Атмосфера - газова оболонка нашої планети, яка обертається разом з Землею. Газ, що знаходиться в атмосфері, називають повітрям. Атмосфера стикається з гідросферою і частково покриває літосферу. А ось верхня межа визначити важко. Умовно прийнято вважати, що атмосфера простягається вгору приблизно на три тисячі кілометрів. Там вона плавно перетікає в безповітряний простір.
Хімічний склад атмосфери Землі
Формування хімічного складу атмосфери почалося близько чотирьох мільярдів років тому. Спочатку атмосфера складалася лише з легких газів - гелію і водню. На думку вчених вихідними передумовами створення газової оболонки навколо Землі стали виверження вулканів, які разом з лавою викидали величезна кількість газів. Надалі почався газообмін з водними просторами, з живими організмами, з продуктами їх діяльності. Склад повітря поступово змінювався і в сучасному вигляді зафіксувався кілька мільйонів років тому.
Головні ж складові атмосфери це азот (близько 79%) і кисень (20%). Відсоток, (1%) припадає на наступні гази: аргон, неон, гелій, метан, вуглекислий газ, водень, криптон, ксенон, озон, аміак, двоокису сірки та азоту, закис азоту і окис вуглецю, що входять в цей один відсоток.
Крім того, в повітрі міститься водяна пара і тверді частинки (пилок рослин, пил, кристалики солі, домішки аерозолів).
Останнім часом вчені відзначають не якісне, а кількісне зміна деяких інгредієнтів повітря. І причина тому - людина і його діяльність. Тільки за останні 100 років вміст вуглекислого газу значно зросла! Це загрожує багатьма проблемами, сама глобальна з яких - зміна клімату.
Формування погоди і клімату
Атмосфера відіграє найважливішу роль у формуванні клімату і погоди на Землі. Дуже багато залежить від кількості сонячних променів, від характеру підстильної поверхні і атмосферної циркуляції.
Розглянемо фактори по порядку.
1. Атмосфера пропускає тепло сонячних променів і поглинає шкідливу радіацію. Про те, що промені Сонця падають на різні ділянки Землі під різними кутами, знали ще стародавні греки. Саме слово "клімат" в перекладі з давньогрецької означає "нахил". Так, на екваторі сонячні промені падають практично прямовисно, тому тут дуже жарко. Чим ближче до полюсів, тим більше кут нахилу. І температура знижується.
2. Через нерівномірне нагрівання Землі в атмосфері формуються повітряні течії. Вони класифікуються за своїми розмірами. Найменші (десятки і сотні метрів) - це місцеві вітру. Далі йдуть мусони і пасати, циклони і антициклони, планетарні фронтальні зони.
Всі ці повітряні маси постійно переміщаються. Деякі з них досить статичні. Наприклад, пасати, які дмуть від субтропіків в напрямку до екватора. Рух інших багато в чому залежить від атмосферного тиску.
3. Атмосферний тиск - ще один фактор, що впливає на формування клімату. Це тиск повітря на поверхню землі. Як відомо, повітряні маси переміщаються з області з підвищеним атмосферним тиском в сторону області, де цей тиск нижче.
Всього виділено 7 зон. Екватор - зона низького тиску. Далі, по обидва боки від екватора аж до тридцятих широт - область високого тиску. Від 30 ° до 60 ° - знову низький тиск. А від 60 ° до полюсів - зона високого тиску. Між цими зонами і циркулюють повітряні маси. Ті, що йдуть з моря на сушу, несуть дощі і негода, а ті, що дмуть з континентів - ясну і суху погоду. У місцях, де повітряні течії стикаються, утворюються зони атмосферного фронту, які характеризуються опадами і похмурої, вітряною погодою.
Вчені довели, що від атмосферного тиску залежить навіть самопочуття людини. За міжнародними стандартами нормальний атмосферний тиск - 760 мм рт. стовпа при температурі 0 ° C. Цей показник розрахований на ті ділянки суші, які знаходяться практично врівень з рівнем моря. З висотою тиск знижується. Тому, наприклад, для Санкт-Петербурга 760 мм рт.ст. - це норма. А ось для Москви, яка розташована вище, нормальний тиск - 748 мм рт.ст.
Тиск змінюється не тільки по вертикалі, але і по горизонталі. Особливо це відчувається при проходженні циклонів.
будова атмосфери
Атмосфера нагадує листковий пиріг. І кожен шар має свої особливості.
• Тропосфера - найближчий до Землі шар. "Товщина" цього шару змінюється в міру віддалення від екватора. Над екватором шар простягається вгору на 16-18 км, в помірних зонах - на 10-12км, на полюсах - на 8-10 км.
Саме тут міститься 80% всієї маси повітря і 90% водяної пари. Тут утворюються хмари, виникають циклони і антициклони. Температура повітря залежить від висоти місцевості. В середньому вона знижується на 0,65 ° C на кожні 100 метрів.
• Тропопауза - перехідний шар атмосфери. Його висота - від декількох сотень метрів до 1-2 км. Температура повітря влітку вище, ніж взимку. Так, наприклад, над полюсами взимку -65 ° C. А над екватором в будь-який час року тримається -70 ° C.
• Стратосфера - це шар, верхня межа якого проходить на висоті 50-55 кілометрів. Турбулентність тут низька, вміст водяної пари в повітрі - незначна. Зате дуже багато озону. Максимальна його концентрація - на висоті 20-25 км. У стратосфері температура повітря починає підвищуватися і досягає позначки + 0,8 ° C. Це обумовлено тим, що озоновий шар взаємодіє з ультрафіолетовим випромінюванням.
• Стратопауза - невисокий проміжний шар між стратосферой і наступної за нею мезосферою.
• Мезосфера - верхня межа цього шару - 80-85 кілометрів. Тут відбуваються складні фотохімічні процеси за участю вільних радикалів. Саме вони забезпечують те ніжне блакитне сяйво нашої планети, яке бачиться з космосу.
У мезосфері згорає більшість комет і метеоритів.
• Мезопауза - наступний проміжний шар, температура повітря в якому мінімум -90 °.
• Термосфера - нижня межа починається на висоті 80 - 90 км, а верхня межа шару проходить приблизно по позначці 800 км. Температура повітря зростає. Вона може варіюватися від + 500 ° C до +1000 ° C. Протягом доби температурні коливання складають сотні градусів! Але повітря тут настільки розріджене, що розуміння терміна "температура" як ми його уявляємо, тут не доречно.
• Іоносфера - об'єднує мезосферу, мезопаузи і термосферу. Повітря тут полягає в основному з молекул кисню та азоту, а також з квазинейтральной плазми. Сонячні промені, потрапляючи в іоносферу сильно іонізують молекули повітря. У нижньому шарі (до 90 км) ступінь іонізація низька. Чим вище, тим більше іонізація. Так, на висоті 100-110 км електрони концентруються. Це сприяє відображенню коротких і середніх радіохвиль.
Найважливіший шар іоносфери - верхній, який знаходиться на висоті 150-400 км. Його особливість в тому, що він відбиває радіохвилі, а це сприяє передачі радіосигналів на значні відстані.
Саме в іоносфері відбуваються таке явище, як полярне сяйво.
• Екзосфера - складається з атомів кисню, гелію і водню. Газ в цьому шарі дуже розріджене і нерідко атоми водню вислизають в космічний простір. Тому цей шар і називають "зоною розсіювання".
Першим вченим, який припустив, що наша атмосфера має вагу, був італієць Е. Торрічеллі. Остап Бендер, наприклад, в романі "Золоте теля" журився, що на кожну людину тисне повітряний стовп вагою в 14 кг! Але великий комбінатор трохи помилявся. Доросла людина відчуває на себе тиск в 13-15 тонн! Але ми не відчуваємо цієї тяжкості, тому що атмосферний тиск врівноважується внутрішнім тиском людини. Вага нашої атмосфери становить 5 300 000 000 000 000 тон. Цифра колосальна, хоча це всього лише мільйонна частина ваги нашої планети.
