankio skirtumu ir. Reikėtų pažymėti, kad stratosfera ir troposferos sluoksniai apsaugo Žemę nuo saulės spindulių. Aukštesniuose sluoksniuose gyvas organizmas gali priimti mirtina dozė ultravioletinis saulės spektras. Norėdami greitai pereiti prie norimo atmosferos sluoksnio, spustelėkite atitinkamą sluoksnį:

Troposfera ir tropopauzė

Troposfera - temperatūra, slėgis, aukštis

Viršutinė siena yra maždaug 8-10 km. Vidutinio klimato platumose 16 - 18 km, o polinėse platumose - 10 - 12 km. Troposfera- tai yra apatinis pagrindinis atmosferos sluoksnis. Šiame sluoksnyje yra daugiau nei 80% visos atmosferos oro masės ir beveik 90% visų vandens garų. Troposferoje atsiranda konvekcija ir turbulencija, susidaro ciklonai. Temperatūra mažėja didėjant ūgiui. Gradientas: 0,65 ° / 100 m. Šildoma žemė ir vanduo šildo tiekiamą orą. Įkaitęs oras pakyla į viršų, atvėsta ir susidaro debesys. Temperatūra viršutinėse sluoksnio ribose gali siekti - 50/70 ° C.

Būtent šiame sluoksnyje vyksta klimato pokyčiai. oro sąlygos... Apatinė troposferos riba vadinama žemės nes jame yra daug lakiųjų mikroorganizmų ir dulkių. Vėjo greitis didėja didėjant šio sluoksnio aukščiui.

Tropopauzė

Tai yra pereinamasis troposferos sluoksnis į stratosferą. Čia temperatūros priklausomybė mažėja didėjant aukščiui. Tropopauzė yra mažiausias aukštis, kai vertikalus temperatūros gradientas nukrenta iki 0,2 ° C / 100 m. Tropopauzės aukštis priklauso nuo stiprių klimato sąlygų, tokių kaip ciklonai. Virš ciklonų tropopauzės aukštis mažėja, o virš anticiklonų - didėja.

Stratosfera ir stratopauzė

Stratosferos sluoksnio aukštis yra maždaug 11–50 km. 11 - 25 km aukštyje šiek tiek pasikeičia temperatūra. 25-40 km aukštyje yra inversija temperatūra, nuo 56,5 pakyla iki 0,8 ° C. Nuo 40 km iki 55 km temperatūra palaikoma maždaug 0 ° C. Ši sritis vadinama - Stratopauzė.

Stratosferoje pastebimas saulės spindulių poveikis dujų molekulėms, jos išsiskiria į atomus. Šiame sluoksnyje beveik nėra vandens garų. Šiuolaikiniai viršgarsiniai komerciniai orlaiviai skrenda iki 20 km aukštyje dėl stabilių skrydžių sąlygų. Didelio aukščio meteorologiniai balionai kyla į 40 km aukštį. Čia yra stabilios oro srovės, jų greitis siekia 300 km / h. Taip pat šiame sluoksnyje yra koncentruotas ozonas, sluoksnis, sugeriantis ultravioletinius spindulius.

Mezosfera ir mezopauzė - sudėtis, reakcijos, temperatūra

Mezosferos sluoksnis prasideda maždaug 50 km ir baigiasi 80–90 km. Temperatūra mažėja, kai aukštis padidėja apie 0,25–0,3 ° C / 100 m. Pagrindinis energijos poveikis čia yra spinduliuotės šilumos perdavimas. Sudėtingi fotocheminiai procesai, kuriuose dalyvauja laisvieji radikalai (turi 1 arba 2 nesuporuotus elektronus), nes jie įgyvendina švytėti atmosfera.

Beveik visi meteorai dega mezosferoje. Mokslininkai šią zoną pavadino - Ignorosfera... Šią sritį sunku ištirti, nes aerodinaminė aviacija čia labai prasta dėl oro tankio, kuris yra 1000 kartų mažesnis nei Žemėje. Ir bėgti dirbtiniai palydovai tankis vis dar labai didelis. Tyrimai atliekami naudojant meteorologines raketas, tačiau tai yra iškreipta. Mezopauzė pereinamasis sluoksnis tarp mezosferos ir termosferos. Turi ne žemesnę kaip -90 ° C temperatūrą.

Kišeninė linija

Kišeninė linija vadinama riba tarp Žemės atmosferos ir kosmoso. Tarptautinės aeronautikos federacijos (FAI) duomenimis, šios sienos aukštis yra 100 km. Šis apibrėžimas buvo suteiktas amerikiečių mokslininko Teodoro Von Karmano garbei. Jis nustatė, kad maždaug šiame aukštyje atmosferos tankis yra toks mažas, kad aerodinaminė aviacija čia tampa neįmanoma, nes skraidančio prietaiso greitis turi būti didesnis pirmasis kosmoso greitis... Tokiame aukštyje sąvoka praranda prasmę garso barjeras... Tvarkykite čia orlaivis tai įmanoma tik dėl reaktyvinių jėgų.

Termosfera ir termopauzė

Viršutinė šio sluoksnio riba yra apie 800 km. Temperatūra pakyla iki maždaug 300 km aukščio, kur pasiekia apie 1500 K. Viršuje temperatūra išlieka nepakitusi. Šiame sluoksnyje yra Poliarinės šviesos- atsiranda dėl saulės spindulių poveikio ore. Šis procesas dar vadinamas atmosferos deguonies jonizacija.

Dėl mažo oro tankio skrydžiai virš Karmano linijos yra įmanomi tik balistinėmis trajektorijomis. Visi pilotuojami orbitiniai skrydžiai (išskyrus skrydžius į Mėnulį) vyksta šiame atmosferos sluoksnyje.

Eksosfera - tankis, temperatūra, aukštis

Egzosferos aukštis viršija 700 km. Čia dujos yra labai retos, o procesas vyksta išsklaidymas- dalelių nutekėjimas į tarpplanetinę erdvę. Tokių dalelių greitis gali siekti 11,2 km / sek. Saulės aktyvumo padidėjimas lemia šio sluoksnio storio padidėjimą.

• Dujų apvalkalas neskrenda į kosmosą dėl gravitacijos. Oras susideda iš dalelių, kurios turi savo masę. Iš gravitacijos dėsnio galima spręsti, kad į Žemę traukia kiekvienas masės objektas.
• „Buys-Ballot“ įstatymas teigia, kad jei esate Šiaurės pusrutulyje ir stovite nugara į vėją, tada dešinėje bus aukšto slėgio zona, o kairėje-žemas slėgis. Pietų pusrutulyje bus priešingai.

Tikslus atmosferos dydis nežinomas, nes jo viršutinė riba nėra aiškiai atsekama. Tačiau atmosferos struktūra buvo pakankamai ištirta, kad kiekvienas galėtų įsivaizduoti, kaip yra sutvarkytas mūsų planetos dujų gaubtas.

Atmosferos fiziką tyrinėjantys mokslininkai ją apibrėžia kaip teritoriją aplink Žemę, kuri sukasi su planeta. FAI nurodo šiuos dalykus apibrėžimas:

• riba tarp erdvės ir atmosferos eina palei Karmano liniją. Ši linija, pagal tos pačios organizacijos apibrėžimą, yra aukštis virš jūros lygio 100 km aukštyje.

Viskas, kas yra aukščiau šios linijos, yra kosmosas. Atmosfera į tarpplanetinę erdvę pereina palaipsniui, todėl ir yra skirtingų pažiūrų apie jo dydį.

SU apatinė riba atmosferą, viskas yra daug paprasčiau - ji eina išilgai žemės plutos paviršiaus ir Žemės vandens paviršiaus - hidrosferos. Šiuo atveju siena, galima sakyti, susilieja su žemės ir vandens paviršiais, nes ten esančios dalelės taip pat yra ištirpusių oro dalelių.

Kokie atmosferos sluoksniai yra įtraukti į Žemės dydį

Įdomus faktas: žiemą jis žemesnis, vasarą aukštesnis.

Būtent šiame sluoksnyje atsiranda turbulencija, anticiklonai ir ciklonai, susidaro debesys. Būtent ši sfera yra atsakinga už orų formavimąsi; joje yra apie 80% visų oro masių.

Tropopauzė yra sluoksnis, kuriame temperatūra nesumažėja dėl aukščio. Virš tropopauzės, aukštyje virš 11 ir iki 50 km. Stratosferoje yra ozono sluoksnis, kuris, kaip žinoma, apsaugo planetą nuo ultravioletinių spindulių. Šio sluoksnio oras išleidžiamas, tai paaiškinama charakteristika violetinis atspalvis dangus. Oro greitis čia gali siekti 300 km / h. Tarp stratosferos ir mezosferos yra stratopause - ribinė sfera, kurioje vyksta maksimali temperatūra.

Kitas sluoksnis yra. Jis pasiekia 85-90 kilometrų aukštį. Dangaus spalva mezosferoje yra juoda, todėl žvaigždes galima stebėti net ryte ir po pietų. Ten vyksta patys sudėtingiausi fotocheminiai procesai, kurių metu atsiranda atmosferos švytėjimas.

Tarp mezosferos ir kito sluoksnio yra mezopauzė. Jis apibrėžiamas kaip pereinamasis sluoksnis, kuriame laikomasi minimalios temperatūros. Viršuje, 100 kilometrų aukštyje virš jūros lygio, yra Karmano linija. Virš šios linijos yra termosfera (aukščio riba 800 km) ir egzosfera, kuri taip pat vadinama „išsklaidymo zona“. Maždaug 2–3 tūkstančių kilometrų aukštyje jis patenka į beveik kosmoso vakuumą.

Atsižvelgiant į tai, kad viršutinis atmosferos sluoksnis nėra aiškiai atsekamas, tikslaus jo dydžio apskaičiuoti negalima. Be to, į skirtingos salys yra organizacijų, turinčių skirtingą nuomonę šiuo klausimu. Reikėtų pažymėti, kad Karmano linijaŽemės atmosferos ribą galima laikyti tik sąlygiškai, nes skirtingi šaltiniai naudoja skirtingus ribų ženklus. Taigi, kai kuriuose šaltiniuose galite rasti informacijos, kad viršutinė siena eina 2500–3000 km aukštyje.

NASA skaičiavimams naudoja 122 kilometrų ženklą. Ne taip seniai buvo atlikti eksperimentai, kurie išaiškino sieną, esančią 118 km.

Visi, skridę lėktuvu, yra įpratę prie tokios žinutės: „Mūsų skrydis vyksta 10 000 m aukštyje, temperatūra už borto yra 50 ° C.“ Atrodo, nieko ypatingo. Kuo toliau nuo Saulės įkaitinto Žemės paviršiaus, tuo šalčiau. Daugelis žmonių mano, kad temperatūros mažėjimas su aukščiu vyksta nuolat ir palaipsniui temperatūra krenta, artėjant prie kosmoso temperatūros. Beje, mokslininkai taip manė iki XIX amžiaus pabaigos.

Pažvelkime atidžiau į oro temperatūros pasiskirstymą Žemėje. Atmosfera yra padalinta į kelis sluoksnius, kurie pirmiausia atspindi temperatūros pokyčių pobūdį.

Žemutinė atmosfera vadinama troposfera, o tai reiškia „sukimosi sferą“. Visi oro ir klimato pokyčiai yra fizinių procesų, vykstančių šiame sluoksnyje, rezultatas. Viršutinė šio sluoksnio riba yra ten, kur temperatūros sumažėjimas dėl aukščio užleidžia vietą jo didėjimui, - maždaug 15–16 km aukštyje virš pusiaujo ir 7–8 km virš polių. Kaip ir pati Žemė, atmosfera, veikiama mūsų planetos sukimosi, taip pat yra šiek tiek suplota virš polių ir išsipučia virš pusiaujo. Tačiau šis poveikis yra daug ryškesnis atmosferoje nei kietajame Žemės apvalkale. kryptimi nuo Žemės paviršiaus iki viršutinės troposferos ribos oro temperatūra mažėja. Virš pusiaujo minimali oro temperatūra yra apie -62 ° C, o virš polių -apie -45 ° C. Vidutinio klimato platumose daugiau nei 75% atmosferos masės yra troposferoje. Tropikuose apie 90% yra troposferoje. Atmosferos masės .

1899 m. Jo minimumas buvo rastas vertikaliame temperatūros profilyje tam tikrame aukštyje, o tada temperatūra šiek tiek pakilo. Šio padidėjimo pradžia reiškia perėjimą prie kito atmosferos sluoksnio - į stratosfera, kuris reiškia „sluoksnio sfera.“ Terminas stratosfera reiškia ir atspindi ankstesnę virš troposferos esančio sluoksnio unikalumo idėją. Stratosfera tęsiasi iki maždaug 50 km aukščio virš žemės paviršiaus. ozono reakcija susidarymas - viena iš pagrindinių cheminių reakcijų, vykstančių atmosferoje.

Didžioji ozono dalis yra sutelkta maždaug 25 km aukštyje, tačiau apskritai ozono sluoksnis yra labai ištemptas apvalkalas, apimantis beveik visą stratosferą. Deguonies sąveika su ultravioletiniais spinduliais yra vienas iš naudingų procesų žemės atmosferoje, padedantis išlaikyti gyvybę žemėje. Šios energijos absorbavimas ozonu neleidžia jo pernelyg tekėti į žemės paviršių, kur sukuriamas būtent toks energijos lygis, tinkamas sausumos gyvybės formoms egzistuoti. Ozonosfera kai kuriuos sugeria spinduliuojanti energija einant per atmosferą. Dėl to ozonosferoje nustatomas vertikalus oro temperatūros gradientas, kuris yra apie 0,62 ° С 100 m, ty temperatūra pakyla aukštyje iki viršutinės stratosferos ribos - stratopauzės (50 km) ir, kai kurių nuomone, pasiekia duomenys, 0 ° С.

50–80 km aukštyje yra atmosferos sluoksnis, vadinamas mezosfera... Žodis „mezosfera“ reiškia „tarpinė sfera“, čia oro temperatūra ir toliau mažėja su aukščiu. Virš mezosferos, sluoksnyje, vadinamame termosfera, temperatūra vėl pakyla maždaug 1000 ° C aukštyje, o tada labai greitai nukrenta iki -96 ° C. Tačiau jis nekrenta neribotą laiką, tada temperatūra vėl pakyla.

Termosfera yra pirmasis sluoksnis jonosfera... Skirtingai nuo anksčiau minėtų sluoksnių, jonosfera nesiskiria nuo temperatūros. Jono sfera yra elektrinio pobūdžio sritis, leidžianti įjungti daugybę radijo ryšio tipų. Jonosfera yra padalinta į kelis sluoksnius, žymimus raidėmis D, E, F1 ir F2 Šie sluoksniai taip pat turi specialius pavadinimus. Skirstymą į sluoksnius lemia kelios priežastys, tarp kurių svarbiausia yra nevienodas sluoksnių poveikis radijo bangų perdavimui. Žemiausias sluoksnis D daugiausia sugeria radijo bangas ir taip apsaugo nuo tolesnio jų sklidimo. Geriausiai ištirtas E sluoksnis yra maždaug 100 km virš žemės paviršiaus. Jis taip pat vadinamas Kennelly-Heaviside sluoksniu amerikiečių ir anglų mokslininkų, kurie tuo pačiu ir nepriklausomai jį atrado, vardu. E sluoksnis, kaip milžiniškas veidrodis, atspindi radijo bangas. Šio sluoksnio dėka ilgos radijo bangos nukeliauja toliau, nei būtų galima tikėtis, jei jos sklistų tik tiesia linija, neatsispindėtų nuo E sluoksnio. F sluoksnis turi panašias savybes. Jis dar vadinamas Appletono sluoksniu. Kartu su Kennelly-Heaviside sluoksniu jis atspindi radijo bangas į antžemines radijo stotis. Tokie atspindžiai gali atsirasti skirtingais kampais. „Appleton“ sluoksnis yra maždaug 240 km aukštyje.

Atokiausias atmosferos regionas, antrasis jonosferos sluoksnis, dažnai vadinamas egzosfera... Šis terminas rodo kosmoso pakraščių egzistavimą netoli Žemės. Sunku tiksliai nustatyti, kur baigiasi atmosfera ir prasideda erdvė, nes aukštyje atmosferos dujų tankis palaipsniui mažėja, o pati atmosfera sklandžiai virsta beveik vakuumu, kuriame randamos tik atskiros molekulės. Jau maždaug 320 km aukštyje atmosferos tankis yra toks mažas, kad molekulės gali nukeliauti daugiau nei 1 km, nesusidurdamos viena su kita. Atokiausia atmosferos dalis yra jos viršutinė riba, esanti 480–960 km aukštyje.

Daugiau informacijos apie procesus atmosferoje galima rasti svetainėje „Žemės klimatas“

ATMOSFEROS STRUKTŪRA

Atmosfera(iš senosios graikų kalbos ἀτμός - garas ir σφαῖρα - rutulys) - dujų apvalkalas (geosfera), supantis Žemės planetą. Jo vidinis paviršius dengia hidrosferą ir iš dalies žemės plutą, išorinis ribojasi su beveik kosminės erdvės žeme.

Fizinės savybės

Atmosferos storis yra apie 120 km nuo Žemės paviršiaus. Bendra oro masė atmosferoje yra (5,1-5,3) · 10 18 kg. Iš jų sauso oro masė yra (5,1352 ± 0,0003) · 10 18 kg, bendra vandens garų masė vidutiniškai 1,27 · 10 16 kg.

Švaraus sauso oro molinė masė yra 28,966 g / mol, oro tankis jūros paviršiuje yra maždaug 1,2 kg / m 3. Slėgis 0 ° C temperatūroje jūros lygyje yra 101,325 kPa; kritinė temperatūra - -140,7 ° C; kritinis slėgis - 3,7 MPa; C p esant 0 ° C - 1,0048 · 10 3 J / (kg · K), C v - 0,7159 · 10 3 J / (kg · K) (esant 0 ° C). Oro tirpumas vandenyje (pagal svorį) esant 0 ° C - 0,0036%, esant 25 ° C - 0,0023%.

„Normalioms sąlygoms“ Žemės paviršiuje imami: tankis 1,2 kg / m 3, barometrinis slėgis 101,35 kPa, temperatūra plius 20 ° C ir santykinė drėgmė 50%. Šie sąlyginiai rodikliai yra grynai inžinerinės reikšmės.

Atmosferos struktūra

Atmosfera sluoksniuota. Atmosferos sluoksniai skiriasi vienas nuo kito oro temperatūra, tankis, vandens garų kiekis ore ir kitos savybės.

Troposfera(senovės graikų τρόπος - „posūkis“, „pasikeitimas“ ir σφαῖρα - „kamuolys“) - apatinis, labiausiai ištirtas atmosferos sluoksnis, aukštis poliariniuose regionuose 8-10 km, vidutinio klimato platumose iki 10-12 km , ties pusiauju - 16-18 km.

Kylant troposferoje, temperatūra vidutiniškai mažėja 0,65 K kas 100 m, o viršutinėje dalyje pasiekia 180-220 K. Šis viršutinis troposferos sluoksnis, kuriame temperatūros sumažėjimas sustoja su aukščiu, vadinamas tropopauze. Kitas atmosferos sluoksnis, esantis virš troposferos, vadinamas stratosfera.

Daugiau nei 80% visos atmosferos oro masės yra sutelkta troposferoje, turbulencija ir konvekcija yra labai išvystyta, vyraujanti vandens garų dalis, debesys, susidaro atmosferos frontai, vystosi ciklonai ir anticiklonai. procesus, lemiančius orą ir klimatą. Troposferoje vykstančius procesus pirmiausia lemia konvekcija.

Troposferos dalis, kurioje žemės paviršiuje gali susidaryti ledynai, vadinama chionosfera.

Tropopauzė(iš graikų kalbos τροπος - posūkis, keitimasis ir παῦσις - sustojimas, sustojimas) - atmosferos sluoksnis, kuriame sustoja temperatūros mažėjimas su aukščiu; pereinamasis sluoksnis iš troposferos į stratosferą. Žemės atmosferoje tropopauzė yra 8–12 km (virš jūros lygio) aukštyje poliariniuose regionuose ir iki 16–18 km virš pusiaujo. Tropopauzės aukštis taip pat priklauso nuo sezono (vasarą tropopauzė yra didesnė nei žiemą) ir cikloninio aktyvumo (ciklonuose jis yra mažesnis, o anticiklonų - didesnis)

Tropopauzės storis svyruoja nuo kelių šimtų metrų iki 2–3 kilometrų. Subtropikuose pastebimos tropopauzės pertraukos dėl galingų reaktyvinių srovių. Tropopauzė tam tikrose srityse dažnai sunaikinama ir susidaro iš naujo.

Stratosfera(iš lot. sluoksnio - grindys, sluoksnis) - atmosferos sluoksnis, esantis 11–50 km aukštyje. Nedidelis temperatūros pokytis 11–25 km sluoksnyje (apatinis stratosferos sluoksnis) ir jo padidėjimas 25–40 km sluoksnyje nuo –56,5 iki 0,8 ° C (viršutinis stratosferos sluoksnis arba inversijos sritis) yra būdingi. Pasiekus maždaug 273 K (beveik 0 ° C) vertę maždaug 40 km aukštyje, temperatūra išlieka pastovi iki maždaug 55 km aukščio. Ši pastovios temperatūros sritis vadinama stratopause ir yra riba tarp stratosferos ir mezosferos. Oro tankis stratosferoje yra dešimtis ir šimtus kartų mažesnis nei jūros lygyje.

Būtent stratosferoje yra ozono sluoksnis („ozono sluoksnis“) (15-20–55–60 km aukštyje), kuris lemia viršutinę gyvybės ribą biosferoje. Ozonas (O 3) susidaro dėl fotocheminių reakcijų intensyviausiai ~ 30 km aukštyje. Bendra O 3 masė esant normaliam slėgiui būtų 1,7–4,0 mm storio sluoksnis, tačiau net ir to pakanka, kad sugertų visą gyvenimą kenksmingą Saulės ultravioletinę spinduliuotę. O 3 sunaikinamas, kai jis sąveikauja su laisvaisiais radikalais, NO, halogenų turinčiais junginiais (įskaitant „freonus“).

Stratosferoje išlieka didžioji trumpojo bangos ilgio ultravioletinės spinduliuotės dalis (180-200 nm) ir vyksta trumpųjų bangų energijos transformacija. Šių spindulių įtaka pasikeičia magnetiniai laukai, molekulės suyra, atsiranda jonizacija, atsiranda naujų dujų ir kitų cheminių junginių. Šiuos procesus galima stebėti šiaurės pašvaistės, žaibo ir kitokio švytėjimo pavidalu.

Stratosferoje ir aukštesniuose sluoksniuose, veikiami saulės spindulių, dujų molekulės išsiskiria į atomus (virš 80 km, CO 2 ir H 2 disociuoja, virš 150 km - O 2, virš 300 km - N 2). 200-500 km aukštyje dujų jonizacija taip pat vyksta jonosferoje; 320 km aukštyje įkrautų dalelių (O + 2, O - 2, N + 2) koncentracija yra ~ 1/300 neutralių dalelių koncentracija. Viršutinėje atmosferoje yra laisvųjų radikalų - OH, HO 2 ir kt.

Stratosferoje beveik nėra vandens garų.

Skrydžiai į stratosferą prasidėjo 1930 -aisiais. Plačiai žinomas skrydis pirmuoju stratosferos balionu (FNRS-1), kurį 1931 m. Gegužės 27 d. Atliko Augustas Picardas ir Paulas Kipferis, į 16,2 km aukštį. Šiuolaikiniai koviniai ir viršgarsiniai komerciniai orlaiviai skrenda stratosferoje iki 20 km aukštyje (nors dinaminės lubos gali būti daug didesnės). Didelio aukščio meteorologiniai balionai pakyla iki 40 km; nepilotuojamo oro baliono rekordas - 51,8 km.

Pastaruoju metu JAV kariniuose sluoksniuose daug dėmesio buvo skiriama stratosferos sluoksnių, kurie dažnai vadinami „prieš kosmosu“, plėtrai virš 20 km. « netoli kosmoso» ). Daroma prielaida, kad nepilotuojami dirižabliai ir saulės energija varomi orlaiviai (pvz., „NASA Pathfinder“) galės ilgą laiką likti maždaug 30 km aukštyje ir stebėti bei komunikuoti labai dideliuose plotuose, tačiau išliks šiek tiek pažeidžiami oro gynybos sistemos; tokie prietaisai bus daug kartų pigesni nei palydovai.

Stratopauzė- atmosferos sluoksnis, kuris yra riba tarp dviejų sluoksnių - stratosferos ir mezosferos. Stratosferoje temperatūra didėja didėjant aukščiui, o stratopauzė yra sluoksnis, kuriame temperatūra pasiekia maksimumą. Stratopauzės temperatūra yra apie 0 ° C.

Šis reiškinys pastebimas ne tik Žemėje, bet ir kitose planetose, kuriose yra atmosfera.

Žemėje stratopauzė yra 50–55 km aukštyje virš jūros lygio. Atmosferos slėgis yra apie 1/1000 jūros lygio slėgio.

Mezosfera(iš graikų kalbos μεσο- - „vidurys“ ir σφαῖρα - „rutulys“, „sfera“) - atmosferos sluoksnis aukštyje nuo 40-50 iki 80-90 km. Jam būdinga temperatūros padidėjimas su aukščiu; maksimali (apie + 50 ° C) temperatūra yra maždaug 60 km aukštyje, po to temperatūra pradeda mažėti iki -70 ° arba -80 ° C. Toks temperatūros sumažėjimas siejamas su ozono energetine saulės spinduliuotės (spinduliuotės) absorbcija. Šį terminą 1951 metais priėmė Geografinė ir geofizinė sąjunga.

Mezosferos, taip pat tų, kurios yra žemiau atmosferos sluoksnių, dujų sudėtis yra pastovi ir turi apie 80% azoto ir 20% deguonies.

Mezosferą nuo pagrindinės stratosferos skiria stratopauzė, o nuo viršutinės termosferos - mezopauzė. Mezopauzė iš esmės sutampa su turbopauze.

Meteorai pradeda švytėti ir, kaip taisyklė, visiškai sudegina mezosferoje.

Mezosferoje gali pasirodyti naktiniai debesys.

Skrydžių metu mezosfera yra savotiška „negyva zona“ - oras čia yra per plonas, kad galėtų išlaikyti lėktuvus ar balionus (50 km aukštyje oro tankis yra 1000 kartų mažesnis nei jūros lygyje) ir tuo pačiu laiko, jis yra per tankus dirbtiniams skrydžiams .. palydovai tokioje žemoje orbitoje. Tiesioginiai mezosferos tyrimai daugiausia atliekami naudojant suborbitalines meteorologines raketas; apskritai mezosfera buvo tiriama blogiau nei kiti atmosferos sluoksniai, todėl mokslininkai ją pavadino „ignorosfera“.

Mezopauzė

Mezopauzė- atmosferos sluoksnis, skiriantis mezosferą ir termosferą. Žemėje jis yra 80-90 km aukštyje virš jūros lygio. Mezopauzės metu minimali temperatūra yra apie -100 ° C. Žemiau (pradedant nuo maždaug 50 km aukščio) temperatūra krenta kartu su aukščiu, aukščiau (iki maždaug 400 km aukščio) ji vėl kyla. Mezopauzė sutampa su apatine rentgeno spindulių aktyvios absorbcijos srities riba ir trumpiausios bangos ilgio ultravioletine spinduliuote iš Saulės. Tokiame aukštyje pastebimi naktiniai debesys.

Mezopauzė egzistuoja ne tik Žemėje, bet ir kitose planetose, kuriose yra atmosfera.

Karmano linija- aukštis virš jūros lygio, kuris paprastai laikomas riba tarp Žemės atmosferos ir erdvės.

Tarptautinė tarptautinė federacija (FAI) nustato Karmano liniją 100 km virš jūros lygio.

Aukštis buvo pavadintas Vengrijos kilmės amerikiečių mokslininko Theodoro von Karmano vardu. Jis pirmasis nustatė, kad maždaug šiame aukštyje atmosfera tampa tokia reta, kad aeronautika tampa neįmanoma, nes orlaivio greitis, reikalingas pakankamai pakelti, tampa didesnis už pirmąjį kosminį greitį, todėl norint pasiekti didesnį aukštį, būtina naudoti erdvėlaivius.

Žemės atmosfera tęsiasi už Karmano linijos. Išorinė žemės atmosferos dalis, egzosfera, tęsiasi iki 10 tūkstančių km ar daugiau aukščio, tokiame aukštyje atmosferą daugiausia sudaro vandenilio atomai, galintys palikti atmosferą.

Pasiekti kišeninę liniją buvo pirmoji sąlyga gauti „Ansari X“ premiją, nes tai yra pagrindas pripažinti skrydį į kosmosą.