Слои атмосферы

Что такое слои атмосферы

 

Атмосфера переводится как «шар» и «пар». Воздушная газовая оболочка земли, которая окружает нашу планету, имеет название атмосфера. Атмосферой обладает не только Земля, но и другие планеты, например, Марс, Венера, Титан.

Строение атмосферы Земли сложное. Каждый слой обладает своими характеристиками и параметрами.

Но только на планете, которая является нашим домом, оболочка уникальна.
Между Тропосферой, Стратосферой, Мезосферой, Термосферой, Экзосферой находятся так называемые переходные зоны, где постепенно меняется температура, плотность и состав воздуха. Зоны называются «паузами».
Состав атмосферы начал формироваться примерно четыре миллиарда лет назад.

 

 

Вначале она состояла из водорода и гелия. Постепенно после извержения вулканов, что стало предпосылкой образования газовой оболочки, происходил обмен газов с водой, живыми организмами и продуктами их жизнедеятельности. Кислород начал активно развиваться за счет активности цианобактерий или сине-зеленых водорослей. Биосфера перестроилась, и последовало глобальное оледенение или кислородная катастрофа. Химический состав менялся и стал таким, в каком виде находится сейчас несколько миллионов лет.

Атмосфера защищает планету от радиации, излучаемой солнцем, попадания небесных тел. Они сгорают, не добравшись до земли, в атмосфере.
От Земли атмосфера имеет толщину 1500 км. Атмосфера состоит из азота и кислорода. Один процент углекислота, водяной пар, метан, водород, неон и другие.

 

Климат и погода определяют физическое состояние атмосферы. Параметры:
плотность;
давление;
температура;
состав.

 

Только атмосфера земли содержит кислород и окружает планету ореолом голубого цвета. Без кислорода не выживут животные и растения.
В настоящее время ученые отмечают изменения, происходящие в составе атмосферы в связи с жизнедеятельностью людей. Все это грозит серьезными изменениями климата.

 

Но все же, куда исчезает кислород из атмосферы земли не понятно. Единого мнения нет. В настоящее время существует пара гипотез.
Первая – извлечение большого количества горных пород из земли вызывает окисление, и увеличивают эрозию.

 

Вторая – изменение климата: снижение температуры за несколько миллионов лет. Реакции, которые сформировались вследствие этого «связали» цепочку, и в океане стало растворяться намного больше кислорода. Но это всего лишь предположение, которые ученые проверяют.

 

Тем не менее, Д. Столпер говорит о том, что человечество стало потреблять кислорода в тысячи раз больше, чем в былые времена. Цикл замкнулся, сжигаются тысячи тонн углерода. Это является свидетельством того, что большое количество людей, проживающих сейчас на планете, ускоряют в огромной степени процессы, происходящие на Земле.

Примерно до ста пятнадцати километров содержится кислород. Кислородное голодание в пять километров проявляется у многих людей, особенно у тех, которые не тренировались. На высоте девять километров человек дышать практически не может.

Оказавшись в двадцати километрах над уровнем моря без специальных устройств, человек не выживет. Давление воды и углекислого газа в легких не меняется, а кислород постепенно перестанет давить. Поэтому произойдет закипание всей жидкости организма.

5 основных слоев начинаются у поверхности и идут вверх.

Нижний слой атмосферы — тропосфера

Первый слой – тропосфера, в котором одна из особенностей – понижение температуры, которое происходит каждые сто метров со скоростью 0, 65 и в самой верхней части равна -53. Происходит расслоение воздуха горизонтально. Воздушные массы отличаются по месту формирования. На границе воздушных масс появляются антициклоны и циклоны – это атмосферный фронт. Они определяют погоду в конкретный промежуток.
Тропосфера больше всего изучена. Высота этого слоя от 8 до 12 км.
В основном здесь сосредоточены водяные пары. В Тропосфере образовывается большое количество облаков. Водяные пары есть и в стратосфере и тропопаузе, однако, там их намного меньше, поэтому и отсутствует облакообразование.

 

Этот слой атмосферы является самым защищенным от лучей Солнца, населенным и подвижным.

 

80% от массы атмосферы занимает тропосфера.

 

Не так давно в этом слое атмосферы обнаружили, что температура падает при повышении высоты и решили, что это свойство можно приписать всем слоям атмосферы. Объяснили ученые этот факт так: чем дальше от поверхности Земли, нагретой солнцем, тем холоднее. Но зонды, которые поднимали в атмосферу, показали, что до десяти километров температура понижается, затем остается постоянной, затем постепенно воздушные массы нагреваются. Эти данные противоречили представлениям ученых об изменении в атмосфере температуры по вертикали. Решили проверить и запускали шары ночью, чтобы Солнце приборы не нагревало.

Но сведения были одинаковы: температура с высотой падать прекращает. Ученые признали факт, что выше установленной высоты свои законы, не похожие на законы нижней части атмосферы.

Там где температура становится ниже, называют тропосферой, а тот, в котором не понижается – стратосферой.

 

Второй слой атмосферы — стратосфера

 

 

Над тропосферой и под мезосферой находится стратосфера. Протяжность слоя от 8 до 55 километров над поверхностью планеты. Состав стратосферы примерно как в тропосфере. Содержание озонового слоя повышено, а концентрация водяного пара уменьшена. Чем выше, тем температура повышается, причем влияет на это солнечное излучение, а не движение воздушных масс.

 

 

Движения воздушных масс здесь происходят параллельно.
Стратосфера останавливает ультрафиолетовое излучение и трансформирует короткие волны. Лучи влияют на ионизацию, распад молекул и изменения магнитных полей. Поэтому наблюдаются такие явления, как зарницы, северное сияние или перламутровые облака.

Самолеты, воздушные шары летают в стратосфере.

В стратосфере находится озоновый слой, определяющий предел жизни в биосфере. Ультрафиолетовое излучение поглощает озон, и воздух нагревается. Озон разрушается при контакте со свободными радикалами, фреонами, оксидом азота. А образуется посредством химической реакции.
Озон играет огромную роль на влияние жизни. В 85 году прошлого века обнаружили дыру в озоновом слое над Антарктидой и Арктикой, что влияет на климат. Потепление и похолодание – вот последствия разрастания озоновых дыр.

 

Третий слой атмосферы — мезосфера

 

Мезосфера располагается над стратосферой и пролегает до 80 км от Земли. Температура в этом слое понижается до – 90. Эта область атмосферы самая холодная. Температуры могут опускаться до – 143.

Состав мезосферы – азот и кислород в сочетании 80 к 20. Разреженность воздуха не позволяет находиться летательным аппаратам. Для космических конструкций воздух наоборот, плотный.

Иногда могут появиться облака серебряного цвета, состоящие из кристаллов льда. Они светлые, прозрачные и легкие. Более 100 лет ученые наблюдают за такими облаками. Открыты они были летом 1885 года. Они появляются в северном полушарии, обычно с мая по август. Но, тем не менее, в 2013 году такие облака наблюдали над Европой в феврале-марте, когда заходило Солнце. Их могли видеть жители Англии, Норвегии, Дании, Московской области и Литвы.

 

 

Четвертый слой атмосферы — термосфера

 

Следующий слой атмосферы – термосфера – до 800 км. Плотность воздуха уменьшается, температура возрастает. Термосферу называют ионосферой, так как сильная ионизация характеризует этот слой, в связи с этим можно наблюдать северное сияние. Иногда толщина слоя уменьшается за счёт низкой солнечной активности.

Это переход в космическое пространство. Именно здесь бороздят просторы космические корабли. В связи с тем, что плотность воздуха низкая, объекты, например, спутники не нагреваются.

 

Верхний слой атмосферы — экзосфера

 

Экзосфера – это верхний слой атмосферы. Он расположен от 800 км от Земли. «Экзо» переводится с греческого как «снаружи». Воздух здесь особенно разряжен. С высотой температура повышается очень слабо. Здесь ускользают газы. Частицы преодолевают гравитацию и уходят в космическое пространство. При соединении частиц гелия и водорода происходит красивое сияние в виде короны.

Теплообмен не возникает, потому что частицы экзосферы не взаимодействуют с прилетевшими с Земли.

Экзосфера оказывает серьезное воздействие на магнитное поле Земли.
Радиационные пояса находятся именно здесь. Превалирует в этом слое ионизированный водород.

 

Линия Кармана

 

Высота над уровнем моря, условно принятая как переход атмосферы планеты Земля в космос, называется линией Кармана. Находится она на уровне ста километров и является верхней границей любого государства.

Теодор фон Карман первым нашел, что воздух на этой высоте становится разряженным настолько, что авиация невозможна. Скорость, нужная для того, чтобы поднять летательный аппарат превосходит первую космическую, поэтому приходится использовать космонавтику.

Определение дано Международной федерацией космонавтики.
Атмосфера проходит и выше линии Кармана.

Первый раз искусственный объект, который пересек линию Кармана в 1944 году прошлого века – это баллистическая ракета. Она долетела до высоты 188 км.

Из живых существ выше линии побывали дрозофилы. Их отправили США в 1947 г. Из млекопитающих честь преодолеть высоту досталась макаке Альберту-2 в 1949 г. Но преодолеть линию и прилететь обратно удалось собакам, которых запустил Советский Союз в 1951 г. Цыган и Дезик.
Если искусственный аппарат добрался до этой линии, то полет считается космическим.

 

 

На высоте сто километров звук не распространяется и законы аэродинамики не работают. Тепло невозможно передать никаким иным способом. Только тепловое излучение. Конвекция или перемешивание воздуха не происходит, в отличие от нижних слоев атмосферы.

 

Промежуточные слои атмосферы — тропопауза, стратопауза, мезопауза, термопауза

 

Тропопауза, стратопауза, мезопауза и термопауза находятся между слоями атмосферы и разделяют их.

Величина тропопаузы от одного до двух километров. Летом температура воздуха выше, чем летом, хотя над экватором удерживается постоянная температура минус семьдесят градусов, над полюсами Земли минус шестьдесят пять.

Между стратосферой и мезопаузой, на высоте около 55 километров, находится стратопауза. Температура достигает ноль градусов. Воздух сильно разрежен, и дышать им нет возможности. Давление в 1000 раз ниже.
На других планетах имеющих атмосферу слои похожи, и температура имеет такие же колебания.

Один из самых тонких слоев, имеющих толщину около пяти километров, является мезопауза. Находится на высоте 90 км, отделяет мезосферу от термосферы.

Температура слоя колеблется в пределах — 100. Это переходный рубеж, поэтому давление и состав здесь такие же, как и в соседних слоях.
В этом промежуточном слое серебристые облака иногда тоже встречаются и по ним можно определить скорость ветра на данной высоте, которая может достигать 100 м/с.

Термопауза промежуточный слой между следующими атмосферными слоями: термосферой и экзосферой. У него нет четко обозначенных границ, поскольку термопаузой считается слой, в котором показатели температуры не повышаются, но, тем не менее, колебания происходят от 250 до 1500С. Приблизительные показатели нахождения слоя до 800 км.
Разреженность воздуха и пояса радиации, происхождению которых обязаны солнечному излучению, не позволяют совершать полеты. Даже беспилотникам.

Погода, климат, их изменения отслеживаются путем наблюдений за атмосферой. Науки так и называются: климатология и метеорология.
Метеорологи и климатологи производят расчеты, исследуя влажность, давление атмосферы, температуру, скорость ветра и другие показатели. Исходя из этих данных, с высокой точностью предсказываются явления, происходящие в атмосфере: грозы, дожди, смерчи, туманы…