Nejbližší vrstva atmosféry. horní vrstvy atmosféry. Termosféra: horní atmosféra

Někdy se atmosféra, která obklopuje naši planetu v silné vrstvě, nazývá pátý oceán. Není divu, že druhé jméno letadla je letadlo. Atmosféra je směsí různých plynů, mezi nimiž převládá dusík a kyslík. Právě díky tomu druhému je možný život na planetě v podobě, na kterou jsme všichni zvyklí. Kromě nich je zde ještě 1 % dalších složek. Jedná se o inertní (nevstupující do chemických interakcí) plyny, oxid sírový Pátý oceán obsahuje i mechanické nečistoty: prach, popel atd. Všechny vrstvy atmosféry celkem sahají téměř 480 km od povrchu (údaje se liší, my se tomuto bodu budeme věnovat podrobněji dále). Tak působivá tloušťka tvoří jakýsi neprostupný štít, který chrání planetu před ničivým kosmickým zářením a velkými objekty.

Rozlišují se tyto vrstvy atmosféry: troposféra, následovaná stratosférou, mezosférou a nakonec termosférou. Výše uvedený řád začíná na povrchu planety. Husté vrstvy atmosféry představují první dvě. Odfiltrují významnou část destruktivního

Nejnižší vrstva atmosféry, troposféra, sahá pouze 12 km nad mořem (18 km v tropech). Koncentruje se zde až 90 % vodní páry, takže se v ní tvoří mraky. Zde je také soustředěna většina vzduchu. Všechny následující vrstvy atmosféry jsou chladnější, protože blízkost povrchu umožňuje odraženému slunečnímu záření ohřívat vzduch.

Stratosféra sahá až téměř 50 km od povrchu. Většina meteorologických balónů „plave“ v této vrstvě. Mohou zde létat i některé typy letadel. Jednou z úžasných vlastností je teplotní režim: v intervalu od 25 do 40 km začíná teplota vzduchu stoupat. Od -60 stoupá téměř na 1. Poté dochází k mírnému poklesu k nule, který přetrvává až do výšky 55 km. Horní hranice je nechvalně známá

Dále se mezosféra rozprostírá téměř až na 90 km. Teplota vzduchu zde prudce klesá. Na každých 100 metrů převýšení připadá pokles o 0,3 stupně. Někdy se nazývá nejchladnější část atmosféry. Hustota vzduchu je nízká, ale stačí k vytvoření odolnosti vůči padajícím meteorům.

Vrstvy atmosféry v obvyklém smyslu končí ve výšce asi 118 km. Vznikají zde slavné polární záře. Výše začíná oblast termosféry. Vlivem rentgenového záření dochází k ionizaci těch několika molekul vzduchu obsažených v této oblasti. Tyto procesy vytvářejí tzv. ionosféru (je často zahrnuta do termosféry, proto se o ní neuvažuje samostatně).

Vše nad 700 km se nazývá exosféra. vzduch je extrémně malý, takže se volně pohybují bez odporu v důsledku kolizí. To některým z nich umožňuje akumulovat energii odpovídající 160 stupňům Celsia, a to i přesto teplota okolí nízký. Molekuly plynu jsou rozmístěny po celém objemu exosféry v souladu s jejich hmotností, takže nejtěžší z nich lze nalézt pouze ve spodní části vrstvy. Přitažlivost planety, která s výškou klesá, již není schopna pojmout molekuly, takže kosmické vysokoenergetické částice a záření dávají molekulám plynu impuls dostatečný k opuštění atmosféry. Tato oblast je jednou z nejdelších: předpokládá se, že atmosféra zcela přechází do vakua vesmíru ve výškách větších než 2000 km (někdy se objeví i číslo 10000). Umělé oběžné dráhy jsou stále v termosféře.

Všechna tato čísla jsou přibližná, protože hranice vrstev atmosféry závisí na řadě faktorů, například na aktivitě Slunce.

Atmosféra(z řeckého atmos - pára a spharia - koule) - vzduchový obal Země, rotující s ním. Vývoj atmosféry úzce souvisel s geologickými a geochemickými procesy probíhajícími na naší planetě a také s činností živých organismů.

Spodní hranice atmosféry se shoduje s povrchem Země, protože vzduch proniká do nejmenších pórů v půdě a rozpouští se i ve vodě.

Horní hranice ve výšce 2000-3000 km postupně přechází do kosmického prostoru.

Atmosféra bohatá na kyslík umožňuje život na Zemi. Atmosférický kyslík je využíván v procesu dýchání lidmi, zvířaty a rostlinami.

Kdyby neexistovala atmosféra, Země by byla tichá jako Měsíc. Koneckonců, zvuk je vibrace částic vzduchu. Modrá barva oblohy je způsobena sluneční paprsky, procházející atmosférou, jako přes čočku, se rozkládají na barvy složek. V tomto případě jsou paprsky modré a modré barvy rozptýleny nejvíce.

Atmosféra zadržuje většinu ultrafialového záření ze Slunce, které má škodlivý vliv na živé organismy. Udržuje také teplo na povrchu Země, čímž zabraňuje ochlazení naší planety.

Struktura atmosféry

V atmosféře lze rozlišit několik vrstev, které se liší hustotou a hustotou (obr. 1).

Troposféra

Troposféra- nejnižší vrstva atmosféry, jejíž tloušťka nad póly je 8-10 km, v mírných zeměpisných šířkách - 10-12 km a nad rovníkem - 16-18 km.

Rýže. 1. Struktura zemské atmosféry

Vzduch v troposféře se ohřívá od zemského povrchu, tedy od pevniny a vody. Teplota vzduchu v této vrstvě proto klesá s výškou v průměru o 0,6 °C na každých 100 m. Na horní hranici troposféry dosahuje -55 °C. Přitom v oblasti rovníku na horní hranici troposféry je teplota vzduchu -70 °С a v oblasti severního pólu -65 °С.

Asi 80 % hmoty atmosféry je soustředěno v troposféře, nachází se zde téměř veškerá vodní pára, vyskytují se bouřky, bouřky, oblačnost a srážky, dochází k vertikálnímu (konvekci) a horizontálnímu (vítr) pohybu vzduchu.

Dá se říci, že počasí se tvoří především v troposféře.

Stratosféra

Stratosféra- vrstva atmosféry nacházející se nad troposférou ve výšce 8 až 50 km. Barva oblohy v této vrstvě se zdá fialová, což se vysvětluje vzácností vzduchu, kvůli které se sluneční paprsky téměř nerozptylují.

Stratosféra obsahuje 20 % hmotnosti atmosféry. Vzduch v této vrstvě je řídký, prakticky zde není žádná vodní pára, a proto se oblačnost a srážky téměř netvoří. Ve stratosféře jsou však pozorovány stabilní vzdušné proudy, jejichž rychlost dosahuje 300 km/h.

Tato vrstva se koncentruje ozón(ozonová clona, ​​ozonosféra), vrstva, která pohlcuje ultrafialové paprsky, brání jim v průchodu na Zemi a chrání tak živé organismy na naší planetě. Teplota vzduchu na horní hranici stratosféry se vlivem ozonu pohybuje v rozmezí od -50 do 4-55 °C.

Mezi mezosférou a stratosférou se nachází přechodná zóna – stratopauza.

Mezosféra

Mezosféra- vrstva atmosféry nacházející se ve výšce 50-80 km. Hustota vzduchu je zde 200krát menší než na povrchu Země. Barva oblohy v mezosféře se jeví jako černá, ve dne jsou vidět hvězdy. Teplota vzduchu klesá na -75 (-90)°C.

Ve výšce 80 km začíná termosféra. Teplota vzduchu v této vrstvě prudce stoupá do výšky 250 m, a pak se stává konstantní: ve výšce 150 km dosahuje 220-240 °C; ve výšce 500-600 km přesahuje 1500 °C.

V mezosféře a termosféře se působením kosmického záření molekuly plynu rozpadají na nabité (ionizované) částice atomů, proto je tato část atmosféry tzv. ionosféra- vrstva velmi řídkého vzduchu, nacházející se v nadmořské výšce 50 až 1000 km, tvořená převážně ionizovanými atomy kyslíku, molekulami oxidu dusnatého a volnými elektrony. Tato vrstva se vyznačuje vysokou elektrifikací a odrážejí se od ní dlouhé a střední rádiové vlny jako od zrcadla.

V ionosféře vznikají polární záře - záře zředěných plynů pod vlivem elektricky nabitých částic létajících od Slunce - a jsou pozorovány prudké výkyvy magnetického pole.

Exosféra

Exosféra- vnější vrstva atmosféry, která se nachází nad 1000 km. Tato vrstva se také nazývá rozptylová koule, protože částice plynu se zde pohybují vysokou rychlostí a mohou být rozptýleny do vesmíru.

Složení atmosféry

Atmosféra je směs plynů skládající se z dusíku (78,08 %), kyslíku (20,95 %), oxidu uhličitého (0,03 %), argonu (0,93 %), malého množství helia, neonu, xenonu, kryptonu (0,01 %), ozon a další plyny, ale jejich obsah je zanedbatelný (tab. 1). Moderní složení zemského vzduchu vzniklo před více než sto miliony let, ale prudce zvýšená lidská výrobní aktivita přesto vedla k jeho změně. V současné době dochází ke zvýšení obsahu CO 2 o cca 10-12%.

Plyny, které tvoří atmosféru, plní různé funkční role. Hlavní význam těchto plynů je však dán především tím, že velmi silně pohlcují energii záření a mají tak významný vliv na teplotní režim zemského povrchu a atmosféry.

Stůl 1. Chemické složení suchý atmosférický vzduch na zemském povrchu

Dusík, nejběžnější plyn v atmosféře, chemicky málo aktivní.

Kyslík, na rozdíl od dusíku, je chemicky velmi aktivní prvek. Specifickou funkcí kyslíku je oxidace organické hmoty heterotrofních organismů, hornin a neúplně zoxidovaných plynů emitovaných do atmosféry vulkány. Bez kyslíku by nedocházelo k rozkladu mrtvé organické hmoty.

Role oxidu uhličitého v atmosféře je výjimečně velká. Do atmosféry se dostává v důsledku procesů spalování, dýchání živých organismů, rozpadu a je především hlavním stavebním materiálem pro tvorbu organické hmoty při fotosyntéze. Velký význam má navíc vlastnost oxidu uhličitého propouštět krátkovlnné sluneční záření a pohlcovat část tepelného dlouhovlnného záření, které bude vytvářet tzv. skleníkový efekt, o kterém bude řeč dále.

Uplatňuje se také vliv na atmosférické procesy, zejména na tepelný režim stratosféry ozón. Tento plyn slouží jako přirozený absorbér slunečního ultrafialového záření a absorpce solární radiace vede k teplejšímu vzduchu. Průměrné měsíční hodnoty celkového obsahu ozonu v atmosféře se pohybují v závislosti na zeměpisné šířce oblasti a ročním období v rozmezí 0,23-0,52 cm (to je tloušťka ozonové vrstvy při přízemním tlaku a teplotě). Dochází ke zvýšení obsahu ozonu od rovníku k pólům a roční kurz s minimem na podzim a maximem na jaře.

Charakteristickou vlastností atmosféry lze nazvat skutečnost, že obsah hlavních plynů (dusík, kyslík, argon) se mírně mění s výškou: ve výšce 65 km v atmosféře je obsah dusíku 86%, kyslíku - 19, argon - 0,91, ve výšce 95 km - dusík 77, kyslík - 21,3, argon - 0,82%. Stálost složení atmosférického vzduchu vertikálně i horizontálně je udržována jeho mícháním.

Kromě plynů obsahuje vzduch vodní pára a pevné částice. Ty mohou mít přírodní i umělý (antropogenní) původ. Jedná se o květový pyl, drobné krystalky soli, silniční prach, aerosolové nečistoty. Když sluneční paprsky proniknou oknem, lze je vidět pouhým okem.

Zvláště mnoho pevných částic je v ovzduší měst a velkých průmyslových center, kde se do aerosolů přidávají emise škodlivých plynů a jejich nečistot vznikajících při spalování paliva.

Koncentrace aerosolů v atmosféře určuje průhlednost vzduchu, která ovlivňuje sluneční záření dopadající na zemský povrch. Největší aerosoly jsou kondenzační jádra (z lat. kondenzace- zhutnění, zahuštění) - přispívají k přeměně vodní páry na vodní kapky.

Hodnota vodní páry je dána především tím, že zpožďuje dlouhovlnné tepelné záření zemského povrchu; představuje hlavní článek velkých a malých cyklů vlhkosti; zvyšuje teplotu vzduchu při kondenzaci vodních lůžek.

Množství vodní páry v atmosféře se mění v čase a prostoru. Koncentrace vodní páry v blízkosti zemského povrchu se tedy pohybuje od 3 % v tropech po 2–10 (15) % v Antarktidě.

Průměrný obsah vodní páry ve vertikálním sloupci atmosféry v mírných zeměpisných šířkách je asi 1,6-1,7 cm (takovou tloušťku bude mít vrstva zkondenzované vodní páry). Informace o vodní páře v různých vrstvách atmosféry jsou protichůdné. Předpokládalo se například, že ve výškovém rozmezí od 20 do 30 km měrná vlhkost silně roste s výškou. Následná měření však ukazují na větší suchost stratosféry. Specifická vlhkost ve stratosféře zjevně málo závisí na výšce a dosahuje 2–4 mg/kg.

Proměnlivost obsahu vodní páry v troposféře je určena interakcí vypařování, kondenzace a horizontálního transportu. V důsledku kondenzace vodní páry se tvoří a vypadávají mraky. srážky v podobě deště, krupobití a sněhu.

Procesy fázových přechodů vody probíhají převážně v troposféře, proto jsou oblaka ve stratosféře (ve výškách 20-30 km) a mezosféře (v blízkosti mezopauzy), nazývaná perleť a stříbro, pozorována poměrně zřídka. , zatímco troposférická oblaka často pokrývají asi 50 % celého zemského povrchu.

Množství vodní páry, které může být obsaženo ve vzduchu, závisí na teplotě vzduchu.

1 m 3 vzduchu o teplotě -20 ° C může obsahovat nejvýše 1 g vody; při 0 °C - ne více než 5 g; při +10 °С - ne více než 9 g; při +30 °С - ne více než 30 g vody.

Závěr:Čím vyšší je teplota vzduchu, tím více vodní páry může obsahovat.

Vzduch může být bohatý a nenasycené pára. Pokud tedy při teplotě +30 °C 1 m 3 vzduchu obsahuje 15 g vodní páry, vzduch není nasycen vodní párou; pokud 30 g - nasycené.

Absolutní vlhkost- jedná se o množství vodní páry obsažené v 1 m 3 vzduchu. Vyjadřuje se v gramech. Pokud například říkají „absolutní vlhkost je 15“, znamená to, že 1 ml obsahuje 15 g vodní páry.

Relativní vlhkost- jedná se o poměr (v procentech) skutečného obsahu vodní páry v 1 m 3 vzduchu k množství vodní páry, které může být obsaženo v 1 m L při dané teplotě. Pokud například rádio při přenosu zprávy o počasí hlásilo, že relativní vlhkost je 70 %, znamená to, že vzduch obsahuje 70 % vodní páry, kterou dokáže při dané teplotě pojmout.

Čím větší je relativní vlhkost vzduchu, t.j. čím blíže je vzduch k nasycení, tím je pravděpodobnější, že klesne.

Vždy vysoká (až 90%) relativní vlhkost je pozorována v rovníkové zóně, protože je zde po celý rok vysoká teplota vzduchu a dochází k velkému vypařování z povrchu oceánů. Stejně vysoká relativní vlhkost je v polárních oblastech, ale jen proto, že při nízké teploty i malé množství vodní páry způsobí, že vzduch je nasycený nebo téměř nasycený. V mírných zeměpisných šířkách se relativní vlhkost mění sezónně – je vyšší v zimě a nižší v létě.

Relativní vlhkost vzduchu je obzvláště nízká v pouštích: 1 m 1 vzduchu tam obsahuje dvakrát až třikrát méně, než je množství vodní páry možné při dané teplotě.

Pro měření relativní vlhkost použijte vlhkoměr (z řeckého hygros - mokro a meterco - měřím).

Při ochlazení nedokáže nasycený vzduch v sobě udržet stejné množství vodní páry, zhoustne (kondenzuje) a mění se v kapky mlhy. Mlhu lze pozorovat v létě za jasné chladné noci.

Mraky- to je stejná mlha, jen se nevytváří u zemského povrchu, ale v určité výšce. Jak vzduch stoupá, ochlazuje se a vodní pára v něm kondenzuje. Výsledné drobné kapičky vody tvoří mraky.

podílí se na tvorbě mraků částice zavěšené v troposféře.

Mraky mohou mít jiný tvar, což závisí na podmínkách jejich vzniku (tab. 14).

Nejnižší a nejtěžší oblačnost je stratus. Nacházejí se ve výšce 2 km od zemského povrchu. Ve výšce 2 až 8 km lze pozorovat malebnější kupovité mraky. Nejvyšší a nejsvětlejší jsou cirry. Nacházejí se ve výšce 8 až 18 km nad zemským povrchem.

Atmosférická ochrana

Hlavním zdrojem jsou průmyslové podniky a automobily. Ve velkých městech je problém plynové kontaminace hlavních dopravních tahů velmi akutní. Proto byla v mnoha velkých městech světa, včetně naší země, zavedena environmentální kontrola toxicity výfukových plynů automobilů. Podle odborníků může kouř a prach ve vzduchu snížit tok sluneční energie k zemskému povrchu na polovinu, což povede ke změně přírodních podmínek.

Plynný obal, který obklopuje naši planetu Zemi, známý jako atmosféra, se skládá z pěti hlavních vrstev. Tyto vrstvy pocházejí z povrchu planety z hladiny moře (někdy níže) a stoupají do vesmíru v následujícím pořadí:

• Troposféra;
• Stratosféra;
• mezosféra;
• termosféra;
• Exosféra.

Schéma hlavních vrstev zemské atmosféry

Mezi každou z těchto hlavních pěti vrstev jsou přechodové zóny zvané „pauzy“, kde dochází ke změnám teploty, složení a hustoty vzduchu. Spolu s pauzami zahrnuje zemská atmosféra celkem 9 vrstev.

Troposféra: kde se děje počasí

Ze všech vrstev atmosféry je troposféra tou, kterou známe nejvíce (ať si to uvědomujete nebo ne), protože žijeme na jejím dně – na povrchu planety. Pokrývá povrch Země a táhne se nahoru několik kilometrů. Slovo troposféra znamená „výměna míče“. Velmi přiléhavý název, protože v této vrstvě se odehrává naše každodenní počasí.

Počínaje povrchem planety stoupá troposféra do výšky 6 až 20 km. Spodní třetina vrstvy, která je nám nejblíže, obsahuje 50 % všech atmosférických plynů. Je to jediná část celého složení atmosféry, která dýchá. Vzhledem k tomu, že vzduch je zespodu ohříván zemským povrchem, který pohlcuje tepelnou energii Slunce, teplota a tlak troposféry se s rostoucí výškou snižují.

Nahoře je tenká vrstva zvaná tropopauza, která je jen nárazníkem mezi troposférou a stratosférou.

Stratosféra: domov ozónu

Stratosféra je další vrstvou atmosféry. Rozprostírá se od 6-20 km do 50 km nad zemským povrchem. To je vrstva, ve které létá většina komerčních dopravních letadel a létají balóny.

Zde vzduch neproudí nahoru a dolů, ale pohybuje se velmi rychle paralelně s povrchem vzdušné proudy. Teploty se zvyšují, jak stoupáte, díky množství přirozeně se vyskytujícího ozónu (O3), vedlejšího produktu slunečního záření, a kyslíku, který má schopnost absorbovat škodlivé ultrafialové paprsky slunce (jakékoli zvýšení teploty s nadmořskou výškou je známo v meteorologie jako „inverze“) .

Protože stratosféra má teplejší teploty dole a nižší teploty nahoře, konvekce (vertikální pohyby). vzduchové hmoty) je v této části atmosféry vzácný. Ve skutečnosti můžete vidět bouři zuřící v troposféře ze stratosféry, protože vrstva funguje jako „čepice“ pro konvekci, přes kterou bouřkové mraky neproniknou.

Po stratosféře opět následuje nárazníková vrstva, tentokrát nazývaná stratopauza.

Mezosféra: střední atmosféra

Mezosféra se nachází přibližně 50-80 km od povrchu Země. Horní mezosféra je nejchladnějším přirozeným místem na Zemi, kde mohou teploty klesnout pod -143°C.

Termosféra: horní atmosféra

Po mezosféře a mezopauze následuje termosféra, která se nachází mezi 80 a 700 km nad povrchem planety a obsahuje méně než 0,01 % celkového vzduchu v atmosférickém obalu. Teploty zde dosahují až +2000°C, ale vzhledem k silnému řídkosti vzduchu a nedostatku molekul plynu pro přenos tepla jsou tyto vysoké teploty vnímány jako velmi chladné.

Exosféra: hranice atmosféry a prostoru

Ve výšce asi 700-10 000 km nad zemským povrchem je exosféra - vnější okraj atmosféry, hraničící s vesmírem. Zde meteorologické satelity obíhají kolem Země.

A co ionosféra?

Ionosféra není samostatnou vrstvou a ve skutečnosti se tento termín používá k označení atmosféry ve výšce 60 až 1000 km. Zahrnuje nejsvrchnější části mezosféry, celou termosféru a část exosféry. Ionosféra dostala své jméno, protože v této části atmosféry je sluneční záření ionizováno, když prochází magnetickými poli Země v a . Tento jev je pozorován ze Země jako polární záře.

Encyklopedický YouTube

1 / 5

✪ Země kosmická loď(14. díl) - Atmosféra

✪ Proč nebyla atmosféra vtažena do vesmírného vakua?

✪ Vstup do zemské atmosféry kosmické lodi "Sojuz TMA-8"

✪ Struktura atmosféry, význam, studium

✪ O. S. Ugolnikov "Horní atmosféra. Setkání Země a vesmíru"

titulky

Hranice atmosféry

Za atmosféru se považuje ta oblast kolem Země, ve které plynné prostředí rotuje společně se Zemí jako celkem. Atmosféra přechází do meziplanetárního prostoru postupně, v exosféře, počínaje ve výšce 500-1000 km od zemského povrchu.

Podle definice navržené Mezinárodní leteckou federací je hranice mezi atmosférou a vesmírem vedena podél linie Karmana, která se nachází ve výšce asi 100 km, nad níž jsou letecké lety zcela nemožné. NASA používá značku 122 kilometrů (400 000 stop) jako hranici atmosféry, kde raketoplány přecházejí z manévrování pohonu na aerodynamické manévrování.

Fyzikální vlastnosti

Kromě plynů uvedených v tabulce obsahuje atmosféra Cl 2 (\displaystyle (\ce (Cl2))) , SO 2 (\displaystyle (\ce (SO2))) , NH 3 (\displaystyle (\ce (NH3))) , CO (\displaystyle ((\ce (CO)))) , O 3 (\displaystyle ((\ce (O3)))) , NE 2 (\displaystyle (\ce (NO2))), uhlovodíky, HCl (\displaystyle (\ce (HCl))) , HF (\displaystyle (\ce (HF))) , HBr (\displaystyle (\ce (HBr))) , HI (\displaystyle ((\ce (HI)))), páry Hg (\displaystyle (\ce (Hg))) , I 2 (\displaystyle (\ce (I2))) , Br 2 (\displaystyle (\ce (Br2))), stejně jako mnoho dalších plynů v malých množstvích. V troposféře je neustále velké množství suspendovaných pevných a kapalných částic (aerosol). Nejvzácnější plyn v zemské atmosféře je Rn (\displaystyle (\ce (Rn))) .

Struktura atmosféry

mezní vrstva atmosféry

Spodní vrstva troposféry (tloušťka 1-2 km), ve které stav a vlastnosti zemského povrchu přímo ovlivňují dynamiku atmosféry.

Troposféra

Jeho horní hranice je ve výšce 8-10 km v polárních, 10-12 km v mírných a 16-18 km v tropických šířkách; v zimě nižší než v létě.
Spodní, hlavní vrstva atmosféry obsahuje více než 80 % celkové hmotnosti atmosférického vzduchu a asi 90 % veškeré vodní páry přítomné v atmosféře. V troposféře jsou silně vyvinuty turbulence a konvekce, objevují se mraky, vznikají cyklóny a anticyklóny. Teplota klesá s nadmořskou výškou s průměrným vertikálním gradientem 0,65°/100 metrů.

tropopauza

Přechodná vrstva z troposféry do stratosféry, vrstva atmosféry, ve které se pokles teploty s výškou zastavuje.

Stratosféra

Vrstva atmosféry se nachází ve výšce 11 až 50 km. Typická je mírná změna teploty ve vrstvě 11-25 km (spodní vrstva stratosféry) a její nárůst ve vrstvě 25-40 km z minus 56,5 na plus 0,8 °C (horní stratosféra nebo inverzní oblast). Po dosažení hodnoty asi 273 K (téměř 0 °C) ve výšce asi 40 km zůstává teplota konstantní až do výšky asi 55 km. Tato oblast konstantní teploty se nazývá stratopauza a je hranicí mezi stratosférou a mezosférou.

Stratopauza

Hraniční vrstva atmosféry mezi stratosférou a mezosférou. Ve vertikálním rozložení teplot je maximum (asi 0 °C).

Mezosféra

Termosféra

Horní hranice je asi 800 km. Teplota stoupá do výšek 200-300 km, kde dosahuje hodnot řádově 1500 K, poté zůstává téměř konstantní až do vysokých nadmořských výšek. Působením slunečního záření a kosmického záření dochází k ionizaci vzduchu („polární světla“) – hlavní oblasti ionosféry leží uvnitř termosféry. Ve výškách nad 300 km převažuje atomární kyslík. Horní hranice termosféry je do značné míry určena aktuální aktivitou Slunce. V obdobích nízké aktivity - například v letech 2008-2009 - je patrný úbytek velikosti této vrstvy.

Termopauza

Oblast atmosféry nad termosférou. V této oblasti je absorpce slunečního záření zanedbatelná a teplota se ve skutečnosti s výškou nemění.

Exosféra (sféra rozptylu)

Do výšky 100 km je atmosféra homogenní, dobře promíchaná směs plynů. Ve vyšších vrstvách závisí rozložení plynů na výšku na jejich molekulových hmotnostech, koncentrace těžších plynů klesá rychleji se vzdáleností od zemského povrchu. V důsledku poklesu hustoty plynu klesá teplota z 0 °C ve stratosféře na minus 110 °C v mezosféře. Kinetická energie jednotlivých částic však ve výškách 200-250 km odpovídá teplotě ~ 150 °C. Nad 200 km jsou pozorovány výrazné kolísání teploty a hustoty plynu v čase a prostoru.

Ve výšce asi 2000-3500 km exosféra postupně přechází v tzv. v blízkosti vesmírného vakua, který je naplněn vzácnými částicemi meziplanetárního plynu, především atomy vodíku. Ale tento plyn je pouze částí meziplanetární hmoty. Druhá část je složena z prachových částic kometárního a meteorického původu. Kromě extrémně řídkých prachových částic do tohoto prostoru proniká elektromagnetické a korpuskulární záření slunečního a galaktického původu.

Posouzení

Troposféra představuje asi 80 % hmoty atmosféry, stratosféra asi 20 %; hmotnost mezosféry není větší než 0,3 %, termosféra je menší než 0,05 % celkové hmotnosti atmosféry.

Na základě elektrických vlastností v atmosféře emitují neutrosféra a ionosféra .

V závislosti na složení plynu v atmosféře emitují homosféra a heterosféra. heterosféra- jedná se o oblast, kde gravitace ovlivňuje separaci plynů, protože jejich míšení v takové výšce je zanedbatelné. Z toho vyplývá proměnlivé složení heterosféry. Pod ní leží dobře promíchaná, homogenní část atmosféry, zvaná homosféra. Hranice mezi těmito vrstvami se nazývá turbopauza, leží ve výšce asi 120 km.

Další vlastnosti atmosféry a účinky na lidský organismus

Již ve výšce 5 km nad mořem se u netrénovaného člověka rozvine kyslíkové hladovění a bez adaptace se výkonnost člověka výrazně snižuje. Zde končí fyziologická zóna atmosféry. Lidské dýchání se stává nemožným ve výšce 9 km, i když asi do 115 km atmosféra obsahuje kyslík.

Atmosféra nám poskytuje kyslík, který potřebujeme k dýchání. Avšak vzhledem k poklesu celkového tlaku v atmosféře, jak člověk stoupá do výšky, parciální tlak kyslíku také klesá.

Historie vzniku atmosféry

Podle nejrozšířenější teorie měla zemská atmosféra během své historie tři různé složení. Zpočátku se skládal z lehkých plynů (vodík a helium) zachycených z meziplanetárního prostoru. Tato tzv primární atmosféra. V další fázi vedla aktivní sopečná činnost k nasycení atmosféry jinými plyny než vodíkem (oxid uhličitý, čpavek, vodní pára). takto sekundární atmosféra. Tato atmosféra byla obnovující. Dále byl proces tvorby atmosféry určen následujícími faktory:

• únik lehkých plynů (vodík a helium) do meziplanetárního prostoru;
• chemické reakce probíhající v atmosféře pod vlivem ultrafialového záření, výboje blesku a některých dalších faktorů.

Postupně tyto faktory vedly ke vzniku terciární atmosféra, vyznačující se mnohem nižším obsahem vodíku a mnohem vyšším obsahem dusíku a oxidu uhličitého (vzniká jako výsledek chemických reakcí z amoniaku a uhlovodíků).

Dusík

Vznik velkého množství dusíku je způsoben oxidací amoniakovo-vodíkové atmosféry molekulárním kyslíkem O 2 (\displaystyle (\ce (O2))), který začal pocházet z povrchu planety v důsledku fotosyntézy před 3 miliardami let. Také dusík N 2 (\displaystyle (\ce (N2))) se uvolňuje do atmosféry v důsledku denitrifikace dusičnanů a dalších sloučenin obsahujících dusík. Dusík je oxidován ozonem na NE (\displaystyle ((\ce (NO)))) v horních vrstvách atmosféry.

Dusík N 2 (\displaystyle (\ce (N2))) vstupuje do reakcí pouze za specifických podmínek (například při výboji blesku). Oxidace molekulárního dusíku ozonem při elektrických výbojích se v malém množství využívá při průmyslové výrobě dusíkatých hnojiv. Může být oxidován s nízkou spotřebou energie a přeměněn na biologicky aktivní formu pomocí sinic (modrozelené řasy) a nodulových bakterií, které tvoří rhizobiální symbiózu s luštěninami, což mohou být účinné rostliny na zelené hnojení, které půdu nevyčerpávají, ale obohacují s přírodními hnojivy.

Kyslík

Složení atmosféry se začalo radikálně měnit s příchodem živých organismů na Zemi, v důsledku fotosyntézy, doprovázené uvolňováním kyslíku a absorpcí oxidu uhličitého. Zpočátku byl kyslík vynakládán na oxidaci redukovaných sloučenin – čpavku, uhlovodíků, železité formy železa obsažené v oceánech a dalších. Na konci této fáze začal obsah kyslíku v atmosféře růst. Postupně se vytvořila moderní atmosféra s oxidačními vlastnostmi. Protože to způsobilo vážné a náhlé změny v mnoha procesech probíhajících v atmosféře, litosféře a biosféře, byla tato událost nazývána kyslíkovou katastrofou.

vzácné plyny

Znečištění ovzduší

V V poslední doběčlověk začal ovlivňovat vývoj atmosféry. Výsledkem lidské činnosti bylo neustálé zvyšování obsahu oxidu uhličitého v atmosféře v důsledku spalování uhlovodíkových paliv nashromážděných v předchozích geologických epochách. Obrovské množství se spotřebuje při fotosyntéze a pohltí je světové oceány. Tento plyn se do atmosféry dostává v důsledku rozkladu uhličitanových hornin a organických látek rostlinného a živočišného původu, dále v důsledku vulkanismu a lidské výrobní činnosti. Obsah za posledních 100 let CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2))) v atmosféře vzrostl o 10 %, přičemž hlavní část (360 miliard tun) pochází ze spalování paliva. Pokud bude tempo růstu spalování paliva pokračovat, pak v příštích 200-300 letech množství CO 2 (\displaystyle (\ce (CO2))) zdvojnásobuje v atmosféře a může vést k

Každý gramotný člověk by měl vědět nejen to, že planetu obklopuje atmosféra směsi různých plynů, ale také to, že existují různé vrstvy atmosféry, které se nacházejí v nestejné vzdálenosti od povrchu Země.

Při pozorování oblohy absolutně nevidíme ani její složitou strukturu, ani její heterogenní složení, ani jiné věci skryté očím. Ale právě díky složitému a vícesložkovému složení vzduchové vrstvy jsou kolem planety na ní takové podmínky, které umožnily vznik života zde, rozkvět vegetace a objevení všeho, co tu kdy bylo.

Vědomosti o předmětu konverzace dává lidem už 6. třída ve škole, ale někteří ještě nedostudovali a někteří jsou tam tak dlouho, že už všechno zapomněli. Přesto by měl každý vzdělaný člověk vědět, z čeho se skládá svět kolem něj, zejména ta jeho část, na které přímo závisí samotná možnost jeho normálního života.

Jak se jmenuje každá z vrstev atmosféry, v jaké výšce se nachází, jakou roli hraje? Všechny tyto otázky budou diskutovány níže.

Struktura zemské atmosféry

Při pohledu na oblohu, zvláště když je úplně bez mráčku, je velmi obtížné si vůbec představit, že má tak složitou a mnohovrstevnou strukturu, že teplota tam v různých nadmořských výškách je velmi rozdílná a že je tam, ve výšce, že nejdůležitější procesy pro veškerou flóru a faunu probíhají.na zemi.

Pokud ne pro takové komplexní složení plynový kryt planety, pak by tam prostě nebyl žádný život a dokonce ani možnost jeho vzniku.

První pokusy o studium této části okolního světa učinili již staří Řekové, ale ve svých závěrech nemohli zajít příliš daleko, protože neměli potřebnou technickou základnu. Neviděli hranice různých vrstev, nemohli měřit jejich teplotu, zkoumat složení složek atd.

V podstatě jen povětrnostní podmínky podnítil ty nejprogresivnější mysli, aby si myslely, že viditelná obloha není tak jednoduchá, jak se zdá.

Předpokládá se, že struktura moderního plynného obalu kolem Země byla vytvořena ve třech fázích. Nejprve tam byla primární atmosféra vodíku a helia zachycená z vesmíru.

Poté erupce sopek naplnila vzduch masou dalších částic a vznikla sekundární atmosféra. Po projití všech hlavních chemických reakcí a procesů relaxace částic nastala současná situace.

Vrstvy atmosféry v pořadí od povrchu Země a jejich charakteristiky

Struktura plynného obalu planety je poměrně složitá a různorodá. Podívejme se na to podrobněji a postupně se dostáváme na nejvyšší úrovně.

Troposféra

Kromě mezní vrstvy je troposféra nejnižší vrstvou atmosféry. Sahá do výšky přibližně 8-10 km nad zemským povrchem v polárních oblastech, 10-12 km v mírné klima a v tropických částech - o 16-18 kilometrů.

Zajímavý fakt: tato vzdálenost se může lišit v závislosti na ročním období – v zimě je o něco menší než v létě.

Vzduch troposféry obsahuje hlavní životodárnou sílu pro veškerý život na Zemi. Obsahuje asi 80 % veškerého dostupného atmosférického vzduchu, více než 90 % vodní páry, právě zde se nacházejí mraky, cyklóny a další atmosférické jevy.

Je zajímavé si všimnout postupného poklesu teploty, jak stoupáte z povrchu planety. Vědci vypočítali, že na každých 100 m nadmořské výšky se teplota sníží asi o 0,6-0,7 stupně.

Stratosféra

Další nejdůležitější vrstvou je stratosféra. Výška stratosféry je přibližně 45-50 kilometrů. Začíná se od 11 km a již zde panují záporné teploty dosahující až -57 ° С.

Proč je tato vrstva důležitá pro člověka, všechna zvířata a rostliny? Právě zde, v nadmořské výšce 20-25 kilometrů, se nachází ozónová vrstva – zachycuje ultrafialové paprsky vycházející ze slunce a snižuje jejich destruktivní vliv na flóru a faunu na přijatelnou hodnotu.

Je velmi zajímavé poznamenat, že stratosféra pohlcuje mnoho druhů záření, které přichází na Zemi ze Slunce, jiných hvězd a vesmíru. Energie přijatá z těchto částic jde do ionizace zde umístěných molekul a atomů, objevují se různé chemické sloučeniny.

To vše vede k tak slavnému a barevnému fenoménu, jakým je polární záře.

Mezosféra

Mezosféra začíná asi na 50 a sahá až do 90 kilometrů. Gradient neboli teplotní rozdíl se změnou nadmořské výšky zde již není tak velký jako v spodní vrstvy. V horních hranicích této skořápky je teplota asi -80 °C. Složení této oblasti zahrnuje přibližně 80 % dusíku a 20 % kyslíku.

Je důležité si uvědomit, že mezosféra je jakousi mrtvou zónou pro jakákoli létající zařízení. Letadla zde létat nemohou, protože vzduch je extrémně řídký, zatímco satelity nemohou létat v tak nízké výšce, protože dostupná hustota vzduchu je pro ně velmi vysoká.

Další zajímavou charakteristikou mezosféry je právě zde shoří meteority, které zasáhly planetu. Studium takových vrstev vzdálených od Země se provádí pomocí speciálních raket, ale účinnost procesu je nízká, takže znalost regionu ponechává mnoho přání.

Termosféra

Ihned poté, co přichází uvažovaná vrstva termosféra, jejíž výška v km dosahuje až 800 km. Svým způsobem je to téměř otevřený prostor. Dochází k agresivnímu dopadu kosmického záření, záření, slunečního záření.

To vše dává vzniknout tak nádhernému a krásnému úkazu, jakým je polární záře.

Nejspodnější vrstva termosféry se zahřeje na teplotu asi 200 K i více. Děje se tak v důsledku elementárních procesů mezi atomy a molekulami, jejich rekombinací a zářením.

Horní vrstvy se ohřívají díky zde proudícím magnetickým bouřím, elektrickým proudům, které se současně generují. Teplota lože není rovnoměrná a může velmi výrazně kolísat.

V termosféře let většiny umělé družice, balistická těla, stanice s posádkou atd. Testuje také odpaly různých zbraní a raket.

Exosféra

Exosféra, nebo jak se také nazývá rozptylová koule, je nejvyšší úrovní naší atmosféry, její hranice, následovaná meziplanetárním vesmírem. Exosféra začíná z výšky asi 800-1000 kilometrů.

Husté vrstvy jsou zde ponechány a vzduch je zde extrémně řídký, jakékoli částice, které spadnou ze strany, jsou jednoduše unášeny do vesmíru díky velmi slabému působení gravitace.

Tato skořápka končí ve výšce přibližně 3000-3500 km a nejsou zde téměř žádné částice. Tato zóna se nazývá blízké vesmírné vakuum. Nepřevládají zde jednotlivé částice v obvyklém stavu, ale plazma, nejčastěji zcela ionizovaná.

Význam atmosféry v životě Země

Tak vypadají všechny hlavní úrovně struktury atmosféry naší planety. Jeho podrobné schéma může zahrnovat další regiony, ale ty jsou již druhořadé.

Je důležité poznamenat, že Atmosféra hraje zásadní roli pro život na Zemi. Velké množství ozónu v jeho stratosféře umožňuje flóře a fauně uniknout před smrtícími účinky radiace a radiace z vesmíru.

Také zde vzniká počasí, dochází ke všem atmosférickým jevům, vznikají a zanikají cyklóny, větry, vzniká ten či onen tlak. To vše má přímý dopad na stav člověka, všech živých organismů a rostlin.

Nejbližší vrstva, troposféra, nám dává možnost dýchat, nasycuje veškerý život kyslíkem a umožňuje mu žít. I malé odchylky ve struktuře a složení atmosféry mohou mít nejškodlivější vliv na všechno živé.

Proto je nyní zahájena taková kampaň proti škodlivé emise z automobilky a výroby, ekologové bijí na poplach ohledně tloušťky ozónové vrstvy, Strana zelených a jí podobní se staví za maximální ochranu přírody. Jedině tak lze prodloužit normální život na zemi a neudělat ho klimaticky neúnosným.