☰

Care strat al atmosferei este cel mai cald, mai dens și mai poluat? Straturi ale atmosferei - troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera si exosfera

- învelișul de aer al globului, care se rotește împreună cu Pământul. Limita superioară a atmosferei este trasată în mod convențional la altitudini de 150-200 km. Limita inferioară este suprafața Pământului.

Aerul atmosferic este un amestec de gaze. Majoritatea volumului său în stratul de suprafață al aerului reprezintă azot (78%) și oxigen (21%). În plus, aerul conține gaze inerte (argon, heliu, neon etc.), dioxid de carbon (0,03), vapori de apă și diverse particule solide (praf, funingine, cristale de sare).

Aerul este incolor, iar culoarea cerului se explică prin caracteristicile împrăștierii undelor luminoase.

Atmosfera este formata din mai multe straturi: troposfera, stratosfera, mezosfera si termosfera.

Stratul inferior al aerului se numește troposfera. La diferite latitudini puterea sa nu este aceeași. Troposfera urmează forma planetei și participă împreună cu Pământul la rotația axială. La ecuator, grosimea atmosferei variază de la 10 la 20 km. La ecuator este mai mare, iar la poli este mai mică. Troposfera se caracterizează prin densitatea maximă a aerului este concentrată în ea 4/5 din masa întregii atmosfere. Troposfera determină condițiile meteorologice: aici se formează diverse mase de aer, se formează nori și precipitații și are loc o mișcare intensă a aerului orizontal și vertical.

Deasupra troposferei, până la o altitudine de 50 km, se află stratosferă. Se caracterizează printr-o densitate mai mică a aerului și lipsește vaporii de apă. În partea inferioară a stratosferei la altitudini de aproximativ 25 km. există un „ecran de ozon” - un strat al atmosferei cu o concentrație mare de ozon, care absoarbe radiația ultravioletă, care este fatală pentru organism.

La o altitudine de 50 până la 80-90 km se extinde mezosferă. Odată cu creșterea altitudinii, temperatura scade cu un gradient vertical mediu de (0,25-0,3)°/100 m, iar densitatea aerului scade. Principalul proces energetic este transferul de căldură radiantă. Strălucirea atmosferei este cauzată de procese fotochimice complexe care implică radicali și molecule excitate vibrațional.

Termosferă situat la o altitudine de 80-90 până la 800 km. Densitatea aerului aici este minimă, iar gradul de ionizare a aerului este foarte mare. Temperatura se schimbă în funcție de activitatea Soarelui. Datorită numărului mare de particule încărcate, aici sunt observate aurore și furtuni magnetice.

Atmosfera este de mare importanță pentru natura Pământului. Fără oxigen, organismele vii nu pot respira. Stratul său de ozon protejează toate lucrurile vii de razele ultraviolete dăunătoare. Atmosfera netezește fluctuațiile de temperatură: suprafața Pământului nu se suprarăci noaptea și nu se supraîncălzește în timpul zilei. În straturile dense de aer atmosferic, înainte de a ajunge la suprafața planetei, meteoriții ard din spini.

Atmosfera interacționează cu toate straturile pământului. Cu ajutorul lui, căldura și umiditatea sunt schimbate între ocean și pământ. Fără atmosferă nu ar exista nori, precipitații sau vânturi.

Activitățile economice umane au un impact negativ semnificativ asupra atmosferei. Are loc poluarea aerului atmosferic, ceea ce duce la o creștere a concentrației de monoxid de carbon (CO 2). Și acest lucru contribuie la încălzirea globală și crește „efectul de seră”. Stratul de ozon al Pământului este distrus din cauza deșeurilor industriale și a transportului.

Atmosfera are nevoie de protecție. În țările dezvoltate, se implementează un set de măsuri pentru a proteja aerul atmosferic de poluare.

Mai ai întrebări? Vrei să afli mai multe despre atmosferă?
Pentru a primi ajutor de la un tutor -.

blog.site, atunci când copiați materialul integral sau parțial, este necesar un link către sursa originală.

Atmosfera este cea care face posibilă viața pe Pământ. Primim primele informații și fapte despre atmosfera din școala elementară. În liceu, ne familiarizăm mai mult cu acest concept la lecțiile de geografie.

Conceptul atmosferei pământului

Nu numai Pământul, ci și alte corpuri cerești au atmosferă. Acesta este numele dat învelișului gazos care înconjoară planetele. Compoziția acestui strat de gaz variază semnificativ între planete. Să ne uităm la informațiile de bază și la faptele despre altfel numit aer.

Componenta sa cea mai importantă este oxigenul. Unii oameni cred în mod eronat că atmosfera pământului este formată în întregime din oxigen, dar, de fapt, aerul este un amestec de gaze. Conține 78% azot și 21% oxigen. Restul de unu procent include ozon, argon, dioxid de carbon și vapori de apă. Chiar dacă procentul acestor gaze este mic, ele îndeplinesc o funcție importantă - absorb o parte semnificativă din energia radiantă solară, împiedicând astfel luminarul să transforme toată viața de pe planeta noastră în cenuşă. Proprietățile atmosferei se modifică în funcție de altitudine. De exemplu, la o altitudine de 65 km, azotul este de 86%, iar oxigenul este de 19%.

Compoziția atmosferei Pământului

  • dioxid de carbon necesare pentru hrana plantelor. Apare în atmosferă ca urmare a procesului de respirație a organismelor vii, dezintegrare și ardere. Absența lui în atmosferă ar face imposibilă existența oricăror plante.
  • Oxigen- o componentă vitală a atmosferei pentru oameni. Prezența sa este o condiție pentru existența tuturor organismelor vii. Reprezintă aproximativ 20% din volumul total al gazelor atmosferice.
  • Ozon este un absorbant natural al radiațiilor ultraviolete solare, care are un efect dăunător asupra organismelor vii. Majoritatea formează un strat separat al atmosferei - ecranul de ozon. Recent, activitatea umană a dus la faptul că începe treptat să se prăbușească, dar, din moment ce are o mare importanță, se lucrează activ pentru conservarea și refacerea acesteia.
  • vapori de apă determină umiditatea aerului. Conținutul său poate varia în funcție de diverși factori: temperatura aerului, locația teritorială, anotimp. La temperaturi scăzute există foarte puțini vapori de apă în aer, poate mai puțin de unu la sută, iar la temperaturi ridicate cantitatea acestuia ajunge la 4%.
  • Pe lângă toate cele de mai sus, compoziția atmosferei pământului conține întotdeauna un anumit procent impurități solide și lichide. Acestea sunt funingine, cenușă, sare de mare, praf, picături de apă, microorganisme. Ele pot ajunge în aer atât în ​​mod natural, cât și antropic.

Straturi ale atmosferei

Temperatura, densitatea și compoziția calitativă a aerului nu sunt aceleași la diferite altitudini. Din acest motiv, se obișnuiește să se distingă diferite straturi ale atmosferei. Fiecare dintre ele are propriile sale caracteristici. Să aflăm ce straturi ale atmosferei se disting:

  • Troposfera - acest strat al atmosferei este cel mai apropiat de suprafața Pământului. Înălțimea sa este de 8-10 km deasupra polilor și de 16-18 km la tropice. 90% din toți vaporii de apă din atmosferă se află aici, așa că are loc formarea activă a norilor. De asemenea, în acest strat se observă procese precum mișcarea aerului (vânt), turbulența și convecția. Temperaturile variază de la +45 de grade la amiază în sezonul cald la tropice până la -65 de grade la poli.
  • Stratosfera este al doilea cel mai îndepărtat strat al atmosferei. Situat la o altitudine de 11 până la 50 km. În stratul inferior al stratosferei temperatura este de aproximativ -55, îndepărtându-se de Pământ, aceasta crește la +1˚С. Această regiune se numește inversiune și este limita stratosferei și mezosferei.
  • Mezosfera este situată la o altitudine de 50 până la 90 km. Temperatura la limita sa inferioară este de aproximativ 0, la cea superioară ajunge la -80...-90 ˚С. Meteoriții care intră în atmosfera Pământului ard complet în mezosferă, determinând aici să apară străluciri de aer.
  • Termosfera are o grosime de aproximativ 700 km. Aurora boreală apar în acest strat al atmosferei. Ele apar datorită influenței radiațiilor cosmice și radiațiilor emanate de Soare.
  • Exosfera este o zonă de dispersie a aerului. Aici concentrația de gaze este mică și ele scapă treptat în spațiul interplanetar.

Limita dintre atmosfera pământului și spațiul cosmic este considerată a fi de 100 km. Această linie se numește linia Karman.

Presiunea atmosferică

Când ascultăm prognoza meteo, auzim adesea citiri ale presiunii barometrice. Dar ce înseamnă presiunea atmosferică și cum ne poate afecta?

Ne-am dat seama că aerul este format din gaze și impurități. Fiecare dintre aceste componente are propria greutate, ceea ce înseamnă că atmosfera nu este lipsită de greutate, așa cum se credea până în secolul al XVII-lea. Presiunea atmosferică este forța cu care toate straturile atmosferei apasă pe suprafața Pământului și asupra tuturor obiectelor.

Oamenii de știință au efectuat calcule complexe și au demonstrat că atmosfera presează cu o forță de 10.333 kg pe metru pătrat de suprafață. Aceasta înseamnă că corpul uman este supus presiunii aerului, a cărei greutate este de 12-15 tone. De ce nu simțim asta? Presiunea noastră internă este cea care ne salvează, care echilibrează exteriorul. Puteți simți presiunea atmosferei în timp ce vă aflați într-un avion sau în munți, deoarece presiunea atmosferică la altitudine este mult mai mică. În acest caz, sunt posibile disconfort fizic, urechi blocate și amețeli.

Se pot spune multe despre atmosfera din jur. Știm multe fapte interesante despre ea, iar unele dintre ele pot părea surprinzătoare:

  • Greutatea atmosferei pământului este de 5.300.000.000.000.000 de tone.
  • Promovează transmisia sunetului. La o altitudine de peste 100 km, această proprietate dispare din cauza modificărilor în compoziția atmosferei.
  • Mișcarea atmosferei este provocată de încălzirea neuniformă a suprafeței Pământului.
  • Un termometru este folosit pentru a determina temperatura aerului, iar un barometru este folosit pentru a determina presiunea atmosferei.
  • Prezența unei atmosfere salvează planeta noastră de 100 de tone de meteoriți în fiecare zi.
  • Compoziția aerului a fost fixată timp de câteva sute de milioane de ani, dar a început să se schimbe odată cu debutul activității industriale rapide.
  • Se crede că atmosfera se extinde în sus până la o înălțime de 3000 km.

Importanța atmosferei pentru oameni

Zona fiziologică a atmosferei este de 5 km. La o altitudine de 5000 m deasupra nivelului mării, o persoană începe să sufere de foamete de oxigen, care se exprimă printr-o scădere a performanței sale și o deteriorare a bunăstării. Acest lucru arată că o persoană nu poate supraviețui într-un spațiu în care nu există acest amestec uimitor de gaze.

Toate informațiile și faptele despre atmosferă nu fac decât să confirme importanța acesteia pentru oameni. Datorită prezenței sale, a devenit posibilă dezvoltarea vieții pe Pământ. Deja astăzi, după ce am evaluat amploarea prejudiciului pe care umanitatea este capabilă să-l provoace prin acțiunile sale aerului dătător de viață, ar trebui să ne gândim la măsuri suplimentare pentru conservarea și restabilirea atmosferei.

Formarea atmosferei. Astăzi, atmosfera Pământului este un amestec de gaze - 78% azot, 21% oxigen și cantități mici de alte gaze, cum ar fi dioxidul de carbon. Dar când planeta a apărut pentru prima dată, nu exista oxigen în atmosferă - era format din gaze care existau inițial în sistemul solar.

Pământul a apărut când mici corpuri stâncoase formate din praf și gaz din nebuloasa solară, cunoscute sub numele de planetoide, s-au ciocnit între ele și au luat treptat forma unei planete. Pe măsură ce creștea, gazele conținute în planetoide au izbucnit și au învăluit globul. După ceva timp, primele plante au început să elibereze oxigen, iar atmosfera primordială s-a dezvoltat în învelișul dens de aer actual.

Originea atmosferei

  1. O ploaie de planetoide mici a căzut pe Pământul în curs de dezvoltare acum 4,6 miliarde de ani. Gazele din nebuloasa solară prinse în interiorul planetei au izbucnit în timpul coliziunii și au format atmosfera primitivă a Pământului, constând din azot, dioxid de carbon și vapori de apă.
  2. Căldura degajată în timpul formării planetei este reținută de un strat de nori denși în atmosfera primordială. „Gazele cu efect de seră” precum dioxidul de carbon și vaporii de apă opresc radiația de căldură în spațiu. Suprafața Pământului este inundată de o mare clocotită de magmă topită.
  3. Când ciocnirile planetoide au devenit mai puțin frecvente, Pământul a început să se răcească și au apărut oceanele. Vaporii de apă se condensează din norii groși, iar ploaia, care durează câțiva eoni, inundă treptat zonele joase. Astfel apar primele mări.
  4. Aerul este purificat pe măsură ce vaporii de apă se condensează pentru a forma oceane. În timp, dioxidul de carbon se dizolvă în ele, iar atmosfera este acum dominată de azot. Din cauza lipsei de oxigen, stratul protector de ozon nu se formează, iar razele ultraviolete de la soare ajung fără piedici la suprafața pământului.
  5. Viața apare în oceanele antice în primul miliard de ani. Cele mai simple alge albastre-verzi sunt protejate de radiațiile ultraviolete de apa de mare. Ei folosesc lumina soarelui și dioxidul de carbon pentru a produce energie, eliberând oxigen ca produs secundar, care începe treptat să se acumuleze în atmosferă.
  6. Miliarde de ani mai târziu, se formează o atmosferă bogată în oxigen. Reacțiile fotochimice din atmosfera superioară creează un strat subțire de ozon care împrăștie lumina ultravioletă dăunătoare. Viața poate apărea acum din oceane pe uscat, unde evoluția produce multe organisme complexe.

Cu miliarde de ani în urmă, un strat gros de alge primitive a început să elibereze oxigen în atmosferă. Ei supraviețuiesc până astăzi sub formă de fosile numite stromatoliți.

Origine vulcanică

1. Pământ antic, fără aer. 2. Erupția gazelor.

Conform acestei teorii, vulcanii erupeau activ pe suprafața tinerei planete Pământ. Atmosfera timpurie s-a format probabil când gazele prinse în învelișul de siliciu a planetei au scăpat prin vulcani.

Schimbarea suprafeței pământului. Nu mai puțin importantă a fost activitatea vântului, care transporta mici fracțiuni de roci pe distanțe lungi. Fluctuațiile de temperatură și alți factori atmosferici au influențat semnificativ distrugerea rocilor. Odată cu aceasta, A. protejează suprafața Pământului de efectele distructive ale căderii meteoriților, dintre care majoritatea ard la intrarea în straturile dense ale atmosferei.

Activitatea organismelor vii, care a avut o influență puternică asupra dezvoltării oxigenului, depinde ea însăși în foarte mare măsură de condițiile atmosferice. A. întârzie cea mai mare parte a radiațiilor ultraviolete de la Soare, ceea ce are un efect dăunător asupra multor organisme. Oxigenul atmosferic este utilizat în procesul de respirație de către animale și plante, dioxidul de carbon atmosferic este folosit în procesul de nutriție a plantelor. Factorii climatici, în special regimurile termice și de umiditate, afectează sănătatea și activitatea umană. Agricultura depinde în special de condițiile climatice. La rândul său, activitatea umană are o influență din ce în ce mai mare asupra compoziției atmosferei și a regimului climatic.

Structura atmosferei

Distribuția verticală a temperaturii în atmosferă și terminologia aferentă.

Numeroase observații arată că A. are o structură stratificată clar definită (vezi figura). Principalele caracteristici ale structurii stratificate a aluminiului sunt determinate în primul rând de caracteristicile distribuției verticale a temperaturii. În partea cea mai joasă a atmosferei — troposferă, unde se observă amestecuri intense de turbulențe (vezi Turbulența în atmosferă și hidrosferă), temperatura scade odată cu creșterea altitudinii, iar scăderea verticală a temperaturii este în medie de 6° la 1 km. Înălțimea troposferei variază de la 8-10 km la latitudini polare până la 16-18 km la ecuator. Datorită faptului că densitatea aerului scade rapid odată cu înălțimea, aproximativ 80% din masa totală a aerului este concentrată în troposferă Deasupra troposferei există un strat de tranziție - tropopauza cu o temperatură de 190-220, deasupra căruia stratosferă. începe. În partea inferioară a stratosferei, scăderea temperaturii odată cu înălțimea se oprește, iar temperatura rămâne aproximativ constantă până la o altitudine de 25 km - așa-numita. regiune izotermă(stratosfera inferioară); mai mare temperatura începe să crească - regiunea de inversare (stratosfera superioară). Temperaturile ajung la maximum ~270 K la nivelul stratopauzei, situată la o altitudine de aproximativ 55 km. Stratul A., situat la altitudini de la 55 la 80 km, unde temperatura scade din nou odată cu înălțimea, se numește mezosferă. Deasupra acestuia se află un strat de tranziție - mezopauză, deasupra căruia se află termosfera, unde temperatura, crescând cu înălțimea, atinge valori foarte mari (peste 1000 K). Chiar mai sus (la altitudini de ~ 1000 km sau mai mult) este exosfera, de unde gazele atmosferice sunt dispersate în spațiu datorită disipării și unde are loc o tranziție treptată de la spațiul atmosferic la cel interplanetar. De obicei, toate straturile atmosferei situate deasupra troposferei sunt numite superioare, deși uneori stratosfera sau partea sa inferioară sunt denumite și straturile inferioare ale atmosferei.

Toți parametrii structurali ai Africii (temperatura, presiunea, densitatea) au o variabilitate spațio-temporală semnificativă (latitudinală, anuală, sezonieră, zilnică etc.). Prin urmare, datele din fig. reflectă doar starea medie a atmosferei.

Diagrama structurii atmosferice:
1 - nivelul mării; 2 - cel mai înalt punct al Pământului - Muntele Chomolungma (Everest), 8848 m; 3 - nori cumulus vreme bună; 4 - nori cumulus puternici; 5 - nori de ploaie (furtună); 6 - nori nimbostratus; 7 - nori cirus; 8 - avion; 9 - strat de concentrație maximă de ozon; 10 - nori sidefați; 11 - balon stratosferic; 12 - radiosonda; 1З - meteori; 14 - nori noctilucenți; 15 - aurore; 16 - Aeronavă rachetă americană X-15; 17, 18, 19 - unde radio reflectate din straturile ionizate și care se întorc pe Pământ; 20 - unda sonoră reflectată din stratul cald și care se întoarce pe Pământ; 21 - primul satelit artificial sovietic al Pământului; 22 - rachetă balistică intercontinentală; 23 - rachete de cercetare geofizică; 24 - sateliți meteorologici; 25 - nave spațiale Soyuz-4 și Soyuz-5; 26 - rachete spațiale care părăsesc atmosfera, precum și o undă radio care pătrunde în straturile ionizate și părăsește atmosfera; 27, 28 - disiparea (alunecarea) atomilor de H și He; 29 - traiectoria protonilor solari P; 30 - pătrunderea razelor ultraviolete (lungime de undă l > 2000 și l< 900).

Structura stratificată a atmosferei are multe alte manifestări diverse. Compoziția chimică a atmosferei este eterogenă în raport cu altitudinea Dacă la altitudini de până la 90 km, unde se produce amestecarea intensă a atmosferei, compoziția relativă a componentelor permanente ale atmosferei rămâne practic neschimbată (această grosime a atmosferei se numește. homosfera), apoi peste 90 km - in heterosferă- sub influența disocierii moleculelor de gaze atmosferice prin radiația ultravioletă de la soare, se produce o modificare puternică a compoziției chimice a atmosferei odată cu altitudinea. Caracteristicile tipice ale acestei părți a Africii sunt straturile de ozon și strălucirea proprie a atmosferei. O structură stratificată complexă este caracteristică aerosolului atmosferic - particule solide de origine terestră și cosmică suspendate în aer. Cele mai comune straturi de aerosoli se găsesc sub tropopauză și la o altitudine de aproximativ 20 km. Distribuția verticală a electronilor și ionilor în atmosferă este stratificată, ceea ce se exprimă în existența straturilor D, E și F ale ionosferei.

Compoziția atmosferică

Una dintre componentele cele mai active din punct de vedere optic este aerosolul atmosferic - particulele suspendate în aer cu dimensiuni de la câțiva nm la câteva zeci de microni, formate în timpul condensării vaporilor de apă și care intră în atmosferă de la suprafața pământului ca urmare a poluării industriale, erupții vulcanice și, de asemenea, din spațiu. Aerosolul se observă atât în ​​troposferă, cât și în straturile superioare ale lui A. Concentrația de aerosoli scade rapid odată cu înălțimea, dar această variație este suprapusă de numeroase maxime secundare asociate cu existența straturilor de aerosoli.

Atmosfera superioara

Peste 20-30 km, ca urmare a disocierii, moleculele de atomi se dezintegrează într-un grad sau altul în atomi, iar în atomi apar atomi liberi și molecule noi, mai complexe. Ceva mai ridicate, procesele de ionizare devin semnificative.

Cea mai instabilă regiune este heterosfera, unde procesele de ionizare și disociere dau naștere la numeroase reacții fotochimice care determină modificări ale compoziției aerului cu altitudinea. Aici are loc și separarea gravitațională a gazelor, care se exprimă prin îmbogățirea treptată a Africii cu gaze mai ușoare pe măsură ce altitudinea crește. Conform măsurătorilor rachetei, separarea gravitațională a gazelor neutre - argon și azot - se observă peste 105-110 km. Principalele componente ale oxigenului din stratul de 100-210 km sunt azotul molecular, oxigenul molecular și oxigenul atomic (concentrația acestuia din urmă la nivelul de 210 km atinge 77 ± 20% din concentrația de azot molecular).

Partea superioară a termosferei este formată în principal din oxigen atomic și azot. La o altitudine de 500 km, oxigenul molecular este practic absent, dar azotul molecular, a cărui concentrație relativă scade foarte mult, domină încă asupra azotului atomic.

În termosferă, un rol important îl au mișcările mareelor ​​(vezi fluxul și refluxul), undele gravitaționale, procesele fotochimice, o creștere a drumului liber mediu al particulelor, precum și alți factori. Rezultatele observațiilor de frânare prin satelit la altitudini de 200-700 km au condus la concluzia că există o relație între densitate, temperatură și activitatea solară, care este asociată cu existența variațiilor zilnice, semestriale și anuale ale parametrilor structurali. Este posibil ca variațiile diurne să se datoreze în mare măsură mareelor ​​atmosferice. În perioadele de erupții solare, temperaturile la o altitudine de 200 km la latitudini joase pot ajunge la 1700-1900°C.

Peste 600 km, heliul devine componenta predominantă, iar chiar mai sus, la altitudini de 2-20 mii km, se extinde corona de hidrogen a Pământului. La aceste altitudini, Pământul este înconjurat de un înveliș de particule încărcate, a cărui temperatură atinge câteva zeci de mii de grade. Centurile de radiații interioare și exterioare ale Pământului sunt situate aici. Centura interioară, plină în principal cu protoni cu energii de sute de MeV, este limitată la altitudini de 500-1600 km la latitudini de la ecuator până la 35-40°. Centura exterioară este formată din electroni cu energii de ordinul a sute de keV. Dincolo de centura exterioară există o „centură cea mai exterioară” în care concentrația și fluxul de electroni este mult mai mare. Pătrunderea radiației corpusculare solare (vânt solar) în straturile superioare ale soarelui dă naștere aurorelor. Sub influența acestui bombardament al atmosferei superioare de către electroni și protoni ai coroanei solare, strălucirea proprie a atmosferei, care a fost numită anterior strălucirea cerului nopții. Când vântul solar interacționează cu câmpul magnetic al Pământului, se creează o zonă, numită. Magnetosfera Pământului, unde fluxurile de plasmă solară nu pătrund.

Straturile superioare ale Africii se caracterizează prin existența vântului puternic, a căror viteză atinge 100-200 m/sec. Viteza și direcția vântului în troposferă, mezosferă și termosfera inferioară au o mare variabilitate spațio-temporală. Deși masa straturilor superioare ale cerului este nesemnificativă în comparație cu masa straturilor inferioare și energia proceselor atmosferice în straturile înalte este relativ mică, se pare că există o oarecare influență a straturilor înalte ale cerului asupra vremii și climatul din troposferă.

Bilanțele de radiații, căldură și apă ale atmosferei

Practic, singura sursă de energie pentru toate procesele fizice care se dezvoltă în Africa este radiația solară. Caracteristica principală a regimului de radiații al lui A. este așa-numita. efect de seră: A. absoarbe slab radiația solară cu unde scurte (cea mai mare parte ajunge la suprafața pământului), dar reține radiația termică cu unde lungi (în întregime infraroșu) de la suprafața pământului, ceea ce reduce semnificativ transferul de căldură al Pământului în spațiul cosmic și îi crește temperatura.

Radiația solară care sosește în Africa este parțial absorbită în Africa, în principal de vapori de apă, dioxid de carbon, ozon și aerosoli și este împrăștiată pe particulele de aerosoli și pe fluctuațiile densității din Africa, datorită dispersării energiei radiante a Soarelui Africa, nu se observă doar radiația solară directă, ci și radiația împrăștiată, împreună formând radiația totală. Ajungând la suprafața pământului, radiația totală este reflectată parțial de pe acesta. Cantitatea de radiație reflectată este determinată de reflectivitatea suprafeței subiacente, așa-numita. albedo Datorită radiației absorbite, suprafața pământului se încălzește și devine o sursă a propriei radiații cu undă lungă îndreptată spre pământ, la rândul său, pământul emite și radiații cu undă lungă îndreptată spre suprafața pământului (așa-numitele anti-. radiația pământului) și în spațiul cosmic (așa-numita radiație de ieșire). Schimbul rațional de căldură între suprafața Pământului și Pământ este determinat de radiația efectivă - diferența dintre radiația intrinsecă a suprafeței Pământului și contraradiația absorbită de aceasta Diferența dintre radiația de unde scurte absorbită de suprafața pământului și radiația eficientă se numește balanța radiațiilor.

Transformarea energiei radiațiilor solare după absorbția acesteia pe suprafața pământului și în atmosferă constituie bilanțul termic al pământului. Principala sursă de căldură pentru atmosferă este suprafața pământului, care absoarbe cea mai mare parte a radiației solare. Deoarece absorbția radiației solare în Pământ este mai mică decât pierderea de căldură de pe Pământ în spațiul lumii prin radiația cu undă lungă, consumul de căldură radiativă este completat prin afluxul de căldură către Pământ de la suprafața pământului sub formă a schimbului de căldură turbulent și sosirea căldurii ca urmare a condensării vaporilor de apă în Pământ Deoarece total Cantitatea de condensare în toată Africa este egală cu cantitatea de precipitații, precum și cu cantitatea de evaporare de la suprafața pământului; sosirea căldurii de condensare în Africa este numeric egală cu căldura pierdută pentru evaporare pe suprafața Pământului (vezi și Bilanțul apei).

O parte din energia radiației solare este cheltuită pentru menținerea circulației generale a atmosferei și pentru alte procese atmosferice, dar această parte este nesemnificativă în comparație cu principalele componente ale bilanţului termic.

Mișcarea aerului

Datorită mobilității mari a aerului atmosferic, vânturile se observă la toate altitudinile. Mișcările aerului depind de mulți factori, principalul fiind încălzirea neuniformă a aerului în diferite regiuni ale globului.

Există contraste deosebit de mari de temperatură la suprafața Pământului între ecuator și poli din cauza diferențelor de sosire a energiei solare la diferite latitudini. Împreună cu aceasta, distribuția temperaturii este influențată de locația continentelor și oceanelor. Datorită capacității ridicate de căldură și conductibilității termice a apelor oceanice, oceanele atenuează semnificativ fluctuațiile de temperatură care apar ca urmare a modificărilor sosirii radiației solare de-a lungul anului. În acest sens, la latitudini temperate și înalte, temperatura aerului de peste oceane vara este vizibil mai scăzută decât cea de pe continente și mai ridicată iarna.

Încălzirea neuniformă a atmosferei contribuie la dezvoltarea unui sistem de curenți de aer pe scară largă - așa-numitul. circulația atmosferică generală, care creează un transfer orizontal de căldură în atmosferă, în urma căruia diferențele de încălzire a aerului atmosferic în zonele individuale sunt netezite vizibil. Împreună cu aceasta, circulația generală realizează circulația umidității în Africa, timp în care vaporii de apă sunt transferați din oceane pe uscat și continentele sunt umezite. Mișcarea aerului în sistemul de circulație generală este strâns legată de distribuția presiunii atmosferice și depinde și de rotația Pământului (vezi forța Coriolis). La nivelul mării, distribuția presiunii se caracterizează printr-o scădere în apropierea ecuatorului, o creștere a zonelor subtropicale (centuri de înaltă presiune) și o scădere a latitudinilor temperate și înalte. În același timp, pe continentele de latitudini extratropicale, presiunea este de obicei crescută iarna și scăzută vara.

Asociat cu distribuția presiunii planetare este un sistem complex de curenți de aer, dintre care unii sunt relativ stabili, în timp ce alții sunt în continuă schimbare în spațiu și timp. Curenții de aer stabili includ vânturile alize, care sunt direcționate de la latitudinile subtropicale ale ambelor emisfere către ecuator. Musonii sunt, de asemenea, relativ stabili - curenții de aer care apar între ocean și continent și sunt sezonieri. În latitudinile temperate predomină curenții de aer vestici (de la vest la est). Acești curenți includ vârtejuri mari - cicloni și anticicloni, extinzându-se de obicei pe sute și mii de km. Ciclonii sunt observați și în latitudini tropicale, unde se remarcă prin dimensiunile mai mici, dar mai ales prin viteze mari ale vântului, ajungând adesea la puterea unui uragan (așa-numitele cicloni tropicali). În troposfera superioară și stratosfera inferioară există fluxuri cu jet relativ înguste (cu sute de kilometri lățime), care au limite clar definite, în interiorul cărora vântul atinge viteze enorme - până la 100-150 m/sec. Observațiile arată că caracteristicile circulației atmosferice în partea inferioară a stratosferei sunt determinate de procese din troposferă.

În jumătatea superioară a stratosferei, unde temperatura crește odată cu altitudinea, viteza vântului crește odată cu altitudinea, vânturile de est predominând vara și vânturile de vest iarna. Circulația aici este determinată de o sursă de căldură stratosferică, a cărei existență este asociată cu absorbția intensă a radiației solare ultraviolete de către ozon.

În partea inferioară a mezosferei în latitudini temperate, viteza transportului de iarnă spre vest crește la valori maxime - aproximativ 80 m/sec, iar transportul estic de vară - până la 60 m/sec la un nivel de aproximativ 70 km. . Cercetările din ultimii ani au arătat clar că caracteristicile câmpului de temperatură din mezosferă nu pot fi explicate doar prin influența factorilor de radiație. Factorii dinamici sunt de importanță primordială (în special, încălzirea sau răcirea atunci când aerul coboară sau urcă), iar sursele de căldură care decurg din reacțiile fotochimice (de exemplu, recombinarea oxigenului atomic) sunt de asemenea posibile.

Deasupra stratului rece de mezopauză (în termosferă), temperatura aerului începe să crească rapid odată cu altitudinea. În multe privințe, această regiune a Africii este similară cu jumătatea inferioară a stratosferei. Este probabil ca circulația în partea inferioară a termosferei să fie determinată de procese din mezosferă, iar dinamica straturilor superioare ale termosferei este determinată de absorbția radiației solare aici. Cu toate acestea, este dificil de studiat mișcarea atmosferică la aceste altitudini din cauza complexității lor semnificative. Mișcările mareelor ​​(în principal mareele solare semi-diurne și diurne) devin de mare importanță în termosferă, sub influența căreia vitezele vântului la altitudini mai mari de 80 km pot atinge 100-120 m/sec. O trăsătură caracteristică a mareelor ​​atmosferice este variabilitatea lor puternică în funcție de latitudine, perioada anului, altitudinea deasupra nivelului mării și ora zilei. În termosferă se observă și modificări semnificative ale vitezei vântului cu înălțimea (în principal în apropierea nivelului de 100 km), atribuite influenței undelor gravitaționale. Situat în intervalul de altitudine de 100-110 km așa-numitul. Turbopauza separă brusc regiunea de deasupra de zona de amestecare turbulentă intensă.

Alături de curenții de aer de mare amploare, se observă numeroase circulații locale de aer în straturile inferioare ale atmosferei (adiere, boră, vânturi de munte-vale etc.; vezi Vânturi locale). În toți curenții de aer se observă de obicei pulsații ale vântului, corespunzătoare mișcării vortexurilor de aer de dimensiuni medii și mici. Astfel de pulsații sunt asociate cu turbulențele atmosferice, care afectează în mod semnificativ multe procese atmosferice.

Clima și vremea

Diferențele în cantitatea de radiație solară care ajunge la diferite latitudini ale suprafeței pământului și complexitatea structurii sale, inclusiv distribuția oceanelor, continentelor și sistemelor montane majore, determină diversitatea climelor Pământului (vezi Clima).

Literatură

  • Meteorologie și hidrologie pentru 50 de ani de putere sovietică, ed. E. K. Fedorova, L., 1967;
  • Khrgian A. Kh., Fizica atmosferei, ed. a II-a, M., 1958;
  • Zverev A.S., Meteorologia sinoptică și fundamentele predicției vremii, Leningrad, 1968;
  • Khromov S.P., Meteorologie și climatologie pentru facultățile geografice, Leningrad, 1964;
  • Tverskoy P.N., Curs de Meteorologie, Leningrad, 1962;
  • Matveev L. T., Fundamentele meteorologiei generale. Fizica atmosferei, Leningrad, 1965;
  • Budyko M.I., Bilanțul termic al suprafeței pământului, Leningrad, 1956;
  • Kondratyev K. Ya., Actinometrie, Leningrad, 1965;
  • Hvostikov I. A., Straturile înalte ale atmosferei, Leningrad, 1964;
  • Moroz V.I., Fizica planetelor, M., 1967;
  • Tverskoy P.N., Electricitatea atmosferică, Leningrad, 1949;
  • Shishkin N. S., Nori, precipitații și electricitate furtună, M., 1964;
  • Ozonul în atmosfera Pământului, ed. G. P. Gushchina, Leningrad, 1966;
  • Imyanitov I.M., Chubarina E.V., Electricitatea atmosferei libere, Leningrad, 1965.

M. I. Budyko, K. Ya Kondratiev.

Acest articol sau secțiune utilizează text

Învelișul gazos care înconjoară planeta noastră Pământ, cunoscut sub numele de atmosferă, este format din cinci straturi principale. Aceste straturi își au originea pe suprafața planetei, de la nivelul mării (uneori mai jos) și se ridică în spațiul cosmic în următoarea secvență:

  • troposfera;
  • Stratosferă;
  • Mezosfera;
  • Termosferă;
  • Exosfera.

Diagrama principalelor straturi ale atmosferei terestre

Între fiecare dintre aceste cinci straturi principale se află zone de tranziție numite „pauze” unde apar modificări ale temperaturii, compoziției și densității aerului. Împreună cu pauzele, atmosfera Pământului include un total de 9 straturi.

Troposfera: unde apare vremea

Dintre toate straturile atmosferei, troposfera este cea cu care suntem cel mai familiar (fie că îți dai seama sau nu), din moment ce trăim pe fundul ei - suprafața planetei. Acesta învăluie suprafața Pământului și se extinde în sus pe câțiva kilometri. Cuvântul troposferă înseamnă „schimbarea globului”. Un nume foarte potrivit, deoarece acest strat este locul unde apare vremea noastră de zi cu zi.

Pornind de la suprafața planetei, troposfera se ridică la o înălțime de 6 până la 20 km. Treimea inferioară a stratului, cea mai apropiată de noi, conține 50% din toate gazele atmosferice. Aceasta este singura parte din întreaga atmosferă care respiră. Datorită faptului că aerul este încălzit de jos de suprafața pământului, care absoarbe energia termică a Soarelui, temperatura și presiunea troposferei scad odată cu creșterea altitudinii.

În partea de sus există un strat subțire numit tropopauză, care este doar un tampon între troposferă și stratosferă.

Stratosfera: casa ozonului

Stratosfera este următorul strat al atmosferei. Se întinde de la 6-20 km până la 50 km deasupra suprafeței Pământului. Acesta este stratul în care zboară majoritatea avioanelor comerciale și călătoresc baloanele cu aer cald.

Aici aerul nu curge în sus și în jos, ci se mișcă paralel cu suprafața în curenți de aer foarte mari. Pe măsură ce te ridici, temperatura crește, datorită abundenței de ozon natural (O3), un produs secundar al radiației solare și al oxigenului, care are capacitatea de a absorbi razele ultraviolete dăunătoare ale soarelui (orice creștere a temperaturii cu altitudinea este cunoscută în meteorologie). ca o „inversie”).

Deoarece stratosfera are temperaturi mai calde în partea de jos și temperaturi mai reci în partea de sus, convecția (mișcarea verticală a maselor de aer) este rară în această parte a atmosferei. De fapt, din stratosferă puteți vedea o furtună care dezlănțuie în troposferă, deoarece stratul acționează ca un capac de convecție care împiedică pătrunderea norilor de furtună.

După stratosferă există din nou un strat tampon, numit de data aceasta stratopauză.

Mezosfera: atmosfera mijlocie

Mezosfera este situată la aproximativ 50-80 km de suprafața Pământului. Mezosfera superioară este cel mai rece loc natural de pe Pământ, unde temperaturile pot scădea sub -143°C.

Termosfera: atmosfera superioara

După mezosferă și mezopauză vine termosfera, situată între 80 și 700 km deasupra suprafeței planetei, și conține mai puțin de 0,01% din aerul total din învelișul atmosferic. Temperaturile aici ajung până la +2000° C, dar din cauza subțirii extreme a aerului și a lipsei moleculelor de gaz pentru a transfera căldura, aceste temperaturi ridicate sunt percepute ca fiind foarte reci.

Exosfera: granița dintre atmosferă și spațiu

La o altitudine de aproximativ 700-10.000 km deasupra suprafeței pământului se află exosfera - marginea exterioară a atmosferei, învecinată cu spațiul. Aici sateliții meteo orbitează în jurul Pământului.

Dar ionosfera?

Ionosfera nu este un strat separat, dar de fapt termenul este folosit pentru a se referi la atmosfera între 60 și 1000 km altitudine. Include părțile superioare ale mezosferei, întreaga termosferă și o parte a exosferei. Ionosfera își primește numele deoarece în această parte a atmosferei radiația de la Soare este ionizată atunci când trece prin câmpurile magnetice ale Pământului la și. Acest fenomen este observat de la sol ca aurora boreală.