Atmosferin katmanları, atmosferik katmanların yapısı. Atmosfer katmanları

Atmosfer çeşitli gazların bir karışımıdır. Dünya yüzeyinden 900 km yüksekliğe kadar uzanır, gezegeni güneş ışınlarının zararlı spektrumundan korur ve gezegendeki tüm yaşam için gerekli olan gazları içerir. Atmosfer güneş ısısını korur, havayı dünyanın yüzeyine yakın bir yerde ısıtır ve uygun bir iklim yaratır.

Atmosferik kompozisyon

Dünya’nın atmosferi esas olarak iki gazdan oluşuyor - azot (% 78) ve oksijen (% 21). Ayrıca, karbondioksit ve diğer gazların safsızlıklarını içerir. atmosferde buhar, bulutlarda nem damlacıkları ve buz kristalleri şeklinde bulunur.

Atmosfer katmanları

Atmosfer, aralarında açık sınır bulunmayan birçok katmandan oluşur. Farklı katmanların sıcaklıkları birbirinden belirgin şekilde farklıdır.

Havasız manyetosfer. Burada, dünyadaki uyduların çoğu, dünya atmosferinin dışına uçuyor. Exosphere (yüzeyden 450-500 km). Neredeyse gaz içermez. Bazı hava uyduları exosferde uçuyor. Termosfer (80–450 km), üst katlarda 1700 ° C'ye ulaşan yüksek sıcaklıklarla karakterize edilir. Mezosfer (50-80 km). Bu alanda yükseklik arttıkça düşer. Atmosfere giren meteorların çoğu (kozmik kaya parçaları) yanıyor. Stratosfer (15-50 km). Ozon, yani güneşin ultraviyole ışımasını emen bir ozon tabakası içerir. Bu, Dünya yüzeyine yakın bir sıcaklık artışına yol açar. İşte genelde uçan jet uçakları, bu kelimenin görünürlüğü çok iyi ve hava şartlarından dolayı neredeyse hiç parazit yok. troposfer. Yükseklik, dünya yüzeyinden 8 ila 15 km arasında değişmektedir. Burası gezegenin havasının oluştuğu yerdir. bu katman en çok su buharı, toz ve rüzgarları içerir. Sıcaklık, dünya yüzeyinden uzaklaştıkça düşer.

Atmosferik basınç

Bunu hissetmesek de, atmosferin katmanları Dünya'nın yüzeyine baskı uyguladı. En yüksek atmosferik basınç yüzeye yakındır ve ondan uzaklaştıkça, yavaş yavaş azalır. Kara ve okyanusun sıcaklığına bağlıdır ve bu nedenle deniz seviyesinin üzerinde aynı yükseklikte olan bölgelerde, genellikle farklı bir baskı vardır. Düşük basınç ıslak havayı getirir ve yüksek basınç genellikle net havayı ayarlarsa.

Hava kütlelerinin atmosferdeki hareketi

Sıcaklık ve basınçtaki değişiklikler, atmosferin atmosferin alt katmanlarında karışmasına neden olur. Bu, rüzgarların yüksek basınçlı alanlardan düşük alanlara nasıl üflediğini gösterir. Birçok bölgede kara ve deniz sıcaklıklarındaki değişikliklerden kaynaklanan yerel rüzgarlar vardır. Dağlar ayrıca rüzgarların yönü üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

Sera etkisi

Dünya atmosferinin bir parçası olan karbondioksit ve diğer gazlar güneş ısısını korurlar. Bu sürece sera etkisi denir, çünkü birçok yönden seralarda ısı dolaşımını hatırlatır. Sera etkisi küresel ısınma  gezegende. Yüksek basınçlı alanlarda - anticyclones - güneşli havalarda temiz ayarlar. Düşük basınçlı bölgelerde - siklon - hava genellikle kararsızdır. Atmosfere giren ısı ve ışık. Gazlar hararet ısısı, dünya yüzeyinden yansır ve böylece Dünya'da sıcaklığın yükselmesine neden olur.

Stratosferde özel bir ozon tabakası vardır. Ozon, Dünya'nın ve üzerindeki tüm yaşamı koruyan Güneş'in ultraviyole ışınlarının çoğunu alıkoyuyor. Bilim adamları, ozon tabakasının tahrip olmasının nedeninin bazı aerosollerde ve soğutma ekipmanında bulunan özel kloroflorokarbon gazları olduğunu buldular. Kuzey Kutbu ve Antartika'da, ozon tabakasında devasa delikler keşfedildi, bu da Dünya yüzeyine etki eden ultraviyole ışınım miktarının artmasına katkıda bulundu.

Ozon, düşük atmosferde, güneş ışınımı ile çeşitli egzoz dumanları ve gazları arasındaki kimyasal reaksiyon sonucu oluşur. Genellikle atmosfer boyunca dağılır, ancak ılık hava altında kapalı bir soğuk tabaka oluşursa, ozon konsantre olur ve duman oluşur. Ne yazık ki, bu ozon deliklerinde ozon kaybını telafi edemez.

Uydunun fotoğrafı açıkça ozon tabakasında Antarktika üzerindeki bir deliği gösteriyor. Deliğin büyüklüğü değişir, ancak bilim adamları sürekli arttığına inanıyorlar. Atmosferdeki egzoz gazlarının seviyesini azaltmak için girişimlerde bulunulmaktadır. Hava kirliliği azaltılmalı ve dumansız yakıtlar şehirlerde kullanılmalıdır. Smog birçok insanda göz tahrişine ve boğulmaya neden olur.

Dünya’nın atmosferinin kökeni ve evrimi

Dünya'nın modern atmosferi, uzun bir evrimsel gelişimin sonucudur. Jeolojik faktörlerin ortak etkisinin ve organizmaların hayati faaliyetinin bir sonucu olarak ortaya çıkmıştır. Jeolojik tarihi boyunca, dünyanın atmosferi birkaç derin yeniden yapılanma geçirmiştir. Jeolojik verilere ve teorik bilgilere dayanarak (önkoşullar, yaklaşık 4 milyar yıl önce bulunan genç Dünya'nın bozulmamış atmosferi, az miktarda pasif azot ilavesi olan inert ve soy gazların bir karışımından oluşabilir (N.A Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S.A. Ushakov, 1991, 1993) Halihazırda, erken atmosferin kompozisyonu ve yapısı ile ilgili görüşler bir miktar değişmiştir.En erken protoplaner aşamadaki birincil atmosfer (protoatmosfer). 4.2 milyar yıllık, bir metan, amonyak ve karbon karışımından oluşabilir Yeryüzünde meydana gelen manto ve aktif ayrışma işlemlerinin gazdan arındırılmasının bir sonucu olarak, su buharı, CO2 ve CO2 şeklindeki karbon bileşikleri, kükürt ve bileşikleri, ayrıca güçlü halojen asitleri - HCI, HF, HI ve borik asit atmosferdeki metan, amonyak, hidrojen, argon ve diğer bazı soy gazlarla desteklenmiştir. Bu birincil atmosfer son derece zayıftı. Bu nedenle, dünya yüzeyindeki sıcaklık radyasyon dengesi sıcaklığına yakındı (A.S. Monin, 1977).

Zamanın geçişi ile, birincil atmosferin gaz bileşimi, yeryüzünün yüzeyine taşan kayaların yıpranmasının etkisiyle, siyanobakterilerin ve mavi-yeşil alglerin aktivitesini, volkanik süreçleri ve güneş ışığının etkisini değiştirmeye başladı. Bu, metanın, hidrojen ve karbon dioksit, amonyak - azot ve hidrojene; Yavaş yavaş yeryüzüne inen karbon dioksit ve ikincil atmosferde azot birikmeye başladı. Mavi-yeşil alglerin yaşamsal aktivitesi nedeniyle, fotosentez sırasında, başlangıçta temel olarak “atmosferik gazların ve daha sonra kayaların oksidasyonu için harcanan” oksijen üretildi. Bu durumda, moleküler nitrojene okside olmuş amonyak, atmosferde yoğun şekilde birikmeye başladı. Modern atmosferdeki önemli miktarda azotun kalıntısı olduğu varsayılmaktadır. Metan ve karbon monoksit, karbon dioksite oksitlendi. Sülfür ve hidrojen sülfür, S2 ve S03'e oksitlendi; bu, yüksek hareket kabiliyetleri ve hafiflikleri nedeniyle atmosferden hızla kaçtı. Böylece, indirgenmiş atmosfer, Archean ve Early Proterozoic’de olduğu gibi, yavaş yavaş oksitlenmeye dönüştü.

Karbondioksit, metanın oksidasyonu ve mantonun gazının giderilmesi ve kayaların ayrışması sonucu atmosfere girdi. Tüm Dünya tarihinde salınan tüm karbondioksitin atmosferde korunması durumunda, kısmi basıncı artık Venüs'teki ile aynı olabilir (O. Sorokhtin, S.A. Ushakov, 1991). Fakat Dünya'da ters bir süreç vardı. Atmosferden gelen önemli bir karbon dioksit kısmı, hidrosferde eritildi; burada kabuğunu oluşturmak için hidrobiyolar tarafından kullanıldı ve biyolojik olarak karbonatlara dönüştürüldü. Daha sonra, en güçlü kemojenik ve organojenik karbonat tabakaları oluşmuştur.

Oksijen atmosfere üç kaynaktan girdi. Uzun bir süre, Dünya'nın göründüğü andan itibaren, mantonun gazdan arındırılması sırasında serbest bırakıldı ve esas olarak oksidasyon işlemlerine harcandı: Bir başka oksijen kaynağı, su buharının sert ultraviyole güneş ışınımı ile ayrışmasıydı. görünüşe; Atmosferdeki serbest oksijen, azaltıcı koşullarda yaşayan çoğu prokaryotun ölümüne yol açtı. Prokaryotik organizmalar yaşam alanlarını değiştirdi. Dünyanın yüzeyini derinliklerine ve restorasyon koşullarının hala devam ettiği alanlara bıraktılar. Enerjisel olarak karbondioksiti oksijene dönüştürmeye başlayan ökaryotlarla değiştirildiler.

Archaean ve Proterozoic'in önemli bir kısmı sırasında, her ikisinin de ortaya çıkan oksijenin neredeyse tamamı: abiojenik ve biyojenik olarak, çoğunlukla demir ve kükürt oksidasyonu için harcandı. Proterozoik’in sonunda, dünya yüzeyinde bulunan tüm metalik demir demir ya okside olmuş ya da dünyanın çekirdeğine taşınmıştır. Bu, Erken Proterozoik atmosferdeki kısmi oksijen basıncının değişmiş olmasına neden oldu.

Proterozoic'in ortasında, atmosferdeki oksijen konsantrasyonu Yuri noktasına ulaştı ve mevcut seviyenin% 0.01'i idi. Bu andan itibaren, atmosferde oksijen birikmeye başladı ve muhtemelen Ripan'ın sonunda içeriği Pasteur noktasına ulaştı (mevcut seviyenin% 0,1'i). Muhtemelen, Vendian döneminde, ozon tabakası ortaya çıkmış ve bu zaman zarfında hiçbir zaman ortadan kalkmamıştır.

Dünya atmosferindeki serbest oksijenin ortaya çıkması yaşamın gelişimini teşvik etti ve daha gelişmiş bir metabolizmaya sahip yeni formların ortaya çıkmasına neden oldu. Proterozoic'in başında ortaya çıkan daha önce ökaryotik tek hücreli algler ve siyaniler, sudaki oksijen konsantrasyonunun sadece 10-3'ünü gerektiriyorsa, o zaman Vendianın erken saatlerinde, yani yaklaşık 650 milyon yıl önce iskeletsiz Metazoa'nın ortaya çıkmasıyla, yani oksijen konsantrasyonu atmosferde çok daha yüksek olması gerekirdi. Sonuçta, Metazoa oksijen solunumunu kullandı ve bunun için kısmi oksijen basıncının kritik bir seviyeye ulaşması gerekiyordu - Pasteur'un noktası. Bu durumda, anaerobik fermantasyon işlemi, enerjisel olarak daha umut verici ve ilerici bir oksijen metabolizmasıyla değiştirildi.

Bundan sonra, dünya atmosferinde daha fazla oksijen birikimi oldukça hızlı bir şekilde gerçekleşti. Mavi-yeşil alglerin hacmindeki artan artış, hayvan dünyasının yaşam desteği için gerekli olan oksijen seviyesi atmosferinde başarıya katkıda bulunmuştur. Atmosferdeki oksijen içeriğinin belirli bir stabilizasyonu, bitkilerin karaya ulaştığı andan yaklaşık 450 milyon yıl önce meydana geldi. Silüriyen döneminde ortaya çıkan bitkilerin karada ortaya çıkması, atmosferdeki oksijen seviyesinin nihai dengelenmesine yol açtı. Bu andan itibaren konsantrasyonu oldukça dar sınırlar içerisinde dalgalanmaya başladı, asla yaşamın varlığının çerçevesi dışına çıkmayacaktı. Atmosferdeki tam oksijen konsantrasyonu, çiçekli bitkilerin ortaya çıkmasından beri stabilize olmuştur. Bu olay Kretase'nin ortasında, yani yaklaşık 100 milyon yıl önce.

Azot kütlesi, esasen amonyağın ayrışmasından dolayı, Dünya'nın gelişiminin erken aşamalarında oluşmuştur. Organizmaların ortaya çıkmasıyla, atmosferik azotun organik maddeye bağlanması ve deniz sedimentlerine gömülmesi süreci başlamıştır. Karadaki organizmaların serbest bırakılmasından sonra, kıta çökeltilerine azot gömüldü. Serbest azotun işlenmesi, özellikle kara bitkilerinin ortaya çıkmasıyla artmıştır.

Kriptozoik ve Phanerozoik, yani yaklaşık 650 milyon yıl önce, atmosferdeki karbondioksit içeriği yüzde onda birine düştü ve mevcut seviyeye yakın içerik, yaklaşık 10-20 milyon yıl oldu önce.

Böylece, atmosferin gaz bileşimi organizmalara sadece yaşam alanı sağlamaz, aynı zamanda yaşamsal aktivitelerinin özelliklerini, yeniden yerleşimi ve evrimi teşvik eder. Hem kozmik hem de gezegensel sebeplerden ötürü, organizmalar için uygun olan atmosferik gaz bileşiminin dağılımında meydana gelen aksaklıklar, kriptoz sırasında ve Phanerozoik tarihinin belli sınırlarında tekrar tekrar meydana gelen organik dünyanın kitlesel yok olmalarına neden oldu.

Atmosferin Etnosferik Fonksiyonları

Dünyanın atmosferi gerekli maddeyi, enerjiyi sağlar ve metabolik işlemlerin yönünü ve hızını belirler. Modern atmosferin gaz bileşimi, yaşamın varlığı ve gelişimi için en uygunudur. Bir hava ve iklim alanı olan atmosfer, insanlar, hayvanlar ve bitki örtüsü için rahat bir ortam yaratmalıdır. Atmosferik hava ve hava koşulları olarak bir yöndeki veya diğerindeki sapmalar, insanlar dahil olmak üzere hayvan ve bitki dünyasının yaşam aktivitesi için aşırı koşullar yaratır.

Dünya'nın atmosferi sadece etnosferin evriminde ana etken olan insanlığın var olma koşullarını sağlamaz. Aynı zamanda, üretim için enerji ve hammadde kaynağı olduğu ortaya çıkıyor. Genel olarak, atmosfer insan sağlığını koruyan bir faktördür ve bazı alanlar, fiziksel-coğrafi koşulları ve hava kalitesi nedeniyle, rekreasyon alanı olarak hizmet eder ve insanların sanatoryum tesisi tedavisi ve rekreasyonuna yönelik alanlardır. Dolayısıyla, atmosfer estetik ve duygusal bir etki faktörüdür.

Atmosfere yakın zamanda tanımlanmış olan etosferik ve teknosferik fonksiyonlar (E.D. Nikitin, N.A. Yasamanov, 2001) bağımsız ve derinlemesine bir araştırmaya ihtiyaç duyar. Bu nedenle, enerjik atmosferik fonksiyonların incelenmesi, hem çevreye zarar veren süreçlerin oluşumu hem de işleyişi ve insan sağlığı ve refahı üzerindeki etki açısından çok topikaldir. Bu durumda, çevreyi kirletmeyen alternatif enerji kaynakları elde etme sorununun başarılı bir şekilde çözülmesine katkıda bulunacak olan siklon ve anticyclones, atmosferik girdaplar, atmosferik basınç ve diğer aşırı atmosferik fenomenlerin enerjisinden bahsediyoruz. Sonuçta, hava ortamı, özellikle Dünya Okyanusu'nun üzerinde bulunan kısmı, büyük miktarda serbest enerjinin salındığı bir alandır.

Örneğin, ortalama güçteki tropikal siklonların Hiroşima ve Nagazaki'ye düşen günde sadece 500 bin atom bombasına eşdeğer enerji ürettiği tespit edildi. Böyle bir siklonun varlığından 10 gün boyunca, Amerika Birleşik Devletleri gibi bir ülkenin 600 yıl boyunca tüm enerji ihtiyaçlarını karşılamak için yeterli enerji açığa çıkar.

Son yıllarda, doğa bilimlerindeki bilim insanlarının, bir ya da başka bir şekilde, etkinliklerin çeşitli yönleriyle ve atmosferin karasal süreçler üzerindeki etkisiyle ilgili olarak, modern doğa bilimlerindeki disiplinlerarası etkileşimlerin yoğunlaşmasına işaret eden çok sayıda eseri yayınlanmıştır. Aynı zamanda, bazı alanlarının bütünleyici rolü, jeoekolojideki fonksiyonel-ekolojik yönün belirtilmesi gereken şekilde ortaya çıkmaktadır.

Bu yön, çevresel fonksiyonlar ve çeşitli jeosferlerin gezegensel rolü hakkındaki bilgilerin analizini ve teorik olarak sentezini teşvik eder ve bu da, gezegenimizin bütünsel çalışmasının metodolojisi ve bilimsel temellerinin geliştirilmesi, doğal kaynaklarının rasyonel kullanımı ve korunması için önemli bir önkoşuldur.

Dünya’nın atmosferi birkaç katmandan oluşuyor: troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer, iyonosfer ve exosfer. Troposferin üst kısmında ve stratosferin alt kısmında ozonla zenginleştirilmiş, ozon perdesi adı verilen bir tabaka bulunur. Ozon dağılımında belirli (günlük, mevsimsel, yıllık vb.) Modeller oluşturulmuştur. Kuruluşundan bu yana, atmosfer gezegen süreçlerinin seyrini etkiler. Atmosferin birincil bileşimi şu andakinden tamamen farklıydı, ancak zamanla moleküler azotun oranı ve rolü giderek arttı, serbest oksijen yaklaşık 650 milyon yıl önce ortaya çıktı, miktarı sürekli olarak arttı, ancak karbondioksit konsantrasyonu buna göre azaldı. Atmosferin yüksek hareket kabiliyeti, gaz bileşimi ve aerosollerin varlığı, çeşitli jeolojik ve biyosferik süreçlerde önemli rolünü ve aktif katılımını belirler. Atmosferin rolü, güneş enerjisinin yeniden dağıtılmasında ve felaketli doğal olayların ve afetlerin gelişmesinde büyüktür. Atmosferik eddies - kasırgalar, kasırgalar, tayfunlar, siklonlar ve diğer olgular organik dünya ve doğal sistemler üzerinde olumsuz etkide bulunur. Doğal faktörlerle birlikte ana kirlilik kaynakları, çeşitli insan ekonomik faaliyet biçimleridir. Atmosferdeki antropojenik etkiler, yalnızca çeşitli aerosollerin ve sera gazlarının görünümünde değil, aynı zamanda su buharı miktarındaki bir artışta da ifade edilir ve smog ve asit yağmuru şeklinde kendini gösterir. Sera gazları, dünya yüzeyinin sıcaklık rejimini değiştirir, bazı gazların emisyonları ozon ekranının hacmini azaltır ve ozon deliklerinin oluşumuna katkıda bulunur. Dünya’nın atmosferinin etnoferik rolü harika.

Atmosferin doğal süreçlerdeki rolü

Yüzey atmosferi, litosfer ve dış mekan arasındaki ara durumu ve gaz kompozisyonu nedeniyle, organizmaların hayati aktivitesi için koşullar yaratır. Aynı zamanda, yıpranma ve kaya tahribatının yoğunluğu, zararlı malzemelerin taşınması ve birikmesi, yağış miktarına, niteliğine ve sıklığına, rüzgarların sıklığına ve kuvvetine ve özellikle hava sıcaklığına bağlıdır. Atmosfer, iklim sisteminin merkezi bir bileşenidir. Havanın sıcaklığı ve nemi, bulutlar ve yağışlar, rüzgar - tüm bunlar havayı, yani atmosferin sürekli değişen durumunu karakterize eder. Aynı zamanda, bu aynı bileşenler aynı zamanda iklimini, yani ortalama uzun vadeli hava rejimini karakterize eder.

Gazların bileşimi, bulutların varlığı ve aerosol partikülleri (kül, toz, su buharı partikülleri) olarak adlandırılan çeşitli safsızlıklar, güneş radyasyonunun atmosferden geçişinin özelliklerini belirler ve Dünya'nın termal radyasyonunun uzaya yayılmasını engeller.

Dünya'nın atmosferi çok hareketlidir. Gaz bileşimindeki, kalınlığındaki, bulutlarındaki, şeffaflığındaki ve içindeki bazı aerosol partiküllerinin varlığındaki işlemler ve değişiklikler hem havayı hem de iklimi etkiler.

Doğal süreçlerin hareket ve yönü, ayrıca Dünyadaki yaşam ve faaliyet, güneş radyasyonu ile belirlenir. Dünya yüzeyine giren ısının% 99.98'ini verir. Yıllık 134 * 1019 kcal'dir. Bu miktardaki ısı 200 milyar ton kömür yakılarak elde edilebilir. Güneş kütlesinde bu termonükleer enerji akışını oluşturan hidrojen tedariki, en az 10 milyar yıl, yani gezegenimizin kendisinin iki katı büyüklüğünde bir süre için yeterlidir.

Atmosferin üst sınırına giren toplam güneş enerjisi miktarının yaklaşık 1 / 3'ü dünyaya geri yansır,% 13'ü ozon tabakası tarafından emilir (neredeyse tüm ultraviyole radyasyonları da dahil olmak üzere). % 7 - atmosferin geri kalanı ve sadece% 44'ü dünya yüzeyine ulaşır. 24 saat içinde Dünya'ya ulaşan toplam güneş ışınımı, son bin yılda her türlü yakıtın yakılması sonucu insanlığın aldığı enerjiye eşittir.

Güneş ışınımının dünya yüzeyindeki dağılımının sayısı ve doğası, atmosferin bulanıklığına ve şeffaflığına yakından bağlıdır. Güneşin ufkun üzerindeki yüksekliği, atmosferin şeffaflığı, su buharı içeriği, toz, toplam karbondioksit vb., Dağınık radyasyon miktarını etkiler.

Maksimum dağınık radyasyon miktarı kutupsal bölgelere düşmektedir. Güneş ufukta ne kadar düşük olursa, bu alana o kadar az ısı gelir.

Atmosferin ve bulutluğun şeffaflığı büyük önem taşıyor. Bulutlu bir yaz gününde genellikle gündüz bulutları dünyanın yüzeyinin ısınmasını engellediği için açık bir günden daha soğuk olur.

Sıcaklığın dağılımında büyük bir rol atmosferin tozuyla oynanır. Şeffaflığını etkileyen ince toz ve kül parçacıkları, çoğu yansıyan güneş ışınımının dağılımını olumsuz yönde etkiler. İnce parçacıklar atmosfere iki yoldan girer: bu, volkanik patlamalar sırasında yayılan kül veya kurak tropik ve subtropikal bölgelerden gelen rüzgarlarla taşınan çöl tozudur. Özellikle kuraklık döneminde, ılık hava akımı ile atmosferin üst katmanlarına taşındığında ve uzun süre orada kalabildiğinde, bu tür tozların birçoğu oluşur. Krakatau yanardağının 1883'teki patlamasından sonra, atmosfere onlarca kilometre yayılan toz stratosferde yaklaşık 3 yıl oldu. El Chichon volkanının (Meksika) 1985'teki patlaması sonucunda, toz Avrupa'ya ulaştı ve bu nedenle yüzey sıcaklıklarında hafif bir düşüş oldu.

Dünya'nın atmosferi değişken miktarda su buharı içerir. Mutlak anlamda, kütle veya hacim olarak, miktarı% 2 ila 5'tir.

Su buharı, karbondioksit gibi, sera etkisini arttırır. Atmosferde meydana gelen bulutlarda ve sislerde tuhaf fizikokimyasal işlemler meydana gelir.

Atmosferdeki su buharının birincil kaynağı okyanusların yüzeyidir. Her yıl 95 ila 110 cm kalınlığında su tabakası buharlaşır, nemin bir kısmı yoğuşmadan sonra okyanusa döner ve bir diğeri de hava akımları ile kıtalara doğru yönlendirilir. Değişken nemli bir iklime sahip bölgelerde, yağış toprağı nemlendirir ve nemli alanlarda ise yeraltı suyu rezervleri oluşturur. Bu nedenle, atmosfer bir nem pili ve tortu haznesidir. ve atmosferde oluşan sisler toprak örtüsü için nem sağlar ve böylece hayvan ve bitki dünyasının gelişiminde belirleyici bir rol oynar.

Atmosferik nem, atmosferin hareketliliğinden dolayı dünyanın yüzeyine dağılmıştır. Çok karmaşık bir rüzgar ve basınç dağılımı sistemine sahiptir. Atmosferin sürekli hareket halinde olmasından dolayı, rüzgar akımlarının ve basınçlarının dağılımının niteliği ve kapsamı her zaman değişmektedir. Dolaşım terazileri mikrometeorolojikten, sadece birkaç yüz metre büyüklüğünde, dünya çapındaki on binlerce kilometreye kadar değişmektedir. Büyük atmosferik girdaplar, büyük ölçekli hava akımları sistemleri oluşturmak ve atmosferin genel dolaşımını belirlemek için kullanılırlar. Ayrıca, felaket atmosferik olayların kaynaklarıdır.

Hava ve iklim koşullarının dağılışı ve canlı maddenin işleyişi atmosferik baskıya bağlıdır. Bu durumda, atmosfer basıncı küçük sınırlar içinde değişiyorsa, insanların refahında ve hayvanların davranışlarında belirleyici bir rol oynamaz ve bitkilerin fizyolojik işlevlerini etkilemez. Ön fenomenler ve hava değişiklikleri genellikle basınçtaki değişikliklerle ilişkilidir.

Atmosferik basınç, kabartma oluşturan bir faktör olan hayvan ve bitki dünyası üzerinde en güçlü etkiye sahip olan rüzgarın oluşumu için temel öneme sahiptir.

Rüzgar bitki büyümesini baskılayabilir ve aynı zamanda tohum taşınmasını da teşvik eder. Rüzgarın hava ve iklim koşullarının oluşumundaki rolü. Ayrıca deniz akıntılarının düzenleyicisi olarak da görev yapıyor. Dışsal etkenlerden biri olan rüzgar, yıpranmış malzemenin uzun mesafelerde aşınmasına ve sönmesine katkıda bulunur.

Atmosferik işlemlerin ekolojik ve jeolojik rolü

Aerosol partiküllerinin ve içindeki katı tozun görünmesi nedeniyle atmosferin şeffaflığının azaltılması, güneş ışınımının dağılımını, albedoyu veya yansıtıcılığı arttırır. Ozonun bozulmasına neden olan çeşitli kimyasal reaksiyonlar ve su buharından oluşan “sedef annesi” bulutların oluşması da aynı sonuca yol açıyor. Global değişim  yansıtıcılığın yanı sıra atmosferin gaz bileşimindeki, özellikle sera gazlarındaki değişikliklerin iklim değişikliğine neden olması.

Dünya yüzeyinin farklı bölümleri üzerinde atmosferik basınçta farklılıklara neden olan düzensiz ısıtma, troposferin ayırt edici bir özelliği olan atmosferik sirkülasyona yol açar. Basınçtaki bir farkın ortaya çıkması durumunda, yükseltilmiş basınç alanlarından azaltılmış basınç alanına geçiş yapılır. Hava kütlelerinin bu hareketleri nem ve sıcaklık ile birlikte atmosferik işlemlerin temel ekolojik ve jeolojik özelliklerini belirler.

Hıza bağlı olarak rüzgar, dünya yüzeyinde çeşitli jeolojik işler üretir. 10 m / s hızında kalın ağaç dallarını pompalar, alır ve toz ve ince kum taşır; 20 m / s hızında ağaç dallarını yıkar, kum ve çakıl taşır; 30 m / s (fırtına) hızıyla evlerin çatılarını yırtıyor, ağaçları söküyor, direkleri kırıyor, çakıl taşlarını taşıyor ve ince moloz taşıyor ve 40 m / s hızında bir kasırga rüzgarı, evleri yok ediyor, kırıyor ve güç hatlarının yıktığı, kökünden yırtılıyor Büyük ağaçlar

Fırtına fırtınaları ve kasırgaları (kasırgalar) yıkıcı sonuçlarla büyük olumsuz bir etkiye sahiptir - ılık mevsimde ortaya çıkan atmosferik girdaplar, 100 m / s hıza sahip güçlü atmosferik cephelerde. Kareler, kasırga rüzgar hızlarına sahip yatay kasırgalardır (60-80 m / s'ye kadar). Genellikle, birkaç dakika ila yarım saat arasında süren şiddetli yağışlar ve fırtınalar eşlik eder. Kareler 50 km genişliğe kadar olan alanları ve 200-250 km mesafeyi kapsar. 1998'de Moskova'da ve Moskova bölgesinde bir fırtına fırtına, birçok evin çatısına zarar verdi ve ağaç fırlattı.

Kuzey Amerika'da kasırga denilen kasırgalar, genellikle gök gürültüsü bulutlarıyla ilişkilendirilen güçlü, huni benzeri atmosferik kasırgalardır. Bunlar, birkaç on ila yüzlerce metreye kadar çapa sahip ortada sivrilen hava kolonlarıdır. Kasırga, bir filin gövdesine çok benzeyen, bulutlardan inen veya yeryüzünün yüzeyinden yükselen bir huni görünümüne sahiptir. Güçlü bir nadir yüzleşme ve yüksek dönme hızına sahip olan kasırga, tozları, rezervuarlardaki suyu ve çeşitli cisimleri çekerek birkaç yüz kilometreye kadar çıkar. Güçlü kasırgalara gök gürültüsü, yağmur eşlik eder ve büyük yıkıcı güçlere sahiptir.

Kasırgalar nadiren soğuk veya sıcak olduğu subpolar veya ekvatoral alanlarda görülür. Açık okyanusta az sayıda kasırga var. Avrupa, Japonya, Avustralya, ABD ve Rusya'da kasırgalar özellikle Orta Dünya topraklarında, Moskova, Yaroslavl, Nizhny Novgorod ve İvanovo bölgelerinde sık görülür.

Kasırgalar arabaları, evleri, arabaları, köprüleri kaldırır ve hareket ettirir. ABD'de özellikle yıkıcı kasırgalar (kasırgalar) görülmektedir. Yıllık ortalama 450 kurbanla 450 ila 1500 kasırga görülüyor. Kasırgalar hızlı ve feci atmosferik süreçlerdir. Sadece 20-30 dakika içinde oluşurlar ve ömürleri 30 dakikadır. Bu nedenle, kasırga oluşum zamanını ve yerini tahmin etmek neredeyse imkansızdır.

Uzun süre boyunca çalışan diğer yıkıcı, ancak atmosferik girdaplar siklonlardır. Bazı durumlarda hava akımının dairesel hareketinin oluşumuna katkıda bulunan basınç düşmesinden dolayı oluşurlar. Atmosferik girdaplar, yükselen nemli ılık hava akımlarının etrafında yükselir ve güney yarımkürede yüksek hızda saat yönünde ve kuzeyde saat yönünün tersine döner. Kasırgalardan farklı olarak, siklonlar okyanuslardan kaynaklanır ve kıtalar üzerindeki yıkıcı eylemlerini gerçekleştirir. Başlıca yıkıcı faktörler kuvvetli rüzgarlar, kar yağışı şeklinde şiddetli yağışlar, şiddetli yağışlar, dolu ve dalgalanma taşkınlarıdır. Hızları 19–30 m / s olan rüzgarlar fırtınaya, 30-35 m / s fırtınaya, 35 m / s'den fazla kasırgaya neden olur.

Tropikal siklonlar - kasırgalar ve tayfunlar - ortalama yüzlerce kilometrelik genişliğe sahiptir. Siklonun içindeki rüzgar hızı kasırga kuvvetine ulaşır. Tropikal siklonlar birkaç günden birkaç haftaya kadar dayanır ve 50 ila 200 km / sa hızında hareket eder. Orta enlem siklonları daha büyük bir çapa sahiptir. Enine boyutları bin ila birkaç bin kilometre arasında değişiyor, rüzgar hızı fırtınalı. Kuzey yarımkürede batıdan hareket ederler ve felaket olan dolu ve kar yağışı eşlik ederler. Kayıpların sayısı ve neden olduğu zarar açısından, siklonlar ve bunlara bağlı kasırgalar ve tayfunlar selden sonraki en büyük atmosfer olayıdır. Asya'nın yoğun nüfuslu bölgelerinde, kasırga sırasındaki mağdurların sayısı binlerce olarak ölçülüyor. 1991 yılında, Bangladeş'te 6 metrelik deniz dalgalarının oluşmasına neden olan bir kasırga sırasında 125 bin insan öldü. Büyük hasar ABD’deki tayfunlardan kaynaklanıyor. Aynı zamanda onlarca ve yüzlerce insan ölüyor. Batı Avrupa'da, kasırgalar daha az hasara neden olur.

Gök gürültülü fırtınalar atmosferik bir fenomen olarak kabul edilir. Çok hızlı ılık, nemli hava yükselmesiyle oluşurlar. Tropikal ve subtropikal bölgelerin sınırında, fırtınalar ılıman bölgede 10-30 gün, yılda 90-100 gün görülür. Ülkemizde en fazla fırtına Kuzey Kafkasya'da görülür.

Fırtınalar genellikle bir saatten az sürer. Özellikle tehlike, yoğun sağanaklar, dolu fırtınalar, yıldırım düşmeleri, rüzgar esintileri, dikey hava akımlarıdır. Dolu tehlikesi dolu taşların boyutuna göre belirlenir. Kuzey Kafkasya'da bir kez dolu taş kütlesi 0,5 kg'a ulaşırken, Hindistan'da 7 kg'lık bir kütle dolu haçlar kaydedildi. Ülkemizdeki en tehlikeli bölgeler Kuzey Kafkasya'da bulunmaktadır. 1992 yılının Temmuz ayında, Mineralnye Vody Havalimanı'ndaki 18 uçağa hasar verildi.

Tehlikeli atmosferik olaylar için yıldırım vardır. İnsanları öldürürler, hayvan yetiştirir, yangına neden olurlar, elektrik şebekesine zarar verirler. Her yıl yaklaşık 10.000 insan gök gürültülü fırtınalardan ve dünyadaki sonuçlarından ölmektedir. Ayrıca, Afrika'nın bazı bölgelerinde, Fransa ve ABD'de, yıldırımdan kurbanların sayısı diğer doğal olaylardan daha fazladır. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki gök gürültülü fırtınaların yıllık ekonomik zararı en az 700 milyon dolar.

Kuraklık çöl, bozkır ve orman bozkır bölgelerinin karakteristik özelliğidir. Yağış olmaması toprağın kurumasına ve yeraltı suyu seviyesinin ve su kütlelerinde tamamen kuruyuncaya kadar düşmesine neden olur. Nem eksikliği, bitki örtüsü ve ekinlerin ölümüne yol açar. Kuraklık, özellikle Afrika, Orta Doğu, Orta Asya ve Güney Kuzey Amerika'da şiddetlidir.

Kuraklıklar insanın durumunu değiştirir, toprağın salinasyonu, kuru rüzgarlar, toz fırtınası, toprak erozyonu ve orman yangınları gibi işlemler yoluyla doğal çevre üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Özellikle tayga bölgelerinde, tropik ve subtropikal ormanlarda ve savanlarda kuraklıklarda şiddetli yangınlar meydana gelir.

Kuraklık, bir sezon boyunca devam eden kısa vadeli süreçlerdir. Kuraklık ikiden fazla sürdüğü durumda, kıtlık ve toplu ölüm tehdidi var. Genellikle kuraklığın etkisi bir veya daha fazla ülkenin topraklarına kadar uzanır. Özellikle Afrika'nın Sahel bölgesinde trajik sonuçları olan uzun süreli kuraklıklar meydana gelir.

Kar yağışı, kısa süreli sağanak yağışlar ve uzun süreli yağışlar gibi atmosferik olaylar büyük hasar verir. Kar yağışları dağlarda yoğun çığ sürünmelerine neden olur ve karların ve erimiş yağışların hızlı bir şekilde erimesi taşmaya neden olur. Dünyanın yüzeyine, özellikle ağaçsız bölgelerde düşen büyük su kütlesi, toprak örtüsünün ciddi şekilde aşınmasına neden olur. Gully sistemlerinde yoğun bir büyüme var. Taşkınlar, ani bir ısınma ya da ilkbaharda kar erimesinden sonra bol miktarda yağış ya da yüksek su süresinde meydana gelen büyük taşkınların bir sonucu olarak meydana gelir ve bu nedenle kökene bağlı olarak atmosferik olaylarla ilgilidir (bunlar hidrosferin ekolojik rolü bölümünde ele alınmaktadır).

Antropojenik atmosferik değişiklikler

Halen, atmosferin kirlenmesine neden olan ve ekolojik dengenin ciddi şekilde ihlal edilmesine yol açan birçok farklı antropojenik kaynak vardır. Atmosfer üzerindeki en büyük etkinin ölçeği iki kaynağa sahiptir: ulaşım ve sanayi. Ortalama olarak ulaştırma, toplam çevre kirliliği miktarının yaklaşık% 60'ını, sanayi - 15, termal enerji - 15, evsel ve endüstriyel atıklar için bertaraf teknolojilerinin -% 10'unu oluşturmaktadır.

Kullanılan yakıta ve oksidan türlerine bağlı olarak nakliye, nitrojen, kükürt, oksitler ve karbon dioksitin oksit oksitleri, kurşun ve bileşikleri, karbon siyahı, benzopiren (deri kanserine neden olan güçlü bir kanserojen olan polisiklik aromatik hidrokarbonlar grubundan bir madde) atmosferi içine salınır.

Endüstri, kükürt dioksit, karbon oksitler ve dioksit, hidrokarbonlar, amonyak, hidrojen sülfit, sülfürik asit, fenol, klor, flor ve diğer bileşikler ve atmosfere kimyasal elementler yayar. Ancak emisyonlar arasındaki hakim durum (% 85'e kadar) tozdur.

Kirlilik sonucunda atmosferin şeffaflığı değişir, içinde aerosoller oluşur, duman ve asit yağmuru.

Aerosoller, gaz halinde bir ortamda süspansiyon haline getirilmiş katı veya sıvı damlacıkların parçacıklarından oluşan dağınık sistemlerdir. Dispers fazın partikül büyüklüğü genellikle 10-10-7 cm'dir Dispers fazın kompozisyonuna bağlı olarak aerosoller iki gruba ayrılır. Bunlardan biri, gaz halinde bir ortamda dağılmış katı parçacıklardan oluşan aerosollerdir, ikincisi, gaz halinde ve sıvı fazların bir karışımı olan aerosollerdir. İlk duman, ikinci sis denir. Oluşum sürecinde yoğunlaşma merkezleri önemli bir rol oynamaktadır. Volkanik kül, kozmik toz, endüstriyel emisyon ürünleri, çeşitli bakteri vb. Yoğuşma çekirdeği görevi görür .. Olası konsantrasyon çekirdeği kaynaklarının sayısı sürekli olarak artmaktadır. Örneğin, kuru ot 4000 m2 alana ateşle tahrip edildiğinde, ortalama 11 x 10 22 aerosol çekirdeği oluşur.

Aerosoller gezegenimizin ortaya çıkmasından bu yana oluşmaya başladı ve doğal koşulları etkiledi. Bununla birlikte, doğadaki maddelerin genel dolaşımı ile dengelenmiş sayıları ve eylemleri, derin çevresel değişimlere neden olmadı. Oluşumlarındaki antropojenik faktörler bu dengeyi önemli biyosferik aşırı yüklenmelere kaydırmıştır. Bu özellik, özellikle insanlığın hem toksik maddeler şeklinde hem de bitkilerin korunmasında özel olarak oluşturulmuş aerosoller kullanmaya başlamasından dolayı belirgindir.

Bitki örtüsü için en tehlikeli olan, kükürt dioksit, hidrojen florür ve azot aerosolleridir. Levhanın ıslak yüzeyi ile temas halinde asitler, canlı dokular üzerinde zararlı etkiler oluştururlar. Asit sisi, hayvanların ve insanların solunum organlarında solunan hava ile birleşerek, mukoza zarlarını agresif şekilde etkiler. Bazıları canlı dokularda ayrışır ve radyoaktif aerosoller kansere neden olur. Radyoaktif izotoplar arasında, S-90, sadece kanserojenliği nedeniyle değil, aynı zamanda bir kalsiyum analoğu olarak, organizmaların kemiklerinde yer değiştirerek ayrışmasına neden olacak şekilde özel bir tehlikeye sahiptir.

Nükleer patlamalar sırasında, atmosferde radyoaktif aerosol bulutları oluşur. 1-10 mikron yarıçapına sahip küçük parçacıklar, sadece troposferin üst tabakalarına değil, aynı zamanda uzun bir süre boyunca yaşayabilecekleri stratosfere de düşer. Aerosol bulutları, nükleer enerji üreten endüstriyel tesislerin reaktörlerinin çalışması sırasında ve ayrıca nükleer santrallerdeki kazaların bir sonucu olarak oluşur.

Smog, endüstriyel alanlar ve büyük şehirler üzerinde puslu bir perde oluşturan, sıvı ve katı dağılmış fazlara sahip bir aerosol karışımıdır.

Üç çeşit smog vardır: buzlu, ıslak ve kuru. Buz dumanına Alaska denir. Bu, sisli ve buharlı ısıtma sistemlerinin damlacıkları donduğunda ortaya çıkan toz parçacıkları ve buz kristallerinin eklenmesiyle gaz halindeki kirleticilerin bir kombinasyonudur.

Islak duman veya Londra tipi duman, bazen kış olarak adlandırılır. Gaz halindeki kirleticilerin (çoğunlukla sülfürlü anhidrit), toz parçacıklarının ve sis damlacıklarının bir karışımıdır. Kış smogunun ortaya çıkması için meteorolojik bir önkoşul, ılık hava tabakasının, soğuk hava yüzey tabakasının (700 m'nin altında) üzerine yerleştirildiği rüzgarsız havadır. Bu durumda, sadece yatay değil, aynı zamanda dikey değişim de vardır. Genellikle yüksek katmanlara saçılan kirletici maddeler bu durumda yüzey katmanında birikir.

Kuru smog yaz mevsiminde oluşur ve genellikle Los Angeles tarzı smog olarak adlandırılır. Ozon, karbon monoksit, azot oksitler ve asit buharlarının bir karışımıdır. Bu duman kirleticilerin güneş ışınımı, özellikle ultraviyole ile ayrışmasının bir sonucu olarak oluşur. Bir meteorolojik önkoşul, ılık bir soğuk hava tabakası görünümünde ortaya çıkan atmosferik inversiyondur. Genellikle, ılık hava akımları tarafından kaldırılan gazlar ve katı parçacıklar daha sonra üst soğuk katmanlarda dağılır, ancak bu durumda, inversiyon katmanında birikirler. Fotoliz işleminde, otomobil motorlarında yakıtın yanması sırasında oluşan azot oksitler parçalanır:

NO 2 → NO + О

Ardından ozon sentezi gerçekleşir:

O + O 2 + M → O 3 + M

NO + O → NO 2

Foto ayrışma işlemlerine sarı-yeşil bir parıltı eşlik eder.

Ek olarak reaksiyonlar şu şekilde gerçekleşir: S03 + H20 -\u003e H2S04, yani güçlü sülfürik asit oluşur.

Meteorolojik koşullardaki değişiklikle (rüzgârın ortaya çıkması veya nemin değişmesi) soğuk hava dağılır ve duman kaybolur.

Smogda kanserojen maddelerin varlığı solunum yetmezliğine, mukoza zarının tahriş olmasına, dolaşım bozukluklarına, astımlı boğulmaya ve sıklıkla ölüme yol açar. Küçük çocuklar için özellikle tehlikeli olabilir.

Asit yağmuru, endüstriyel kükürt oksit, azot ve perklorik asit buharları ve bunlarda çözünmüş klor emisyonları ile asitlenir. Kömür, yağ ve gazın yakılması sürecinde, içerisindeki kükürtün çoğu, hem oksit biçiminde, hem de demir içeren bileşiklerde, özellikle pirit, pirritit, kalkopirit, vb. İçinde, karbon dioksit ile birlikte salınan kükürt okside dönüşür. atmosfere Atmosferik azot ve teknik emisyonlar oksijenle birleştirildiğinde, çeşitli azot oksitler oluşur ve oluşan azot oksitlerin hacmi yanma sıcaklığına bağlıdır. Azot oksitlerin büyük kısmı, taşıtların ve dizel lokomotiflerin çalışması sırasında ortaya çıkar ve daha küçük bir kısmı enerji ve sanayi işletmelerine düşer. Kükürt ve azot oksitler ana asit oluşturucu maddelerdir. Atmosferik oksijen ve içindeki su buharı ile reaksiyona girdiğinde, sülfürik ve nitrik asitler oluşur.

Ortamın alkali asit dengesinin, pH değeri tarafından belirlendiği bilinmektedir. Nötr ortam 7, asidik - 0 ve alkalin - 14'e eşit bir pH değerine sahiptir (Şekil 6.7). Yakın çağda nötr olmasına rağmen, modern çağda, yağmur suyunun pH'ı 5.6'dır. PH değerinin bir ile düşürülmesi, asitlikte on katlık bir artışa karşılık gelir ve bu nedenle, şu anda yüksek asitliğe sahip hemen hemen tüm yağmurlar meydana gelir. Batı Avrupa'da kaydedilen maksimum yağmur asiditesi 4-3.5 pH idi. Çoğu balık için 4-4.5 pH değerinin ölümcül olduğu not edilmelidir.

Asit yağmurları, Dünya'nın bitki örtüsü üzerinde, endüstriyel ve konut binalarında agresif bir etkiye sahiptir ve maruz kalan kayaların yıpranmasında önemli bir hızlanmaya katkıda bulunur. Asitlikte bir artış, besinlerin çözündüğü toprakların nötralizasyonunun kendi kendini düzenlemesini önler. Bu da verimde keskin bir düşüşe yol açar ve bitki örtüsünün bozulmasına neden olur. Toprağın asitliği, ağır metallerin salınımına katkıda bulunur, bunlar bitkiler tarafından yavaşça emilir, bu da ciddi doku hasarına neden olur ve insanların besin zincirlerine girer.

Deniz suyunun alkali asit potansiyelindeki, özellikle sığ sulardaki değişiklikler, birçok omurgasızın üremesine neden olur, balık ölümüne neden olur ve okyanuslardaki ekolojik dengeyi bozar.

Asit yağmuru nedeniyle Batı Avrupa, Baltık Devletleri, Karelya, Urallar, Sibirya ve Kanada ormanları ölüm tehdidi altında.

Dünya atmosferi

atmosfer  (Dan. eski Yunan.  --τμός - buhar ve σφαῖρα - top) - gaz  kabuk ( yer kürenin) gezegeni çevreleyen yeryüzü. İç yüzeyi örter hidrosfer  ve kısmen kabuk, dış uzayın Dünya'ya yakın kısmında dış sınırlar.

Atmosferi inceleyen fizik ve kimya bölümlerine set denir atmosferik fizik. Atmosfer belirler hava  hava okuyan dünya yüzeyinde meteorolojive uzun değişimler iklim - klimatoloji.

Atmosfer yapısı

Atmosfer yapısı

troposfer

Üst sınırı kutuplarda 8-10 km, ılımanlarda 10-12 km ve tropikal enlemlerde 16-18 km yüksekliktedir; kışın yazdan daha düşük. Atmosferin ana katmanı ne kadar düşükse. Toplam atmosferik hava kütlesinin% 80'inden fazlasını ve atmosferdeki tüm su buharının yaklaşık% 90'ını içerir. Troposfer oldukça gelişmiştir. türbülans  ve konveksiyonortaya bulutlargelişiyor siklonlar  ve antisiklonlar. Sıcaklık, dikey bir yükseklikle artan yükseklikle azalır eğim  0,65 ° / 100 m

Dünya yüzeyinde aşağıdaki “normal koşullar” şunlardır: yoğunluk 1.2 kg / m3, barometrik basınç 101.35 kPa, sıcaklık artı 20 ° C ve bağıl nem% 50. Bu geleneksel göstergeler tamamen mühendislik değerine sahiptir.

stratosfer

Atmosferin kat, 11 ila 50 km yükseklikte yer. 11-25 km (stratosferin alt katmanı) katmanında hafif bir sıcaklık değişimi ve 25-40 km katmanında −56.5'ten 0.8 ° 'ye yükselmesi ile karakterize C  (üst stratosfer veya bölge ters çevirme). Yaklaşık 27 km K (yaklaşık 0 ° C) değerinde yaklaşık 40 km yüksekliğe ulaşan sıcaklık, yaklaşık 55 km yüksekliğe kadar sabit kalır. Bu sabit sıcaklık alanı denir stratopause  ve stratosfer ile sınır arasındaki sınırdır. mezosfer.

stratopause

Stratosfer ve mezosfer arasındaki atmosferin sınır tabakası. Dikey sıcaklık dağılımında, maksimum (yaklaşık 0 ° C) vardır.

mezosfer

Dünya atmosferi

mezosfer  50 km yükseklikte başlar ve 80-90 km. Ortalama dikey gradyan (0.25-0.3) ° / 100 m olan bir sıcaklıkta sıcaklık düşer, Ana enerji süreci radyan ısı transferidir. İçerdiği karmaşık fotokimyasal işlemler serbest radikallertitreşimsel olarak uyarılmış moleküller, vb. atmosferin parlamasına neden olur.

mezopoz

Mezosfer ve termosfer arasındaki geçiş katmanı. Dikey sıcaklık dağılımında minimum (yaklaşık -90 ° C) sıcaklık vardır.

Karman hattı

Dünya’nın atmosferi ve mekanı arasındaki sınır olarak şartlı kabul edilen deniz seviyesinden irtifa.

Termo küre

Ana makale: Termo küre

Üst sınır yaklaşık 800 km'dir. Sıcaklık 200-300 km olan rakımlara yükselir, burada 1500 K seviyesine ulaşır, bundan sonra büyük yüksekliklere neredeyse sabit kalır. Ultraviyole ve x-ışını güneş ışınımı ve kozmik ışınımın etkisiyle hava iyonize edilir (" şafak") - ana alanlar iyonosfer  termosferin içine yatın. 300 km'nin üzerindeki irtifalarda atomik oksijen baskındır.

120 km yüksekliğe kadar atmosferik katmanlar

Exosphere (dağılım alanı)

exosphere  - 700 km'nin üzerinde bulunan yayılma bölgesi, termosferin dış kısmı. Exosferdeki gaz oldukça nadir görülür ve buradan parçacıklarının gezegenler arası boşluğa sızması söz konusudur ( yayma).

100 km yüksekliğe kadar, atmosfer homojen iyi karışmış bir gaz karışımıdır. Daha yüksek katmanlarda, gazların yükseklik dağılımı molekül kütlelerine bağlıdır, daha ağır gazların konsantrasyonu Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça daha hızlı azalır. Gaz yoğunluğundaki bir düşüş nedeniyle, sıcaklık stratosferdeki 0 ° C'den mezosferdeki -110 ° C'ye düşer. Bununla birlikte, 200-250 km rakımlardaki ayrı parçacıkların kinetik enerjisi, ~ 1500 ° C'lik bir sıcaklığa karşılık gelir. 200 km'nin üstünde, zaman ve mekanda sıcaklık ve gaz yoğunluğunda önemli dalgalanmalar var.

Yaklaşık 2000-3000 km yükseklikte, exosphere yavaş yavaş sözde haline dönüşür. yakın boşlukYüksek oranda nadir bulunan gezegenler arası gaz parçacıkları, özellikle de hidrojen atomları ile doldurulur. Ancak bu gaz sadece gezegenler arası maddenin bir parçasıdır. Diğer kısım, geleceğe ait ve meteorik kökenli toz parçacıklarından oluşur. Son derece nadir toz partiküllerine ek olarak, güneş ve galaktik kökenli elektromanyetik ve korpüsküler radyasyon bu alana nüfuz eder.

Troposferin payı atmosferin kütlesinin yaklaşık% 80'ini, stratosferin payını oluşturuyor - yaklaşık% 20; Mezosferin kütlesi% 0.3'ten fazla değildir, termosfer atmosferin toplam kütlesinin% 0.05'inden daha azdır. Atmosferdeki elektriksel özelliklere dayanarak, nötrosfer ve iyonosfer yayılır. Günümüzde atmosferin 2000-3000 km yüksekliğe kadar uzandığı düşünülmektedir.

Atmosferdeki gazın bileşimine bağlı olarak yayarlar homosphere  ve heterosfer. Hetero küresi   - Bu, yer çekiminin gazların ayrılmasını etkilediği bir alandır, çünkü böyle bir yükseklikte karışmaları ihmal edilebilir düzeydedir. Dolayısıyla heterosferin değişken bileşimi. Altında, atmosfer adı verilen iyi karışmış, homojen bir bileşim bulunur. homosphere. Bu katmanlar arasındaki sınır turbo duraklatYaklaşık 120 km yükseklikte yer alır.

Fiziksel özellikleri

Atmosferin kalınlığı - yaklaşık 2000 - Dünya yüzeyinden 3000 km. Toplam kütle hava  - (5.1-5.3) × 10 18 kg. Molar kütle  temiz kuru hava 28.966'dır. basınç  0 ° C'de deniz seviyesinde 101,325 kPa; kritik sıcaklık  140.7 ° C; 3.7 MPa'lık kritik basınç; C p  1.0048 × 10 3 J / (kg · K) (0 ° C'de), C v  0.7159 × 10 3 J / (kg · K) (0 ° C'de). Havanın 0 ° C'de çözünürlüğü% 0.036, 25 ° C'de% 0.22'dir.

Atmosferin fizyolojik ve diğer özellikleri

Zaten deniz seviyesinden 5 km yükseklikte, eğitimsiz bir kişi beliriyor oksijen açlığı ve adaptasyon olmadan, insan performansı önemli ölçüde azalır. İşte atmosferin fizyolojik bölgesini sonlandırır. İnsan nefesi, 15 km yükseklikte imkansız hale gelir, ancak 115 km'ye kadar atmosfer oksijen içerir.

Atmosfer bize nefes almak için oksijen sağlar. Bununla birlikte, atmosferin toplam basıncındaki düşüşün bir sonucu olarak, kısmi oksijen basıncı, bir yüksekliğe yükseldikçe buna bağlı olarak düşer.

Bir kişinin ciğerlerinde sürekli olarak yaklaşık 3 litre alveolar hava bulunur. Kısmi basınç  normal atmosfer basıncındaki alveolar havadaki oksijen 110 mm Hg'dir. Ürün., Karbondioksitin basıncı - 40 mm Hg. Ürün ve su buharı - 47 mm Hg. Mad. Artan irtifa ile, oksijen basıncı düşer ve akciğerlerdeki su buharı ve karbondioksit toplam basıncı neredeyse sabit kalır - yaklaşık 87 mm Hg. Mad. Ortam hava basıncı bu değere eşitlendiğinde akciğerlere oksijen verilmesi tamamen durur.

Yaklaşık 19-20 km yükseklikte, atmosfer basıncı 47 mm Hg'ye düşer. Mad. Bu nedenle, bu irtifada su ve insan vücudundaki interstisyel sıvının kaynaması başlar. Bu yüksekliklerdeki basınçlı kabinin dışında ölüm neredeyse anında gerçekleşir. Böylece, insan fizyolojisi açısından “kozmos” zaten 15-19 km yükseklikte başlamaktadır.

Yoğun hava katmanları - troposfer ve stratosfer - bizi radyasyonun zararlı etkilerinden korur. Yeterli hava seyreltme ile, 36 km'den yüksek irtifalarda, iyonlaştırıcı radyasyon  - birincil kozmik ışınlar; 40 km'den daha yüksek irtifalarda insanlar için tehlikeli olan güneş spektrumunun ultraviyole kısmı etki eder.

Dünya yüzeyinden daha da yükseğe çıktıkça, yavaş yavaş zayıfladık ve sonra sesin yayılması, aerodinamik oluşumu gibi atmosferin alt katmanlarında gözlenen bu tanıdık fenomenleri tamamen yok ediyoruz. asansör  ve direnç, ısı transferi konveksiyon ile  ve diğerleri

Nadir hava katmanlarında yayılmış ses  imkansız olduğu ortaya çıkıyor. 60-90 km yüksekliğe kadar, kontrollü aerodinamik uçuş için hava direnci kullanmak ve kaldırmak hala mümkündür. Ancak 100-130 km yükseklikten başlayarak, her pilotun bildiği kavramlar sayılar M  ve ses engeli  anlamlarını yitir, şartlı geçer Karman hattı  bunun ötesinde, yalnızca reaktif kuvvetler kullanılarak kontrol edilebilen tamamen balistik uçuş küresi başlar.

100 km'nin üzerindeki irtifalarda, atmosfer başka bir olağanüstü özellikten yoksundur - ısı enerjisini konveksiyonla (yani havayı karıştırarak) emme, iletme ve aktarma yeteneği. Bu, teçhizatın çeşitli elemanlarının, yörüngesel uzay istasyonunun teçhizatının, genellikle bir uçakta olduğu gibi, hava jetleri ve hava radyatörleri yardımıyla dışarıdan soğutulamayacağı anlamına gelir. Bu yükseklikte, genel olarak uzayda olduğu gibi, ısı transferinin tek yolu termal radyasyon.

Atmosferik bileşim

Kuru havanın bileşimi

Dünya’nın atmosferi esas olarak gazlardan ve çeşitli safsızlıklardan (toz, su damlacıkları, buz kristalleri, deniz tuzları, yanma ürünleri) oluşmaktadır.

Atmosferi oluşturan gazların konsantrasyonu, su (H20) ve karbon dioksit (CO2) hariç neredeyse sabittir.

Tabloda belirtilen gazlara ek olarak, atmosfer SO2, NH3, CO, ozon, hidrokarbonlar, HCl, HF, çift HgBen 2 de HAYIR  ve az miktarda diğer birçok gaz. Troposferde her zaman çok sayıda askıya alınmış katı ve sıvı parçacık vardır ( aerosol).

Atmosferin oluşum tarihi

En yaygın teoriye göre, Dünya’nın atmosferi dört farklı kompozisyonda zamanındaydı. Başlangıçta hafif gazlardan oluşuyordu ( hidrojen  ve helyum), gezegenler arası uzaydan ele geçirdi. Bu sözde birincil atmosfer(yaklaşık dört milyar yıl önce). Bir sonraki aşamada aktif volkanik aktivite, atmosferin hidrojen (karbon dioksitin yanı sıra diğer gazlarla birlikte doyurulmasına yol açmıştır). amonyak, su buharı). Yani kurdu ikincil atmosfer(bu gün yaklaşık üç milyar yıl). Bu atmosfer restoratifti. Ayrıca, atmosferin oluşum süreci aşağıdaki faktörlerle belirlendi:

hafif gaz kaçağı (hidrojen ve helyum) gezegenler arası uzay;

atmosferde ultraviyole ışınımı, yıldırım deşarjları ve diğer bazı faktörlerin etkisiyle oluşan kimyasal reaksiyonlar.

Yavaş yavaş, bu faktörler oluşumuna yol açtı üçüncül atmosferçok daha düşük bir hidrojen içeriği ve çok daha yüksek bir azot ve karbon dioksit içeriği (amonyak ve hidrokarbonların kimyasal reaksiyonlarından oluşan) ile karakterize edilir.

azot

Çok miktarda N2 oluşumu, 3 milyar yıl önce başlayan, fotosentez sonucunda gezegenin yüzeyinden gelmeye başlayan, amonyak-hidrojen atmosferinin moleküler 02 ile oksidasyonundan kaynaklanmaktadır. N2 ayrıca nitratların ve diğer azot içeren bileşiklerin denitrifikasyonu sonucu atmosfere salınır. Azot, üst atmosferde ozonla NO'ya oksitlenir.

N 2 N yalnızca belirli koşullar altında reaksiyona girer (örneğin, yıldırım boşaldığında). Elektriksel boşalmalarda moleküler azotun ozonla oksidasyonu, endüstriyel azotlu gübrelerin imalatında kullanılır. Düşük enerji tüketimi ile oksitlenebilir ve biyolojik olarak aktif bir forma dönüştürülebilir. siyanobakteriler (mavi-yeşil algler)  ve rizobiyal oluşturan nodül bakterileri ortakyaşarlık  ile bakliyat  bitkiler, sözde. Yeşil-gübreleri.

oksijen

Atmosferin bileşimi, Dünya'nın gelişiyle köklü bir şekilde değişmeye başladı. canlı organizmalarsonuç olarak fotosentezoksijen salınımı ve karbon dioksitin emilmesiyle birlikte. Başlangıçta, indirgenmiş bileşiklerin oksidasyonuna oksijen harcandı - amonyak, hidrokarbonlar ve asit formu. bezokyanuslarda vb. bulunur. Bu aşamada atmosferdeki oksijen içeriği artmaya başlar. Yavaş yavaş oksitleyici özelliklere sahip modern bir atmosfer oluşturdu. Bu, meydana gelen birçok süreçte ciddi ve dramatik değişikliklere neden olduğundan atmosfer, litosfer  ve biyosferBu etkinlik denir Oksijen Felaketi.

sırasında fanerozoik  Atmosferin bileşimi ve oksijen içeriği değişmiştir. Öncelikle organik tortul kayaçların biriktirme hızı ile koreledirler. Bu nedenle, kömür birikimi dönemlerinde, atmosferdeki oksijen içeriği, görünüşe göre mevcut seviyeyi belirgin şekilde aştı.

Karbondioksit

CO2 atmosferindeki içerik, dünyanın zarflarındaki volkanik aktiviteye ve kimyasal işlemlere bağlıdır, fakat hepsinden önemlisi, biyosentezin yoğunluğuna ve organik maddenin parçalanmasına bağlıdır. biyosfer Dünya. Neredeyse gezegenin tüm mevcut biyokütle (yaklaşık 2.4 × 10 12 ton ) atmosferik havada bulunan karbondioksit, azot ve su buharından oluşur. Gömülü okyanusiçinde bataklıklar  ve içinde ormanlar  organik madde dönüşüyor kömür, yağ  ve doğal gaz. (Cm. Jeokimyasal karbon döngüsü)

Soy gazlar

Atıl gaz kaynağı - argon, helyum  ve kripton - volkanik püskürmeler ve radyoaktif elementlerin bozunması. Bir bütün olarak dünya ve özellikle atmosfer, boşlukla karşılaştırıldığında inert gazlarda tükenir. Bunun sebebinin, gazların gezegenlerarası alana sürekli sızması olduğuna inanılıyor.

Hava kirliliği

Son zamanlarda, atmosferin evrimi etkilemeye başladı bir erkek. Faaliyetinin sonucu, önceki jeolojik çağlarda biriken hidrokarbon yakıtların yanmasından dolayı atmosferik karbondioksitte sürekli olarak önemli bir artış oldu. Fotosentez sırasında büyük miktarlarda CO2 tüketilmekte ve okyanuslar tarafından emilmektedir. Bu gaz, karbonat kayalarının ve bitkisel ve hayvansal kaynaklı organik maddelerin ayrışmasından, ayrıca volkanizma ve insan üretim aktivitesinden dolayı atmosfere girer. Son 100 yılda, atmosferdeki CO2 içeriği% 10 artmış, ana kısım (360 milyar ton) yanmakta olan yakıttan geliyor. Yakıtın yanma hızı artarsa, önümüzdeki 50–60 yıl boyunca atmosferdeki CO2 miktarı ikiye katlanacak ve küresel iklim değişikliği.

Yakıt yanması - başlıca kirletici gazlar kaynağı ( CO, HAYIR, SO 2 ). Sülfür dioksit hava oksijen ile okside edilir SO 3   sırayla su buharı ve amonyakla etkileşime giren üst atmosferde sülfürik asit (H 2 SO 4 )   ve amonyum sülfat ((NH 4 ) 2 SO 4 )   Dünya yüzeyine sözde formda dönerler. asit yağmuru. Kullanımı içten yanmalı motorlar  atmosferin azot oksitleri, hidrokarbonları ve kurşun bileşikleri ile kirlenmesini sağlar ( tetraetil kurşun Pb (CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

Atmosferdeki aerosol kirliliği hem doğal nedenlerden (volkanik patlamalar, toz fırtınaları, deniz suyunun sürüklenmesi, hem de bitki poleni vb.) Ve insan ekonomik faaliyetlerinden (cevherlerin ve inşaat malzemelerinin madenciliği, yakıt yanması, çimento üretimi vb.) Kaynaklanmaktadır. Katı parçacıkların atmosfere yoğun olarak uzaklaştırılması gezegendeki iklim değişikliğinin olası nedenlerinden biridir.

Atmosfer, dünyadaki yaşamı mümkün kılan şeydir. Geri döndüğümüz atmosfer hakkındaki ilk bilgi ve gerçekler ilkokul. Lisede, coğrafya derslerinde bu kavrama daha aşina olduk.

Dünya atmosferi kavramı

Atmosfer yalnızca Dünya'da değil, aynı zamanda diğer gök cisimlerinde de mevcuttur. Sözde gezegeni çevreleyen gaz zarf. Farklı gezegenlerin bu gaz tabakasının bileşimi önemli ölçüde farklıdır. Hava ile ilgili olarak adlandırılan temel ve gerçeklere bir göz atalım.

En önemli bileşeni oksijendir. Bazı insanlar yanlışlıkla dünya atmosferinin tamamen oksijenden oluştuğunu düşünüyor, ancak gerçekte hava bir gaz karışımıdır. % 78 azot ve% 21 oksijenden oluşur. Kalan yüzde bir ozon, argon, karbon dioksit, su buharı içerir. Bu gazların yüzde oranının küçük olmasına izin verin, ancak önemli bir işlev görürler - güneş ışığının enerjisinin önemli bir bölümünü emerler, böylece güneşin gezegenimizdeki tüm yaşamı kül haline getirmesini önlerler. Atmosferik özellikler rakım ile değişir. Örneğin, 65 km yükseklikte, azot% 86 ve oksijen% 19'dur.

Dünya’nın atmosferinin bileşimi

• Karbondioksit  bitki beslenmesi için gereklidir. Atmosferde, canlı organizmaların solunum sürecinin, çürümenin, yanmanın bir sonucu olarak görülür. Atmosferin bileşimindeki yokluğu, herhangi bir bitkinin varlığını imkansız hale getirir.
• oksijen  - atmosferin insan bileşeni için hayatidir. Varlığı tüm canlı organizmaların varlığının şartıdır. Toplam atmosferik gaz hacminin yaklaşık% 20'sidir.
• ozon  - Canlı organizmaları olumsuz etkileyen doğal bir ultraviyole ışınım emicidir. Birçoğu atmosferin ayrı bir katmanını oluşturur - ozon ekranı. Son zamanlarda, insan etkinliği yavaş yavaş çökmeye başladığı gerçeğine yol açmıştır, ancak büyük önemi olduğu için, koruma ve restorasyon konusunda aktif çalışmalar yürütülmektedir.
• Su buharı  havanın nemini belirler. İçeriği çeşitli faktörlere bağlı olarak değişebilir: hava sıcaklığı, konum, mevsim. Düşük sıcaklıkta, havadaki su buharı çok küçüktür, belki yüzde birinden azdır ve yüksek sıcaklıklarda% 4'e ulaşır.
• Yukarıdakilerin hepsine ek olarak, dünya atmosferinin bileşiminde daima belirli bir yüzde bulunur. katı ve sıvı safsızlıklar. Bunlar kurum, kül, deniz tuzu, toz, su damlacıkları, mikroorganizmalardır. Hem doğal hem de antropojen olarak havaya girebilirler.

Atmosfer katmanları

Ve sıcaklık, yoğunluk ve havanın niteliksel bileşimi farklı yüksekliklerde değişir. Bu nedenle, atmosferin farklı katmanlarını izole etmek gelenekseldir. Her birinin kendine has bir özelliği var. Atmosferin hangi katmanlarının ayırt edildiğini bulalım:

• Troposfer - atmosferin bu tabakası, Dünya yüzeyine en yakın olanıdır. Yükseklikleri kutuplarda 8-10 km, tropik bölgelerde ise 16-18 km'dir. Burada atmosferde bulunan toplam su buharının% 90'ı bulunur, dolayısıyla aktif bulut oluşumu meydana gelir. Ayrıca bu tabaka içerisinde havanın hareketi (rüzgar), türbülans, taşınım gibi işlemler gözlenir. Tropiklerde ılık mevsimde sıcaklık öğlen saatlerinde +45 dereceden kutuplarda -65 dereceye kadar değişmektedir.
• Stratosfer, atmosferin dünya yüzeyinden uzakta bulunan ikinci katıdır. 11 ila 50 km yükseklikte yer almaktadır. Stratosferin alt katmanında, sıcaklık yaklaşık -55'tir, Dünya'dan uzaklık yönünde, + 1 ° C'ye yükselir. Bu alana inversiyon denir ve stratosfer ve mezosferin sınırı bulunur.
• Mezosfer, 50 ila 90 km yükseklikte yer almaktadır. Alt sınırındaki sıcaklık yaklaşık 0'dır, tepede -80 ...- 90 ˚˚ değerine ulaşır. Dünya atmosferine giren meteorlar mezosferde tamamen yanıyor, bu nedenle hava parlıyor.
• Termosfer yaklaşık 700 km kalınlığındadır. Atmosferin bu katmanında auroralar belirir. Kozmik radyasyonun ve güneşten yayılan radyasyonun etkisiyle ortaya çıkarlar.
• Dış küre, bir hava dağılımı bölgesidir. Burada, gazların konsantrasyonu küçüktür ve gezegenler arası alana kademeli olarak çekilmeleri gerçekleşir.

Yeryüzü atmosferi ve mekan arasındaki sınırın 100 km. Bu özelliğe Cep hattı denir.

Atmosferik basınç

Hava tahminlerini dinlerken, genellikle atmosferik basınç göstergelerini duyarız. Fakat atmosferik basınç ne anlama geliyor ve bu bizi nasıl etkileyebilir?

Havanın gaz ve yabancı maddelerden oluştuğunu belirledik. Bu bileşenlerin her birinin kendi ağırlığı vardır, bu, XVII. Yüzyıla kadar inanıldığı gibi atmosferin ağırlıksız olmadığı anlamına gelir. Atmosferik basınç, atmosferin tüm katmanlarının Dünya yüzeyinde ve tüm nesnelerde baskı yaptığı kuvvettir.

Bilim adamları karmaşık hesaplamalar yaptılar ve atmosferin metrekare başına 10,333 kg ağırlığında olduklarını kanıtladılar. Bu, insan vücudunun ağırlığının 12-15 tona eşit olduğu hava basıncına maruz kaldığı anlamına gelir. Neden bunu hissetmiyoruz? Bize dış dengeyi dengeleyen iç baskıdan tasarruf ediyor. Atmosferdeki basıncı hissedebiliyorsunuz, uçakta veya dağlarda yüksek, atmosferik basınç çok düşük. Bu durumda, fiziksel rahatsızlık, kulakları atma, baş dönmesi.

Etraftaki atmosfer hakkında çok şey söylenebilir. Onunla ilgili birçok ilginç gerçek biliyoruz ve bazıları şaşırtıcı görünebilir:

• Dünya atmosferinin ağırlığı 5,300,000,000,000,000,000 tondur.
• Sesin iletilmesine katkıda bulunur. 100 km'den daha yüksek bir rakımda, bu özellik atmosferin bileşimindeki bir değişiklik nedeniyle kayboluyor.
• Atmosferin hareketi, Dünya yüzeyinin dengesiz ısınması ile tetiklenir.
• Hava sıcaklığını belirlemek için bir termometre kullanılır ve atmosferin basınç kuvvetini belirlemek için bir barometre kullanılır.
• Atmosferin varlığı gezegenimizi günlük 100 ton meteordan kurtarıyor.
• Havanın bileşimi birkaç yüz milyon yıl sabitlendi, ancak hızlı endüstriyel faaliyetin başlamasıyla birlikte değişmeye başladı.
• Atmosferin 3000 km yüksekliğe kadar uzandığı düşünülmektedir.

Atmosferin insanlar için değeri

Atmosferin fizyolojik bölgesi 5 km'dir. Deniz seviyesinden 5000 m yükseklikte bir kişi, çalışma kapasitesindeki düşüş ve refahın bozulmasına yansıyan kendini göstermeye başlar. Bu, bir insanın bu şaşırtıcı gaz karışımının olmadığı bir alanda hayatta kalamayacağını göstermektedir.

Atmosfer hakkındaki tüm bilgiler ve gerçekler, yalnızca insanlar için önemini doğrular. Varlığından dolayı, Dünyadaki yaşamı geliştirme fırsatı ortaya çıktı. Zaten bugün, insanlığın eylemleriyle hayat veren havaya uygulayabileceği zararın ölçeğini değerlendirdikten sonra, atmosferin korunması ve restorasyonu için daha fazla önlem almayı düşünmeliyiz.

Deniz seviyesinde 1013.25 hPa (yaklaşık 760 mm Hg). Dünyanın yüzeyindeki kürenin ortalama sıcaklığı 15 ° C iken, subtropikal çöllerde sıcaklık 57 ° C ile Antarktika'da -89 ° C arasında değişmektedir. Hava yoğunluğu ve basınç üstele yakın bir kanuna göre yükseklikle düşer.

Atmosfer yapısı. Dikey olarak, atmosfer, coğrafi bölgeye, mevsime, günün saatine vb. Bağlı olarak düşey sıcaklık dağılımının (şekil) özelliklerine göre belirlenen katmanlı bir yapıya sahiptir. Atmosferin alt katmanı - troposfer - yükseklikte (yaklaşık 1 km'de 6 ° С), kutup enlemlerinde 8-10 km'den tropiklerde 16-18 km'ye kadar olan bir sıcaklık düşüşü ile karakterize edilir. Troposferdeki yüksekliğiyle hava yoğunluğundaki hızlı düşüş nedeniyle, atmosferin toplam kütlesinin yaklaşık% 80'idir. Troposferin üstünde stratosfer bulunur - irtifada sıcaklıktaki genel bir artış ile karakterize edilen bir katman. Troposfer ile stratosfer arasındaki geçiş tabakasına tropopoz denir. Alt stratosferde yaklaşık 20 km'lik bir seviyeye kadar, sıcaklık rakımla (sözde izotermal bölge) az değişkenlik gösterir ve çoğu zaman hafifçe düşer. Güneş UV ışınımının ozonla, başlangıçta yavaş ve 34-36 km seviyesinden emiliminden kaynaklanan yüksek sıcaklık artışları - daha hızlı. Stratosferin üst sınırı - stratopause - maksimum sıcaklığa (260-270 K) karşılık gelen 50-55 km yükseklikte bulunur. Sıcaklığın tekrar yükseklikle düştüğü 55-85 km yükseklikte bulunan atmosfer katmanı, üst sınırında mezosfer olarak adlandırılır - mezopoz - sıcaklık yaz aylarında 150-160 K, kışın ise 200-230 K, mezopozda ise termosfer başlar. 250 km yükseklikte 800-1200 K değerlerine ulaşan sıcaklıkta hızlı yükselme ile karakterize edilen Güneş'in güneş ve X ışını radyasyonu termosferde emilir, meteorlar yavaşlar ve yanar, bu nedenle Dünya'nın koruyucu bir tabakası olarak işlev görür. Hala daha yüksek olan exosfer, atmosferik gazların dağılma nedeniyle dünyaya dağıldığı ve atmosferden gezegenler arası alana kademeli bir geçişin olduğu yerdir.

Atmosferik bileşim. Yaklaşık 100 km yüksekliğe kadar, atmosfer kimyasal bileşimde neredeyse aynıdır ve havanın ortalama molekül ağırlığı (yaklaşık 29) sabittir. Dünya yüzeyinin yakınında atmosfer azot (hacimce yaklaşık% 78.1) ve oksijenden (yaklaşık% 20.9) oluşur ve ayrıca az miktarda argon, karbondioksit (karbondioksit), neon ve diğer sabit ve değişken bileşenlerden oluşur (bkz. Hava ).

Ek olarak, atmosfer az miktarda ozon, azot oksitler, amonyak, radon ve diğerleri içerir .. Havanın ana bileşenlerinin nispi içeriği, zaman içinde ve farklı coğrafi bölgelerde aynı şekilde sabittir. Su buharı ve ozon içeriği, mekan ve zamanda değişkendir; Düşük içeriklerine rağmen, atmosferik süreçlerdeki rolü çok önemlidir.

100-110 km'nin üzerinde, oksijen, karbon dioksit ve su buharı ayrışması meydana gelir, böylece havanın moleküler ağırlığı azalır. Yaklaşık 1000 km yükseklikte hafif gazlar baskın olmaya başlar - helyum ve hidrojen ve daha da yüksek olan Dünya'nın atmosferi kademeli olarak gezegenlerarası gaza dönüşür.

Atmosferin en önemli değişken bileşeni, bitkilerin terlemesinin yanı sıra, su yüzeyinden ve nemli topraktan buharlaşınca atmosfere giren su buharıdır. Su buharının nispi içeriği, dünya yüzeyinde tropik bölgelerde% 2,6'dan kutupsal enlemlerde% 0,2'ye kadar değişir. Yükseklikte, hızla düşerek 1.5-2 km yükseklikte yarı yarıya azalır. Ilıman enlemlerde atmosferin dikey sütununda yaklaşık 1.7 cm "çöken su tabakası" bulunur. Su buharının yoğunlaşması sırasında, atmosferik yağışların yağmur, dolu ve kar şeklinde düştüğü bulutlar oluşur.

Atmosferik havanın önemli bir bileşeni ozondur, stratosferde% 90'da (10 ila 50 km arasında) yoğunlaşmış,% 10'u troposferdedir. Ozon, sert UV ışınımının (dalga boyu 290 nm'den az olan) emilimini sağlar ve bu, biyosfer için koruyucu rolüdür. Toplam ozon içeriğinin değerleri, enlem ve mevsimde 0.22 ile 0.45 cm arasında değişmektedir (ozon tabakasının kalınlığı p = 1 atm ve T = 0 ° C sıcaklıkta). 1980'lerin başından beri Antarktika'da ilkbaharda gözlenen ozon deliklerinde, ozon muhtevası 0.07 cm'ye kadar düşebilir, ekvatordan kutuplara kadar artar ve yıllık ilkbaharda azami ve sonbaharda minimum yıllık bir seyir izler. yüksek enlemlerde yetişir. Atmosferin önemli bir değişken bileşeni, son 200 yıldaki atmosferdeki içeriği% 35 oranında artmış olan ve esas olarak antropojenik faktörlerden kaynaklanan karbondioksittir. Bitkilerin fotosentezi ve deniz suyunda çözünürlüğü ile ilişkili enlemesine ve mevsimsel değişkenliği gözlenir (Henry yasalarına göre, sudaki gazın çözünürlüğü, sıcaklığı arttıkça azalır).

Gezegenin ikliminin oluşumundaki önemli bir rol, atmosferik aerosol - havada asılı süspansiyon halindeki ve birkaç nm ila on mikron arasında değişen sıvı partiküllerdir. Doğal ve antropojenik kökenli farklı aerosoller. Aerosol, bitki ömründen ve insan aktivitelerinden, volkanik püskürmelerden, rüzgarın gezegenin yüzeyinden, özellikle çöl bölgelerinden yükselen ve ayrıca üst atmosfere giren kozmik tozdan meydana gelen tozun bir sonucu olarak oluşan gaz fazı reaksiyonlarında meydana gelir. Aerosolün çoğu troposferde yoğunlaşmıştır, volkanik püskürmelerden çıkan aerosol, yaklaşık 20 km yükseklikte, sözde Junge katmanını oluşturmaktadır. Antropojenik aerosolün en fazla miktarı, araçlar ve CHP, kimyasal tesisler, yakıt yanması, vb. Sonucu atmosfere girer. Bu nedenle, bazı alanlarda, atmosferin bileşimi, hava kirliliği seviyesinin izlenmesi ve izlenmesi için özel bir hizmet yaratılmasını gerektiren normal havadan farklıdır.

Atmosferin Evrimi. Modern atmosfer ikincil kökenli gözüküyor: yaklaşık 4.5 milyar yıl önce gezegenin oluşumunun tamamlanmasından sonra, Dünya'nın katı kabuğu tarafından salınan gazlardan oluşuyordu. Dünyanın jeolojik tarihi boyunca atmosfer, bileşiminde bir dizi faktörün etkisi altında önemli değişiklikler geçirmiştir: gazların, çoğunlukla daha hafif olan, uzaya yayılması (uçucu hale gelmesi); volkanik faaliyetin bir sonucu olarak litosferden kaynaklanan gaz emisyonları; atmosferin bileşenleri ile kabuğu oluşturan kayalar arasındaki kimyasal reaksiyonlar; atmosferde, UV-UV radyasyonu etkisinde fotokimyasal reaksiyonlar; gezegenler arası orta maddenin toplanması (yakalanması) (örneğin, meteorik madde). Atmosferin gelişimi jeolojik ve jeokimyasal süreçlerle ve son 3-4 milyar yıl ile biyosferin aktivitesiyle yakından bağlantılı. Modern atmosferi (azot, karbondioksit, su buharı) oluşturan atmosferi oluşturan gazların önemli bir kısmı, volkanik aktivite ve onları yeryüzünün derinliklerinden taşıyan saldırı sırasında ortaya çıkmıştır. Oksijen, orijinal olarak okyanusun yüzey sularından kaynaklanan fotosentetik organizmaların aktivitesinin bir sonucu olarak yaklaşık 2 milyar yıl önce kayda değer miktarlarda ortaya çıktı.

Karbonat sedimanlarının kimyasal bileşimi hakkındaki verilere göre, jeolojik geçmişin atmosferindeki karbondioksit ve oksijen miktarının tahminleri elde edildi. Phanerozoik (Dünya tarihinin son 570 milyon yılı) üzerinde, atmosferdeki karbondioksit miktarı volkanik aktivite, okyanus sıcaklığı ve fotosentez seviyesine göre büyük farklılıklar gösteriyordu. Bu zamanın çoğu için, atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonu anlamlı derecede daha yüksekti (10 kata kadar). Phanerozoik atmosferindeki oksijen miktarı önemli ölçüde değişti ve artış eğilimi devam etti. Prekambriyen atmosferinde, karbondioksit kütlesi, kural olarak, daha büyük ve oksijen kütlesi idi - Phanerozoik atmosferinden daha azdı. Geçmişteki karbondioksit miktarındaki dalgalanmalar, iklim üzerinde önemli bir etkiye sahipti ve sera etkisini, karbon dioksit konsantrasyonundaki bir artışla arttırarak, Phanerozoik’in ana bölümündeki iklimin modern çağa göre daha sıcak olması nedeniyle.

Atmosfer ve yaşam. Atmosfer olmasaydı, Dünya ölü bir gezegen olurdu. Organik yaşam, atmosfer ve buna bağlı iklim ve hava ile yakın etkileşim içinde ilerler. Gezegene bir bütün olarak (yaklaşık bir milyonuncu kısım) göre kütle bakımından önemsiz olan atmosfer, tüm yaşam biçimleri için vazgeçilmez bir koşuldur. Atmosferik gazların organizmaların ömrü için en büyük değeri oksijen, azot, su buharı, karbondioksit, ozondur. Karbondioksit fotosentetik bitkiler tarafından emildiğinde, insanlar da dahil olmak üzere yaşayan canlıların büyük çoğunluğu tarafından bir enerji kaynağı olarak kullanılan organik madde yaratılır. Enerji akışının organik maddenin oksidasyonu ile sağlandığı aerobik organizmaların varlığı için oksijen gereklidir. Bitkilerin mineral beslenmesi için bazı mikroorganizmalar tarafından emilen azot (azot sabitleyiciler) gereklidir. Güneş'in sert UV ışınımını emen ozon, güneş ışınımının bu zararlı bölümünü önemli ölçüde zayıflatır. Atmosferdeki su buharının yoğunlaşması, bulutların oluşumu ve daha sonra yaşam formu mümkün olmayan toprağa su temini suyu. Hidrosferdeki organizmaların hayati aktivitesi, büyük ölçüde, suda çözünen atmosferik gazların miktarı ve kimyasal bileşimi ile belirlenir. Atmosferin kimyasal bileşimi esas olarak organizmaların aktivitesine bağlı olduğundan, biyosfer ve atmosfer tek bir sistemin bir parçası olarak kabul edilebilir, bunun bakımı ve evrimi (bkz. Biyojeokimyasal döngüleri) atmosferin kompozisyonunu Dünya gezegeni boyunca değiştirmek için büyük öneme sahipti.

Atmosferin radyasyon, ısı ve su dengesi. Güneş radyasyonu pratikte atmosferdeki tüm fiziksel süreçler için tek enerji kaynağıdır. Ana özelliği radyasyon rejimi Atmosfer - sera etkisi denir: atmosfer oldukça iyi bir şekilde güneş ışımasını yeryüzünün yüzeyine iletir, ancak yeryüzünün yüzeyinden ısı radyasyonu kaybını telafi eden, yeryüzünün yüzeyinden ısı radyasyonu kaybını telafi eden, karşı-radyasyon formundaki termal uzun dalga radyasyonunu aktif olarak emer (bkz. Atmosferik Radyasyon). Bir atmosfer olmadığında, dünya yüzeyinin ortalama sıcaklığı -18 ° C, aslında 15 ° C olacaktır. Gelen güneş ışınımı kısmen (yaklaşık% 20) atmosfere (esas olarak su buharı, su damlacıkları, karbon dioksit, ozon ve aerosoller) emilir ve ayrıca aerosol parçacıkları ve yoğunluk dalgalanmalarına (Rayleigh saçılması) dağılır (yaklaşık% 7). Dünyanın yüzeyine ulaşan toplam radyasyon kısmen (yaklaşık% 23) ondan yansıtılır. Yansıma katsayısı, altta yatan yüzeyin albedo olarak adlandırılan yansıması ile belirlenir. Ortalama olarak, bütünsel güneş radyasyonu akısı için Dünya’nın albedo değeri% 30’a yakın. Taze kar için yüzde birkaçtan (kuru toprak ve chernozem) yüzde 70-90'a kadar değişebilir. Yeryüzünün yüzeyi ile atmosfer arasındaki ışınımlı ısı değişimi esas olarak albedoya bağlıdır ve Dünya'nın yüzeyinin etkili radyasyonu ve onun tarafından absorbe edilen atmosferin karşı radyasyonuyla belirlenir. Dünyanın atmosferine uzaydan giren ve geri bırakan cebirsel radyasyon akı toplamına radyasyon dengesi denir.

Güneş ışınımının atmosfer tarafından absorbe edilmesinden ve yeryüzünün yüzeyinden sonra dönüşümleri, Dünya'nın bir gezegen olarak ısı dengesini belirler. Atmosfer için ana ısı kaynağı dünyanın yüzeyidir; ondan gelen ısı sadece uzun dalga radyasyon formunda değil, aynı zamanda konveksiyon yoluyla da iletilir ve ayrıca su buharının yoğunlaşması sırasında serbest bırakılır. Bu ısı girişlerinin payları sırasıyla% 20,% 7 ve% 23'tür. Ayrıca doğrudan güneş ışığının emiliminden dolayı yaklaşık% 20 ısı ekler. Güneş ışınlarına dik olan ve atmosferin dışında yer alan ve Dünya'dan Güneş'e ortalama bir mesafede (güneş sabiti denilen) ortalama bir mesafede bulunan tek bir alan boyunca zaman birimi başına düşen güneş radyasyonu akısı (güneş sabiti denilen) 1367 W / m2'dir, değişiklikler 1-2 W / m2'dir. devir güneş aktivitesi. Gezegensel bir albedo ile, dünyadaki güneş enerjisi küresel ortalama akışının yaklaşık% 30'u 239 W / m2'dir. Gezegen olarak Dünya, uzaya aynı miktarda enerji yaydığı için, Stefan - Boltzmann kanununa göre, giden termal uzun dalga radyasyonunun etkin sıcaklığı 255 K (-18 ° C) 'dir. Aynı zamanda, dünya yüzeyinin ortalama sıcaklığı 15 ° C’dir. 33 ° C fark nedeniyle oluşur sera etkisi.

Atmosferin bir bütün olarak su dengesi, dünya yüzeyinden buharlaşan nem miktarının, dünya yüzeyine düşen yağış miktarının eşitliğine karşılık gelir. Okyanusların üzerindeki atmosfer, buharlaşma işlemlerinden topraktan daha fazla nem alır ve% 90 yağış şeklinde kaybeder. Okyanuslardaki aşırı su buharı hava akımlarıyla kıtalara taşınır. Okyanuslardan kıtalara atmosfere taşınan su buharı miktarı, okyanuslara akan nehirlerin akış hacmine eşittir.

Hava hareketi. Dünya küresel bir şekle sahiptir, bu nedenle yüksek enlemlerine göre tropiklerden çok daha az güneş ışınımı gelir. Sonuç olarak, enlemler arasında büyük sıcaklık kontrastları belirir. Sıcaklık dağılımı, okyanusların ve kıtaların göreceli konumlarından da önemli ölçüde etkilenir. Büyük okyanus suyu kütlesi ve suyun yüksek ısı kapasitesi nedeniyle, okyanus yüzeyindeki mevsimsel dalgalanmalar karadan çok daha azdır. Bu bağlamda, orta ve yüksek enlemlerde, okyanuslardaki hava sıcaklığı yaz aylarında kıtalara göre belirgin şekilde daha düşük, kış aylarında ise daha yüksektir.

Dünyanın farklı bölgelerinde atmosferin dengesiz ısınması, atmosferik basıncın eşit olmayan bir mekansal dağılımına neden olur. Deniz seviyesinde, basınç dağılımı, ekvatorun yakınında nispeten düşük değerler, subtropiklerde bir artış (yüksek basınç kayışları) ve orta ve yüksek enlemlerde bir azalma ile karakterize edilir. Aynı zamanda, kışın basınç genellikle ekstratropik enlemlerin kıtalarında artar ve sıcaklık dağılımı nedeniyle yaz aylarında düşer. Basınç gradyanının etkisi altında, hava, yüksek basınç alanlarından düşük alanlara yönlendirilen bir hızlanma yaşar ve bu, hava kütlelerinin hareketine yol açar. Hareketli hava kütleleri, Dünya'nın rotasyonunun sapma kuvvetinden (Coriolis kuvveti), sürtünme kuvvetinin yükseklikle ve eğri yörüngelerle ve merkezkaç kuvvetiyle de etkilenir. Çok önemli olan türbülanslı hava karışımıdır (bkz. Atmosferdeki türbülans).

Gezegen basınç dağılımı ile karmaşık bir hava akımı sistemi (atmosferin genel sirkülasyonu) ilişkilidir. Meridional düzlemde ortalama olarak meridional dolaşımın iki veya üç hücresi takip edilebilir. Ekvatorun yanında, ısıtılan hava yükselir ve subtropikte düşer ve bir Hadley hücresi oluşturur. Aynı yerde, Ferrell'in dönüş hücresinin havası düşer. Yüksek enlemlerde, düz bir kutup hücresi sıklıkla izlenir. Meridional dolaşımın hızı yaklaşık 1 m / s veya daha azdır. Coriolis kuvvetinin etkisiyle, orta troposferdeki hızları yaklaşık 15 m / s olan atmosferlerin çoğunda batıdan esen rüzgarlar görülmektedir. Nispeten stabil rüzgar sistemleri var. Bunlar arasında ticaret rüzgarları - subtropiklerdeki yüksek basınçlı kayışlardan dikkat çekici bir doğu bileşenine sahip (ekvadan batıya) ekvator'a esen rüzgarlar vardır. Musonlar oldukça stabildir - açıkça belirgin bir mevsimsel doğası olan hava akımları: Okyanustan ana karaya yazın ve kışın tersi yönde patlarlar. Hint Okyanusu musonları düzenlidir. Orta enlemlerde, hava kütlelerinin hareketi esasen batıdan doğuya doğru batı yönüne sahiptir. Bu, büyük yüzlerin ortaya çıktığı atmosferik cephelerin bir bölgesidir - yüzlerce ve hatta binlerce kilometreyi kapsayan siklonlar ve antisiklonlar. Tropiklerde siklonlar görülür; burada daha küçük boyutlarla ayırt edilirler, ancak çok yüksek rüzgar hızları kasırga kuvvetlerine (33 m / s ve daha fazla), tropikal siklon olarak adlandırılır. Atlantik'te ve Doğu Pasifik'te bunlara kasırga denir ve Batı Pasifik'te ise tayfunlardır. Hadley meridional sirkülasyonunun doğrudan hücresini ve geri dönüş Ferrell hücresini ayıran alanlarda üst troposferde ve alt stratosferde, rüzgarın 100-150 ve hatta 200 m / sine ulaştığı keskin sınırlara sahip jet akıntıları genellikle nispeten dar, yüzlerce kilometre genişliğindedir. a.

İklim ve hava durumu. Çeşitli fiziksel özelliklere sahip dünya yüzeyine farklı enlemlerde gelen güneş ışınımı miktarındaki fark, Dünya iklimlerinin çeşitliliğini belirler. Ekvatordan tropik enlemlere kadar, dünya yüzeyindeki hava sıcaklığı 25-30 ° C arasında değişmekte ve yıl boyunca çok az değişmektedir. Ekvator kuşağında, genellikle çok fazla yağış düşmekte ve bu da orada aşırı nem koşulları yaratmaktadır. Tropikal bölgelerde, yağış miktarı azalır ve bazı bölgelerde çok az olur. İşte Dünya'nın engin çölleri.

Subtropikal ve orta enlemlerde, hava sıcaklığı yıl boyunca önemli ölçüde değişmektedir ve yaz ve kış sıcaklıkları arasındaki fark, özellikle okyanuslardan uzak kıtaların bölgelerinde büyüktür. Böylece, Doğu Sibirya'nın bazı bölgelerinde, yıllık hava sıcaklığı genliği 65 ° C'ye ulaşır. Bu enlemlerde nemlendirme koşulları çok çeşitlidir, temel olarak atmosferin genel dolaşım moduna bağlıdır ve yıldan yıla önemli ölçüde değişmektedir.

Kutup enlemlerinde, gözle görülür bir mevsimsel değişiklik olsa bile sıcaklık yıl boyunca düşük kalır. Bu, buzul örtüsünün okyanuslar ve topraklar üzerindeki geniş dağılımına ve Rusya'daki, özellikle Sibirya'daki alanlarının% 65'ini kaplayan permafrost'a katkıda bulunmaktadır.

Son on yılda değişiklikler daha belirgin hale geldi. küresel iklim. Sıcaklık yüksek enlemlerde düşük olanlardan daha fazla artar; kışın yazdan daha fazla; gece gündüz olduğundan daha fazla. 20. yüzyıl boyunca, Rusya'daki dünya yüzeyindeki yıllık ortalama hava sıcaklığı 1,5-2 ° C artmış ve bazı Sibirya bölgelerinde birkaç derece artış gözlenmiştir. Bu, artan küçük gaz kirlilik konsantrasyonundan dolayı artan sera etkisi ile ilişkilidir.

Hava, atmosferik dolaşım şartları ve bölgenin coğrafi konumu ile belirlenir, tropik bölgelerde en stabil ve orta ve yüksek enlemlerde en değişkendir. Her şeyden önce hava, atmosferik cephelerin, siklonların ve yağış ve rüzgâr yoğunlaşmasını taşıyan antisiklonların geçişinden kaynaklanan hava kütlelerinin değişim bölgelerinde değişir. Hava durumu tahmin verileri meteorolojik uydulardan yer hava istasyonlarında, gemilerde ve uçaklarda toplanır. Ayrıca bakınız Meteoroloji.

Atmosferdeki optik, akustik ve elektriksel olaylar. Elektromanyetik radyasyon, ışığın hava ve çeşitli partiküllerin (aerosol, buz kristalleri, su damlacıkları) kırılması, absorbe edilmesi ve saçılması sonucu atmosferde yayıldığında, çeşitli optik olaylar ortaya çıkar: Gökkuşağı, kronlar, halo, miraj, vb. mavi gökyüzü rengi Nesnelerin görünürlük aralığı, atmosferdeki ışığın yayılması için şartlarla belirlenir (bkz. Atmosferik görünürlük). Atmosferin şeffaflığından farklı dalga boylarında, iletişim mesafesine ve Dünya yüzeyinden astronomik gözlemler de dahil olmak üzere aletlerle nesneleri tespit etme yeteneğine bağlıdır. Alacakaranlık olgusu, stratosferin ve mezosferin optik heterojenliği çalışmalarında önemli bir rol oynar. Örneğin, uzay aracından alacakaranlık fotoğrafının çekilmesi aerosol katmanlarını tespit edebilir. Atmosferdeki elektromanyetik radyasyon yayılımının özellikleri, parametrelerinin uzaktan algılama yöntemlerinin doğruluğunu belirler. Tüm bu sorular, diğerleri gibi, atmosferik optikler tarafından incelenmiştir. Radyo dalgalarının kırılması ve saçılması, radyo alımının olanaklarını belirler (bkz. Radyo yayılımı).

Atmosferdeki ses yayılımı, sıcaklık ve rüzgar hızının mekansal dağılımına bağlıdır (bkz. Atmosferik akustik). Atmosferin uzaktan algılanması için ilgi çekicidir. Roketler tarafından atmosfere atılan yüklerin patlaması, rüzgar sistemleri ve stratosferdeki ve mesosferdeki sıcaklığın gidişatı hakkında zengin bilgiler verdi. Kararlı olarak tabakalı bir atmosferde sıcaklık, adyabatik gradyandan (9.8 K / km) daha düşük bir yüksekliğe düştüğünde, iç dalgalar denir. Bu dalgalar, stratosfere yukarı doğru ve hatta zayıfladıkları mezosferin içine doğru yayılarak, artan rüzgar ve türbülansa katkıda bulunabilir.

Dünya'nın negatif yükü ve bunun neden olduğu elektrik alanı, elektriksel olarak yüklü iyonosfer ve manyetosfer ile birlikte, küresel bir elektrik devresi oluşturur. Bulutların ve fırtına elektriğinin oluşması önemli bir rol oynar. Yıldırım boşalması tehlikesi, binaların, yapıların, elektrik hatlarının ve iletişimin yıldırımdan korunmasına yönelik yöntemler geliştirme ihtiyacına neden olmuştur. Bu fenomen özellikle havacılık için tehlikelidir. Fırtına boşalması, atmosferik olarak bilinen atmosferik parazite neden olur (bkz. Islık atmosferleri). Elektrik alan yoğunluğundaki keskin bir artış sırasında, dünyanın yüzeyinin üzerinde çıkıntılı cisimlerin uçlarında ve keskin köşelerinde, dağlarda ayrı tepelerde vb. Görünen parlak deşarjlar gözlemlenir (Elma ışıkları). Atmosfer her zaman, atmosferin elektrik iletkenliğini belirleyen özel koşullara bağlı olarak her zaman çok sayıda değişken ışık ve ağır iyon içerir. Dünya yüzeyindeki ana hava iyonlaştırıcılar, kozmik ışınların yanı sıra, yer kabuğunda ve atmosferde bulunan radyoaktif maddelerin ışımasıdır. Ayrıca bkz. Atmosferik elektrik.

İnsanın atmosfer üzerindeki etkisi.  Geçen yüzyıllar boyunca, insan faaliyetlerinin bir sonucu olarak atmosferdeki sera gazı konsantrasyonunda bir artış oldu. Karbondioksit yüzdesi iki yüz yıl önce 2.8-10 2'den 2005'te 3.8-102'ye yükselirken, metan içeriği yaklaşık 300-400 yıl önce 0.7-10 1'den 1.8-10 -4'e yükselmiştir. 21. yüzyılın başında; Son yüzyılda sera etkisindeki artışın yaklaşık% 20'si, 20'nci yüzyılın ortalarına kadar atmosferde pratik olarak bulunmayan freonlar tarafından verildi. Bu maddeler, stratosferik ozonun yok edicileri olarak tanınır ve 1987 Montreal Protokolü tarafından üretilmeleri yasaktır. Atmosferdeki artan karbondioksit konsantrasyonu, artan miktarda kömür, petrol, gaz ve diğer karbon yakıt türlerinin yanı sıra fotosentez yoluyla karbondioksit emiliminde bir düşüşe neden olan ormanların azaltılmasından kaynaklanmaktadır. Metan konsantrasyonu, petrol ve gaz üretiminin büyümesi (kaybı nedeniyle), pirinç mahsullerinin genişlemesi ve sığır sayısındaki artışla birlikte artar. Bütün bunlar iklim ısınmasına katkıda bulunuyor.

Havayı değiştirmek için atmosferik işlemler üzerinde aktif etki yöntemleri geliştirilmiştir. Fırtına bulutlarında özel reaktifleri dağıtarak tarımsal bitkileri yağmura karşı korumak için kullanılırlar. Hava alanlarındaki sisleri dağıtmak, bitkileri dondan korumak, doğru yerlerde yağışları artırmak veya bulutları kamuya açık olaylarda dağıtmak için bulutları etkilemek için yöntemler de vardır.

Atmosferi keşfetmek. Atmosferdeki fiziksel süreçler hakkındaki bilgiler, temel olarak tüm kıtalarda ve birçok adada bulunan sürekli çalışan meteoroloji istasyonları ve direklerin küresel bir ağı tarafından yürütülen meteorolojik gözlemlerden elde edilir. Günlük gözlemler hava sıcaklığı ve nem, atmosferik basınç ve yağış, bulutluluk, rüzgar vb. Hakkında bilgi sağlar. Güneş ışınımının gözlemleri ve dönüşümleri aktinometrik istasyonlarda yapılır. Atmosferin çalışması için büyük önem taşıyan, 30-35 km yüksekliğe kadar olan radysonitlerle meteorolojik ölçümlerin yapıldığı hava istasyonlarının ağıdır. Birçok istasyonda atmosferik ozon, atmosferdeki elektriksel olaylar ve havanın kimyasal bileşimi ile ilgili gözlemler yapılır.

Yer istasyonlarından elde edilen veriler, araştırmalar ve diğer gemilerden elde edilen meteorolojik bilgilerin yanı sıra, okyanusların belirli bölgelerinde sürekli yer alan "hava gemilerinin" çalıştığı okyanuslar hakkındaki gözlemlerle tamamlanmaktadır.

Son yıllarda, bulutları fotoğraflamak ve güneşten gelen ultraviyole, kızılötesi ve mikrodalga radyasyonu akışını ölçmek için aletlerin yerleştirildiği meteorolojik uydular sayesinde atmosfer hakkında artan miktarda bilgi elde edildi. Uydular, sıcaklık, bulutluluk ve su depolarının dikey profilleri, atmosferik radyasyon dengesi elemanları, okyanus yüzey sıcaklığı, vb. Hakkında bilgi sağlar. Navigasyon uyduları sisteminden radyo sinyalinin kırılma ölçümlerini kullanarak, atmosferdeki yoğunluk, basınç ve sıcaklığın dikey profillerini ve ayrıca nem içeriğini belirlemek mümkündür. . Uydular sayesinde, Dünya'nın güneş sabiti ve gezegen albedo değerinin değerini netleştirmek, Dünya - atmosfer sisteminin radyasyon dengesi haritalarını oluşturmak, küçük atmosferik safsızlıkların içeriğini ve değişkenliğini ölçmek ve atmosferik fizik ve çevresel izlemenin diğer birçok problemini çözmek mümkün hale geldi.

Kaynak: Budyko M. I. Geçmişte ve gelecekte iklim. L., 1980; Matveev L. T. Genel meteoroloji dersi. Atmosfer fiziği. 2. baskı L., 1984; Budyko M. I., Ronov A. B., Yanshin A. L. Atmosferin tarihi. L., 1985; Khrgian A. Kh Atmosferik Fizik. M., 1986; Atmosfer: Referans. L., 1991; Khromov S.P., Petrosyants M.A. Meteoroloji ve Klimatoloji. 5th ed. M., 2001.

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

Atmosfer, Dünya'nın içinde bulunan aerosol parçacıkları içeren gaz kabuğudur, bir bütün olarak Dünya uzayında Dünya ile birlikte hareket eder ve aynı zamanda Dünya'nın dönüşünde yer alır. Atmosferin altında, hayatımız temelde akıyor.

Güneş sistemimizin hemen hemen tüm gezegenleri atmosferlerine sahiptir, ancak yalnızca karasal atmosfer yaşamı destekleyebilir.

Gezegenimiz 4.5 milyar yıl önce oluştuğunda, görünüşe göre, atmosferden mahrum edildi. Atmosfer, genç gezegenin bağırsaklarından çıkan karbon dioksit, azot ve diğer kimyasalların safsızlıkları olan volkanik su buharı emisyonları sonucunda oluşmuştur. Ancak atmosfer sınırlı miktarda nem içerebilir, bu nedenle yoğuşmanın bir sonucu olarak fazlalığı okyanuslara yol açtı. Ama sonra atmosfer oksijenden mahrum edildi. Fotosentez reaksiyonu sonucu (H 2 O + C02 = CH2O + O 2) okyanusta ortaya çıkan ve gelişen ilk canlı organizmalar atmosfere girmeye başlayan küçük oksijen kısımlarını serbest bırakmaya başladı.

Dünya’nın atmosferinde oksijen oluşumu, yaklaşık 8–30 km rakımlarda ozon tabakasının oluşmasına neden oldu. Ve böylece gezegenimiz, ultraviyole araştırmalarının zararlı etkilerinden korunma sağladı. Bu durum, dünyadaki yaşam formlarının daha da gelişmesi için itici güçtü. Gelişmiş fotosentez sonucunda atmosferdeki oksijen miktarı hızla artmaya başladı ve bu da karada da dahil olmak üzere yaşam formlarının oluşumuna ve korunmasına katkıda bulundu.

Bugün atmosferimiz% 78,1 azot,% 21 oksijen,% 0,9 argon,% 0,04 karbondioksittir. Ana gazlara kıyasla neon, helyum, metan ve kripton çok küçük parçalar oluşturur.

Atmosferde bulunan gaz parçacıkları, Dünya'nın yerçekimi kuvvetinden etkilenir. Ve havanın sıkıştırılmasından dolayı, yoğunluğu yükseklikle yavaş yavaş azalır, net bir sınır olmadan dış alana geçer. Dünya atmosferinin tüm kütlesinin yarısı daha düşük 5 km'de, dörtte üçü dörtte üçü çeyrek, daha düşük 20'de dokuzda biri yoğunlaşmıştır. Dünya atmosferinin kütlesinin% 99'u, gezegenimizin ekvator yarıçapının sadece% 0,5'i olan 30 km'lik bir rakımın altında toplanmıştır.

Deniz seviyesinde, santimetreküp hava başına düşen atom ve molekül sayısı yaklaşık 2 x 10 19, sadece 2 x 10 7, 600 km yüksekliktedir. Deniz seviyesinde, bir atom veya molekül başka bir parçacıkla çarpışmadan önce yaklaşık 7-10 cm uçar. 600 km yükseklikte, bu mesafe yaklaşık 10 km'dir. Ve deniz seviyesinde, her saniye yaklaşık 7 * 10 9 bu çarpışmalar, 600 km yükseklikte - sadece dakikada bir!

Ancak sadece basınç yükseklikle değişmez. Sıcaklık da değişiyor. Örneğin, yüksek bir dağın dibinde oldukça sıcak olabilir, dağın tepesi karla kaplı ve oradaki sıcaklık sıfırın altındadır. Ancak, dünyanın yüzeyi 60-70 derece daha sıcakken, -50 derece denize düştüğü mesajını duyabileceğiniz için uçağı yaklaşık 10-11 km yüksekliğe çıkarmak gerekir.

Başlangıçta, bilim adamları sıcaklığın mutlak sıfıra (-273.16 ° C) ulaşana kadar yükseklikle azaldığını varsaydılar. Ama öyle değil.

Dünyanın atmosferi dört katmandan oluşur: troposfer, stratosfer, mezosfer, iyonosfer (termosfer). Katmanlar halinde böyle bir bölünme, yükseklikle sıcaklık değişiminin verisine dayanarak alınır. Hava sıcaklığının rakımla düştüğü en alt katmana troposfer denir. Sıcaklık düşüşünün durduğu troposferin üstündeki katman izotermal ile değiştirilir ve son olarak sıcaklık, stratosfer adı verilen yükselmeye başlar. Sıcaklığın tekrar hızla düştüğü stratosferin üstündeki katman mezosferdir. Ve son olarak, sıcaklığın tekrar yükseldiği katmana iyonosfer veya termosfer denir.

Troposfer ortalama olarak 12 km'de uzanıyor. Hava durumumuzun oluştuğu yer burasıdır. En yüksek bulutlar (cirrus) troposferin en üst katmanlarında oluşur. Troposferdeki sıcaklık, yükseklikle adyabatik olarak düşer, yani. Sıcaklıktaki basınç yüksekliğindeki bir düşüş nedeniyle oluşur. Troposferin sıcaklık profili büyük ölçüde Dünya yüzeyine gelen güneş ışınımı nedeniyledir. Güneş’in Dünya’nın yüzeyini ısıtmasının bir sonucu olarak, havayı oluşturan konvektif ve türbülanslı akışlar oluşur. Altta yatan yüzeyin troposferin alt katmanları üzerindeki etkisinin yaklaşık 1,5 km yüksekliğe kadar uzandığına dikkat etmek önemlidir. Tabii ki, dağlık alanlar hariç.

Troposferin üst sınırı tropopoz, izotermal katmandır. Fırtına bulutlarının karakteristik formunu hatırlayın, tepesi sirk bulutlarının “fırlatılması” olan “örs” olarak adlandırılır. Bu “örs”, tropopoz altındaki “yayılır” izotermi nedeniyle, yükselen hava akımları önemli ölçüde zayıflar ve bulut dikey olarak gelişmeyi durdurur. Ancak, özel, nadir durumlarda, cumulonimbus bulutlarının tepeleri tropopozun üstesinden gelerek, alt stratosferi işgal edebilir.

Tropopozun yüksekliği enlemlere bağlıdır. Böylece, ekvatorda, yaklaşık 16 km yükseklikte bulunur ve sıcaklığı yaklaşık -80 ° C'dir. Tropopozun direklerinde aşağıda - yaklaşık 8 km yükseklikte yer almaktadır. Yaz aylarında, burada sıcaklık -40 ° C, kışın ise -60 ° C'dir. Böylece daha fazlasına rağmen yüksek sıcaklıklar  Yeryüzünün yüzeyinde, tropik tropopoz kutuplara göre daha soğuktur.

Ayrıca, stratosferde sıcaklık yükseklikle azalmaz, aksine tam tersine, yaklaşık 48 km yükseklikte mevsime ve enlemlere bağlı olarak -30 ° C ... + 20 ° C'ye ulaşana kadar artar. Sıcaklıktaki bu artış, ultraviyole radyasyonun sadece stratosferde yer alan ozon tabakası ile etkileşmesinden kaynaklanmaktadır. Bu arada, stratosfer de havayı etkiler. Son zamanlarda, stratosfer parametreleri ve yüzey sıcaklığı anomalileri arasında bir ilişki olduğunu gösteren çalışmalar ortaya çıkmıştır. Muhtemelen, bu çalışmaların geliştirilmesi, bilim adamlarının Dünya yüzeyindeki (30-40 gün boyunca) uzun süreli sıcaklık anomalileri tahmini için daha gelişmiş ve doğru yöntemler geliştirmelerine olanak sağlayacaktır.

Stratosferdeki su buharı miktarının keskin bir şekilde azaldığı, ancak ozon içeriğinin arttığı da eklenmelidir. Böylece, troposfer tarafından ıslak ve ozon bakımından fakir ozon ile kuru, ancak ozon bakımından zengin stratosfer arasında belirgin bir kontrast oluşur.

Stratosferin kuruluğuna rağmen, soğuk mevsimde, yüksek enlemlerde, yine de 17 ila 30 km arasındaki irtifalarda bulutlar oluşabilir.

Stratosfer gezegenimizin yüzeyinden yaklaşık 48 km yüksekliğe kadar uzanır ve troposfer ile birlikte atmosferimizin% 99.9'unu oluşturur.

Stratosferin üst sınırı stratopause'dir.

Stratopause'un üstünde, sıcaklık tekrar düşmeye başlar. Bu tabaka mezosfer olarak adlandırılır ve orta atmosferde bulunur. Mezosferin üst katmanlarında sıcaklık -90 ° C'ye düşer. Atmosferdeki güzel bir fenomen, meteorun yanıp sönmesi gibi, mezosferde doğar. Bu nedenle, "düşen yıldızları" izlerken, mezosferde gördüğümüz bu olguyu hatırlayın. Ayrıca mezosferin üst katmanlarında, Mayıs ayından Ağustos ayına kadar kuzey ufkunun üzerinde, kısa yaz gecelerinde Dünya'nın kuzey yarım küresinde gözlenebilen gizemli noctilucent bulutlar oluşur. Mezosfer, yaklaşık 85 km yükseklikte bir mezopozda sona ermektedir. Yüksek enlemlerde, mezopozun sıcaklığı yaz aylarında -120 ° C ile kışın -50 ° arasında değişmektedir.

Yaz aylarında mesosferdeki dikey sıcaklık gradyanlarındaki artış ile yüksek enlemlerde artış; Güneş ışınlarının azami akışına bağlı olarak stratopause'un maksimum sıcaklığı nedeniyle, yükselen akımlar oluşur ve bu da gümüş olarak adlandırılan ince bulutların oluşumuna neden olur. Noctilucent bulutları, Dünya yüzeyinin yaklaşık 80 km yukarısında, yüksek mezosferde oluşur.

Atmosferin üst katmanına iyonosfer (termosfer) denir. Burada sıcaklık tekrar artmaya ve önemli değerlere (güneş enerjisine bağlı olarak 500-1000 ° K'ye kadar) yükselmeye başlar. Günlük sıcaklık değişimleri burada yüzlerce derecedir! Fakat buradaki hava o kadar boşaldı ki, buradaki anlayışımızdaki "sıcaklık" kavramı çok az demektir.

İyonosferde auroralar gibi güzel doğal fenomenler ortaya çıkar.

Güneş aktivitesine bağlı olarak termopozun yüksekliği 200 ila 500 km arasında değişmektedir. 500 km'nin üzerinde, dünyanın atmosferinin en üst sınırlarının aşırı nadir olması nedeniyle sıcaklık tespiti çok zor bir iştir.