Атмосфера
Атмосфера – воздушная оболочка Земли, которая вращается вместе с ней под действием силы тяжести.
Это верхняя и наименее плотная из всех оболочек земного шара.
Атмосферный воздух заполняет все трещины и поры, растворяется в воде, содержится в почве. Оно необходимо для дыхания, рассеивает солнечные лучи днем, оберегает Землю от охлаждения ночью, является своеобразным щитом планеты.
Масса атмосферы – 5,15*1015 т.
Земная атмосфера – это сложная смесь газов. Основные среди них – азот (78%) и кислород (21%), другие газы составляют около 1%. Такое соотношение сохраняется до высоты 100 км.
Каждый газ выполняет свою функцию. Кислород обеспечивает дыхание и горение. Азот входит в состав белков, из которых состоит все живое. Углекислый газ необходим растениям для фотосинтеза.
Кроме того в воздухе есть: пары воды, твердые (дым, сажа, пыль) и жидкие вещества и другие вещества.
Строение атмосферы
Нижняя граница атмосферы проходит по поверхности Земли.
Верхняя граница – на высоте 20000 км.
Атмосфера имеет слоистое строение. Каждый слой отличается плотностью воздуха, содержанием водяного пара, температурой и др.
Самый нижний плотный слой – тропосфера. Ее верхняя граница над экватором 16 – 18 км, над средними широтами – 11-12 км, над полюсами – 8-10 км. В тропосфере содержится 80% всего воздуха атмосферы и почти весь водяной пар, поэтому там образуются облака и выпадают осадки. Ее физические свойства зависят от подстилающей поверхности. Температура понижается приблизительно на 6 град с каждым километром. Поэтому на вершинах гор лежит снег, а за бортом самолета в летнюю жару температура воздуха ниже нуля.
Выше – стратосфера – до высоты 50-55 км – безоблачная или малооблачная оболочка Земли. Воздух разрежен, холодный и сухой. В нижней части стратосферы температура продолжает понижаться и на высоте 20-25 км она составляет -400. Потом вновь начинает расти.
На высоте 21-29 км – озоновый слой. Озон поглощает короткие ультрафиолетовые лучи и тем самым защищает от них живые клетки. В верхней части стратосферы температура достигает +100.
Выше – мезосфера- слой воздуха на высоте 55-80 км. Это самая холодная часть атмосферы. В верхней ее части температура -800С. Остатки водяного пара образуют очень тонкие облака - перламутровые.
Термосфера (ионосфера) - простирается от 80 км до 800-1000 км. Там газы разрежены, давление низкое. Под влиянием космической радиации молекулы газов теряют или присоединяют электроны, т е ионизируются. Там возникает северное сияние.
Экзосфера – расположена на высоте выше 800-1000 км. Это верхний слой атмосферы, который граничит с межпланетным пространством.
С развитием промышленности и транспорта назрела проблем охраны воздуха от загрязнений.
Температура атмосферы
Температура воздуха – один из самых важных признаков атмосферы. Меряется она при помощи термометров (спиртовых и ртутных) или прибором - термографом.
Солнечные лучи, свободно проходя через слои воздуха, почти не нагревают его. Нагрев тропосферы происходит от поверхности Земли, поэтому при подъеме вверх от поверхности температура падает на 5-60 на каждый км подъема. Поэтому температура воздуха зависит от высоты местности над уровнем моря.
Степень нагревания земной поверхности зависит от угла падения на нее солнечных лучей. Чем больше угол, тем нагревание больше: температура снижается от экватора к полюсам.
Угол падения солнечных лучей зависит от времени суток, широты местности, положения Земли относительно Солнца (в течение года).
Угол падения солнечных лучей закономерно меняется от экватора к полюсам.
Линии тропиков и полярных кругов – это тепловые пояса, территории которых отличаются величиной угла падения солнечных лучей на земную поверхность, продолжительность освещенности и температурой воздуха.
Тропики ограничивают территорию, где угол падения солнечных лучей наибольший (до 900). Поэтому и температура воздуха здесь самая высокая.
В умеренных широтах температура воздуха меняется четко по сезонам. Это связано с тем, что ось Земли наклонена. Наибольший угол падения солнечных лучей в Северном полушарии 22 июня, в день летнего солнцестояния (в Киеве он составляет 63012'), когда солнце бывает в зените над северным тропиком. Это самый теплый день в году.
Под самым меньшим углом Солнце поднимается над горизонтом северного полушария 22 декабря, в день зимнего солнцестояния (в Киеве 1602'). Это самый холодный день.
В Южном полушарии все наоборот.
За полярным кругом вообще долго длится полярная ночь, когда Солнце не появляется над горизонтом и не нагревает поверхность. В полярный день здесь тоже холодно, так как Солнце очень низко стоит над горизонтом и его косые лучи рассеиваются на большой территории. Кроме того, велико альбедо – отражательная способность поверхности. Снег отражает 85% солнечной радиации.
При обработке данных на метеостанциях вычисляют разные характеристики, связанные с температурой:
1. Среднюю суточную температуру – как среде арифметическое число.
2. Разницу между максимальной и минимальной температурами - амплитуду колебаний температуры. Она может определяться за сутки, месяц, год.
Годовые амплитуды температур увеличиваются от экатора к полюсам. На экваторе они составляют 10С, на широте Киева – 27,70С, в Восточной Сибири - 1050С.
Угол падения солнечных лучей не единственная причин смены температуры воздуха. На температуру влияют прозрачность атмосферы, облачность, осадки, направление ветра и др.
На климатических картах распределение температуры показывают изотермами – линиями, соединяющими точки с одинаковой средней или среднегодовой температурой. Изотермы наносят двумя цветами: черным – январские; красным – июльские.