6.4. Атмосфера

Атмосфера Земли - это ее газовая (воздушная) оболочка, распространяющаяся до высот более 100 км.

С атмосферой человек связывает свои представления о погоде и климате, так как последние непосредственно влияют на живые организмы.

Масса атмосферы около 5 10¹⁸ кг, причем половина воздуха сосредоточена на высотах ниже 6 км. По оценкам ученых, возраст воздушной оболочки составляет несколько миллиардов лет.

Условная верхняя граница атмосферы располагается там, где ее плотность оказывается равной платности газов межпланетного пространства, -на высоте около 1000-1200 км (где еще наблюдаются полярные сияния).

Атмосфера вращается вместе с Землей. У поверхности Земли современная атмосфера состоит (в весовых процентах) из азота (78%), кислорода (21%), инертных газов и водорода (0,94%), углекислого газа (0,03%) и в небольших количествах содержит О₃, СО₂, NH₃, СН₄, SО₂ др. Воздух в атмосфере загрязнен: даже над открытым морем в 1 см³ воздуха содержится более 1000 пылинок. В атмосферу с земной поверхности непрерывным потоком поступают всевозможные примеси, порождаемые геохимическими и биологическими процессами, а также человеческой деятельностью. Прежде чем вернуться на Землю, в почву или воды, эти вещества вместе с потоками воздуха странствуют в атмосфере, участвуя в микрохимических и микрофизических процессах.

Стр. 95

Основными процессами в атмосфере являются солнечная радиация и конвективный обмен. Исследования атмосферы сводятся к выявлению в ней изотерм и изобар (линий и поверхностей системы координат, соответствующих постоянным температуре и давлению), а также аналогичных линий, характеризующих распределение влагосодержания. В атмосфере имеются свои узловые регионы с устойчивыми минимумами и максимумами температуры и давления, например исландский и алеутский минимумы давления. Именно в районе исландского минимума обычно зарождаются циклоны, проходящие через всю Европу с запада на восток. Кроме того, существуют области, в которых слабое давление летом сменяется повышенным давлением зимой (Восточная Сибирь).

По характеру изменения температуры с высотой в атмосфере выделяют 5 сфер: тропосферу (до 20 км); стратосферу (до 55 км); мезосферу (до 90 км); ионосферу (до 800 км); экзосферу (2000-3000 км).

Тропосфера простирается около полюсов на 8-10 км, около экватора -на 16-19 км, т. е. зависит от географической широты. В тропосфере находится 75% всей массы воздуха. В ней из-за постоянного перемешивания воздуха образуются облака, дождь, снег, град, ветер. Поэтому тропосферу называют «фабрикой погоды». С высотой температура воздуха в тропосфере убывает примерно на 1 градус на каждые 200 м. На верхней границе тропосферы средняя годовая температура равна - 50-70 °С.

В лежащей выше стратосфере температура воздуха медленно растет и на верхней границе достигает 0 °С. О температуре уже можно говорить только как о мере энергии частиц. Концентрация частиц в стратосфере в 100 раз меньше, чем у поверхности Земли. Водяного пара в стратосфере нет. Здесь на высоте от 20 до 30 км лежит озоновый слой. Между стратосферой и тропосферой за счет конвекции происходит постоянный обмен воздушными массами. Поэтому стратосферу иногда называют «кладовой погоды».

Следующий слой - мезосфера. При увеличении высоты температура падает до - 70-80 °С. На высоте 80 км образуются серебристые облака.

Выше мезосферы располагается ионосфера (до 800 км), которая состоит преимущественно из заряженных частиц, обладающих способностью отражать короткие радиоволны, что позволяет осуществлять дальнюю радиосвязь. Температура характеризуется непрерывным повышением. Так, при подъеме с высоты 150 км до 500-600 км температура изменяется от 220 до 1500 °С.

Стр. 96

Внешняя оболочка - экзосфера - простирается от ионосферы до высоты 2000-3000 км, при этом температура с ростом высоты продолжает увеличиваться до 2000 °С.