Атмосфера

cover
10165
Атмосфера Земли — основополагающий фактор, повлиявший на зарождение жизни на нашей планете. Она одновременно является защитой от внешних влияний и гарантом стабильности внутренних процессов. Так из чего же состоит атмосфера?
16 февраля 2024 г.
Содержание статьи

Что такое атмосфера

Слово “атмосфера” переводится с древнегреческого примерно как “шар из пара”. Впрочем, в древности, да и несколько столетий назад, люди не видели разницы между паром и газом.


Атмосфера – это слой смеси газов и взвешенных в ней частиц и аэрозолей, окутывающий планету плотным однородным слоем и удерживаемый у поверхности за счёт силы притяжения планеты. Соответственно, плотность атмосферы уменьшается с удалением от поверхности и плавно переходит в межпланетное пространство. Чёткую границу между атмосферой и межпланетным пространством определить невозможно.

Состав атмосферы

Атмосфера Земли состоит из 21% кислорода, 78% азота, 0,97% аргона и 0,3% углекислого газа. В атмосфере в ничтожных количествах присутствуют другие газы, например, водород и гелий (в основном в верхних слоях) и водяной пар, чьё содержание считается отдельно и колеблется от 1% до 0,4% с удалением от уровня моря.

Строение атмосферы

Толщина земной атмосферы — примерно 1000 километров. Плотность атмосферы уменьшается по мере удаления от поверхности Земли.


По показателям состава, температуры и плотности атмосферу делят на слои:


  1. Тропосфера
  2. Стратосфера
  3. Мезосфера
  4. Термосфера
  5. Экзосфера


С отдалением от поверхности планеты плотность атмосферы постепенно уменьшается. У каждого слоя есть свои индивидуальные особенности, которые мы рассмотрим далее.

Тропосфера

Тропосфера — самый нижний слой атмосферы, наиболее насыщенный азотом, кислородом и углекислым газом, процентная доля которого повышается из-за антропогенного воздействия. Некоторые учёные считают, что увеличение количества углекислоты является причиной глобального изменения климата.


Толщина тропосферы – от 10 до 18 км (над экватором). Она содержит примерно 75% всего газового состава атмосферы, имеет высокую плотность и является своеобразной “погодной кухней” нашей планеты.


Здесь происходят постоянные активные движения воздушных масс и сосредоточена большая часть водяного пара. Так как в тропосфере наблюдается постепенное понижение температуры воздуха с высотой, водяной пар конденсируется и превращается в облака.


Таким образом, процессы, происходящие в тропосфере, определяют природные явления и формируют климатические зоны Земли.


В верхней части тропосферы учёные разделяют промежуточный слой: тропопаузу. Она имеет толщину до 2-3 км и характеризуется тем, что здесь прекращается снижение температуры с высотой.

Стратосфера

Второй слой атмосферы Земли — стратосфера — располагается на высоте от 15 (18) до 50-60 километров над уровнем моря. Примерно 20% всей массы атмосферы приходится именно на этот слой.


Основной особенностью стратосферы является постепенное повышение температуры воздуха. Если в нижней части она составляет около -56 градусов по Цельсию, то вверху отмечаются плюсовые значения: до +0,8 градуса.


Подобный процесс объясняется тем, что львиная доля (90%) озона содержится именно в стратосфере.


Озон — это нестабильное химическое вещество, состоящее из трёхатомных молекул кислорода. Это вещество нестабильно, и для сохранения газообразного состояния ему требуются определённые условия, которые достигаются на удалении 20–40 километров над поверхностью планеты.


Озоновый слой в стратосфере поглощает жёсткое ультрафиолетовое излучение Солнца (280-315 нм) и предохраняет всё живое от солнечной радиации.


Таким образом, жизнь на планете Земля возможна только ниже озонового слоя в стратосфере.


В стратосфере мало водяного пара и происходят процессы ионизации воздуха, что позволяет нам наблюдать такие природные явления, как зарницы и полярные сияния.


В этой зоне летают реактивные самолёты.


От следующего слоя атмосферы стратосфера отделяется стратопаузой. Она располагается на высоте 40–55 километров и имеет постоянную температуру около 0 градусов. Граница стратопаузы — уровень, над которым температура снова начинает понижаться.

Мезосфера

Этот слой атмосферы – самый малоизученный в атмосфере Земли. С достоверностью можно отметить несколько фактов:


  1. Толщина мезосферы примерно 30 километров.
  2. В мезосфере происходит падение температуры воздуха до самых низких значений: -90–100 градусов Цельсия в верхней части.
  3. Мезосфера очень сильно разрежена, её масса не превышает 1%от общей массы атмосферы.
  4. Здесь происходят так называемые красные спрайты — сильные разряды холодной плазмы.
  5. Это последний слой атмосферы, в котором присутствует водяной пар.
  6. Здесь могут летать ракетопланы, но, по факту, самолёты летают ниже, а искусственные спутники Земли — выше.


Верхний слой мезосферы определяется как “мезопауза”, находящаяся на высоте 85–100 километров. Именно здесь отмечаются самые низкие температуры.

Термосфера

Термосфера — предпоследний слой атмосферы Земли. Он делится на собственно термосферу и термопаузу, граница между которыми изменяется в зависимости от солнечной активности.


Нижняя граница термосферы — 100 км над уровнем моря. Верхняя может варьироваться от 500 до 700 км. Верхняя граница термопаузы находится на высоте 800 км.


В нижней части термосферы преобладает ионизированный кислород, поэтому область высотой от 150 до 300 км часто называют “ионосферой”. Выше кислород пребывает в атомарном состоянии. Все эти процессы вызваны жёстким ультрафиолетовым излучением Солнца.


Температуры в термосфере могут достигать -76 на теневой и до +1700 градусов цельсия на солнечной стороне. Именно поэтому граница между термосферой и термопаузой “плавающая”. Температуры в термопаузе всегда высокие: от +200 до +1800 градусов.


Все пилотируемые космические объекты Земли летают как раз в термосфере. Также здесь расположены орбиты части искусственных спутников.


В термосфере часты такие явления, как полярное сияние. На долю термосферы приходится 0,7% от общей массы атмосферы.

Экзосфера

Экзосферу — самый верхний слой земной атмосферы — принято называть “зоной рассеивания”, так как отсюда происходит постоянная утечка газа в межпланетное пространство.


Экзосфера полностью состоит из ионизированных газов: в нижней части кислорода и азота, в верхней — водорода и гелия. Такое физическое состояние газов учёные зовут “плазмой”.


Экзосфера располагается на высоте 800–1000 километров и имеет массу 0,3% от общей массы атмосферы. Изредка здесь происходят полярные сияния.


Основная масса искусственных спутников обращается по орбитам вокруг Земли именно в экзосфере.

Заключение

Атмосферу Земли учёные подразделяют ещё по электрическим свойствам. Здесь происходит деление на нейтросферу и ионосферу.


Нейтросфера — это зона, практически свободная от заряженных частиц (ионов). В эту зону входят нижние слои: тропосфера и стратосфера.


Ионосфера — это, напротив, зона, где преобладают газы в ионизированном состоянии. Ионосфера простирается над планетой, начиная с 50–55 км над уровнем море. В состав ионосферы входят мезосфера и термосфера.


Атмосферные явления являются основным фактором, устанавливающим климат на нашей планете. Изучением этих явлений занимается наука “метеорология”. С результатами работы учёных–метеорологов мы сталкиваемся постоянно, проверяя прогноз погоды.


Атмосфера защищает планету и её обитателей от пагубного воздействия внешних факторов, таких, например, как солнечная радиация или быстрое испарение воды. Можно с полной уверенностью утверждать, что, не будь у Земли атмосферы, она была бы сейчас так же мертва и пуста, как Марс или Меркурий.

Проверь себя

Какова примерная толщина атмосферы Земли?


а) 10000 км

б) 10000 м

в) 1000 км


В каких слоях атмосферы нет водяного пара?


а) тропосфера и термосфера

б) стратосфера и мезосфера

в) термосфера и экзосфера


Почему температура в термопаузе всегда высокая?


а) из-за парникового эффекта

б) из-за солнечной радиации

в) из-за разрушительной деятельности человека


Admin1