Plasti ozračja, struktura atmosferskih plasti. Plasti atmosfere

Atmosfera je mešanica različnih plinov. Razteza se od Zemljine površine do višine 900 km, varuje planet pred škodljivim spektrom sončnega sevanja in vsebuje pline, ki so potrebni za vse življenje na planetu. Zrak ohranja sončno toploto, ogreva zrak blizu zemeljske površine in ustvarja ugodno klimo.

Atmosferska sestava

Zemljina atmosfera je sestavljena predvsem iz dveh plinov - dušika (78%) in kisika (21%). Poleg tega vsebuje nečistoče ogljikovega dioksida in drugih plinov. v atmosferi obstaja v obliki pare, kapljic vlage v oblaku in ledenih kristalov.

Plasti atmosfere

Vzdušje je sestavljeno iz več plasti, med katerimi ni jasnih meja. Temperature različnih plasti se med seboj močno razlikujejo.

Brezzračna magnetosfera. Večina zemeljskih satelitov letijo zunaj zemeljske atmosfere. Exosphere (450-500 km od površine). Skoraj ne vsebuje plinov. Nekateri vremenski sateliti letijo v eksosferi. Za termosfero (80–450 km) so značilne visoke temperature, ki v zgornji plasti dosežejo 1700 ° C. Mesosfera (50–80 km). Na tem področju pade, ko se višina poveča. Tukaj izgine večina meteoritov (fragmentov kozmičnih kamnin), ki vstopajo v ozračje. Stratosfera (15-50 km). Vsebuje ozon, to je plast ozona, ki absorbira ultravijolično sevanje sonca. To vodi do povišanja temperature blizu površine Zemlje. Tukaj so ponavadi letala reaktivna letala, saj vidljivost te besede je zelo dobra in skoraj brez motenj zaradi vremenskih razmer. Troposfera. Višina se giblje od 8 do 15 km od zemeljske površine. Tu se oblikuje vreme planeta, kot v ta plast vsebuje večino vodnih hlapov, prahu in vetrov. Temperatura se z oddaljenostjo od zemeljske površine zmanjšuje.

Atmosferski tlak

Čeprav tega ne čutimo, plasti atmosfere pritiskajo na zemeljsko površino. Najvišji atmosferski tlak je blizu površine, in ko se odmika od njega, se postopoma zmanjšuje. Odvisno je od temperature kopnega in oceana, zato je na območjih, ki so na isti višini nad morjem, pogosto prisoten drugačen pritisk. Nizek pritisk povzroča mokro vreme, in ko visok tlak običajno postavlja jasno vreme.

Gibanje zračnih mas v ozračju

Spremembe v temperaturi in tlaku povzročajo mešanje atmosfere v nižjih slojih ozračja. Tako veter piha iz visokotlačnih območij v nizke. V mnogih regijah obstajajo lokalni vetrovi, ki jih povzročajo spremembe temperature tal in morja. Tudi gore vplivajo na smer vetrov.

Učinek tople grede

Ogljikov dioksid in drugi plini, ki so del zemeljske atmosfere, zadržujejo sončno toploto. Ta proces se imenuje učinek tople grede, saj v mnogih pogledih spominja na kroženje toplote v rastlinjakih. Gre za učinek tople grede globalno segrevanje  na planetu. Na območjih z visokim tlakom - anticikloni - nastaja jasno sončno vreme. Na območjih nizkega tlaka - cikloni - je vreme običajno nestabilno. Toplota in svetloba, ki vstopata v ozračje. Plini ujamejo toploto, ki se odbija od zemeljske površine, kar povzroča povišanje temperature na Zemlji.

V stratosferi je poseben ozonski plašč. Ozon zadrži večino ultravijoličnega sevanja Sonca, ki varuje Zemljo in vse življenje na njej. Znanstveniki so ugotovili, da so vzrok za uničenje ozonskega plašča posebni klorofluoroogljikovi plini, ki jih vsebujejo nekateri aerosoli in hladilne naprave. Nad Arktiko in Antarktiko so v ozonskem plašču odkrili ogromne luknje, kar je prispevalo k povečanju količine ultravijoličnega sevanja, ki deluje na površini Zemlje.

Ozon se oblikuje v nižji atmosferi zaradi kemične reakcije med sončnim sevanjem in različnimi izpušnimi plini in plini. Običajno je razpršena po atmosferi, če pa se pod toplo vodo zgodi zaprt sloj hladnih oblik, pride do koncentracije ozona in smoga. Na žalost to ne more nadomestiti izgube ozona v ozonskih luknjah.

Fotografija s satelita jasno kaže na luknjo v ozonskem plašču nad Antarktiko. Velikost luknje se spreminja, znanstveniki pa menijo, da se nenehno povečuje. Poskušajo zmanjšati raven izpušnih plinov v ozračju. Onesnaževanje zraka bi bilo treba zmanjšati, v mestih pa bi morali uporabljati brezdimna goriva. Smog povzroča draženje oči in zadušitev pri mnogih ljudeh.

Izvor in razvoj Zemljine atmosfere

Sodobno vzdušje Zemlje je rezultat dolgega evolucijskega razvoja. Nastal je zaradi skupnega delovanja geoloških dejavnikov in vitalne aktivnosti organizmov. V svoji geološki zgodovini je zemeljsko ozračje doživelo več globokih rekonstrukcij. Na podlagi geoloških podatkov in teoretičnih (predpogojev) bi lahko neokrnjeno ozračje mlade Zemlje, ki je obstajalo pred približno 4 milijardami let, sestavljalo mešanico inertnih in plemenitih plinov z majhnim dodatkom pasivnega dušika (N.A. 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993. Trenutno se je pogled na sestavo in strukturo zgodnjega ozračja nekoliko spremenil, primarna atmosfera (protoatmosphere) na najzgodnejši protoplanetarni stopnji. Starih 4,2 milijarde let, lahko sestavljata mešanica metana, amoniaka in ogljika Zaradi odplinjevanja plašča in aktivnih vremenskih procesov, ki se pojavljajo na zemeljski površini, vodne pare, ogljikove spojine v obliki CO 2 in CO, žvepla in njegovih spojin, pa tudi močne halogenske kisline - HCI, HF, HI in borova kislina ki so bili dopolnjeni z metanom, amoniakom, vodikom, argonom in nekaterimi drugimi plemenitimi plini v atmosferi. Ta primarna atmosfera je bila zelo tanka. Zato je bila temperatura na zemeljski površini blizu temperature sevalnega ravnovesja (A. S. Monin, 1977).

S časom se je spreminjala plinska sestava primarne atmosfere pod vplivom preperevanja kamnin, ki štrlijo po zemeljski površini, aktivnost cianobakterij in modro-zelenih alg, vulkanskih procesov in delovanja sončne svetlobe. To je privedlo do razgradnje metana v vodik in ogljikov dioksid, amonijak - v dušik in vodik; ogljikov dioksid, ki se je počasi spuščal na zemeljsko površino, in dušik se je začel kopičiti v sekundarni atmosferi. Zaradi življenjske aktivnosti modro-zelenih alg je med fotosintezo nastal kisik, ki pa se je na začetku porabil predvsem za »oksidacijo atmosferskih plinov, nato pa za kamnine. V tem primeru se je amonijak, oksidiran v molekularni dušik, začel intenzivno kopičiti v atmosferi. Predvideva se, da je znatna količina dušika v sodobnem ozračju relikt. Metan in ogljikov monoksid sta bila oksidirana v ogljikov dioksid. Žveplo in vodikov sulfid sta bila oksidirana v SO2 in SO3, ki sta zaradi visoke mobilnosti in lahkosti hitro ušla iz ozračja. Tako se je ozračje iz redukcije, kot je bilo v arhejskem in zgodnjem proterozoiku, postopoma spremenilo v oksidacijo.

Ogljikov dioksid je vstopil v atmosfero kot posledica oksidacije metana in kot posledica razplinjevanja plašča in preperevanja kamnin. V primeru, da bi se v atmosferi ohranil ves ogljikov dioksid, sproščen v celotni zgodovini Zemlje, bi lahko njegov parcialni tlak postal enak kot na Veneri (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Toda na Zemlji je bil obraten proces. Velik del ogljikovega dioksida iz atmosfere je bil raztopljen v hidrosferi, v kateri so jo hidrobionti uporabili za gradnjo lupine in biogeno pretvorili v karbonate. Kasneje so nastali najmočnejši sloji kemogenskih in organogenih karbonatov.

Kisik je vstopil v ozračje iz treh virov. Dolgo časa, od trenutka nastanka Zemlje, je bil sproščen med razplinjevanjem plašča in se je večinoma porabil za oksidacijske procese, drugi vir kisika pa je bila fotodisociacija vodne pare s trdim ultravijoličnim sončnim obsevanjem. Nastopi; prosti kisik v ozračju je privedel do smrti večine prokariotov, ki so živeli v zmanjšanih pogojih. Prokariontski organizmi so spremenili svoj življenjski prostor. Zapustili so zemeljsko površino do njenih globin in na območjih, kjer so še obstajali pogoji za obnovo. Zamenjali so jih evkarionti, ki so začeli energijsko pretvoriti ogljikov dioksid v kisik.

Med arhejcem in pomembnim delom proterozoika se je skoraj ves kisik, ki nastane tako z abiogeno kot z biogeno, večinoma porabil za oksidacijo železa in žvepla. Do konca proterozoika je vse kovinsko železo, ki je bilo na zemeljski površini, bodisi oksidiralo ali se preselilo v zemeljsko jedro. To je pripeljalo do dejstva, da se je parcialni tlak kisika v zgodnjem proterozoičnem ozračju spremenil.

Sredi proterozoika je koncentracija kisika v atmosferi dosegla točko Jurij in je znašala 0,01% trenutne ravni. Od takrat naprej se je v ozračju začel kopičiti kisik in njegova vsebnost je verjetno na koncu rifeja dosegla Pasteurjevo točko (0,1% trenutne ravni). Morda je v Vendovskem obdobju ozonski plašč nastal in nikoli ni izginil v tem časovnem obdobju.

Pojav prostega kisika v zemeljski atmosferi je spodbudil razvoj življenja in povzročil nastanek novih oblik z naprednejšo presnovo. Če so prej eukariotske enocelične alge in cyaneas, ki so se pojavile na začetku proterozoja, zahtevale le 10 -3 koncentracije kisika v vodi, potem s pojavom metazoa brez skeletov na koncu zgodnjega Vendovca, tj. v ozračju bi moralo biti veliko višje. Konec koncev je Metazoa uporabila dihanje kisika in za to je bilo potrebno, da je parcialni tlak kisika dosegel kritično raven - Pasteurjevo točko. V tem primeru je bil proces anaerobne fermentacije nadomeščen z energetsko bolj obetajočo in progresivno kisikovo presnovo.

Po tem se je kopičenje kisika v zemeljski atmosferi zgodilo precej hitro. Postopno povečanje količine modro-zelenih alg je prispevalo k doseganju nivoja kisika v ozračju, ki je potreben za življenjsko podporo živalskemu svetu. Določena stabilizacija vsebnosti kisika v ozračju se je zgodila od trenutka, ko so rastline dosegle zemljo, pred približno 450 milijoni let. Nastanek rastlin na kopnem, ki se je zgodil v silurskem obdobju, je privedel do končne stabilizacije nivoja kisika v ozračju. Od takrat naprej se je njegova koncentracija začela spreminjati v precej omejenih mejah in nikoli ne presega okvira obstoja življenja. Popolna koncentracija kisika v ozračju se je stabilizirala od nastanka cvetočih rastlin. Ta dogodek se je zgodil sredi krede, tj. pred približno 100 milijoni let.

Večina dušika nastane na zgodnjih fazah  razvoja Zemlje, predvsem zaradi razgradnje amoniaka. S prihodom organizmov se je začel proces vezave atmosferskega dušika v organsko snov in zakopavanje v morskih usedlinah. Po sprostitvi organizmov na kopnem se dušik zakoplje v celinskih sedimentih. Predelava prostega dušika se je še posebej povečala s prihodom kopenskih rastlin.

Na prelomu cryptozoic in phanerozoic, to je, pred približno 650 milijoni let, se je vsebnost ogljikovega dioksida v ozračju zmanjšala na desetine odstotka, vsebina pa blizu trenutne ravni, je dosegla šele pred kratkim, približno 10-20 milijonov let. nazaj

Tako je plinska sestava ozračja organizmom zagotovila ne samo življenjski prostor, temveč je določila tudi posebnosti njihove življenjske dejavnosti, spodbujala preselitev in razvoj. Nastale motnje v porazdelitvi sestave atmosferskega plina, ki je ugodno za organizme, je zaradi kozmičnih in planetarnih razlogov vodilo do množičnega izumrtja organskega sveta, ki se je pojavil večkrat med kriptozo in na določenih mejah zgodovine fanerozoika.

Etnosferične funkcije ozračja

Zemljina atmosfera zagotavlja potrebno snov, energijo in določa smer in hitrost presnovnih procesov. Plinska sestava sodobnega ozračja je optimalna za obstoj in razvoj življenja. Območje vremena in podnebja mora ustvariti prijetno okolje za ljudi, živali in vegetacijo. Odstopanja v eni ali drugi smeri zaradi atmosferskega zraka in vremenskih razmer ustvarjajo ekstremne pogoje za življenjsko dejavnost živalskega in rastlinskega sveta, tudi za ljudi.

Zemljina atmosfera ne zagotavlja le pogojev za obstoj človeštva, temveč je glavni dejavnik evolucije etnosfere. Hkrati se izkaže, da je to vir energije in surovine za proizvodnjo. Na splošno je ozračje dejavnik, ki ohranja zdravje ljudi, nekatera območja pa zaradi fizikalno-geografskih pogojev in kakovosti zraka služijo kot rekreacijska območja in so območja, namenjena zdraviliškemu zdravljenju in rekreaciji ljudi. Tako je atmosfera dejavnik estetskega in čustvenega vpliva.

Etnosferične in tehnosferične funkcije ozračja, ki so bile nedavno definirane (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), potrebujejo neodvisne in poglobljene raziskave. Študija energetskih atmosferskih funkcij je torej zelo aktualna tako v smislu pojavljanja in delovanja procesov, ki škodijo okolju, kot tudi v smislu vpliva na zdravje in dobro počutje ljudi. V tem primeru gre za energijo ciklonov in anticiklon, atmosferskih vrtincev, atmosferskega tlaka in drugih ekstremnih atmosferskih pojavov, katerih učinkovita uporaba bo pripomogla k uspešni rešitvi problema pridobivanja alternativnih virov energije, ki ne onesnažujejo okolja. Navsezadnje je zračno okolje, zlasti tisti del, ki se nahaja nad Svetovnim oceanom, območje sproščanja ogromne količine proste energije.

Na primer, ugotovljeno je bilo, da tropski cikloni s povprečno močjo proizvedejo le energijo na dan, ki ustreza 500 tisoč atomskim bombam, ki so padle na Hirošimo in Nagasaki. Za 10 dni obstoja takega ciklona se sprosti energija, ki zadostuje za zadovoljevanje vseh potreb po energiji države, kot so Združene države, za 600 let.

V zadnjih letih je bilo objavljenih veliko število znanstvenikov v naravoslovju, ki so tako ali drugače povezani z različnimi vidiki dejavnosti in vplivom ozračja na zemeljske procese, kar kaže na intenzifikacijo interdisciplinarnih interakcij v sodobnih naravoslovnih vedah. Hkrati se kaže tudi integracijska vloga nekaterih njenih področij, med katerimi je treba omeniti funkcionalno-ekološko usmeritev geoekologije.

Ta smer spodbuja analizo in teoretično sintezo informacij o okoljskih funkcijah in planetarni vlogi različnih geopolitik, kar je pomemben predpogoj za razvoj metodologije in znanstvenih temeljev celostnega preučevanja našega planeta, racionalne rabe in varovanja njenih naravnih virov.

Zemljina atmosfera je sestavljena iz več plasti: troposfere, stratosfere, mezosfere, termosfere, ionosfere in eksosfere. V zgornjem delu troposfere in spodnjem delu stratosfere je sloj, obogaten z ozonom, imenovan ozonski zaslon. Vzpostavljeni so bili določeni (dnevni, sezonski, letni itd.) Vzorci v porazdelitvi ozona. Od svoje ustanovitve ozračje vpliva na potek planetarnih procesov. Primarna sestava ozračja je bila povsem drugačna kot sedaj, toda sčasoma se je razmerje in vloga molekularnega dušika stalno povečevala, prosti kisik se je pojavil pred približno 650 milijoni let, katerega količina se je nenehno povečevala, vendar se je ustrezno zmanjšala koncentracija ogljikovega dioksida. Visoka mobilnost ozračja, sestava plina in prisotnost aerosolov določata njegovo pomembno vlogo in aktivno sodelovanje v različnih geoloških in biosfernih procesih. Vloga ozračja je velika pri prerazporeditvi sončne energije in razvoju katastrofalnih naravnih pojavov in nesreč. Atmosferski vrtinci - tornadi, orkani, tajfuni, cikloni in drugi pojavi negativno vplivajo na organski svet in naravne sisteme. Glavni viri onesnaževanja skupaj z naravnimi dejavniki so različne oblike človekove gospodarske dejavnosti. Antropogeni učinki na ozračje so izraženi ne le v videzu različnih aerosolov in toplogrednih plinov, temveč tudi v povečanju količine vodne pare in se kažejo v obliki smoga in kislega dežja. Toplogredni plini spreminjajo temperaturni režim zemeljske površine, emisije nekaterih plinov zmanjšujejo prostornino ozonskega plašča in prispevajo k nastanku ozonskih lukenj. Etnosferična vloga Zemljine atmosfere je velika.

Vloga ozračja v naravnih procesih

Površinsko ozračje, zaradi svojega vmesnega stanja med litosfero in zunanjim prostorom ter njegovo sestavo plina, ustvarja pogoje za vitalno aktivnost organizmov. Hkrati pa so vremenske vplive in intenzivnost uničevanja kamnin, prevoza in kopičenja detritalnega materiala odvisne od količine, narave in pogostosti padavin, frekvenc in moči vetrov, predvsem pa od temperature zraka. Vzdušje je osrednja sestavina podnebnega sistema. Temperatura in vlažnost zraka, oblaki in padavine, veter - vse to je značilno za vreme, torej za stalno spreminjajoče se stanje ozračja. Hkrati ti isti sestavni deli označujejo tudi podnebje, tj. Povprečen dolgoročni vremenski režim.

Sestava plinov, prisotnost oblakov in različnih nečistoč, ki se imenujejo aerosolni delci (pepel, prah, delci vodne pare), določajo posebnosti prehoda sončnega sevanja skozi ozračje in ovirajo odhod toplotnega sevanja Zemlje v vesolje.

Vzdušje Zemlje je zelo mobilno. Procesi in spremembe v sestavi, debelini, oblaku, transparentnosti in prisotnosti določenih aerosolnih delcev vplivajo tako na vreme kot na podnebje.

Delovanje in smer naravnih procesov ter življenje in aktivnost na Zemlji določata sončno sevanje. Daje 99,98% toplote, ki vstopa v zemeljsko površino. Letno je 134 * 1019 kcal. To količino toplote lahko pridobimo s sežiganjem 200 milijard ton premoga. Dobava vodika, ki ustvarja ta tok termonuklearne energije v masi Sonca, zadošča za vsaj še 10 milijard let, tj. Za obdobje dvakrat večje kot naš planet.

Približno 1/3 celotne količine sončne energije, ki vstopa v zgornjo mejo atmosfere, se odbija nazaj v svetovni prostor, 13% absorbira ozonski plašč (vključno z skoraj vsemi ultravijoličnimi žarki),. 7% - preostali del ozračja in le 44% doseže zemeljsko površino. Celotno sončno sevanje, ki doseže Zemljo v 24 urah, je enako energiji, ki jo je človeštvo dobilo zaradi sežiganja vseh vrst goriva v zadnjem tisočletju.

Število in narava porazdelitve sončnega sevanja na zemeljski površini sta močno odvisna od oblačnosti in preglednosti atmosfere. Višina sonca nad obzorjem, prosojnost ozračja, vsebnost vodne pare, prahu, skupnega ogljikovega dioksida itd. Vplivajo na količino razpršenega sevanja.

Največja količina razpršenega sevanja sega v polarne regije. Nižje kot je sonce nad horizontom, manj toplote pride na to območje.

Zelo pomembni so preglednost ozračja in oblačnost. Ob oblačnem poletnem dnevu je običajno hladneje kot na jasen dan, saj dnevne oblake preprečujejo segrevanje zemeljske površine.

Veliko vlogo pri porazdelitvi toplote ima prašnost ozračja. Fini prah in delci pepela v njem, ki vplivajo na njegovo prosojnost, negativno vplivajo na porazdelitev sončnega sevanja, ki se večinoma odraža. Drobni delci vstopijo v ozračje na dva načina: to je pepel, ki se oddaja med vulkanskimi izbruhi, ali puščavski prah, ki ga prenašajo vetrovi iz suhih tropskih in subtropskih območij. Predvsem veliko takih prahov nastane v času suše, ko ga prenašajo potoki toplega zraka v zgornje plasti ozračja in tam lahko dolgo ostanejo. Po izbruhu vulkana Krakatau leta 1883 je bil prah, ki je iztisnil deset kilometrov v ozračje, v stratosferi približno 3 leta. Zaradi izbruha vulkana El Chichon (Mehika) leta 1985 je prah dosegel Evropo, zato so se temperature površine nekoliko zmanjšale.

Zemljina atmosfera vsebuje spremenljivo količino vodne pare. V absolutnem smislu je masa ali prostornina od 2 do 5%.

Vodna para, kot ogljikov dioksid, poveča učinek tople grede. V oblaku in megli, ki se pojavljajo v ozračju, potekajo posebni fizikalno-kemijski procesi.

Primarni vir vodne pare v ozračje je površina oceanov. Letno iz njega izhlapeva voda z debelino od 95 do 110 cm, del vlage pa se po kondenzaciji vrne v ocean, drugi pa z zračnimi tokovi proti celinam. Na območjih z variabilno vlažnim podnebjem tla navlažijo, v vlažnih območjih ustvarjajo zaloge podtalnice. Tako je atmosfera baterija vlage in rezervoar sedimenta. in megle, ki se tvorijo v ozračju, zagotavljajo vlago za tla in tako igrajo odločilno vlogo pri razvoju živalskega in rastlinskega sveta.

Atmosferska vlaga se porazdeli po površini zemlje zaradi mobilnosti ozračja. Ima zelo zapleten sistem vetrov in porazdelitve pritiska. Zaradi nenehnega gibanja atmosfere se narava in obseg porazdelitve vetrnih tokov in pritiskov ves čas spreminjata. Lestvice cirkulacije se razlikujejo od mikrometeoroloških, le nekaj sto metrov velikosti do globalne - v nekaj deset tisoč kilometrih. Ogromni atmosferski vrtinci sodelujejo pri ustvarjanju sistemov velikih zračnih tokov in določajo splošno kroženje atmosfere. Poleg tega so vir katastrofalnih atmosferskih pojavov.

Razporeditev vremenskih in podnebnih razmer ter delovanje žive snovi je odvisno od atmosferskega tlaka. V tem primeru, če atmosferski tlak niha v majhnih mejah, ne igra odločilne vloge za dobro počutje ljudi in vedenje živali ter ne vpliva na fiziološke funkcije rastlin. Frontalni pojavi in ​​vremenske spremembe so običajno povezane s spremembami tlaka.

Atmosferski tlak je bistvenega pomena za nastanek vetra, ki ima kot reliefni dejavnik najmočnejši vpliv na živalski in rastlinski svet.

Veter lahko zavira rast rastlin in hkrati spodbuja prevoz semena. Vloga vetra pri oblikovanju vremenskih in podnebnih razmer. Deluje tudi kot regulator morskih tokov. Veter kot eden od zunanjih dejavnikov prispeva k eroziji in deflaciji preperelega materiala na dolge razdalje.

Ekološka in geološka vloga atmosferskih procesov

Zmanjšanje transparentnosti ozračja zaradi nastanka aerosolnih delcev in trdnega prahu v njej vpliva na porazdelitev sončnega sevanja, kar povečuje albedo ali odbojnost. Različne kemijske reakcije, ki povzročajo razgradnjo ozona in nastajanje „bisernih“ oblakov, ki so sestavljene iz vodne pare, vodijo do istega rezultata. Globalne spremembe  Odzivnost, kakor tudi spremembe v plinski sestavi ozračja, predvsem toplogrednih plinov, povzročajo podnebne spremembe.

Neenakomerno segrevanje, ki povzroča razlike v atmosferskem tlaku na različnih delih zemeljske površine, vodi do kroženja zraka, kar je posebnost troposfere. Ko se pojavi razlika v tlaku, se iz območij z visokim pritiskom spušča na območja nizkega tlaka. Ta gibanja zračnih mas skupaj z vlažnostjo in temperaturo določajo glavne ekološke in geološke značilnosti atmosferskih procesov.

Glede na hitrost, veter proizvaja razna geološka dela na zemeljski površini. S hitrostjo 10 m / s črpa debele veje dreves, pobira in prenaša prah in fini pesek; s hitrostjo 20 m / s razgrajuje veje dreves, prenaša pesek in gramoz; s hitrostjo 30 m / s (nevihta) raztrga strehe hiš, raztrga drevesa s koreninami, razbije stebre, premakne kamenčke in prenaša drobne ruševine, orkanski veter s hitrostjo 40 m / s uniči hiše, razpade in poruši droge velika drevesa.

Nevihta in tornadi (tornadi) imajo velik negativen vpliv na okolje z katastrofalnimi posledicami - atmosferski vrtinci, ki se v topli sezoni pojavijo na močnih atmosferskih frontah s hitrostjo do 100 m / s. Zvonovi so horizontalni vrtinci s hitrostmi orkana (do 60-80 m / s). Pogosto jih spremljajo močna deževja in nevihte, ki trajajo od nekaj minut do pol ure. Pašniki pokrivajo območja do 50 km široke in zajemajo razdaljo 200-250 km. Nevihta v Moskvi in ​​v Moskvi leta 1998 je poškodovala strehe mnogih hiš in vrgla drevesa.

Tornadi, imenovani tornadi v Severni Ameriki, so močni, lijakasto podobni atmosferski vrtinci, ki so pogosto povezani z oblaki. To so zračni stebri, ki se v sredini zožijo s premerom od nekaj deset do sto metrov. Tornado je videti kot lijak, zelo podoben deblu slona, ​​ki se spušča iz oblakov ali se dviguje s površine zemlje. Tornado, ki ima močno razpadanje in visoko hitrost vrtenja, potuje do nekaj sto kilometrov, potegne prah, vodo iz rezervoarjev in različne predmete. Močne tornade spremljajo grmenje, dež in imajo veliko uničujočo moč.

Tornadi se redko pojavljajo v subpolarnih ali ekvatorialnih predelih, kjer je stalno hladno ali vroče. V odprtem oceanu je malo tornad. Tornadi se pojavljajo v Evropi, na Japonskem, v Avstraliji, ZDA in v Rusiji so še posebej pogoste v regiji Srednje Črne Zemlje, v Moskvi, Yaroslavlu, Nižnem Novgorodu in Ivanovem.

Tornadi dvigujejo in premikajo avtomobile, hiše, avtomobile, mostove. V ZDA so opazne zlasti destruktivni tornadi (tornadi). Letno je označenih od 450 do 1500 tornadov s povprečnim številom 100 žrtev. Tornadi so hitri katastrofalni atmosferski procesi. Oblikujejo se v samo 20-30 minutah, njihov obstoj pa traja 30 minut. Zato je napovedovanje časa in kraja pojava tornada skoraj nemogoče.

Drugi destruktivni, vendar atmosferski vrtinci, ki že dolgo delujejo, so cikloni. Nastanejo zaradi padca tlaka, ki v določenih okoliščinah prispeva k pojavu krožnega gibanja zračnega toka. Atmosferski vrtinci izvirajo iz močnih naraščajočih tokov vlažnega toplega zraka in se vrtijo v smeri urinega kazalca pri visoki hitrosti na južni polobli in v nasprotni smeri urinega kazalca na severu. Cikloni, za razliko od tornada, izvirajo iz oceanov in proizvajajo njihovo destruktivno delovanje po celinah. Glavni uničujoči dejavniki so močni vetrovi, intenzivne padavine v obliki snežnih padavin, močni deževji, toče in valovne poplave. Vetrovi s hitrostjo 19–30 m / s tvorijo nevihto, 30–35 m / s povzročajo nevihto, več kot 35 m / s pa orkan.

Tropski cikloni - orkani in tajfuni - imajo povprečno širino več sto kilometrov. Hitrost vetra znotraj ciklona doseže orkansko silo. Tropski cikloni trajajo od nekaj dni do več tednov in se gibljejo s hitrostjo 50 do 200 km / h. Cikloni srednje širine imajo večji premer. Njihove prečne dimenzije se gibljejo od tisoč do več tisoč kilometrov, hitrost vetra je nevihtna. Premikajo se na severni polobli z zahoda in so katastrofalne zaradi toče in snežnih padavin. Po številu žrtev in povzročeni škodi so cikloni in s tem povezani orkani in tajfuni največji atmosferski pojav po poplavah. V gosto poseljenih območjih Azije se število žrtev med orkani meri v tisočih. Leta 1991 je v Bangladešu med orkanom, ki je povzročil nastanek 6 m visokih morskih valov, umrlo 125 tisoč ljudi. Velika škoda zaradi tajfunov v Združenih državah. Hkrati pa umre na desetine ljudi. V zahodni Evropi povzročajo hurikani manj škode.

Nevihte veljajo za katastrofalne atmosferske pojave. Pojavijo se pri zelo hitrem dvigovanju toplega in vlažnega zraka. Na meji tropskih in subtropskih območij se nevihta pojavlja 90-100 dni na leto, v zmernem pasu 10-30 dni. V naši državi je največ nevihte na severnem Kavkazu.

Nevihta običajno traja manj kot eno uro. Posebno nevarne so intenzivne padavine, neurja s točo, udari strele, sunki vetra, navpični zračni tokovi. Nevarnost toče je odvisna od velikosti toče. V Severnem Kavkazu je masa toče enkrat dosegla 0,5 kg, v Indiji pa so bili zabeleženi točo z maso 7 kg. Najbolj nevarna območja v naši državi se nahajajo na severnem Kavkazu. Julija 1992 je na letališču Mineralnye Vody poškodovano 18 letal.

Nevarni atmosferski pogoji vključujejo strele. Ubijajo ljudi, živino, povzročajo požare, poškodujejo električno omrežje. Približno 10.000 ljudi vsako leto umre zaradi nevihte in njihovih posledic na svetu. Poleg tega je v nekaterih afriških regijah, v Franciji in ZDA, število žrtev zaradi strele večje kot pri drugih naravnih pojavih. Letna gospodarska škoda zaradi neurja v Združenih državah je vsaj 700 milijonov dolarjev.

Suše so značilne za puščavske, stepske in gozdno-stepske regije. Pomanjkanje padavin povzroča sušenje tal, zniževanje ravni podtalnice in vodnih teles, dokler niso popolnoma suha. Pomanjkanje vlage vodi do smrti vegetacije in posevkov. Suše so še posebej hude v Afriki, na Bližnjem vzhodu, v Srednji Aziji in na jugu Severne Amerike.

Suše spreminjajo stanje človeka, negativno vplivajo na naravno okolje s procesi zasoljevanja tal, suhih vetrov, prašnih neviht, erozije tal in gozdnih požarov. Še posebej močni požari se pojavljajo med sušami v taignih območjih, tropskih in subtropskih gozdovih in savanah.

Suše so kratkoročni procesi, ki trajajo eno sezono. V primeru, da suša traja več kot dve sezoni, obstaja nevarnost lakote in množične umrljivosti. Običajno se učinek suše širi na ozemlje ene ali več držav. Še posebej pogosto trajajoče suše s tragičnimi posledicami v afriški regiji Sahel.

Atmosferski pojavi, kot so snežne padavine, kratki deževni pljuski in dolgotrajna dolgotrajna dežja, povzročajo veliko škodo. Snežne padavine povzročajo ogromne plazne plaze v gorah, hitro taljenje snega in močni deževni pljuski vodijo do poplav. Ogromna masa vode, ki pade na zemeljsko površino, še posebej v neobrezanih območjih, povzroča resno erozijo talne obloge. Intenzivno rastejo kanalni sistemi. Poplave nastanejo zaradi velikih poplav v času močnih padavin ali visokih voda po nenadnem segrevanju ali spomladanskem odmrzovanju snega in so zato po poreklu povezane z atmosferskimi pojavi (obravnava jih v poglavju o ekološki vlogi hidrosfere).

Antropogene atmosferske spremembe

Trenutno obstajajo številni antropogeni viri, ki povzročajo onesnaževanje zraka in povzročajo resna ekološka neravnovesja. Največji vpliv na ozračje ima dva vira: promet in industrijo. V povprečju predstavlja delež prometa približno 60% celotne količine onesnaženosti zraka, industrija - 15, toplotna energija - 15, tehnologije za uničevanje gospodinjskih in industrijskih odpadkov - 10%.

Transport, odvisno od uporabljenega goriva in vrste oksidacijskih sredstev, v ozračje sprošča dušikove okside, žveplo, okside in ogljikov dioksid, svinec in njegove spojine, saje, benzopirene (snov iz skupine policikličnih aromatskih ogljikovodikov, ki je močan rakotvorni povzročitelj kožnega raka).

Industrija oddaja v ozračje žveplov dioksid, ogljikove okside in dioksid, ogljikovodike, amoniak, vodikov sulfid, žveplovo kislino, fenol, klor, fluor in druge spojine ter kemične elemente. Toda prevladujoči položaj med emisijami (do 85%) je prah.

Zaradi onesnaženja se spremeni preglednost ozračja, v njej se pojavijo aerosoli, smog in kisli dež.

Aerosoli so disperzni sistemi, ki so sestavljeni iz trdnih delcev ali tekočih kapljic, suspendiranih v plinastem mediju. Velikost delcev razpršene faze je običajno 10 -3 -10 -7 cm, odvisno od sestave disperzne faze pa so aerosoli razdeljeni v dve skupini. Eden od njih so aerosoli, ki so sestavljeni iz trdnih delcev, dispergiranih v plinastem mediju, drugi pa so aerosoli, ki so mešanica plinastih in tekočih faz. Prva se imenuje dim, druga pa megla. Kondenzacijski centri imajo v procesu nastajanja pomembno vlogo. Kot kondenzacijska jedra delujejo vulkanski pepel, kozmični prah, produkti industrijskih emisij, različne bakterije itd. Število možnih virov koncentracijskih jeder nenehno narašča. Na primer, ko je suha trava uničena z ognjem na površini 4000 m 2, nastane povprečno 11 * 10 22 aerosolnih jeder.

Aerosoli so se začeli oblikovati od trenutka nastanka našega planeta in vplivali na naravne razmere. Vendar njihovo število in dejanja, ki so uravnoteženi s splošnim kroženjem snovi v naravi, niso povzročili velikih okoljskih sprememb. Antropogeni dejavniki njihovega nastanka so premaknili to ravnotežje v smeri pomembnih biosfernih preobremenitev. Ta značilnost je še posebej izrazita, saj je človeštvo začelo uporabljati posebej ustvarjene aerosole v obliki strupenih snovi in ​​za zaščito rastlin.

Najbolj nevarno za vegetacijo so aerosoli žveplovega dioksida, vodikov fluorid in dušik. V stiku z mokro površino pločevine tvorijo kisline, škodljive učinke na živo tkivo. Kisle meglice se vdihavajo z dihanjem v dihala živali in ljudi, agresivno vplivajo na sluznice. Nekateri od njih razgrajujejo živo tkivo, radioaktivni aerosoli pa povzročajo raka. Med radioaktivnimi izotopi S 90 predstavlja posebno nevarnost ne le zaradi svoje rakotvornosti, ampak tudi kot analog kalcija, ki ga nadomešča v kosteh organizmov, kar povzroča njihovo razgradnjo.

Med jedrskimi eksplozijami se v ozračju oblikujejo radioaktivni aerosolni oblaki. Majhni delci s polmerom 1 - 10 mikronov ne sodijo le v zgornje plasti troposfere, temveč tudi v stratosfero, v kateri lahko dolgo časa obstajajo. Aerosolni oblaki nastajajo tudi med obratovanjem reaktorjev industrijskih obratov, ki proizvajajo jedrsko gorivo, kot tudi zaradi nesreč na jedrskih elektrarnah.

Smog je mešanica aerosolov s tekočimi in trdnimi razpršenimi fazami, ki tvorijo megleno zaveso nad industrijskimi območji in velikimi mesti.

Obstajajo tri vrste smoga: ledena, mokra in suha. Ice smog se imenuje Alaskan. Gre za kombinacijo plinastih onesnaževalcev z dodatkom prašnih delcev in ledenih kristalov, ki se pojavijo, ko kapljice meglice in parni ogrevalni sistemi zamrznejo.

Mokri smog ali smog v Londonu se včasih imenuje zimski. Je mešanica plinastih onesnaževalcev (večinoma žveplovega anhidrita), prašnih delcev in kapljic meglice. Meteorološki predpogoj za pojav zimskega smoga je vreme brez vetra, v katerem se nad površinskim slojem hladnega zraka (pod 700 m) nahaja plast toplega zraka. V tem primeru ni le horizontalna, ampak tudi vertikalna izmenjava. Onesnaževalci, ki so običajno razpršeni v visokih plasteh, se v tem primeru kopičijo v površinskem sloju.

Poleti je suhi smog, ki ga pogosto imenujejo smog iz Los Angelesa. Je mešanica ozona, ogljikovega monoksida, dušikovih oksidov in kislih hlapov. Ta smog nastane kot posledica razgradnje onesnaževal s sončnim sevanjem, zlasti z ultravijoličnim delom. Meteorološki predpogoj je atmosferska inverzija, ki se kaže v videzu plasti hladnega zraka nad toplo. Običajno se v zgornjih hladnih plasteh razpršijo plini in trdni delci, ki jih zbirajo tople zračne tokove, v tem primeru pa se kopičijo v inverzijski plasti. V procesu fotolize se dušikovi oksidi, ki nastanejo pri izgorevanju goriva v avtomobilskih motorjih, pokvarijo:

NO 2 → NO + O

Nato nastane sinteza ozona:

O + O 2 + M → O 3 + M

NO + O → NO 2

Fotodisociacijske procese spremlja rumeno-zelen sijaj.

Poleg tega pride do reakcij, kot sledi: nastane SO3 + H20-\u003e H2SO4, tj. Močna žveplova kislina.

S spremembo meteoroloških pogojev (pojav vetra ali spremembe vlažnosti) se hladni zrak razprši in smog izgine.

Prisotnost rakotvornih snovi v smogu vodi do odpovedi dihanja, draženja sluznic, motenj cirkulacije, astme in pogosto smrti. Še posebej nevarno za majhne otroke.

Kisli dež so padavine, ki so kisle z industrijskimi emisijami žveplovih oksidov, hlapov dušika in perklorne kisline ter klora v njih. V procesu sežiganja premoga, nafte in plina se večina žvepla v njem, tako v obliki oksida kot v spojinah z železom, zlasti v piritu, pirolitu, kalkopiritu itd., Pretvori v žveplov oksid, ki se skupaj z ogljikovim dioksidom sprošča. v ozračje. Ko se atmosferski dušik in tehnične emisije kombinirajo s kisikom, nastajajo različni dušikovi oksidi, količina nastalih dušikovih oksidov pa je odvisna od temperature izgorevanja. Večina dušikovih oksidov nastopi med obratovanjem vozil in dizelskih lokomotiv, manjši del pa se nanaša na energetska in industrijska podjetja. Glavni žveplo in dušikovi oksidi so glavni povzročitelji kisline. Pri reagiranju z atmosferskim kisikom in vodno paro v njej nastajajo žveplova in dušikova kislina.

Znano je, da je alkalno kislinsko ravnovesje medija določeno s pH vrednostjo. Nevtralni medij ima vrednost pH, ki je enaka 7, kisla - 0 in alkalna - 14 (slika 6.7). V moderni dobi je pH deževnice 5,6, čeprav je bila v nedavni preteklosti nevtralna. Zmanjšanje pH vrednosti za eno ustreza desetkratnemu povečanju kislosti, zato se trenutno pojavljajo skoraj vse deževnice z visoko kislostjo. Največja kislost dežja, zabeležena v zahodni Evropi, je bila 4–3,5 pH. Opozoriti je treba, da je vrednost pH 4-4,5 smrtna za večino rib.

Kisli dež ima agresiven učinek na rastlinski pokrov Zemlje, na industrijske in stanovanjske stavbe ter prispeva k znatnemu pospeševanju preperevanja izpostavljenih kamnin. Povečanje kislosti preprečuje samoregulacijo nevtralizacije tal, v katerih se raztopijo hranila. To pa vodi do močnega zmanjšanja pridelka in povzroča degradacijo vegetacijskega pokrova. Kislost tal prispeva k sproščanju težkih kovin v vezanem stanju, ki jih rastline postopoma absorbirajo, kar povzroča hudo poškodbo tkiva in prodira v prehranjevalne verige ljudi.

Spremembe v alkalnem kislinskem potencialu morskih voda, zlasti v plitvih vodah, vodijo k prenehanju razmnoževanja mnogih nevretenčarjev, povzročajo smrt rib in motijo ​​ekološko ravnovesje v oceanih.

Zaradi kislega dežja so gozdovi zahodne Evrope, baltskih držav, Karelije, Urala, Sibirije in Kanade ogroženi zaradi smrti.

Zemeljsko ozračje

Atmosfera  (od dr.-greek  steamτμός - para in σφαῖρα - kroglica) - plina  lupina ( geosfera), ki obkroža planet Zemlja. Njegova notranja površina pokriva hidrosfere  in delno lubje, zunanje meje na bližnjem zemeljskem delu vesolja.

Skupina fizike in kemije, ki proučuje ozračje, se imenuje atmosferska fizika. Vzdušje določa vreme  na površini zemlje preučuje vreme meteorologijoin dolge spremembe podnebje - klimatologijo.

Struktura atmosfere

Struktura atmosfere

Troposfera

Njegova zgornja meja je na nadmorski višini 8-10 km v polarnem, 10-12 km v zmernih in 16-18 km v tropskih širinah; Pozimi nižje kot poleti. Nižji, glavni sloj atmosfere. Vsebuje več kot 80% skupne mase atmosferskega zraka in približno 90% vse vodne pare v ozračju. Troposfera je zelo razvita. turbulenca  in konvekcijo, se pojavijo oblakirazvijajo cikloni  in anti-cikloni. Temperatura se z naraščajočo višino zmanjšuje s povprečno navpičnico gradient  0,65 ° / 100 m

Naslednji "normalni pogoji" na površini Zemlje so: gostota 1,2 kg / m3, zračni tlak 101,35 kPa, temperatura plus 20 ° C in relativna vlažnost 50%. Ti konvencionalni kazalniki imajo zgolj inženirsko vrednost.

Stratosfera

Plast atmosfere, ki se nahaja na nadmorski višini od 11 do 50 km. Značilna je rahla sprememba temperature v sloju 11-25 km (spodnja plast stratosfere) in njeno povečanje v sloju 25-40 km od -56,5 do 0,8 ° S  (zgornja stratosfera ali regija) inverzija). Doseganje na nadmorski višini približno 40 km, vrednost okoli 273 K (skoraj 0 ° C), temperatura ostane konstantna na nadmorski višini približno 55 km. To območje konstantne temperature se imenuje stratopavza  in je meja med stratosfero in mezosfera.

Stratopavza

Mejna plast atmosfere med stratosfero in mezosfero. Pri vertikalni porazdelitvi temperature pride do maksimuma (okoli 0 ° C).

Mesosfera

Zemeljsko ozračje

Mesosfera  se začne na nadmorski višini 50 km in se razteza na 80-90 km. Temperatura se zmanjša z višino s povprečnim vertikalnim gradientom (0,25-0,3) ° / 100 m. Glavni energetski proces je prenos toplotnega sevanja. Kompleksni fotokemijski procesi, ki vključujejo prostih radikalov, vibracijske vzbujene molekule itd. povzročajo, da se ozračje žari.

Mesopauza

Prehodna plast med mezosfero in termosfero. Pri vertikalni porazdelitvi temperature je minimalna (približno -90 ° C).

Karmanova linija

Nadmorska višina, ki je pogojno sprejeta kot meja med zemeljsko atmosfero in prostorom.

Termo krogla

Glavni članek: Termo krogla

Zgornja meja je približno 800 km. Temperatura se dvigne na nadmorsko višino 200-300 km, kjer doseže vrednosti reda 1500 K, nato pa ostane skoraj konstantna na visokih nadmorskih višinah. Pod vplivom ultravijoličnega in rentgenskega sončnega sevanja in kozmičnega sevanja se zrak ionizira (" auroras") - glavna področja ionosfera  ležijo znotraj termosfere. Na nadmorski višini nad 300 km prevladuje atomski kisik.

Atmosferske plasti do višine 120 km

Exosphere (krogla disperzije)

Exosphere  - območje sipanja, zunanji del termosfere, ki se nahaja nad 700 km. Plin v eksosferi je zelo razredčen in s tem uhajanje njegovih delcev v medplanetarni prostor ( disipacija).

Do višine 100 km je atmosfera homogena, dobro mešana mešanica plinov. V višjih slojih je višinska porazdelitev plinov odvisna od njihovih molekulskih mas, koncentracija težjih plinov pa se hitreje zmanjšuje z razdaljo od Zemljine površine. Zaradi zmanjšanja gostote plinov se temperatura znižuje od 0 ° C v stratosferi do -110 ° C v mezosferi. Kinetična energija posameznih delcev na nadmorski višini 200-250 km ustreza temperaturi ~ 1500 ° C. Nad 200 km opazimo znatna nihanja temperature in gostote plina v času in prostoru.

Na nadmorski višini okoli 2000-3000 km se eksosfera postopoma spremeni v ti v praznem prostoruki je napolnjena z zelo redkimi delci medplanetarnega plina, predvsem atomi vodika. Toda ta plin je le del medplanetarne snovi. Drugi del sestavljajo prašni delci kometnega in meteorskega izvora. Poleg izjemno razpršenih prašnih delcev, v ta prostor prodira elektromagnetno in korpuskalno sevanje sončnega in galaktičnega izvora.

Delež troposfere predstavlja okoli 80% mase ozračja, delež stratosfere pa približno 20%; masa mezosfere ni večja od 0,3%, termosfera je manj kot 0,05% skupne mase ozračja. Na osnovi električnih lastnosti v atmosferi se oddajajo nevtrosfera in ionosfera. Trenutno se domneva, da se ozračje razteza na nadmorski višini 2000-3000 km.

Glede na sestavo plina v atmosferi oddajajo homosphere  in heterosphere. Hetero sfera   - To je področje, kjer gravitacija vpliva na ločevanje plinov, saj je njihovo mešanje na tej višini zanemarljivo. Od tod tudi variabilna sestava heterosfere. Pod njim je dobro mešana, homogena sestava ozračja, imenovana homosphere. Meja med temi sloji se imenuje turbo premorLeži na nadmorski višini približno 120 km.

Fizične lastnosti

Debelina atmosfere - okoli 2000 - 3000 km od Zemljine površine. Skupna masa zraka  - (5.1-5.3) × 10 18 kg. Molarna masa  čist suh zrak je 28.966. Pritisk  pri 0 ° C na morski gladini 101,325 kPa; kritična temperatura  140,7 ° C; kritični tlak 3,7 MPa; C str  1,0048 × 10 3 J / (kg · K) (pri 0 ° C), C v  0,7159 × 10 3 J / (kg · K) (pri 0 ° C). Topnost zraka v vodi pri 0 ° C je 0,036%, pri 25 ° C je 0,22%.

Fiziološke in druge lastnosti ozračja

Že na nadmorski višini 5 km se pojavi neobučena oseba kisikanje in brez prilagajanja, je človeška učinkovitost bistveno zmanjšana. Tu se konča fiziološka cona ozračja. Dihanje osebe je nemogoče na nadmorski višini 15 km, čeprav do okoli 115 km ozračje vsebuje kisik.

Vzdušje nam daje kisik za dihanje. Vendar se zaradi padca skupnega tlaka ozračja, ko se dvigne na višino, parcialni tlak kisika ustrezno zmanjša.

V človeških pljučih stalno vsebuje približno 3 litre alveolarnega zraka. Delni tlak  kisik v alveolarnem zraku pri normalnem atmosferskem tlaku je 110 mm Hg. Art., Tlak ogljikovega dioksida - 40 mm Hg. Art. In vodna para - 47 mm Hg. Čl. S povečevanjem nadmorske višine pade tlak kisika, skupni tlak vodne pare in ogljikovega dioksida v pljučih pa ostaja skoraj konstanten - približno 87 mm Hg. Čl. Dobava kisika v pljuča se popolnoma ustavi, ko tlak okoliškega zraka postane enak tej vrednosti.

Na nadmorski višini približno 19-20 km se tlak v atmosferi zmanjša na 47 mm Hg. Čl. Zato se na tej višini začne vreti voda in intersticijska tekočina v človeškem telesu. Zunaj kabine pod tlakom na teh višinah se smrt zgodi skoraj takoj. Tako se z vidika človeške fiziologije »kozmos« začne že na nadmorski višini 15-19 km.

Gosto plast zraka - troposfera in stratosfera - nas varuje pred škodljivimi učinki sevanja. Z zadostnim redčenjem zraka, na višinah več kot 36 km, ionizirajoče sevanja  - primarne kozmične žarke; na višinah več kot 40 km je ultravijolični del sončnega spektra nevaren za ljudi.

Ko se povzpnemo na vse večjo višino nad zemeljsko površino, se postopoma oslabijo in nato popolnoma izginejo, tako znani pojavi, ki jih opazimo v nižjih slojih atmosfere, kot so širjenje zvoka, pojav aerodinamičnih dvigalo  in odpornost, prenos toplote s konvekcijo  in drugi

V razpršenih zračnih plasteh zvok  izkaže, da je to nemogoče. Do višine 60-90 km je še vedno mogoče uporabljati zračni upor in dvig za nadzorovan aerodinamični let. Ampak začenši z višinami 100-130 km, so koncepti, ki jih pozna vsak pilot številke M  in zvočna pregrada  izgubijo svoj pomen, prehaja pogojno Karmanova linija  nad katerim se začne področje zgolj balističnega poleta, ki ga je mogoče nadzorovati le z uporabo reaktivnih sil.

Na nadmorski višini nad 100 km je ozračje brez druge izjemne lastnosti - sposobnost absorbiranja, vodenja in prenosa toplotne energije s konvekcijo (to je z mešanjem zraka). To pomeni, da različnih elementov opreme, opreme orbitalne vesoljske postaje ne bo mogoče ohladiti od zunaj, kot se običajno opravi na letalu s pomočjo zračnih curkov in zračnih radiatorjev. Na tej nadmorski višini, kot na splošno v vesolju, je edini način prenosa toplote toplotno sevanje.

Atmosferska sestava

Sestava suhega zraka

Zemeljska atmosfera je sestavljena predvsem iz plinov in različnih nečistoč (prah, vodne kapljice, ledeni kristali, morske soli, produkti izgorevanja).

Koncentracija plinov, ki tvorijo atmosfero, je skoraj konstantna, z izjemo vode (H 2 O) in ogljikovega dioksida (CO 2).

Poleg plinov, navedenih v tabeli, atmosfera vsebuje SO2, NH3, CO, ozona, ogljikovodikov, HCl, HFparov HgI 2 Št  in številni drugi plini v majhnih količinah. V troposferi vedno obstaja veliko število suspendiranih trdnih in tekočih delcev ( aerosol).

Zgodovina nastajanja ozračja

Po najpogostejši teoriji je bila Zemljina atmosfera v času v štirih različnih skladbah. Prvotno je bila sestavljena iz lahkih plinov ( vodika  in helij), ujetih iz medplanetarnega prostora. To je tako imenovano primarno vzdušje(pred približno štirimi milijardami let). Na naslednji stopnji je aktivna vulkanska aktivnost povzročila nasičenost atmosfere z drugimi plini poleg vodika (ogljikov dioksid, amonijak, vodne pare). Tako nastala sekundarno ozračje(približno tri milijarde let do danes). To ozračje je bilo obnovitveno. Nadalje je proces oblikovanja atmosfere določen z naslednjimi dejavniki:

uhajanje lahkega plina (vodik in helij) v. \\ t medplanetarni prostor;

kemijske reakcije, ki se pojavljajo v atmosferi pod vplivom ultravijoličnega sevanja, strele in nekaterih drugih dejavnikov.

Postopoma so ti dejavniki privedli do oblikovanja terciarno ozračjeznačilna je veliko nižja vsebnost vodika in veliko večja vsebnost dušika in ogljikovega dioksida (nastala zaradi kemičnih reakcij iz amoniaka in ogljikovodikov).

Dušik

Nastajanje velike količine N2 je posledica oksidacije atmosfere amonijak-vodik z molekulskim O 2, ki je začela prihajati s površine planeta zaradi fotosinteze, ki se je začela pred 3 milijardami let. N2 se sprosti tudi v ozračje zaradi denitrifikacije nitratov in drugih spojin, ki vsebujejo dušik. Dušik se oksidira z ozonom v NO v zgornji atmosferi.

N 2 N reagira samo pod določenimi pogoji (npr. Pri razelektritvi strele). Oksidacija molekularnega dušika z ozonom v električnih izpustih se uporablja v industrijski proizvodnji dušikovih gnojil. Lahko ga oksidiramo z nizko porabo energije in pretvorimo v biološko aktivno obliko. cianobakterije (modro-zelene alge)  in nodule, ki tvorijo rizobialno simbioza  z stročnice  rastline, tako imenovane. sideratami.

Kisik

S prihodom Zemlje se je začela korenito spremeniti sestava ozračja. živih organizmovkot rezultat fotosintezaspremlja sproščanje kisika in absorpcija ogljikovega dioksida. Sprva je bil kisik porabljen za oksidacijo reduciranih spojin - amoniaka, ogljikovodikov in kislinske oblike. železov oceanih itd. Na koncu te faze se je začela povečevati vsebnost kisika v atmosferi. Postopoma je nastala moderna atmosfera z oksidacijskimi lastnostmi. Ker je povzročila resne in dramatične spremembe v mnogih procesih, ki se pojavljajo v Ljubljani vzdušje, litosfera  in biosfereTa dogodek se imenuje Katastrofa s kisikom.

Med fenrozoik  Sestava ozračja in vsebnost kisika so se spremenili. Korelirali so predvsem s hitrostjo odlaganja organskih sedimentnih kamnin. Tako je v času akumulacije premoga vsebnost kisika v atmosferi očitno presegla trenutno raven.

Ogljikov dioksid

Vsebnost CO 2 v ozračju je odvisna od vulkanske aktivnosti in kemijskih procesov v zemeljskih ovojnicah, predvsem pa od intenzivnosti biosinteze in razgradnje organskih snovi v biosfere Zemlje. Skoraj celotna trenutna biomasa planeta (približno 2,4 × 10 12 ton ) tvorijo ogljikov dioksid, dušik in vodne pare v atmosferskem zraku. Zakopan sem oceanv močvirja  in v gozd  organska snov se spremeni v premog, olje  in zemeljskega plina. (glej Geokemični cikel ogljika)

Plemeniti plini

Vir inertnega plina - argon, helij  in kripton - vulkanski izbruhi in razpad radioaktivnih elementov. Zemlja kot celota in zlasti atmosfera sta izčrpani z inertnimi plini v primerjavi s prostorom. Domneva se, da je razlog za to neprekinjeno puščanje plinov v medplanetarni prostor.

Onesnaženost zraka

V zadnjem času je začel vplivati ​​razvoj ozračja človek. Rezultat njegove dejavnosti je bilo stalno povečevanje vsebnosti ogljikovega dioksida v ozračju zaradi izgorevanja ogljikovodikovih goriv, ​​ki so se nakopičile v prejšnjih geoloških obdobjih. Ogromne količine CO 2 se porabijo med fotosintezo in jih absorbirajo svetovni oceani. Ta plin vstopa v ozračje zaradi razkroja karbonatnih kamnin in organskih snovi rastlinskega in živalskega izvora ter zaradi vulkanizma in človeške proizvodnje. V zadnjih 100 letih se je vsebnost CO 2 v ozračju povečala za 10%, pri čemer je glavni del (360 milijard ton) nastal z izgorevanjem goriva. Če se bo stopnja rasti zgorevanja goriva nadaljevala, se bo v naslednjih 50–60 letih količina CO 2 v ozračju podvojila in lahko privede do globalne podnebne spremembe.

Sežig goriv - glavni vir onesnaževalnih plinov ( Z, Št, SO 2 ). Žveplov dioksid oksidira s kisikom v zrak SO 3   v zgornji atmosferi, ki nato sodeluje z vodno paro in amoniakom ter nastane žveplova kislina (H 2 SO 4 )   in amonijev sulfat ((NH 4 ) 2 SO 4 )   vrnitev na površino Zemlje v obliki ti. kisli dež. Uporaba motorji z notranjim zgorevanjem  povzroča znatno onesnaženje ozračja z dušikovimi oksidi, ogljikovodiki in svinčevimi spojinami (\\ t tetraetil svinec Pb (CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

Aerosolno onesnaženje ozračja je posledica naravnih vzrokov (vulkanski izbruhi, prašne nevihte, odnašanje morskega in rastlinskega cvetnega prahu itd.) In gospodarskih dejavnosti ljudi (rudarstvo rud in gradbenih materialov, zgorevanje goriv, ​​proizvodnja cementa itd.). Intenzivno obsežno odstranjevanje trdnih delcev v ozračje je eden od možnih vzrokov podnebnih sprememb na planetu.

Vzdušje je tisto, kar na Zemlji omogoča življenje. Prve informacije in dejstva o vzdušju, v katerem se vračamo osnovni šoli. V srednji šoli smo s tem konceptom že bolje seznanjeni v razredu geografije.

Koncept Zemljine atmosfere

Vzdušje je prisotno ne samo na Zemlji, temveč tudi na drugih nebesnih telesih. Tako imenovani plinski ovoj, ki obkroža planet. Sestava plinske plasti različnih planetov je bistveno drugačna. Oglejmo si osnove in dejstva o sicer imenovanem zraku.

Njegova najpomembnejša komponenta je kisik. Nekateri ljudje pomotoma mislijo, da je zemeljska atmosfera v celoti sestavljena iz kisika, v resnici pa je zrak mešanica plinov. Vsebuje 78% dušika in 21% kisika. Preostali odstotek vključuje ozon, argon, ogljikov dioksid, vodne pare. Naj bo odstotno razmerje teh plinov majhno, vendar opravljajo pomembno funkcijo - absorbirajo pomemben del sončne sevalne energije in s tem preprečujejo, da bi vse življenje na našem planetu spremenilo v pepel. Atmosferske lastnosti se razlikujejo z višino. Na primer, na višini 65 km, je dušik 86%, kisik pa 19%.

Sestava Zemljine atmosfere

• Ogljikov dioksid  potrebno za prehrano rastlin. V ozračju se pojavi kot rezultat procesa dihanja živih organizmov, razpadanja, gorenja. Njegova odsotnost v sestavi ozračja bi onemogočila obstoj katere koli rastline.
• Kisik  - ključnega pomena za človeško komponento ozračja. Njegova prisotnost je pogoj za obstoj vseh živih organizmov. To je približno 20% celotne količine atmosferskih plinov.
• Ozon  - Je naravni absorber sončnega ultravijoličnega sevanja, ki negativno vpliva na žive organizme. Večina je ločena plast ozračja - ozonski zaslon. V zadnjem času je človeška dejavnost privedla do tega, da se začenja postopoma sesedati, a ker je zelo pomembna, se aktivno dela na njenem ohranjanju in obnavljanju.
• Vodna para  določa vlažnost zraka. Njegova vsebina se lahko razlikuje glede na različne dejavnike: temperaturo zraka, lokacijo, sezono. Pri nizkih temperaturah je vodna para v zraku zelo majhna, morda manj kot odstotek, pri visokih temperaturah pa doseže 4%.
• Poleg vsega navedenega je v sestavi zemeljske atmosfere vedno prisoten določen odstotek. trdne in tekoče nečistoče. To so saje, pepel, morska sol, prah, vodne kapljice, mikroorganizmi. Lahko pridejo v zrak tako naravno kot antropogeno.

Plasti atmosfere

In temperatura in gostota ter kakovostna sestava zraka se spreminja na različnih višinah. Zaradi tega je običajno izolirati različne plasti ozračja. Vsaka od njih ima svojo lastnost. Spoznajmo, katere plasti atmosfere se razlikujejo:

• Troposfera - ta plast ozračja je najbližje površini Zemlje. Njena višina je 8-10 km nad poli in 16-18 km v tropih. Tukaj je 90% vse vodne pare, ki je v ozračju, zato aktivna tvorba oblakov. Tudi v tem sloju se opazujejo procesi, kot so gibanje zraka (vetra), turbulence, konvekcija. Temperatura se giblje od +45 stopinj opoldne v topli sezoni v tropih do -65 stopinj na polih.
• Stratosfera je druga plast ozračja na oddaljenosti od zemeljske površine. Nahaja se na nadmorski višini od 11 do 50 km. V spodnjem sloju stratosfere je temperatura približno -55, v smeri oddaljenosti od Zemlje, se dvigne na + 1 ° C. To območje se imenuje inverzija in je meja stratosfere in mezosfere.
• Mezosfera se nahaja na nadmorski višini od 50 do 90 km. Temperatura na spodnji meji je okoli 0, na vrhu doseže -80 ...- 90 .С. Meteoriti, ki vstopajo v Zemljino atmosfero, v celoti gorijo v mezosferi, zato se zrak žari.
• Termosfera je debela približno 700 km. V tej plasti atmosfere se pojavijo aurore. Pojavijo se zaradi delovanja kozmičnega sevanja in sevanja, ki izhaja iz sonca.
• Eksosfera je območje disperzije zraka. Tu je koncentracija plinov majhna in poteka njihov postopen odhod v medplanetarni prostor.

Meja med zemeljsko atmosfero in vesoljskimi prostranstvi velja za mejnik 100 km. Ta funkcija se imenuje vrstica Pocket.

Atmosferski tlak

Če poslušamo vremensko napoved, pogosto slišimo kazalnike atmosferskega tlaka. Toda kaj pomeni atmosferski tlak in kako lahko vpliva na nas?

Ugotovili smo, da je zrak sestavljen iz plinov in nečistoč. Vsaka od teh komponent ima svojo težo, kar pomeni, da vzdušje ni breztežnostno, kot je veljalo do XVII. Stoletja. Atmosferski tlak je sila, s katero vse plasti ozračja pritiskajo na površino Zemlje in na vse predmete.

Znanstveniki so naredili kompleksne izračune in dokazali, da atmosfera tehta 10.333 kg na kvadratni meter. To pomeni, da je človeško telo izpostavljeno zračnemu tlaku, katerega teža je enaka 12-15 ton. Zakaj tega ne čutimo? Prihrani nam notranji pritisk, ki uravnava zunanji. Občutite pritisk atmosfere, medtem ko je v letalu ali visoko v gorah, saj je atmosferski tlak na višini veliko manjši. Hkrati je možno fizično nelagodje, polaganje ušes, omotica.

Veliko lahko rečemo o vzdušju. Veliko vemo o njej zanimivosti, in nekateri od njih se zdijo presenetljivi:

• Teža zemeljske atmosfere je 5 300 000 000 000 000 000 ton.
• Prispeva k prenosu zvoka. Na nadmorski višini več kot 100 km ta lastnost izgine zaradi spremembe sestave ozračja.
• Gibanje atmosfere povzroča neenakomerno segrevanje Zemljine površine.
• Za določanje temperature zraka se uporablja termometer, za določanje tlačne sile atmosfere pa se uporablja barometer.
• Prisotnost atmosfere rešuje naš planet od 100 ton meteoritov dnevno.
• Sestava zraka je bila določena več sto milijonov let, vendar se je začela spreminjati z začetkom hitre industrijske dejavnosti.
• Menijo, da se ozračje razteza do višine 3000 km.

Vrednost ozračja za ljudi

Fiziološka cona atmosfere je 5 km. Na nadmorski višini 5000 m se oseba začne manifestirati, kar se odraža v zmanjšanju njegove delovne sposobnosti in poslabšanju zdravja. To kaže, da oseba ne more preživeti v prostoru, kjer ta neverjetna mešanica plinov ni.

Vse informacije in dejstva o atmosferi potrjujejo njen pomen za ljudi. Zaradi svoje prisotnosti se je pojavila priložnost za razvoj življenja na Zemlji. Že danes, ko smo ocenili obseg škode, ki jo človeštvo lahko s svojimi dejanji povzroči življenjskemu zraku, moramo razmisliti o nadaljnjih ukrepih za ohranitev in obnovo ozračja.

Na nadmorski višini 1013,25 hPa (približno 760 mm Hg). Povprečna temperatura sveta na površini Zemlje je 15 ° C, medtem ko se temperatura giblje od približno 57 ° C v subtropskih puščavah do -89 ° C na Antarktiki. Gostota zraka in tlak se zmanjšata z višino v skladu z zakonom, ki je blizu eksponencialnemu.

Struktura atmosfere. Vertikalno ima atmosfera večplastno strukturo, ki jo določajo predvsem značilnosti vertikalne porazdelitve temperature (slika), ki je odvisna od geografske lokacije, sezone, časa dneva itd. Spodnji sloj atmosfere - troposfera - je zaznamovan s padcem temperature z višino (približno 6 ° S na 1 km), njegova višina od 8-10 km v polarnih širinah do 16-18 km v tropih. Zaradi hitrega zmanjšanja gostote zraka z višino v troposferi je približno 80% celotne mase ozračja. Nad troposfero je stratosfera - plast, za katero je značilno splošno povečanje temperature z nadmorsko višino. Prehodna plast med troposfero in stratosfero se imenuje tropopavza. V nižji stratosferi do nivoja okoli 20 km se temperatura z višino zelo razlikuje (tako imenovana izotermična regija) in se pogosto celo nekoliko zmanjša. Višja temperatura se poveča zaradi absorpcije ozonskega sončnega sevanja, sprva počasi, in s 34-36 km hitreje. Zgornja meja stratosfere - stratopavze - se nahaja na nadmorski višini 50-55 km, kar ustreza najvišji temperaturi (260-270 K). Atmosferski sloj, ki se nahaja na nadmorski višini 55-85 km, kjer temperatura zopet pade z nadmorsko višino, se imenuje mezosfera, na njeni zgornji meji, mesopavzi, temperatura doseže 150-160 K poleti in 200-230 K pozimi. značilno hitro naraščanje temperature in doseganje vrednosti 800-1200 K na nadmorski višini 250 km, sončno in rentgensko sevanje Sonca se absorbira v termosferi, meteorji se upočasnjujejo in sežigajo, tako da deluje kot zaščitna plast Zemlje. Še vedno je eksosfera, od koder se atmosferski plini razpršijo v svetovni prostor zaradi disipacije in kjer je postopen prehod iz ozračja v medplanetarni prostor.

Atmosferska sestava. Do nadmorske višine približno 100 km je atmosfera skoraj enaka po kemijski sestavi in ​​povprečna molekulska masa zraka (približno 29) je konstantna. V bližini zemeljske površine je atmosfera sestavljena iz dušika (približno 78,1 vol.%) In kisika (približno 20,9%), vsebuje pa tudi majhne količine argona, ogljikovega dioksida (ogljikovega dioksida), neona in drugih fiksnih in spremenljivih sestavin (glej Air ).

Poleg tega atmosfera vsebuje majhne količine ozona, dušikovih oksidov, amoniaka, radona in drugih, relativna vsebnost glavnih sestavin zraka pa je konstantna skozi čas in enakomerno na različnih geografskih območjih. Vsebnost vodne pare in ozona je spremenljiva v prostoru in času; Kljub nizki vsebnosti je njihova vloga v atmosferskih procesih zelo pomembna.

Nad 100–110 km pride do disociacije kisika, ogljikovega dioksida in vodne pare, zato se zmanjša molekulska masa zraka. Na nadmorski višini približno 1000 km prevladujejo lahki plini - helij in vodik, še višja pa se zemeljska atmosfera postopoma spreminja v medplanetarni plin.

Najpomembnejši variabilni del ozračja je vodna para, ki vstopa v atmosfero, ko izhlapi s površine vode in vlažne zemlje, pa tudi s transpiracijo rastlin. Relativna vsebnost vodne pare se spreminja na zemeljski površini od 2,6% v tropskih predelih do 0,2% v polarnih širinah. Z višino hitro pada in se že na višini 1,5-2 km zmanjša za polovico. V navpičnem stolpcu atmosfere v zmernih zemljepisnih širinah je približno 1,7 cm "plast oborjene vode". Ob kondenzaciji vodne pare nastajajo oblaki, iz katerih padavine padajo v obliki dežja, toče in snega.

Pomembna komponenta atmosferskega zraka je ozon, ki je koncentriran na 90% v stratosferi (med 10 in 50 km), okoli 10% je v troposferi. Ozon zagotavlja absorpcijo trdega UV sevanja (z valovno dolžino manj kot 290 nm), in to je njegova varovalna vloga za biosfero. Vrednosti skupne vsebnosti ozona se razlikujejo s širino in sezono v območju od 0,22 do 0,45 cm (debelina ozonskega plašča pri tlaku p = 1 atm in temperatura T = 0 ° C). V ozonskih luknjah, ki so bile odkrite spomladi na Antarktiki od začetka osemdesetih let prejšnjega stoletja, lahko vsebnost ozona pade na 0,07 cm, povečuje se od ekvatorja do polov in ima letno smer z maksimumom spomladi in najmanj jeseni, amplituda letnega tečaja pa je majhna v tropih in raste do visokih zemljepisnih širin. Pomemben spremenljiv del ozračja je ogljikov dioksid, katerega vsebnost v ozračju v zadnjih 200 letih se je povečala za 35%, kar je predvsem posledica antropogenih dejavnikov. Opazujemo njeno širinsko in sezonsko variabilnost, povezano s fotosintezo rastlin in topnostjo v morski vodi (po Henryjevem zakonu se topnost plina v vodi zmanjšuje z naraščanjem njene temperature).

Pomembno vlogo pri oblikovanju podnebja na planetu igrajo atmosferski aerosol - trdni in tekoči delci, suspendirani v zraku, velikosti od nekaj nm do deset mikronov. Različni aerosoli naravnega in antropogenega izvora. Aerosol nastane v procesu reakcij plinske faze iz rastlinskih odpadkov in človeških gospodarskih dejavnosti, vulkanskih izbruhov, zaradi prahu, ki se dviguje od vetra s površine planeta, zlasti iz njegovih puščavskih območij, in nastane tudi iz kozmičnega prahu, ki vstopa v zgornje plasti ozračja. Večina aerosola je koncentrirana v troposferi, aerosol iz vulkanskih izbruhov tvori tako imenovani Jungejev sloj na nadmorski višini približno 20 km. Največja količina antropogenih aerosolov vstopi v ozračje zaradi vozil in SPTE, kemičnih obratov, izgorevanja goriva itd. Zato je na nekaterih območjih sestava ozračja opazno drugačna od običajnega zraka, kar je zahtevalo vzpostavitev posebne službe za opazovanje in spremljanje stopnje onesnaženosti zraka.

Razvoj atmosfere. Zdi se, da je sodobna atmosfera sekundarnega izvora: nastala je iz plinov, ki jih je po dokončanju formacije planeta pred približno 4,5 milijarde let izpustila trdna Zemlja. V geološki zgodovini Zemlje je atmosfera doživela pomembne spremembe v svoji sestavi pod vplivom številnih dejavnikov: razpršitev (izhlapevanje) plinov, večinoma lažjih, v vesolje; emisije plinov iz litosfere zaradi vulkanske dejavnosti; kemijske reakcije med komponentami ozračja in kamninami, ki sestavljajo skorjo; fotokemične reakcije v ozračju samega pod vplivom sončnega UV sevanja; akrecija (zajetje) snovi medplanetarnega medija (na primer meteorna snov). Razvoj ozračja je tesno povezan z geološkimi in geokemičnimi procesi, zadnje 3-4 milijarde let pa tudi z aktivnostjo biosfere. Pomemben del plinov, ki sestavljajo moderno ozračje (dušik, ogljikov dioksid, vodna para), je nastal v času vulkanske aktivnosti in vdora, ki jih je nosil iz globin Zemlje. Kisik se je v pomembnih količinah pojavil pred približno 2 milijardami let zaradi delovanja fotosintetičnih organizmov, ki so prvotno nastali v površinskih vodah oceana.

Glede na podatke o kemijski sestavi karbonatnih sedimentov so bile pridobljene ocene količine ogljikovega dioksida in kisika v atmosferi geološke preteklosti. V času fanerozoika (zadnjih 570 milijonov let zgodovine Zemlje) je količina ogljikovega dioksida v ozračju močno variirala glede na stopnjo vulkanske aktivnosti, temperaturo oceana in stopnjo fotosinteze. Večino tega časa je bila koncentracija ogljikovega dioksida v ozračju bistveno višja (do 10-krat). Količina kisika v atmosferi Phanerozoika se je bistveno spremenila in prevladala je tendenca njegovega povečanja. V atmosferi Prekambrija je bila masa ogljikovega dioksida praviloma večja, masa kisika pa je bila manjša od atmosfere fanerozoika. Nihanja količine ogljikovega dioksida v preteklosti so pomembno vplivala na podnebje, s čimer se je povečal učinek tople grede s povečanjem koncentracije ogljikovega dioksida, zaradi česar je bilo podnebje v celotnem glavnem delu fanerozojka precej toplejše kot v moderni dobi.

Atmosfera in življenje. Brez ozračja bi bila Zemlja mrtvi planet. Ekološko življenje poteka v tesnem sodelovanju z ozračjem in z njim povezanim podnebjem in vremenom. Atmosfera je nepomembna v primerjavi z planetom kot celoto (približno eni milijonski del), nepogrešljiv pogoj za vse oblike življenja. Največja vrednost atmosferskih plinov za življenje organizmov so kisik, dušik, vodne pare, ogljikov dioksid, ozon. Ko fotosintetične rastline absorbirajo ogljikov dioksid, se ustvari organska snov, ki jo velika večina živih bitij, vključno z ljudmi, uporablja kot vir energije. Kisik je potreben za obstoj aerobnih organizmov, pri katerih je tok energije zagotovljen z oksidacijskimi reakcijami organske snovi. Za mineralno hranjenje rastlin je potreben dušik, ki ga asimilirajo nekateri mikroorganizmi (dušikovi fiksatorji). Ozon, ki absorbira trdo UV sončno sevanje, bistveno zmanjša ta škodljivi del življenja sončnega sevanja. Kondenzacija vodne pare v ozračju, nastanek oblakov in posledično obarjanje vode oskrbujejo zemljo z vodo, brez katere ni možnih življenjskih oblik. Življenjska aktivnost organizmov v hidrosferi je v veliki meri odvisna od količine in kemične sestave atmosferskih plinov, raztopljenih v vodi. Ker je kemijska sestava ozračja bistveno odvisna od aktivnosti organizmov, se lahko biosfera in atmosfera obravnavata kot del enotnega sistema, katerega vzdrževanje in razvoj (glej Biogeokemične cikle) je bil zelo pomemben za spreminjanje sestave ozračja v celotni zgodovini Zemlje kot planeta.

Sevanje, toplota in vodna bilanca ozračja. Sončno sevanje je praktično edini vir energije za vse fizikalne procese v ozračju. Glavna značilnost režim sevanja atmosfera - tako imenovani učinek tople grede: atmosfera zadostno prenaša sončno sevanje na zemeljsko površino, vendar aktivno absorbira toplotno sevanje dolgih valov z zemeljske površine, del katerega se vrne na površje v obliki proti-sevanja, kompenzira toplotne izgube zemeljske površine (glej Atmosfersko sevanje). V odsotnosti atmosfere bi bila povprečna temperatura zemeljske površine -18 ° C, dejansko 15 ° C. Dohodno sončno sevanje je delno (okoli 20%) absorbirano v ozračje (predvsem vodne pare, vodne kapljice, ogljikov dioksid, ozon in aerosoli), prav tako pa je razpršeno (približno 7%) na aerosolne delce in nihanja gostote (Rayleighovo sipanje). Celotno sevanje, ki doseže zemeljsko površino, se deloma (približno 23%) odbije od njega. Koeficient refleksije je določen z odbojnostjo podložne površine, tako imenovanim albedom. V povprečju je zemeljski albed za integralni tok sončnega sevanja blizu 30%. Spreminja se od nekaj odstotkov (suha tla in černozem) do 70-90% za sveži sneg. Sejalna izmenjava toplote med zemeljsko površino in atmosfero je v bistvu odvisna od albeda in je določena z učinkovitim sevanjem zemeljske površine in proti sevanju atmosfere, ki jo absorbira. Algebraična vsota tokov sevanja, ki vstopajo v zemeljsko atmosfero iz vesolja in jo zapuščajo nazaj, se imenuje ravnotežje sevanja.

Preoblikovanje sončnega sevanja po tem, ko ga absorbira atmosfera in zemeljska površina, določata toplotno ravnovesje Zemlje kot planeta. Glavni vir toplote za atmosfero je zemeljska površina; toplota iz nje se prenaša ne samo v obliki dolgotrajnega sevanja, ampak tudi s konvekcijo, prav tako pa se sprosti tudi med kondenzacijo vodne pare. Delež teh prilivov toplote je v povprečju 20%, 7% oziroma 23%. Dodaja tudi približno 20% toplote zaradi absorpcije neposrednega sončnega sevanja. Tok sončnega sevanja na enoto časa na posameznem območju, ki je pravokotno na sončne žarke in se nahaja zunaj atmosfere na povprečni razdalji od Zemlje do Sonca (tako imenovana sončna konstanta) je 1367 W / m2, spremembe pa so 1-2 W / m 2, odvisno od cikla sončna dejavnost. S planetarnim albedom je približno 30% povprečnega globalnega dotoka sončne energije na planet 239 W / m2. Ker Zemlja kot planet oddaja v vesolje povprečno enako količino energije, je po Stefan-Boltzmannovem zakonu efektivna temperatura izhodnega toplotnega sevalca dolgih valov 255 K (-18 ° C). Hkrati je povprečna temperatura zemeljske površine 15 ° C. Razlika 33 ° C nastane zaradi učinek tople grede.

Vodna bilanca ozračja kot celote ustreza enaki količini vlage, ki se je izhlapela s površine Zemlje, od količine padavin, ki padajo na zemeljsko površino. Vzdušje nad oceani prejme več vlage iz procesov izhlapevanja kot nad kopnim in izgubi v obliki padavin 90%. Presežek vodne pare preko oceanov se prepelje na celine z zračnimi tokovi. Količina vodne pare, ki se prenaša v ozračje od oceanov do celin, je enaka prostornini pretoka rek, ki tečejo v oceane.

Gibanje zraka. Zemlja ima kroglasto obliko, zato do njenih visokih zemljepisnih širin pride precej manj sončnega sevanja kot tropi. Posledično se med zemljepisnimi širinami pojavijo veliki temperaturni kontrasti. Na porazdelitev temperature pomembno vpliva tudi relativni položaj oceanov in celin. Zaradi velike mase oceanskih voda in visoke toplotne zmogljivosti vode so sezonske razlike v površinski temperaturi oceanov veliko manjše od kopnega. V zvezi s tem je v srednjih in visokih zemljepisnih širinah temperatura zraka nad oceani opazno nižja poleti kot na celinah, pozimi pa višja.

Neenakomerno segrevanje ozračja v različnih predelih sveta povzroča neenakomerno prostorsko porazdelitev atmosferskega tlaka. Na ravni morja je za porazdelitev tlaka značilna relativno nizka vrednost blizu ekvatorja, povečanje subtropov (visokotlačni pasovi) in zmanjšanje srednje in visoke zemljepisne širine. Hkrati se ponavadi poveča pritisk pozimi nad celinami ekstratropskih zemljepisnih širin, poleti pa se zaradi temperaturne porazdelitve zmanjša. Pod vplivom gradienta tlaka zrak doživlja pospešek, usmerjen iz območij z visokim tlakom na nizka območja, kar vodi do gibanja zračnih mas. Na gibajoče se zračne mase vplivajo tudi odklonska sila rotacije Zemlje (Coriolisova sila), sila trenja, ki se zmanjšuje z višino, in krivočrtne trajektorije in centrifugalna sila. Zelo pomembno je turbulentno mešanje zraka (glej Turbulence v ozračju).

Kompleksen sistem zračnih tokov (splošna cirkulacija atmosfere) je povezan s porazdelitvijo planetarnega pritiska. V meridianski ravnini lahko v povprečju izsledimo dve ali tri celice meridianske cirkulacije. V bližini ekvatorja se segreje zrak, ki se dviga in pade v subtropske celice, tako da oblikuje celico Hadley. Na istem mestu pade zrak povratne celice Ferrella. V visokih zemljepisnih širinah se pogosto zasleduje ravna polarna celica. Hitrost meridianske cirkulacije je približno 1 m / s ali manj. Zaradi vpliva Coriolisove sile se v večini atmosfere opazijo zahodni vetrovi s hitrostjo v srednji troposferi okoli 15 m / s. Obstajajo relativno stabilni sistemi vetra. Med njimi so tudi vetrovi - vetrovi, ki pihajo iz visokotlačnih pasov v subtropskih predelih do ekvatorja z opazno vzhodno komponento (od vzhoda proti zahodu). Monsoni so precej stabilni - zračni tokovi, ki so v naravi očitno sezonski: poleti pihajo iz morja v celino, pozimi pa v nasprotni smeri. Monsoni v Indijskem oceanu so še posebej redni. V srednjih zemljepisnih širinah ima gibanje zračnih mas predvsem zahodno smer (od zahoda proti vzhodu). To je območje atmosferskih front, na katerem se pojavijo veliki vrtinci - cikloni in anticikloni, ki pokrivajo več sto in celo tisoče kilometrov. Cikloni se pojavijo v tropih; tukaj jih odlikujejo manjše velikosti, vendar zelo visoke hitrosti vetra, ki dosežejo orkanske sile (33 m / s in več), tako imenovane tropske ciklone. Imenujejo se orkani v Atlantiku in vzhodnem Pacifiku ter tajfuni v zahodnem Pacifiku. V zgornji troposferi in nižji stratosferi na območjih, ki ločujejo neposredno celico Hadleyjeve meridianske cirkulacije in povratne Ferrellove celice, so pogosto razmeroma ozke, stotine kilometrov široke rečne struge z močno razmejenimi mejami, znotraj katerih veter doseže 100-150 in celo 200 m / c.

Podnebje in vreme. Razlika v količini sončnega sevanja, ki pri različnih geografskih širinah prihaja do Zemljine površine z različnimi fizikalnimi lastnostmi, določa raznolikost podnebnih razmer na Zemlji. Od ekvatorja do tropskih zemljepisnih širin je temperatura zraka na zemeljski površini povprečno 25–30 ° C in se med letom malo spreminja. V ekvatorialnem pasu je običajno veliko padavin, kar povzroča prekomerno vlago. V tropskih conah se količina padavin zmanjša in na nekaterih območjih postane zelo majhna. Tu so ogromne puščave Zemlje.

V subtropskih in srednjih zemljepisnih širinah se temperatura zraka med letom močno spreminja, razlika med poletnimi in zimskimi temperaturami pa je še posebej velika v regijah kontinentov, oddaljenih od oceanov. Tako v nekaterih regijah vzhodne Sibirije letna amplituda temperature zraka doseže 65 ° S. Pogoji vlaženja v teh zemljepisnih širinah so zelo raznoliki, odvisni so predvsem od načina splošnega kroženja ozračja in se od leta do leta zelo razlikujejo.

V polarnih zemljepisnih širinah je temperatura skozi celo leto nizka, čeprav ima opazno sezonsko nihanje. To prispeva k široki porazdelitvi ledenih površin na oceanih ter kopnem in permafrostu, ki zavzemajo več kot 65% območja Rusije, predvsem v Sibiriji.

Spremembe so postale bolj izrazite v zadnjih desetletjih. globalno podnebje. Temperatura se dviguje bolj pri visokih zemljepisnih širinah kot pri nizkih; pozimi bolj kot poleti; ponoči več kot čez dan. V 20. stoletju se je povprečna letna temperatura zraka na zemeljski površini v Rusiji povečala za 1,5–2 ° C, v nekaterih regijah Sibirije pa za nekaj stopinj. To je povezano s povečanjem učinka tople grede zaradi povečanja koncentracije majhnih plinskih nečistoč.

Vreme je odvisno od pogojev atmosferske cirkulacije in geografske lege območja, najbolj stabilna je v tropih in najbolj spremenljiva v srednjih in visokih zemljepisnih širinah. Predvsem pa vremenske spremembe v conah spreminjanja zračnih mas zaradi prehoda atmosferskih front, ciklonov in anticiklon, ki prenašajo padavine in intenzifikacijo vetra. Podatki za vremenske napovedi se zbirajo na meteoroloških postajah, ladjah in letalih iz meteoroloških satelitov. Glej tudi Meteorologija.

Optični, akustični in električni pojavi v ozračju. Pri širjenju elektromagnetnega sevanja v atmosferi zaradi loma, absorpcije in razpršitve svetlobe po zraku in različnih delcev (aerosol, ledeni kristali, vodne kapljice) se pojavljajo različni optični pojavi: mavrica, krone, halo, privid itd. Razprševanje svetlobe povzroča vidno višino nebesnega loka in modra barva neba Razpon vidljivosti objektov je določen s pogoji za širjenje svetlobe v ozračju (glej Atmosferska vidljivost). Od preglednosti ozračja pri različnih valovnih dolžinah je odvisna komunikacijska razdalja in sposobnost zaznavanja predmetov z instrumenti, vključno z možnostjo astronomskih opazovanj s površine Zemlje. Pojav somraka ima pomembno vlogo pri preučevanju optičnih nehomogenosti stratosfere in mezosfere. Na primer, fotografiranje somraka iz vesoljskega plovila lahko zazna aerosolne plasti. Značilnosti širjenja elektromagnetnega sevanja v atmosferi določajo natančnost metod daljinskega zaznavanja njenih parametrov. Vsa ta vprašanja, tako kot mnogi drugi, preučujemo z atmosfersko optiko. Refrakcija in sipanje radijskih valov določata možnost radijskega sprejema (gl. Razširjanje radia).

Širjenje zvoka v ozračju je odvisno od prostorske porazdelitve temperature in hitrosti vetra (glej Atmosferska akustika). Zanimivo je za daljinsko zaznavanje ozračja. Eksplozije nabojev, ki so jih sprožile rakete v zgornjo atmosfero, so dale bogate informacije o vetrnih sistemih in poteku temperature v stratosferi in mezosferi. V stabilni stratificirani atmosferi, ko se temperatura spusti z višino, ki je počasnejša od adiabatnega gradienta (9,8 K / km), se pojavijo ti notranji valovi. Ti valovi se lahko širijo navzgor v stratosfero in celo v mezosfero, kjer se zmanjšajo, kar prispeva k povečanemu vetru in turbulenci.

Negativni naboj Zemlje in električnega polja, ki ga povzroča, skupaj z električno nabito ionosfero in magnetosfero, ustvarita globalni električni krog. Pomembno vlogo igra oblikovanje oblakov in nevihte. Nevarnost strele je povzročila potrebo po razvoju metod za zaščito pred strelo stavb, objektov, daljnovodov in komunikacij. Ta pojav je še posebej nevaren za letalstvo. Razburjenost v nevihti povzroča atmosferske radijske motnje, znane kot atmosferski vplivi (glej Whistling atmosferika). Pri močnem povečanju jakosti električnega polja opazimo svetlobne izpuste, ki se pojavljajo na konicah in ostrih vogalih predmetov, ki štrlijo nad zemeljsko površino, na ločenih vrhovih v gorah itd. (Elma lights). Atmosfera vedno vsebuje več lahkih in težkih ionov, ki se zelo razlikujejo glede na specifične pogoje, ki določajo električno prevodnost atmosfere. Glavni ionizatorji zraka na zemeljski površini so sevanje radioaktivnih snovi v zemeljski skorji in v atmosferi ter kozmični žarki. Glej tudi Atmosferska električna energija.

Vpliv človeka na ozračje.  V preteklih stoletjih se je zaradi človekovih dejavnosti povečala koncentracija toplogrednih plinov v ozračju. Odstotek ogljikovega dioksida se je povečal z 2,8-10 2 pred dvesto leti na 3,8-10 2 v letu 2005, vsebnost metana pa se je povečala z 0,7-10 do približno 300-400 let na 1,8-10 -4 na začetku 21. stoletja; Približno 20% povečanja učinka tople grede v preteklem stoletju so podarili freoni, ki jih v ozračju praktično ni bilo do sredine 20. stoletja. Te snovi so priznane kot uničevalci stratosferskega ozona in njihova proizvodnja je prepovedana z Montrealskim protokolom iz leta 1987. Naraščajoča koncentracija ogljikovega dioksida v ozračju je posledica izgorevanja vedno večjih količin premoga, nafte, plina in drugih vrst ogljikovih goriv, ​​pa tudi zmanjšanja gozdov, kar povzroči zmanjšanje absorpcije ogljikovega dioksida s pomočjo fotosinteze. Koncentracija metana se povečuje z rastjo proizvodnje nafte in plina (zaradi izgube), pa tudi s širjenjem pridelkov riža in povečanjem števila goveda. Vse to prispeva k segrevanju podnebja.

Da bi spremenili vreme, smo razvili metode aktivnega vpliva na atmosferske procese. Uporabljajo se za zaščito kmetijskih rastlin pred točo z razprševanjem posebnih reagentov v nevihtnem oblaku. Obstajajo tudi metode za razprševanje meglic na letališčih, zaščita rastlin pred zmrzaljo, vplivanje na oblake, da bi povečali padavine na pravem mestu ali razpršili oblake na javnih prireditvah.

Raziskovanje ozračja. Informacije o fizikalnih procesih v ozračju dobimo predvsem iz meteoroloških opazovanj, ki jih izvaja globalna mreža stalno delujočih meteoroloških postaj in mest na vseh celinah in na številnih otokih. Dnevna opazovanja zagotavljajo informacije o temperaturi in vlažnosti zraka, atmosferskem tlaku in padavinah, oblačnosti, vetru itd. Opazovanja sončnega sevanja in njegove transformacije se izvajajo na aktinometričnih postajah. Za preučevanje ozračja so zelo pomembna omrežja zgornjih zračnih postaj, na katerih se z radijonskimi meritvami opravijo meteorološke meritve na nadmorski višini 30-35 km. Na številnih postajah so opazovanja atmosferskega ozona, električnih pojavov v atmosferi in kemične sestave zraka.

Podatke iz zemeljskih postaj dopolnjujejo opazovanja o oceanih, kjer delujejo "vremenske ladje", ki se stalno nahajajo na določenih območjih oceanov, ter meteorološke informacije, pridobljene iz raziskovalnih in drugih plovil.

V zadnjih desetletjih se je s pomočjo meteoroloških satelitov pridobilo vse več informacij o atmosferi, na katerih so nameščeni instrumenti za fotografiranje oblakov in merjenje pretoka ultravijoličnega, infrardečega in mikrovalovnega sevanja sonca. Sateliti zagotavljajo informacije o vertikalnih profilih temperature, oblakov in skladiščenja vode, elementih ravnotežja atmosferskega sevanja, površini oceanov itd. Z meritvami loma radijskega signala iz navigacijskega satelitskega sistema je mogoče določiti vertikalne profile gostote, tlaka in temperature v ozračju ter vsebnost vlage. . S pomočjo satelitov je postalo mogoče razjasniti vrednost sončne konstante in planetarnega albeda Zemlje, zgraditi karte ravnotežja sevanja Zemljinskega ozračja, izmeriti vsebino in spremenljivost majhnih atmosferskih nečistoč ter rešiti številne druge probleme fizike ozračja in spremljanja okolja.

Lit.: Budyko M. I. Podnebje v preteklosti in prihodnosti. L., 1980; Matveev L. T. Potek splošne meteorologije. Fizika atmosfere. 2nd ed. L., 1984; Budyko M. I., Ronov A. B., Yanshin A. L. Zgodovina atmosfere. L., 1985; Khrgian A. Kh. Atmosferska fizika. M., 1986; Atmosfera: referenca. L., 1991; Khromov S.P., Petrosyants M.A. Meteorologija in klimatologija. 5. izd. M., 2001.

G. S. Golitsyn, N. A. Zaitsev.

Atmosfera je plinska lupina Zemlje z aerosolnimi delci v njem, ki se gibljejo skupaj z Zemljo v svetovnem prostoru kot celoto in sočasno sodelujejo pri rotaciji Zemlje. Na dnu atmosfere naše življenje v bistvu teče.

Skoraj vse planete našega sončnega sistema imajo svojo atmosfero, toda le zemeljska atmosfera je sposobna podpreti življenje.

Ko je bil naš planet oblikovan pred 4,5 milijarde let, je bil očitno prikrajšan za vzdušje. Vzdušje je nastalo zaradi vulkanskih emisij vodne pare z nečistočami ogljikovega dioksida, dušika in drugih kemikalij iz črevesja mladega planeta. Toda ozračje lahko vsebuje omejeno količino vlage, zato je njegov presežek zaradi kondenzacije povzročil oceane. Toda potem je bila atmosfera prikrajšana za kisik. Prvi živi organizmi, ki so nastali in se razvili v oceanu, zaradi reakcije fotosinteze (H 2 O + CO 2 = CH 2 O + O 2) so začeli sproščati majhne deleže kisika, ki so začeli vstopati v ozračje.

Nastajanje kisika v zemeljski atmosferi je povzročilo nastanek ozonskega plašča na nadmorskih višinah približno 8–30 km. In s tem je naš planet pridobil zaščito pred škodljivimi učinki ultravijoličnih raziskav. Ta okoliščina je bila spodbuda za nadaljnji razvoj življenjskih oblik na Zemlji, ker zaradi povečanja fotosinteze se je količina kisika v ozračju začela hitro povečevati, kar je prispevalo k nastanku in vzdrževanju življenjskih oblik, tudi na kopnem.

Danes je naša atmosfera 78,1% dušika, 21% kisika, 0,9% argona, 0,04% ogljikovega dioksida. V primerjavi z glavnimi plini predstavljajo neon, helij, metan in kripton zelo majhne frakcije.

Na delce plina v atmosferi vpliva sila gravitacije Zemlje. Upoštevajoč, da je zrak stisnjen, se njegova gostota postopoma zmanjšuje z višino in prehaja v zunanji prostor brez jasne meje. Polovica celotne mase zemeljskega ozračja je skoncentrirana v spodnjih 5 km, tri četrtine v spodnjih 10 km, devet desetin v spodnjih 20 km. 99% mase Zemljine atmosfere je koncentrirano pod 30 km nadmorske višine, kar je le 0,5% ekvatorialnega radija našega planeta.

Na ravni morja je število atomov in molekul na kubični centimeter zraka približno 2 * 10 19, na nadmorski višini 600 km, le 2 * 10 7. Na ravni morja, atom ali molekula leti okoli 7 * 10 -6 cm pred trčenjem z drugim delcem. Na nadmorski višini 600 km je ta razdalja približno 10 km. In na ravni morja, približno 7 * 10 9 takih trkov pride vsako sekundo, na nadmorski višini 600 km - le približno eno na minuto!

Toda ne samo tlak se spreminja z višino. Tudi temperatura se spreminja. Na primer, ob vznožju visoke gore je lahko precej vroče, vrh planine pa je prekrit s snegom, temperatura pa je hkrati pod ničlo. Ampak to je vredno vzpenjanja na letalo do višine približno 10-11 km, saj lahko slišite sporočilo, da v krovu -50 stopinj, medtem ko je zemeljska površina je 60-70 stopinj topleje ...

Sprva so znanstveniki domnevali, da se temperatura z višino zmanjšuje, dokler ne doseže absolutne ničle (-273,16 ° C). Ampak ni.

Zemljino ozračje sestavljajo štiri plasti: troposfera, stratosfera, mezosfera, ionosfera (termosfera). Takšna delitev na plasti se izvede na podlagi podatkov o spremembi temperature z višino. Najnižji sloj, kjer temperatura zraka pade z višino, se je imenoval troposfera. Sloj nad troposfero, kjer se kapljica temperature ustavi, nadomesti izotermičen in končno se temperatura začne dvigovati, imenuje se stratosfera. Plast nad stratosfero, v kateri temperatura spet hitro pada, je mezosfera. In končno, plast, kjer se temperatura ponovno dviga, se imenuje ionosfera ali termosfera.

Troposfera se v povprečju razprostira v spodnjih 12 km. V njem poteka oblikovanje našega vremena. Najvišji oblaki (cirusi) nastajajo v najvišjih slojih troposfere. Temperatura v troposferi se adiabatično zmanjšuje z višino, tj. sprememba temperature je posledica zmanjšanja tlaka z višino. Temperaturni profil troposfere je v veliki meri posledica sončnega sevanja, ki doseže zemeljsko površino. Zaradi sončnega segrevanja Zemljine površine nastajajo konvektivni in turbulentni tokovi, usmerjeni navzgor, ki tvorijo vreme. Treba je omeniti, da se vpliv podlage na spodnje plasti troposfere razteza na višino približno 1,5 km. Seveda, razen gorskih območij.

Zgornja meja troposfere je tropopavza, izotermna plast. Spomnimo se značilne oblike nevihtnih oblakov, na vrhu katere je »izmet« cirusnih oblakov, ki se imenuje »nakovalo«. Ta »nakovala« se »širi« pod tropopavzo, odkar zaradi izotermije se bistveno oslabijo naraščajoči zračni tokovi in ​​oblak preneha veljati navpično. Toda v posebnih, redkih primerih lahko vrhovi kumulonimbusnih oblakov napadejo nižjo stratosfero in premagajo tropopavzo.

Višina tropopavze je odvisna od zemljepisne širine. Torej, na ekvatorju, se nahaja na nadmorski višini približno 16 km, njegova temperatura pa je približno -80 ° C. Na polih tropopavze se nahaja spodaj - približno na nadmorski višini 8 km. Poleti je tukaj temperatura -40 ° C, pozimi pa -60 ° C. Tako kljub več visoke temperature  na površini Zemlje je tropopavzica veliko hladnejša kot na polih.

Nadalje se v stratosferi temperatura ne zmanjšuje z višino, ampak se nasprotno povečuje, dokler ne doseže -30 ° C ... + 20 ° C, odvisno od sezone in zemljepisne širine na nadmorski višini približno 48 km. To povišanje temperature je posledica interakcije ultravijoličnega sevanja z ozonskim plaščem, ki se nahaja prav v stratosferi. Mimogrede, stratosfera vpliva tudi na vreme. Nedavno so se pojavile študije, ki kažejo na povezavo med parametri stratosfere in površinskimi temperaturnimi anomalijami. Verjetno bo razvoj teh študij omogočil znanstvenikom, da razvijejo naprednejše in natančnejše metode za dolgoročno napoved temperaturnih anomalij na zemeljski površini (30-40 dni).

Dodati je treba, da se količina vodne pare v stratosferi močno zmanjša, vendar se vsebnost ozona poveča. Tako nastane očiten kontrast med mokro in nizko ozonsko slabo troposfero in suho, toda bogato z ozonom stratosfero.

Kljub suhi stratosferi, v hladni sezoni, na visokih zemljepisnih širinah, se lahko na njem na višinah od 17 do 30 km še vedno pojavljajo oblaki.

Stratosfera se razteza na približno 48 km nad površjem našega planeta in skupaj z troposfero predstavlja 99,9% našega ozračja.

Zgornja meja stratosfere je stratopavza.

Nad stratopavzo začne temperatura spet padati. Ta plast se imenuje mezosfera in se nahaja v srednji atmosferi. V zgornjih plasteh mezosfere temperatura pade na -90 ° C. Tako lep pojav svetlobe v atmosferi, kot so meteorske bliski, se rodi v mezosferi. Zato, ko opazujete "padajoče zvezde", ne pozabite, da ta pojav vidimo v mezosferi. Tudi v zgornjih plasteh mezosfere se oblikujejo skrivnostni nenavadni oblaki, ki jih na severni polobli Zemlje opazujemo v kratkih poletnih nočeh od maja do avgusta nad severnim obzorjem. Mezosfera se konča v meopauzi na nadmorski višini približno 85 km. V visokih zemljepisnih širinah se temperatura meopavze spreminja od -120 ° C poleti do -50 ° pozimi.

V poletnih mesecih z naraščanjem vertikalnih temperaturnih gradientov v mezosferi nad visokimi zemljepisnimi širinami, vklj. Zaradi maksimalne temperature stratopavze zaradi največjega dotoka sončnega sevanja nastajajo upoki, ki vodijo v nastanek tankih oblakov, imenovanih srebro. V zgornji mezosferi se na nadmorskih višinah okoli 80 km nad zemeljsko površino pojavijo oblaki.

Zgornja plast ozračja se imenuje ionosfera (termosfera). Tu se začne temperatura spet dvigovati in do pomembnih vrednosti (do 500-1000 ° K, odvisno od sončne aktivnosti). Dnevne temperaturne razlike znašajo več sto stopinj! Toda zrak je tako izpraznjen, da pojem "temperatura" v našem razumevanju tukaj pomeni malo.

Takšni čudoviti naravni fenomeni, kot se pojavljajo aurore v ionosferi.

Višina termopavze je odvisna od sončne aktivnosti od 200 do 500 km. Določitev temperature nad 500 km je zelo težka naloga zaradi skrajnega razpadanja teh zgornjih meja zemeljske atmosfere.