Как се нарича защитният слой на атмосферата? Слоеве на атмосферата

Светът около нас се състои от три много различни части: земя, вода и въздух. Всеки от тях е уникален и интересен по свой начин. Сега ще говорим само за последния от тях. Какво е атмосфера? Как се появи? От какво се състои и на какви части е разделена? Всички тези въпроси са изключително интересни.

Самото име „атмосфера“ се формира от две думи от гръцки произход, преведени на руски означават „пара“ и „топка“. И ако погледнете точно определение, тогава можете да прочетете следното: „Атмосферата е въздушната обвивка на планетата Земя, която се втурва заедно с нея в открития космос.“ Тя се развива успоредно с геоложките и геохимични процеси, протичащи на планетата. И днес всички процеси, протичащи в живите организми, зависят от него. Без атмосфера планетата би се превърнала в безжизнена пустиня като Луната.

В какво се състои?

Въпросът какво е атмосферата и какви елементи са включени в нея интересува хората от дълго време. Основните компоненти на тази черупка са били известни още през 1774 г. Монтирани са от Антоан Лавоазие. Той открива, че съставът на атмосферата се състои предимно от азот и кислород. С течение на времето неговите компоненти бяха усъвършенствани. И сега е известно, че съдържа много други газове, както и вода и прах.

Нека да разгледаме по-подробно какво представлява земната атмосфера близо до нейната повърхност. Най-често срещаният газ е азотът. Съдържа малко повече от 78 процента. Но въпреки такова голямо количество, азотът е практически неактивен във въздуха.

Следващият елемент по количество и много важен по важност е кислородът. Този газ съдържа почти 21% и проявява много висока активност. Специфичната му функция е да окислява мъртвата органична материя, която се разлага в резултат на тази реакция.

Ниски, но важни газове

Третият газ, който е част от атмосферата, е аргонът. Това е малко под един процент. След него идват въглероден диоксид с неон, хелий с метан, криптон с водород, ксенон, озон и дори амоняк. Но има толкова малко от тях, че процентът на такива компоненти е равен на стотни, хилядни и милионни. От тях само въглеродният диоксид играе важна роля, тъй като той е строителният материал, от който растенията се нуждаят за фотосинтезата. Другата му важна функция е да блокира радиацията и да абсорбира част от слънчевата топлина.

Друг малък, но важен газ, озонът, съществува, за да улавя ултравиолетовото лъчение, идващо от Слънцето. Благодарение на това свойство целият живот на планетата е надеждно защитен. От друга страна, озонът влияе върху температурата на стратосферата. Поради факта, че абсорбира тази радиация, въздухът се нагрява.

Постоянството на количествения състав на атмосферата се поддържа чрез непрекъснато смесване. Неговите слоеве се движат както хоризонтално, така и вертикално. Следователно навсякъде по земното кълбо има достатъчно кислород и няма излишен въглероден диоксид.

Какво още има във въздуха?

Трябва да се отбележи, че пара и прах могат да бъдат открити във въздушното пространство. Последният се състои от прашец и частици от почвата, а в града към тях се присъединяват примеси от твърди емисии от отработени газове.

Но в атмосферата има много вода. При определени условия се кондензира и се появяват облаци и мъгла. По същество това са едно и също нещо, само че първите се появяват високо над повърхността на Земята, а последните се разпространяват по нея. Облаците приемат различни форми различни форми. Този процес зависи от височината над Земята.

Ако се образуват на 2 км над сушата, тогава те се наричат ​​слоести. Именно от тях дъждът се излива на земята или вали сняг. Над тях се образуват купести облаци до височина 8 км. Те винаги са най-красивите и живописни. Те са тези, които ги гледат и се чудят как изглеждат. Ако в следващите 10 км се появят такива образувания, те ще бъдат много леки и ефирни. Името им е пернат.

На какви слоеве е разделена атмосферата?

Въпреки че имат много различни температури един от друг, много е трудно да се каже на каква конкретна височина започва единият слой и завършва другият. Това разделение е много условно и е приблизително. Въпреки това, слоевете на атмосферата все още съществуват и изпълняват своите функции.

Най-долната част на въздушната обвивка се нарича тропосфера. Дебелината му се увеличава, когато се движи от полюсите към екватора от 8 до 18 км. Това е най-топлата част от атмосферата, защото въздухът в нея се нагрява от земната повърхност. Повечето от водните пари са концентрирани в тропосферата, поради което се образуват облаци, падат валежи, гръмотевични бури и духат ветрове.

Следващият слой е с дебелина около 40 км и се нарича стратосфера. Ако наблюдател се премести в тази част на въздуха, той ще открие, че небето е станало лилаво. Това се обяснява с ниската плътност на веществото, което практически не разсейва слънчевите лъчи. Именно в този слой летят реактивните самолети. Всички открити пространства са отворени за тях, тъй като практически няма облаци. Вътре в стратосферата има слой, състоящ се от големи количества озон.

След него идват стратопаузата и мезосферата. Последният е с дебелина около 30 km. Характеризира се с рязко намаляване на плътността и температурата на въздуха. Небето изглежда черно за наблюдателя. Тук дори можете да наблюдавате звездите през деня.

Слоеве, в които практически няма въздух

Структурата на атмосферата продължава със слой, наречен термосфера - най-дългият от всички останали, дебелината му достига 400 km. Този слой се отличава с огромната си температура, която може да достигне 1700 °C.

Последните две сфери често се комбинират в една и се наричат ​​йоносфера. Това се дължи на факта, че в тях протичат реакции с освобождаване на йони. Именно тези слоеве позволяват да се наблюдава такова природно явление като северното сияние.

Следващите 50 км от Земята са разпределени към екзосферата. Това е външната обвивка на атмосферата. Той разпръсква частици въздух в пространството. Метеорологичните сателити обикновено се движат в този слой.

Земната атмосфера завършва с магнитосферата. Именно тя е приютила повечето от изкуствените спътници на планетата.

След всичко казано не трябва да остават въпроси за това каква е атмосферата. Ако имате съмнения относно неговата необходимост, те могат лесно да бъдат разсеяни.

Значението на атмосферата

Основната функция на атмосферата е да предпазва повърхността на планетата от прегряване през деня и прекомерно охлаждане през нощта. Следващото важно предназначение на тази черупка, което никой няма да оспори, е да доставя кислород на всички живи същества. Без това те биха се задушили.

Повечето метеорити изгарят в горните слоеве, като никога не достигат повърхността на Земята. И хората могат да се възхищават на летящите светлини, бъркайки ги с падащи звезди. Без атмосфера цялата Земя би била осеяна с кратери. А защитата от слънчевата радиация вече беше обсъдена по-горе.

Как човек влияе на атмосферата?

Много негативно. Това се дължи на нарастващата активност на хората. Основният дял от всички негативни аспекти се пада на индустрията и транспорта. Между другото, автомобилите отделят почти 60% от всички замърсители, които проникват в атмосферата. Останалите четиридесет са разделени между енергетиката и индустрията, както и индустриите за обезвреждане на отпадъци.

Списъкът с вредни вещества, които ежедневно попълват въздуха, е много дълъг. Поради транспортирането в атмосферата има: азот и сяра, въглерод, синьо и сажди, както и силен канцероген, причиняващи раккожа - бензопирен.

Промишлеността отчита следните химични елементи: серен диоксид, въглеводороди и сероводород, амоняк и фенол, хлор и флуор. Ако процесът продължи, тогава скоро отговорите на въпросите: „Каква е атмосферата? В какво се състои? ще бъде съвсем различен.

АТМОСФЕРА
газова обвивка около небесното тяло. Характеристиките му зависят от размер, тегло, температура, скорост на въртене и химичен съставна дадено небесно тяло, а също така се определят от историята на неговото формиране, започвайки от момента на неговото възникване. Атмосферата на Земята се състои от смес от газове, наречена въздух. Основните му компоненти са азот и кислород в съотношение приблизително 4:1. Човек се влияе главно от състоянието на долните 15-25 км от атмосферата, тъй като именно в този долен слой е концентрирана по-голямата част от въздуха. Науката, която изучава атмосферата, се нарича метеорология, въпреки че предмет на тази наука също е времето и неговото влияние върху хората. Състоянието на горните слоеве на атмосферата, разположени на височина от 60 до 300 и дори 1000 км от земната повърхност, също се променя. Тук се развиват силни ветрове, бури и невероятни електрически явления като полярни сияния. Много от изброените явления са свързани с потока на слънчевата радиация, космическата радиация и магнитното поле на Земята. Високите слоеве на атмосферата също са химическа лаборатория, тъй като там при условия, близки до вакуума, някои атмосферни газове под въздействието на мощен поток от слънчева енергия влизат в химични реакции. Науката, която изучава тези взаимосвързани явления и процеси, се нарича физика на високите атмосферни условия.
ОБЩА ХАРАКТЕРИСТИКА НА ЗЕМНАТА АТМОСФЕРА
Размери.Докато сондажните ракети и изкуствените спътници не изследваха външните слоеве на атмосферата на разстояния, няколко пъти по-големи от радиуса на Земята, се смяташе, че с отдалечаването от земната повърхност атмосферата постепенно става по-разредена и плавно преминава в междупланетното пространство . Вече е установено, че енергийните потоци от дълбоките слоеве на Слънцето проникват в космоса далеч отвъд земната орбита, чак до външните граници на Слънчевата система. Този т.нар Слънчевият вятър обикаля магнитното поле на Земята, образувайки продълговата „кухина“, в която е концентрирана земната атмосфера. Магнитното поле на Земята е забележимо стеснено от дневната страна, обърната към Слънцето, и образува дълъг език, вероятно излизащ извън орбитата на Луната, от противоположната, нощна страна. Границата на магнитното поле на Земята се нарича магнитопауза. През деня тази граница минава на разстояние от около седем земни радиуса от повърхността, но в периоди на повишена слънчева активност се оказва още по-близо до земната повърхност. Магнитопаузата е и границата на земната атмосфера, чиято външна обвивка се нарича още магнитосфера, тъй като в нея са концентрирани заредени частици (йони), чието движение се определя от магнитното поле на Земята. Общото тегло на атмосферните газове е приблизително 4,5 * 1015 тона.Така "теглото" на атмосферата на единица площ или атмосферното налягане е приблизително 11 тона/m2 на морското равнище.
Смисъл за живота.От горното следва, че Земята е отделена от междупланетното пространство с мощен защитен слой. Космосът е пронизан от мощна ултравиолетова и рентгенова радиация от Слънцето и още по-твърда космическа радиация, а тези видове радиация са разрушителни за всички живи същества. Във външния край на атмосферата интензивността на радиацията е смъртоносна, но голяма част от нея се задържа от атмосферата далеч от повърхността на Земята. Поглъщането на тази радиация обяснява много от свойствата на високите слоеве на атмосферата и особено електрическите явления, възникващи там. Най-долният, приземен слой на атмосферата е особено важен за хората, които живеят в точката на контакт между твърдите, течните и газообразните обвивки на Земята. Горната обвивка на „твърдата“ Земя се нарича литосфера. Около 72% от повърхността на Земята е покрита с океански води, които съставляват по-голямата част от хидросферата. Атмосферата граничи както с литосферата, така и с хидросферата. Човекът живее на дъното на въздушния океан и близо или над нивото на водния океан. Взаимодействието на тези океани е един от важните фактори, определящи състоянието на атмосферата.
Съединение.Долните слоеве на атмосферата се състоят от смес от газове (виж таблицата). В допълнение към изброените в таблицата във въздуха присъстват и други газове под формата на малки примеси: озон, метан, вещества като въглероден оксид (CO), азотни и серни оксиди, амоняк.

СЪСТАВ НА АТМОСФЕРАТА

Във високите слоеве на атмосферата съставът на въздуха се променя под въздействието на силна радиация от Слънцето, което води до разпадането на кислородните молекули на атоми. Атомарният кислород е основният компонент на високите слоеве на атмосферата. И накрая, в най-отдалечените от повърхността на Земята слоеве на атмосферата основните компоненти са най-леките газове - водород и хелий. Тъй като по-голямата част от веществото е концентрирано в долните 30 km, промените в състава на въздуха на надморска височина над 100 km нямат забележим ефект върху общия състав на атмосферата.
Обмен на енергия.Слънцето е основният източник на енергия, доставяна на Земята. На разстояние ок. На 150 милиона километра от Слънцето Земята получава приблизително една двумилиардна от енергията, която излъчва, главно във видимата част на спектъра, която хората наричат ​​„светлина“. По-голямата част от тази енергия се абсорбира от атмосферата и литосферата. Земята също излъчва енергия, главно под формата на дълговълнова инфрачервена радиация. По този начин се установява баланс между енергията, получена от Слънцето, нагряването на Земята и атмосферата и обратния поток на топлинна енергия, излъчена в космоса. Механизмът на това равновесие е изключително сложен. Молекулите на прах и газ разпръскват светлина, като я отразяват частично в космоса. Още повече от входящата радиация се отразява от облаците. Част от енергията се абсорбира директно от газовите молекули, но главно от скалите, растителността и повърхностните води. Водната пара и въглеродният диоксид, присъстващи в атмосферата, пропускат видимата радиация, но абсорбират инфрачервената радиация. Топлинната енергия се натрупва главно в ниските слоеве на атмосферата. Подобен ефект се получава в оранжерия, когато стъклото позволява навлизането на светлина и почвата се нагрява. Тъй като стъклото е относително непрозрачно за инфрачервено лъчение, топлината се натрупва в оранжерията. Нагряването на ниските слоеве на атмосферата поради наличието на водни пари и въглероден диоксид често се нарича парников ефект. Облачността играе важна роля за поддържане на топлината в ниските слоеве на атмосферата. Ако облаците се изчистят или въздухът стане по-прозрачен, температурата неизбежно спада, тъй като повърхността на Земята излъчва свободно топлинна енергия в околното пространство. Водата на повърхността на Земята абсорбира слънчевата енергия и се изпарява, превръщайки се в газ - водна пара, която пренася огромно количество енергия в долните слоеве на атмосферата. Когато водната пара се кондензира и се образуват облаци или мъгла, тази енергия се освобождава като топлина. Около половината от слънчевата енергия, достигаща до земната повърхност, се изразходва за изпаряване на водата и навлиза в долните слоеве на атмосферата. Така, поради парниковия ефект и изпарението на водата, атмосферата се затопля отдолу. Това отчасти обяснява високата активност на неговата циркулация в сравнение с циркулацията на Световния океан, който се нагрява само отгоре и следователно е много по-стабилен от атмосферата.
Вижте също МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ. В допълнение към общото нагряване на атмосферата от слънчевата светлина, значително нагряване на някои от нейните слоеве се получава поради ултравиолетово и рентгеново лъчение от Слънцето. Структура. В сравнение с течностите и твърдите вещества, при газообразните вещества силата на привличане между молекулите е минимална. Тъй като разстоянието между молекулите се увеличава, газовете могат да се разширяват за неопределено време, ако нищо не им попречи. Долната граница на атмосферата е повърхността на Земята. Строго погледнато, тази бариера е непроницаема, тъй като обменът на газ се извършва между въздух и вода и дори между въздух и скали, но в в такъв случай тези фактори могат да бъдат пренебрегнати. Тъй като атмосферата е сферична обвивка, тя няма странични граници, а само долна граница и горна (външна) граница, отворена от страната на междупланетното пространство. Някои неутрални газове изтичат през външната граница, както и материята навлиза от околното космическо пространство. Повечето заредени частици, с изключение на високоенергийните космически лъчи, се улавят от магнитосферата или се отблъскват от нея. Атмосферата също се влияе от силата на гравитацията, която задържа въздушната обвивка на повърхността на Земята. Атмосферните газове се компресират под собственото си тегло. Тази компресия е максимална на долната граница на атмосферата, следователно плътността на въздуха е най-голяма тук. На всяка височина над земната повърхност степента на компресия на въздуха зависи от масата на горния въздушен стълб, следователно с височината плътността на въздуха намалява. Налягането, равно на масата на надлежащия въздушен стълб на единица площ, зависи пряко от плътността и следователно също намалява с височината. Ако атмосферата беше „идеален газ“ с постоянен състав, независим от надморската височина, постоянна температура и постоянна сила на гравитацията, действаща върху нея, тогава налягането щеше да намалява 10 пъти на всеки 20 km надморска височина. Реалната атмосфера се различава леко от идеалния газ до около 100 km надморска височина, а след това налягането намалява по-бавно с надморската височина, тъй като съставът на въздуха се променя. Малки промени в описания модел се внасят и от намаляване на силата на гравитацията с разстояние от центъра на Земята, което е приблизително. 3% за всеки 100 км надморска височина. За разлика от атмосферното налягане, температурата не намалява непрекъснато с надморската височина. Както е показано на фиг. 1, тя намалява приблизително до височина от 10 km и след това започва отново да се увеличава. Това се случва, когато ултравиолетовата слънчева радиация се абсорбира от кислорода. Това произвежда газ озон, чиито молекули се състоят от три кислородни атома (O3). Той също така абсорбира ултравиолетовото лъчение и така този слой на атмосферата, наречен озоносфера, се затопля. По-високо температурата отново пада, тъй като там има много по-малко газови молекули и поглъщането на енергия съответно намалява. В още по-високи слоеве температурата отново се повишава поради поглъщането на най-късата дължина на вълната ултравиолетово и рентгеново лъчение от Слънцето от атмосферата. Под въздействието на това мощно излъчване настъпва йонизация на атмосферата, т.е. газовата молекула губи електрон и придобива положителен електрически заряд. Такива молекули се превръщат в положително заредени йони. Поради наличието на свободни електрони и йони, този слой на атмосферата придобива свойствата на електрически проводник. Смята се, че температурата продължава да се повишава до височини, където тънката атмосфера преминава в междупланетното пространство. На разстояние от няколко хиляди километра от повърхността на Земята има вероятност да преобладават температури от 5000° до 10 000° C. Въпреки че молекулите и атомите имат много високи скорости на движение и следователно висока температура, този разреден газ не е „горещ“ в обичайния смисъл. Поради малкия брой молекули на голяма надморска височина, тяхната обща топлинна енергия е много малка. По този начин атмосферата се състои от отделни слоеве (т.е. поредица от концентрични черупки или сфери), чието разделяне зависи от това кое свойство е от най-голям интерес. Въз основа на средното разпределение на температурата метеоролозите са разработили диаграма на структурата на идеалната „средна атмосфера“ (виж фиг. 1).

Тропосферата е долният слой на атмосферата, простиращ се до първия топлинен минимум (т.нар. тропопауза). Горната граница на тропосферата зависи от географската ширина (в тропиците - 18-20 km, в умерените ширини - около 10 km) и времето на годината. Националната метеорологична служба на САЩ извърши сондиране близо до Южния полюс и разкри сезонни промени във височината на тропопаузата. През март тропопаузата е на надморска височина ок. 7,5 км. От март до август или септември има стабилно охлаждане на тропосферата и нейната граница се издига до надморска височина от приблизително 11,5 km за кратък период от време през август или септември. След това от септември до декември бързо намалява и достига своя пик ниска позиция- 7,5 km, където остава до март, изпитвайки колебания в рамките на само 0,5 km. Именно в тропосферата се формира основно времето, което определя условията за съществуване на човека. По-голямата част от атмосферната водна пара е концентрирана в тропосферата и това е мястото, където се образуват основно облаците, въпреки че някои, съставени от ледени кристали, се намират в по-високите слоеве. Тропосферата се характеризира с турбулентност и мощни въздушни течения (ветрове) и бури. В горната тропосфера има силни въздушни течения в строго определена посока. Турбулентните вихри, подобни на малки водовъртежи, се образуват под въздействието на триене и динамично взаимодействие между бавно и бързо движещи се въздушни маси. Тъй като обикновено няма облачна покривка на тези високи нива, тази турбуленция се нарича „турбуленция в чист въздух“.
Стратосфера. Горният слой на атмосферата често погрешно се описва като слой с относително постоянни температури, където ветровете духат повече или по-малко стабилно и където метеорологичните елементи се променят малко. Горните слоеве на стратосферата се нагряват, когато кислородът и озонът абсорбират ултравиолетовото лъчение от слънцето. Горната граница на стратосферата (стратопауза) е мястото, където температурата леко се повишава, достигайки междинен максимум, който често е сравним с температурата на повърхностния слой въздух. Въз основа на наблюдения, направени с помощта на самолети и балони, предназначени да летят на постоянни височини, в стратосферата са установени турбулентни смущения и силни ветрове, духащи в различни посоки. Както и в тропосферата, има мощни въздушни вихри, които са особено опасни за високоскоростните самолети. Силни ветрове, наречени струйни потоци, духат в тесни зони по протежение на полюсните граници на умерените ширини. Тези зони обаче могат да се изместват, изчезват и да се появяват отново. Реактивните потоци обикновено проникват през тропопаузата и се появяват в горната тропосфера, но скоростта им намалява бързо с намаляване на надморската височина. Възможно е част от енергията, постъпваща в стратосферата (главно изразходвана за образуване на озон), да повлияе на процесите в тропосферата. Особено активното смесване е свързано с атмосферните фронтове, където обширни потоци от стратосферен въздух са регистрирани доста под тропопаузата, а тропосферният въздух е изтеглен в долните слоеве на стратосферата. Значителен напредък е постигнат в изучаването на вертикалната структура на долните слоеве на атмосферата поради усъвършенстването на технологията за изстрелване на радиозонди на височини 25-30 km. Мезосферата, разположена над стратосферата, е черупка, в която до височина 80-85 km температурата пада до минималните стойности за атмосферата като цяло. Рекордно ниски температури от -110° C бяха регистрирани от метеорологични ракети, изстреляни от американско-канадската инсталация във Форт Чърчил (Канада). Горната граница на мезосферата (мезопаузата) приблизително съвпада с долната граница на зоната на активно поглъщане на рентгенови лъчи и късовълнова ултравиолетова радиация от Слънцето, което е придружено от нагряване и йонизация на газа. В полярните райони облачните системи често се появяват по време на мезопаузата през лятото, заемайки голяма площ, но имайки слабо вертикално развитие. Такива нощни светещи облаци често разкриват мащабни вълнообразни въздушни движения в мезосферата. Съставът на тези облаци, източниците на влага и кондензационните ядра, динамиката и връзките с метеорологичните фактори все още не са достатъчно проучени. Термосферата е слой от атмосферата, в който температурата непрекъснато се повишава. Мощността му може да достигне 600 км. Налягането и следователно плътността на газа постоянно намалява с надморската височина. В близост до земната повърхност 1 m3 въздух съдържа ок. 2,5 x 1025 молекули, на височина от прибл. 100 km, в долните слоеве на термосферата - приблизително 1019, на височина 200 km, в йоносферата - 5 * 10 15 и, според изчисленията, на надморска височина от прибл. 850 км - приблизително 1012 молекули. В междупланетното пространство концентрацията на молекули е 10 8-10 9 на 1 m3. На надморска височина от ок. 100 km броят на молекулите е малък и те рядко се сблъскват една с друга. Средното разстояние, което една хаотично движеща се молекула изминава преди да се сблъска с друга подобна молекула, се нарича нейният среден свободен път. Слоят, в който тази стойност нараства толкова много, че вероятността от междумолекулни или междуатомни сблъсъци може да бъде пренебрегната, се намира на границата между термосферата и горната обвивка (екзосфера) и се нарича термопауза. Термопаузата е приблизително на 650 км от земната повърхност. При определена температура скоростта на една молекула зависи от нейната маса: по-леките молекули се движат по-бързо от по-тежките. В ниските слоеве на атмосферата, където свободният път е много къс, няма забележимо разделяне на газовете по молекулното им тегло, но то е изразено над 100 км. Освен това, под въздействието на ултравиолетовото и рентгеновото лъчение на Слънцето, молекулите на кислорода се разпадат на атоми, чиято маса е половината от масата на молекулата. Следователно, докато се отдалечаваме от повърхността на Земята, атомният кислород става все по-важен в състава на атмосферата и на надморска височина от ок. 200 км става негов основен компонент. По-високо, на разстояние около 1200 км от повърхността на Земята, преобладават леките газове - хелий и водород. От тях се състои външната обвивка на атмосферата. Това разделяне по тегло, наречено дифузна стратификация, е подобно на разделянето на смеси с помощта на центрофуга. Екзосферата е външният слой на атмосферата, образуван въз основа на промените в температурата и свойствата на неутралния газ. Молекулите и атомите в екзосферата се въртят около Земята в балистични орбити под въздействието на гравитацията. Някои от тези орбити са параболични и наподобяват траекториите на снаряди. Молекулите могат да се въртят около Земята и в елиптични орбити, като сателити. Някои молекули, главно водород и хелий, имат отворени траектории и отиват в открития космос (фиг. 2).

СЛЪНЧЕВО-ЗЕМНИ ВРЪЗКИ И ТЯХНОТО ВЛИЯНИЕ ВЪРХУ АТМОСФЕРАТА
Атмосферни приливи и отливи. Привличането на Слънцето и Луната предизвиква приливи и отливи в атмосферата, подобни на земните и морските. Но атмосферните приливи имат значителна разлика: атмосферата реагира най-силно на привличането на Слънцето, докато земната кора и океанът реагират най-силно на привличането на Луната. Това се обяснява с факта, че атмосферата се нагрява от Слънцето и освен гравитационния възниква и мощен топлинен прилив. Като цяло механизмите на образуване на атмосферните и морските приливи са сходни, с изключение на това, че за да се предвиди реакцията на въздуха към гравитационни и топлинни влияния, е необходимо да се вземе предвид неговата свиваемост и разпределение на температурата. Не е напълно ясно защо полудневните (12-часови) слънчеви приливи в атмосферата преобладават над дневните слънчеви и полудневните лунни приливи, въпреки че движещите сили на последните два процеса са много по-мощни. Преди това се смяташе, че в атмосферата възниква резонанс, който засилва трептенията с 12-часов период. Въпреки това, наблюденията, направени с помощта на геофизични ракети, показват липсата на температурни причини за такъв резонанс. При решаването на този проблем вероятно е необходимо да се вземат предвид всички хидродинамични и топлинни характеристики на атмосферата. На земната повърхност близо до екватора, където влиянието на приливните колебания е максимално, то осигурява промяна на атмосферното налягане от 0,1%. Скоростта на приливния вятър е прибл. 0,3 км/ч. Поради сложната термична структура на атмосферата (особено наличието на минимална температура в мезопаузата), приливните въздушни течения се засилват и например на височина 70 km тяхната скорост е приблизително 160 пъти по-висока от тази на земната повърхност, което има важни геофизични последици. Смята се, че в долната част на йоносферата (слой Е) приливните флуктуации движат йонизирания газ вертикално в магнитното поле на Земята и следователно тук възникват електрически токове. Тези постоянно възникващи системи от течения на земната повърхност се установяват от смущения в магнитното поле. Ежедневните вариации на магнитното поле са в доста добро съответствие с изчислените стойности, което дава убедителни доказателства в полза на теорията за приливните механизми на „атмосферното динамо“. Електрическите токове, генерирани в долната част на йоносферата (E слой), трябва да пътуват някъде и следователно веригата трябва да бъде завършена. Аналогията с динамото става пълна, ако разглеждаме насрещното движение като работа на двигател. Предполага се, че обратната циркулация на електрически ток възниква в по-висок слой на йоносферата (F) и този насрещен поток може да обясни някои от специфичните характеристики на този слой. И накрая, приливният ефект трябва също да генерира хоризонтални потоци в слоя E и следователно в слоя F.
йоносфера.Опитвайки се да обяснят механизма на възникване на полярните сияния, учените от 19 век. предположи, че в атмосферата има зона с електрически заредени частици. През 20 век експериментално са получени убедителни доказателства за съществуването на надморска височина от 85 до 400 km на слой, който отразява радиовълните. Сега е известно, че неговите електрически свойства са резултат от йонизация на атмосферен газ. Следователно този слой обикновено се нарича йоносфера. Ефектът върху радиовълните се дължи главно на наличието на свободни електрони в йоносферата, въпреки че механизмът на разпространение на радиовълните е свързан с наличието на големи йони. Последните също представляват интерес при учене химични свойстваатмосфера, тъй като те са по-активни от неутралните атоми и молекули. Химичните реакции, протичащи в йоносферата играят важна роляв неговия енергиен и електрически баланс.
Нормална йоносфера.Наблюденията, направени с помощта на геофизични ракети и сателити, предоставиха изобилие от нова информация, показваща, че йонизацията на атмосферата възниква под въздействието на широк диапазон от слънчева радиация. Основната му част (повече от 90%) е съсредоточена във видимата част на спектъра. Ултравиолетовото лъчение, което има по-къса дължина на вълната и по-висока енергия от виолетовите светлинни лъчи, се излъчва от водород във вътрешната атмосфера на Слънцето (хромосферата), а рентгеновите лъчи, които имат дори по-висока енергия, се излъчват от газове във външната обвивка на Слънцето (короната). Нормалното (средно) състояние на йоносферата се дължи на постоянна мощна радиация. В нормалната йоносфера настъпват редовни промени, дължащи се на дневното въртене на Земята и сезонните разлики в ъгъла на падане на слънчевите лъчи по обяд, но също така настъпват непредвидими и резки промени в състоянието на йоносферата.
Смущения в йоносферата.Както е известно, на Слънцето възникват мощни циклично повтарящи се смущения, които достигат максимум на всеки 11 години. Наблюденията по програмата на Международната геофизична година (IGY) съвпаднаха с периода на най-висока слънчева активност за целия период на систематични метеорологични наблюдения, т.е. от началото на 18 век. По време на периоди на висока активност яркостта на някои области на Слънцето се увеличава няколко пъти и те изпращат мощни импулси на ултравиолетово и рентгеново лъчение. Такива явления се наричат ​​слънчеви изригвания. Продължават от няколко минути до един-два часа. По време на изригването слънчевият газ (предимно протони и електрони) се изригва и елементарните частици се втурват в открития космос. Електромагнитното и корпускулярно излъчване от Слънцето по време на такива изригвания оказва силно въздействие върху земната атмосфера. Първоначалната реакция се наблюдава 8 минути след изригването, когато до Земята достигат интензивни ултравиолетови и рентгенови лъчи. В резултат на това рязко се увеличава йонизацията; Рентгеновите лъчи проникват в атмосферата до долната граница на йоносферата; броят на електроните в тези слоеве нараства толкова много, че радиосигналите се поглъщат почти напълно („изгасват“). Допълнителното поглъщане на радиация води до нагряване на газа, което допринася за развитието на ветрове. Йонизираният газ е електрически проводник и когато се движи в магнитното поле на Земята, възниква ефект на динамо и се създава електрически ток. Такива течения могат от своя страна да причинят забележими смущения в магнитното поле и да се проявят под формата на магнитни бури. Тази начална фаза отнема само кратко време, съответстваща на продължителността на слънчевото изригване. По време на мощни изригвания на Слънцето поток от ускорени частици се втурва в космоса. Когато се насочи към Земята, започва втората фаза, която има голямо влияниевърху състоянието на атмосферата. Много природни явления, най-известните от които са полярните сияния, показват, че значителен брой заредени частици достигат до Земята (виж също AURORAURAL). Въпреки това процесите на отделяне на тези частици от Слънцето, техните траектории в междупланетното пространство и механизмите на взаимодействие с магнитното поле и магнитосферата на Земята все още не са достатъчно проучени. Проблемът стана по-сложен след откриването през 1958 г. от Джеймс Ван Алън на черупки, състоящи се от заредени частици, задържани от геомагнитно поле. Тези частици се движат от едно полукълбо в друго, въртящи се в спирали около линиите на магнитното поле. В близост до Земята, на височина, зависеща от формата на силовите линии и енергията на частиците, има „точки на отражение“, в които частиците променят посоката на движение в обратна (фиг. 3). Тъй като силата на магнитното поле намалява с разстоянието от Земята, орбитите, по които се движат тези частици, са донякъде изкривени: електроните се отклоняват на изток, а протоните на запад. Поради това те са разпространени под формата на колани по цялото земно кълбо.

Някои последствия от нагряването на атмосферата от Слънцето.Слънчевата енергия влияе на цялата атмосфера. Пояси, образувани от заредени частици в магнитното поле на Земята и въртящи се около нея, вече бяха споменати по-горе. Тези пояси се доближават най-много до земната повърхност в субполярните области (виж фиг. 3), където се наблюдават сияния. Фигура 1 показва, че в авроралните региони в Канада температурите на термосферата са значително по-високи, отколкото в югозападните Съединени щати. Вероятно уловените частици освобождават част от енергията си в атмосферата, особено когато се сблъскат с газови молекули близо до точките на отражение, и напускат предишните си орбити. Така се нагряват високите слоеве на атмосферата в авроралната зона. Друго важно откритие беше направено при изучаване на орбитите на изкуствени спътници. Луиджи Якия, астроном от Смитсонианската астрофизична обсерватория, смята, че леките отклонения в тези орбити се дължат на промени в плътността на атмосферата, тъй като тя се нагрява от Слънцето. Той предположи наличието на максимална електронна плътност на надморска височина над 200 км в йоносферата, която не съответства на слънчевия пладне, но под въздействието на силите на триене се забавя по отношение на него с около два часа. По това време стойностите на атмосферната плътност, типични за надморска височина от 600 км, се наблюдават на ниво от прибл. 950 км. В допълнение, максималната електронна плътност изпитва неравномерни колебания, дължащи се на краткотрайни проблясъци на ултравиолетово и рентгеново лъчение от Слънцето. L. Iacchia също откри краткотрайни колебания в плътността на въздуха, съответстващи на слънчеви изригвания и смущения в магнитното поле. Тези явления се обясняват с навлизането на частици от слънчев произход в земната атмосфера и нагряването на онези слоеве, в които орбитират сателитите.
АТМОСФЕРНО ЕЛЕКТРИЧЕСТВО
В повърхностния слой на атмосферата малка част от молекулите подлежат на йонизация под въздействието на космически лъчи, радиация от радиоактивни скали и разпадни продукти на радий (главно радон) в самия въздух. По време на йонизация атомът губи електрон и придобива положителен заряд. Свободният електрон бързо се комбинира с друг атом, за да образува отрицателно зареден йон. Такива сдвоени положителни и отрицателни йони имат молекулни размери. Молекулите в атмосферата са склонни да се групират около тези йони. Няколко молекули, комбинирани с йон, образуват комплекс, обикновено наричан „лек йон“. Атмосферата съдържа и комплекси от молекули, известни в метеорологията като кондензационни ядра, около които при насищане на въздуха с влага започва процесът на кондензация. Тези ядра са частици сол и прах, както и замърсители, изпускани във въздуха от промишлени и други източници. Леките йони често се прикрепят към такива ядра, образувайки "тежки йони". Под въздействието на електрическо поле леките и тежките йони се преместват от една област на атмосферата в друга, пренасяйки електрически заряди. Въпреки че атмосферата обикновено не се счита за електропроводима, тя има известна проводимост. Следователно зареденото тяло, оставено във въздуха, бавно губи своя заряд. Атмосферната проводимост се увеличава с надморска височина поради увеличения интензитет на космическите лъчи, намалената загуба на йони при по-ниско налягане (и следователно по-дълъг среден свободен път) и по-малко тежки ядра. Атмосферната проводимост достига максималната си стойност на надморска височина от ок. 50 км, т.нар "ниво на компенсация". Известно е, че между повърхността на Земята и „нивото на компенсация“ съществува постоянна потенциална разлика от няколкостотин киловолта, т.е. постоянно електрическо поле. Оказа се, че потенциалната разлика между определена точка във въздуха на височина няколко метра и повърхността на Земята е много голяма – повече от 100 V. Атмосферата има положителен заряд, а земната повърхност е заредена отрицателно . Тъй като електрическото поле е област, във всяка точка от която има определена потенциална стойност, можем да говорим за потенциален градиент. При ясно време в долните няколко метра напрегнатостта на електрическото поле на атмосферата е почти постоянна. Поради разликите в електрическата проводимост на въздуха в повърхностния слой, потенциалният градиент е подложен на ежедневни колебания, чийто курс варира значително от място на място. При липса на локални източници на замърсяване на въздуха - над океаните, високо в планините или в полярните региони - денонощната вариация на потенциалния градиент е еднаква при ясно време. Големината на градиента зависи от универсалното или средното време по Гринуич (UT) и достига максимум в 19 часа E. Appleton предположи, че тази максимална електрическа проводимост вероятно съвпада с най-голямата гръмотевична буря в планетарен мащаб. Мълниите по време на гръмотевични бури носят отрицателен заряд на повърхността на Земята, тъй като основите на най-активните купесто-дъждовни гръмотевични облаци имат значителен отрицателен заряд. Върховете на гръмотевичните облаци имат положителен заряд, който според изчисленията на Холцер и Саксън се оттича от върховете им по време на гръмотевични бури. Без постоянно попълване зарядът на земната повърхност би бил неутрализиран от атмосферната проводимост. Предположението, че потенциалната разлика между земната повърхност и "нивото на компенсация" се поддържа от гръмотевични бури, се подкрепя от статистически данни. Например, максималният брой гръмотевични бури се наблюдава в долината на реката. Амазонки. Най-често там има гръмотевични бури в края на деня, т.е. ДОБРЕ. 19:00 средно време по Гринуич, когато потенциалният градиент е максимален навсякъде по света. Освен това, сезонните вариации във формата на кривите на дневните вариации на потенциалния градиент също са в пълно съответствие с данните за глобалното разпределение на гръмотевичните бури. Някои изследователи твърдят, че източникът на електрическото поле на Земята може да е външен по произход, тъй като се смята, че електрическите полета съществуват в йоносферата и магнитосферата. Това обстоятелство вероятно обяснява появата на много тесни удължени форми на сияния, подобни на кулиси и арки
(вижте също AURORA LIGHTS). Поради наличието на потенциален градиент и атмосферна проводимост, заредените частици започват да се движат между „нивото на компенсация“ и земната повърхност: положително заредените йони се движат към земната повърхност, а отрицателно заредените йони се движат нагоре от нея. Силата на този ток е ок. 1800 A. Въпреки че тази стойност изглежда голяма, трябва да се помни, че тя е разпределена по цялата повърхност на Земята. Силата на тока във въздушен стълб с основна площ от 1 m2 е само 4 * 10 -12 A. От друга страна, силата на тока по време на разряд на мълния може да достигне няколко ампера, въпреки че, разбира се, такъв изхвърлянето има кратка продължителност - от част от секундата до цяла секунда или малко повече с повтарящи се удари. Мълнията представлява голям интерес не само като особен природен феномен. Той дава възможност да се наблюдава електрически разряд в газова среда при напрежение от няколкостотин милиона волта и разстояние между електродите от няколко километра. През 1750 г. Б. Франклин предлага на Кралското общество в Лондон да проведе експеримент с железен прът, монтиран върху изолираща основа и монтиран на висока кула. Той очакваше, че когато гръмотевичен облак се приближи до кулата, заряд с противоположния знак ще бъде концентриран в горния край на първоначално неутралния прът, а заряд със същия знак като в основата на облака ще бъде концентриран в долния край . Ако силата на електрическото поле по време на разряд на мълния се увеличи достатъчно, зарядът от горния край на пръта частично ще изтече във въздуха и прътът ще придобие заряд със същия знак като основата на облака. Експериментът, предложен от Франклин, не е проведен в Англия, но е извършен през 1752 г. в Марли близо до Париж от френския физик Жан д'Аламбер.Той използва железен прът с дължина 12 m, поставен в стъклена бутилка (която служи за изолатор), но не го постави на кулата.На 10 май неговият асистент съобщи, че когато гръмотевичен облак е бил над щанга, са произведени искри, когато заземен проводник е бил доближен до него.Самият Франклин, без да знае за успешния експеримент, проведен във Франция , през юни същата година провежда известния си експеримент с хвърчило и наблюдава електрически искри в края на тел, свързана с него.На следващата година, докато изучава зарядите, събрани от пръчка, Франклин открива, че основите на гръмотевичните облаци обикновено са отрицателно заредени. По-подробни изследвания на мълнията станаха възможни в края на 19 век благодарение на подобренията във фотографските техники, особено след изобретяването на апарата с въртящи се лещи, което направи възможно записването на бързо развиващи се процеси. Този тип камера се използва широко при изследване на искрови разряди. Установено е, че има няколко вида мълнии, като най-често срещаните са линейни, равнинни (в облака) и кълбовидни (въздушни разряди). Линейната мълния е искров разряд между облак и земната повърхност, следващ канал с разклонения надолу. Плоската мълния възниква в гръмотевичен облак и се появява като проблясъци на дифузна светлина. Въздушните разряди на кълбовидни мълнии, започващи от гръмотевичен облак, често са насочени хоризонтално и не достигат земната повърхност.

Гръмотевичният разряд обикновено се състои от три или повече повтарящи се разряда - импулси, следващи един и същи път. Интервалите между последователните импулси са много кратки, от 1/100 до 1/10 s (това е причината за трептенето на светкавицата). Като цяло светкавицата продължава около секунда или по-малко. Типичен процес на развитие на мълния може да бъде описан по следния начин. Първо, слабо светещ лидерен разряд се втурва отгоре към земната повърхност. Когато го достигне, ярко светещ обратен или основен изход преминава от земята нагоре през канала, положен от лидера. Водещият разряд, като правило, се движи по зигзагообразен начин. Скоростта на разпространението му варира от сто до няколкостотин километра в секунда. По пътя си той йонизира молекулите на въздуха, създавайки канал с повишена проводимост, през който обратният разряд се движи нагоре със скорост приблизително сто пъти по-голяма от тази на водещия разряд. Размерът на канала е трудно да се определи, но диаметърът на водещия изход се оценява на 1-10 m, а диаметърът на обратния изход е няколко сантиметра. Гръмотевичните разряди създават радиосмущения, като излъчват радиовълни в широк диапазон - от 30 kHz до свръхниски честоти. Най-голямото излъчване на радиовълни вероятно е в диапазона от 5 до 10 kHz. Такива нискочестотни радиосмущения са „концентрирани“ в пространството между долната граница на йоносферата и земната повърхност и могат да се разпространят на разстояния от хиляди километри от източника.
ПРОМЕНИ В АТМОСФЕРАТА
Въздействие на метеори и метеорити.Въпреки че понякога метеорните дъждове създават драматична светлина, отделни метеори рядко се виждат. Много по-многобройни са невидимите метеори, твърде малки, за да бъдат видими, когато бъдат погълнати от атмосферата. Някои от най-малките метеори вероятно изобщо не се нагряват, а само се улавят от атмосферата. Тези малки частици с размери от няколко милиметра до десет хилядни от милиметъра се наричат ​​микрометеорити. Количеството метеоритен материал, навлизащ в атмосферата всеки ден, варира от 100 до 10 000 тона, като по-голямата част от този материал идва от микрометеорити. Тъй като метеоритната материя частично изгаря в атмосферата, нейният газов състав се допълва със следи от различни химически елементи. Например, скалисти метеори въвеждат литий в атмосферата. Изгарянето на метални метеори води до образуването на малки сферични железни, желязо-никелови и други капчици, които преминават през атмосферата и се утаяват на земната повърхност. Те могат да бъдат намерени в Гренландия и Антарктика, където ледените покривки остават почти непроменени в продължение на години. Океанолозите ги намират в дънни океански седименти. Повечето метеорни частици, влизащи в атмосферата, се утаяват в рамките на приблизително 30 дни. Някои учени смятат, че този космически прах играе важна роля при образуването на атмосферни явления като дъжд, тъй като служи като кондензационни ядра за водни пари. Следователно се приема, че валежите са статистически свързани с големите метеорни потоци. Някои експерти обаче смятат, че тъй като общото количество на метеоритен материал е много десетки пъти по-голямо от това дори на най-големия метеорен поток, промяната в общото количество на този материал в резултат на един такъв дъжд може да бъде пренебрегната. Въпреки това, няма съмнение, че най-големите микрометеорити и, разбира се, видимите метеорити оставят дълги следи от йонизация във високите слоеве на атмосферата, главно в йоносферата. Такива следи могат да се използват за радиокомуникации на дълги разстояния, тъй като отразяват високочестотни радиовълни. Енергията на метеорите, влизащи в атмосферата, се изразходва главно, а може би и изцяло, за нейното нагряване. Това е един от второстепенните компоненти на топлинния баланс на атмосферата.
Въглероден диоксид от промишлен произход.През карбоновия период дървесната растителност е била широко разпространена на Земята. По-голямата част от въглеродния диоксид, абсорбиран от растенията по това време, се натрупва във въглищни находища и нефтоносни седименти. Човекът се е научил да използва огромни запаси от тези минерали като източник на енергия и сега бързо връща въглеродния диоксид в кръговрата на веществата. Състоянието на вкаменелости вероятно е ок. 4*10 13 тона карбон. През последния век човечеството е изгорило толкова много изкопаеми горива, че приблизително 4*10 11 тона въглерод са били върнати в атмосферата. В момента има ок. 2 * 10 12 тона въглерод, а през следващите сто години поради изгарянето на изкопаеми горива тази цифра може да се удвои. Въпреки това, не целият въглерод ще остане в атмосферата: част от него ще се разтвори в океанските води, част ще бъде абсорбирана от растенията, а друга част ще бъде свързана в процеса на изветряне на скалите. Все още не е възможно да се предвиди колко въглероден диоксид ще се съдържа в атмосферата или какво точно въздействие ще има върху климата на земното кълбо. Смята се обаче, че всяко увеличаване на съдържанието му ще доведе до затопляне, въпреки че изобщо не е задължително всяко затопляне да повлияе значително на климата. Концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата, според резултатите от измерванията, забележимо нараства, макар и с бавни темпове. Климатичните данни за Svalbard и Little America Station на шелфовия лед Рос в Антарктида показват увеличение на средните годишни температури съответно с 5°C и 2,5°C за период от приблизително 50 години.
Излагане на космическа радиация.Когато високоенергийните космически лъчи взаимодействат с отделни компоненти на атмосферата, се образуват радиоактивни изотопи. Сред тях се откроява въглеродният изотоп 14C, който се натрупва в растителни и животински тъкани. Чрез измерване на радиоактивността на органични вещества, които дълго време не са обменяли въглерод с околната среда, може да се определи тяхната възраст. Радиовъглеродният метод се утвърди като най-надеждният метод за датиране на изкопаеми организми и обекти на материалната култура, чиято възраст не надвишава 50 хиляди години. Други радиоактивни изотопи с дълъг период на полуразпад могат да се използват за датиране на материали на стотици хиляди години, ако основното предизвикателство за измерване на изключително ниски нива на радиоактивност може да бъде разрешено.
(вижте също РАДИОВЪГЛЕРОДНО ДАТИРАНЕ).
ПРОИЗХОД НА ЗЕМНАТА АТМОСФЕРА
Историята на образуването на атмосферата все още не е напълно надеждно реконструирана. Въпреки това са идентифицирани някои вероятни промени в неговия състав. Образуването на атмосферата започва веднага след образуването на Земята. Има доста основателни причини да се смята, че в процеса на еволюцията на Земята и придобиването на размери и маса, близки до съвременните, тя почти напълно е загубила първоначалната си атмосфера. Смята се, че на ранен етап Земята е била в разтопено състояние и ок. Преди 4,5 милиарда години се е оформил в твърдо тяло. Този крайъгълен камък се приема за начало на геоложката хронология. Оттогава е имало бавна еволюция на атмосферата. Някои геоложки процеси, като изливането на лава по време на вулканични изригвания, бяха придружени от отделяне на газове от недрата на Земята. Те вероятно включват азот, амоняк, метан, водна пара, въглероден оксид и диоксид. Под въздействието на слънчевата ултравиолетова радиация водните пари се разлагат на водород и кислород, но освободеният кислород реагира с въглероден оксид, за да образува въглероден диоксид. Амонякът се разлага на азот и водород. По време на процеса на дифузия водородът се издига нагоре и напуска атмосферата, а по-тежкият азот не може да се изпари и постепенно се натрупва, превръщайки се в негов основен компонент, въпреки че част от него се свързва по време на химична реакция . Под въздействието на ултравиолетовите лъчи и електрическите разряди смес от газове, които вероятно са присъствали в първоначалната атмосфера на Земята, влизат в химични реакции, в резултат на които се образуват органични вещества, по-специално аминокиселини. Следователно животът може да е възникнал в атмосфера, коренно различна от съвременната. С появата на примитивните растения започва процесът на фотосинтеза (виж също ФОТОСИНТЕЗА), придружен от освобождаване на свободен кислород. Този газ, особено след дифузия в горните слоеве на атмосферата, започна да защитава долните й слоеве и повърхността на Земята от животозастрашаваща ултравиолетова и рентгенова радиация. Изчислено е, че наличието на само 0,00004 от съвременния обем кислород може да доведе до образуването на слой с половината от настоящата концентрация на озон, който въпреки това осигурява много значителна защита от ултравиолетовите лъчи. Също така е вероятно първичната атмосфера да е съдържала много въглероден диоксид. Той е изразходван по време на фотосинтезата и концентрацията му трябва да е намаляла с развитието на растителния свят, а също и поради абсорбцията по време на определени геоложки процеси. Тъй като парниковият ефект е свързан с наличието на въглероден диоксид в атмосферата, някои учени смятат, че колебанията в концентрацията му са една от важните причини за мащабни климатични промени в историята на Земята, като ледникови периоди. Хелият, присъстващ в съвременната атмосфера, вероятно е до голяма степен продукт на радиоактивното разпадане на уран, торий и радий. Тези радиоактивни елементи излъчват алфа частици, които са ядрата на хелиевите атоми. Тъй като по време на радиоактивния разпад не се създава или губи електрически заряд, има два електрона за всяка алфа частица. В резултат на това той се комбинира с тях, образувайки неутрални хелиеви атоми. Радиоактивните елементи се съдържат в минералите, разпръснати в скалите, така че значителна част от образувания в резултат на радиоактивния разпад хелий се задържа в тях, излизайки много бавно в атмосферата. Известно количество хелий се издига нагоре в екзосферата поради дифузия, но поради постоянния приток от земната повърхност обемът на този газ в атмосферата е постоянен. Въз основа на спектралния анализ на звездната светлина и изследването на метеоритите е възможно да се оцени относителното изобилие на различни химични елементи във Вселената. Концентрацията на неон в космоса е около десет милиарда пъти по-висока от тази на Земята, на криптон е десет милиона пъти по-висока, а на ксенон е милион пъти по-висока. От това следва, че концентрацията на тези инертни газове, които първоначално са присъствали в земната атмосфера и не са били възстановени по време на химически реакции, е намаляла значително, вероятно дори на етапа на загуба на първичната атмосфера от Земята. Изключение прави инертният газ аргон, тъй като под формата на изотопа 40Ar той все още се образува по време на радиоактивното разпадане на изотопа на калия.
ОПТИЧНИ ФЕНОМЕНИ
Разнообразието от оптични явления в атмосферата се дължи на различни причини. Най-често срещаните явления включват светкавици (вижте по-горе) и много зрелищните северни и южни полярни сияния (вижте също AURORA). Освен това особено интересни са дъгата, галът, пархелият (лъжливото слънце) и арките, короната, ореолите и призраците на Брокен, миражите, огньовете на Свети Елмо, светещите облаци, зелените и сумеречните лъчи. Дъгата е най-красивото атмосферно явление. Обикновено това е огромна арка, състояща се от многоцветни ивици, наблюдавана, когато Слънцето осветява само част от небето и въздухът е наситен с водни капки, например по време на дъжд. Многоцветните дъги са подредени в спектрална последователност (червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго, виолетово), но цветовете почти никога не са чисти, защото ивиците се припокриват. По правило физическите характеристики на дъгите варират значително и следователно външен видте са много разнообразни. Тяхната обща черта е, че центърът на дъгата винаги е разположен на права линия, прекарана от Слънцето към наблюдателя. Основната дъга е дъга, състояща се от най-ярките цветове - червено отвън и лилаво отвътре. Понякога се вижда само една дъга, но често странична дъга се появява от външната страна на основната дъга. Той няма толкова ярки цветове като първия, а червените и лилавите ивици в него сменят местата си: червената е разположена отвътре. Образуването на основната дъга се обяснява с двойно пречупване (виж също ОПТИКА) и единично вътрешно отражение на слънчевите лъчи (виж фиг. 5). Прониквайки вътре в капка вода (А), лъч светлина се пречупва и разлага, сякаш преминава през призма. След това достига противоположната повърхност на капката (B), отразява се от нея и напуска капката навън (C). В този случай светлинният лъч се пречупва втори път, преди да достигне до наблюдателя. Оригиналният бял лъч се разлага на лъчи различни цветовес ъгъл на отклонение 2°. При образуването на вторична дъга се получава двойно пречупване и двойно отражение на слънчевите лъчи (виж фиг. 6). В този случай светлината се пречупва, прониквайки в капката през долната й част (А) и се отразява от вътрешната повърхност на капката първо в точка B, след това в точка C. В точка D светлината се пречупва, оставяйки капката към наблюдателя.

При изгрев и залез наблюдателят вижда дъга под формата на дъга, равна на половин кръг, тъй като оста на дъгата е успоредна на хоризонта. Ако Слънцето е по-високо над хоризонта, дъгата на дъгата е по-малка от половината от обиколката. Когато Слънцето се издигне над 42° над хоризонта, дъгата изчезва. Навсякъде, освен на високи географски ширини, дъгата не може да се появи по обяд, когато слънцето е твърде високо. Интересно е да се оцени разстоянието до дъгата. Въпреки че многоцветната дъга изглежда разположена в същата равнина, това е илюзия. Всъщност дъгата има огромна дълбочина и може да си представим като повърхността на кух конус, на върха на който се намира наблюдателят. Оста на конуса свързва Слънцето, наблюдателя и центъра на дъгата. Наблюдателят изглежда сякаш по повърхността на този конус. Двама души никога не могат да видят една и съща дъга. Разбира се, можете да наблюдавате по същество същия ефект, но двете дъги заемат различни позиции и се образуват от различни водни капчици. Когато дъжд или спрей образуват дъга, пълният оптичен ефект се постига чрез комбинирания ефект на всички водни капки, пресичащи повърхността на конуса на дъгата с наблюдателя на върха. Ролята на всяка капка е мимолетна. Повърхността на дъговия конус се състои от няколко слоя. Бързо пресичайки ги и преминавайки през поредица от критични точки, всяка капка моментално разлага слънчевия лъч на целия спектър в строго определена последователност - от червено до виолетово. Много капки пресичат повърхността на конуса по същия начин, така че дъгата изглежда на наблюдателя като непрекъсната както по протежение на дъгата, така и напречно. Ореолите са бели или преливащи се светлинни дъги и кръгове около диска на Слънцето или Луната. Те възникват поради пречупването или отразяването на светлината от ледени или снежни кристали в атмосферата. Кристалите, които образуват ореола, са разположени на повърхността на въображаем конус с ос, насочена от наблюдателя (от върха на конуса) към Слънцето. При определени условия атмосферата може да бъде наситена с малки кристали, много от чиито лица образуват прав ъгъл с равнината, минаваща през Слънцето, наблюдателя и тези кристали. Такива лица отразяват входящите светлинни лъчи с отклонение от 22°, образувайки ореол, който е червеникав отвътре, но може да се състои и от всички цветове на спектъра. По-рядко се среща ореол с ъглов радиус 46°, разположен концентрично около 22° ореол. Вътрешната му страна също има червеникав оттенък. Причината за това е и пречупването на светлината, което се случва в този случай по ръбовете на кристалите, образуващи прави ъгли. Широчината на пръстена на такъв ореол надвишава 2,5°. Както 46-градусовите, така и 22-градусовите ореоли обикновено са най-ярки в горната част и долни частипръстени. Редкият 90-градусов ореол е слабо светещ, почти безцветен пръстен с общ центърс два други ореола. Ако е цветен, ще има червен цвят от външната страна на пръстена. Механизмът на възникване на този тип хало не е напълно изяснен (фиг. 7).

Пархелии и арки.Пархеличният кръг (или кръг от фалшиви слънца) е бял пръстен с център в зенитната точка, минаващ през Слънцето успоредно на хоризонта. Причината за образуването му е отразяването на слънчевата светлина от краищата на повърхностите на ледените кристали. Ако кристалите са достатъчно равномерно разпределени във въздуха, той става видим пълен кръг . Пархелиите или фалшивите слънца са ярко светещи петна, напомнящи Слънцето, които се образуват в пресечните точки на пархеличния кръг с ореоли с ъглови радиуси от 22°, 46° и 90°. Най-често срещаният и най-ярък пархелий се образува в пресечната точка с 22-градусовия ореол, обикновено оцветен в почти всеки цвят на дъгата. Много по-рядко се наблюдават фалшиви слънца в пресечните точки с 46- и 90-градусови ореоли. Пархелиите, които се срещат при пресичане с 90-градусови ореоли, се наричат ​​парантелии или фалшиви противослънца. Понякога се вижда и антелиум (антислънце) - светло петно, разположено върху пархелиевия пръстен точно срещу Слънцето. Предполага се, че причината за това явление е двойното вътрешно отражение на слънчевата светлина. Отразеният лъч следва същия път като падащия лъч, но в обратна посока. Близка до зенита дъга, понякога неправилно наричана горна допирателна дъга на 46-градусов ореол, е дъга от 90° или по-малко, центрирана в зенита, разположена приблизително на 46° над Слънцето. Вижда се рядко и само за няколко минути, има ярки цветове, като червеният цвят е ограничен до външната страна на дъгата. Близката до зенита дъга е забележителна със своя цвят, яркост и ясни очертания. Друг интересен и много рядък оптичен ефект от типа хало е дъгата на Ловиц. Те възникват като продължение на пархелиите в пресечната точка с 22-градусовия ореол, излизат от външната страна на ореола и са леко вдлъбнати към Слънцето. Колони от белезникава светлина, като различни кръстове, понякога се виждат призори или здрач, особено в полярните региони, и могат да придружават както Слънцето, така и Луната. Понякога се наблюдават лунни ореоли и други ефекти, подобни на описаните по-горе, като най-често срещаният лунен ореол (пръстен около Луната) има ъглов радиус от 22°. Точно както фалшивите слънца, фалшивите луни могат да възникнат. Короните или короните са малки концентрични цветни пръстени около Слънцето, Луната или други ярки обекти, които се наблюдават от време на време, когато източникът на светлина е зад полупрозрачни облаци. Радиусът на короната е по-малък от радиуса на ореола и е прибл. 1-5°, синият или виолетовият пръстен е най-близо до Слънцето. Корона възниква, когато светлината се разпръсне от малки водни капчици, образувайки облак. Понякога короната изглежда като светещо петно ​​(или ореол), заобикалящо Слънцето (или Луната), което завършва с червеникав пръстен. В други случаи най-малко два концентрични пръстена с по-голям диаметър, много слабо оцветени, се виждат извън ореола. Това явление е придружено от дъговидни облаци. Понякога краищата на много високи облаци имат ярки цветове.
Глория (ореоли). IN специални условиявъзникват необичайни атмосферни явления. Ако Слънцето е зад наблюдателя и сянката му се проектира върху близки облаци или завеса от мъгла, при определено състояние на атмосферата около сянката на главата на човек можете да видите цветен светещ кръг - ореол. Обикновено такъв ореол се образува поради отразяването на светлината от капки роса върху тревна морава. Глориите също често се срещат около сянката, хвърлена от самолета върху долните облаци.
Призраците на Брокен.В някои райони на земното кълбо, когато сянката на наблюдател, разположен на хълм при изгрев или залез слънце, падне зад него върху облаци, разположени на кратко разстояние, се открива поразителен ефект: сянката придобива колосални размери. Това се случва поради отразяването и пречупването на светлината от малки водни капчици в мъглата. Описаният феномен е наречен "Призракът на Брокен" на името на върха в планината Харц в Германия.
миражи- оптичен ефект, причинен от пречупването на светлината при преминаване през слоеве въздух с различна плътност и изразяващ се в появата на виртуално изображение. В този случай отдалечените обекти може да изглеждат повдигнати или спуснати спрямо действителното им положение, а също така могат да бъдат изкривени и да придобият неправилни, фантастични форми. Миражите често се наблюдават в горещ климат, като например над пясъчни равнини. По-ниските миражи са често срещани, когато далечна, почти равна повърхност на пустинята придобива вид на открита вода, особено когато се гледа от леко възвишение или просто се намира над слой нагрят въздух. Тази илюзия обикновено се появява на нагрят асфалтов път, който изглежда като водна повърхност далеч напред. В действителност тази повърхност е отражение на небето. Под нивото на очите могат да се появят предмети в тази „вода“, обикновено обърнати с главата надолу. Върху нагрятата земна повърхност се образува „въздушна пластова торта“, като най-близкият до земята слой е най-горещ и толкова разреден, че светлинните вълни, преминаващи през него, се изкривяват, тъй като скоростта на тяхното разпространение варира в зависимост от плътността на средата. . Горните миражи са по-рядко срещани и по-живописни от долните. Отдалечени обекти (често разположени отвъд морския хоризонт) се появяват с главата надолу в небето, а понякога и изправено изображение на същия обект се появява отгоре. Това явление е характерно за студените райони, особено когато има значителна температурна инверсия, когато има по-топъл слой въздух над по-студен слой. Този оптичен ефект се проявява в резултат на сложни модели на разпространение на фронта на светлинните вълни в слоеве въздух с нехомогенна плътност. Много необичайни миражи се случват от време на време, особено в полярните региони. Когато миражите се появят на сушата, дърветата и другите компоненти на ландшафта са с главата надолу. Във всички случаи обектите се виждат по-ясно в горните миражи, отколкото в долните. Когато границата на две въздушни маси е вертикална равнина, понякога се наблюдават странични миражи.
Огънят на Свети Елмо.Някои оптични явления в атмосферата (например сиянието и най-разпространеното метеорологично явление - мълнията) имат електричен характер. Много по-рядко се срещат светлините на Свети Елмо - светещи бледосини или лилави четки с дължина от 30 cm до 1 m или повече, обикновено на върховете на мачтите или краищата на ярдове на кораби в морето. Понякога изглежда, че целият такелаж на кораба е покрит с фосфор и свети. Огънят на Свети Елмо понякога се появява по планинските върхове, както и по шпиловете и острите ъгли на високи сгради. Това явление представлява четкови електрически разряди в краищата на електрическите проводници, когато силата на електрическото поле в атмосферата около тях значително се увеличава. Will-o'-the-wisps са бледо синкаво или зеленикаво сияние, което понякога се наблюдава в блата, гробища и крипти. Те често изглеждат като пламък на свещ, издигнат на около 30 см над земята, тихо гори, не отдава топлина и се рее за момент над обекта. Светлината изглежда напълно неуловима и когато наблюдателят се приближи, тя сякаш се премества на друго място. Причината за това явление е разлагането на органични остатъци и спонтанното запалване на блатен газ метан (CH4) или фосфин (PH3). Will-o'-the-wisps имат различни форми, понякога дори сферични. Зелен лъч - проблясък на изумрудено зелена слънчева светлина в момента, когато последният лъч на Слънцето изчезва зад хоризонта. Червеният компонент на слънчевата светлина изчезва първи, всички останали следват по ред, а последният остава изумрудено зелен. Това явление възниква само когато само самият ръб на слънчевия диск остава над хоризонта, в противен случай се получава смесване на цветове. Крепускулните лъчи са разминаващи се лъчи слънчева светлина, които стават видими поради осветяването им от прах във високите слоеве на атмосферата. Сенките на облаците образуват тъмни ивици, а между тях се разпространяват лъчи. Този ефект възниква, когато слънцето е ниско на хоризонта преди зазоряване или след залез.

Земната атмосфера е газовата обвивка на планетата. Долната граница на атмосферата минава близо до повърхността на земята (хидросферата и земната кора), а горната граница е зоната на контакт с космическото пространство (122 km). Атмосферата съдържа много различни елементи. Основните са: 78% азот, 20% кислород, 1% аргон, въглероден диоксид, неонов галий, водород и др. Интересни факти можете да намерите в края на статията или като кликнете върху.

Атмосферата има ясно изразени слоеве въздух. Слоевете въздух се различават един от друг по температура, разлика в газовете и тяхната плътност и. Трябва да се отбележи, че слоевете на стратосферата и тропосферата защитават Земята от слънчевата радиация. В по-високите слоеве жив организъм може да получи смъртоносна доза ултравиолетов слънчев спектър. За да преминете бързо към желания слой атмосфера, щракнете върху съответния слой:

Тропосфера и тропопауза

Тропосфера - температура, налягане, надморска височина

Горната граница е приблизително 8 - 10 км. В умерените ширини е 16 - 18 км, а в полярните е 10 - 12 км. Тропосфера- Това е долният основен слой на атмосферата. Този слой съдържа повече от 80% от общата маса на атмосферния въздух и близо 90% от цялата водна пара. Именно в тропосферата възникват конвекция и турбулентност, образуват се и възникват циклони. температуранамалява с увеличаване на надморската височина. Наклон: 0,65°/100 м. Нагрятата земя и вода загряват околния въздух. Нагретият въздух се издига, охлажда се и образува облаци. Температурата в горните граници на слоя може да достигне – 50/70 °C.

Именно в този слой се случват промени в климатичните условия. Долната граница на тропосферата се нарича ниво на земята, тъй като има много летливи микроорганизми и прах. Скоростта на вятъра се увеличава с увеличаване на височината в този слой.

Тропопауза

Това е преходният слой от тропосферата към стратосферата. Тук зависимостта на намаляването на температурата с увеличаване на надморската височина спира. Тропопаузата е минималната надморска височина, при която вертикалният температурен градиент пада до 0,2°C/100 м. Височината на тропопаузата зависи от силни климатични явления като циклони. Височината на тропопаузата намалява над циклоните и се увеличава над антициклоните.

Стратосфера и стратопауза

Височината на стратосферния слой е приблизително 11 до 50 km. Има лека промяна на температурата на височина 11 - 25 км. На надморска височина 25 - 40 км се наблюдава инверсиятемператури, от 56,5 се повишава до 0,8°C. От 40 км до 55 км температурата остава 0°C. Тази област се нарича - Стратопауза.

В стратосферата се наблюдава ефектът на слънчевата радиация върху газовите молекули, те се разпадат на атоми. В този слой почти няма водна пара. Съвременните свръхзвукови търговски самолети летят на височини до 20 км поради стабилни условия на полет. Височинните метеорологични балони се издигат на височина от 40 км. Тук има стабилни въздушни течения, скоростта им достига 300 км/ч. Също така се концентрира в този слой озон, слой, който абсорбира ултравиолетовите лъчи.

Мезосфера и мезопауза - състав, реакции, температура

Мезосферният слой започва на приблизително 50 km надморска височина и завършва на 80 - 90 km. Температурите намаляват с увеличаване на надморската височина с приблизително 0,25-0,3°C/100 м. Основният енергиен ефект тук е лъчистият топлообмен. Сложни фотохимични процеси, включващи свободни радикали (има 1 или 2 несдвоени електрона), тъй като те изпълняват светятатмосфера.

Почти всички метеори изгарят в мезосферата. Учените нарекли тази зона - Игноросферата. Тази зона е трудна за изследване, тъй като аеродинамичната авиация тук е много лоша поради плътността на въздуха, която е 1000 пъти по-малка от тази на Земята. А за изстрелване на изкуствени спътници плътността все още е много висока. Изследванията се извършват с метеорологични ракети, но това е извращение. Мезопаузапреходен слой между мезосферата и термосферата. Има температура най-малко -90°C.

Линия Карман

Линия на джобанаречена граница между земната атмосфера и космоса. Според Международната авиационна федерация (FAI) височината на тази граница е 100 км. Това определение е дадено в чест на американския учен Теодор фон Карман. Той установи, че приблизително на тази височина плътността на атмосферата е толкова ниска, че аеродинамичната авиация тук става невъзможна, тъй като скоростта на самолета трябва да е по-голяма евакуационна скорост. На такава височина понятието звукова бариера губи смисъл. Тук самолетът може да се управлява само с помощта на реактивни сили.

Термосфера и термопауза

Горната граница на този слой е приблизително 800 км. Температурата се повишава до приблизително 300 km надморска височина, където достига около 1500 K. Над температурата остава непроменена. В този слой възниква Полярно сияние- Възниква в резултат на въздействието на слънчевата радиация върху въздуха. Този процес се нарича още йонизация на атмосферния кислород.

Поради ниското разреждане на въздуха полетите над линията на Карман са възможни само по балистични траектории. Всички пилотирани орбитални полети (с изключение на полетите до Луната) се извършват в този слой на атмосферата.

Екзосфера - плътност, температура, височина

Височината на екзосферата е над 700 км. Тук газът е много разреден и процесът протича разсейване— изтичане на частици в междупланетното пространство. Скоростта на такива частици може да достигне 11,2 км/сек. Увеличаването на слънчевата активност води до разширяване на дебелината на този слой.

• Газовата обвивка не лети в космоса поради гравитацията. Въздухът се състои от частици, които имат собствена маса. От закона за гравитацията можем да заключим, че всеки обект с маса е привлечен от Земята.
• Законът на Buys-Ballot гласи, че ако сте в Северното полукълбо и стоите с гръб към вятъра, тогава ще има зона с високо налягане отдясно и ниско налягане отляво. В южното полукълбо всичко ще бъде обратното.

- въздушната обвивка на земното кълбо, въртяща се заедно със Земята. Горната граница на атмосферата условно се провежда на височина 150-200 км. Долната граница е земната повърхност.

Атмосферният въздух е смес от газове. По-голямата част от обема му в повърхностния слой на въздуха представлява азот (78%) и кислород (21%). Освен това въздухът съдържа инертни газове (аргон, хелий, неон и др.), въглероден диоксид (0,03), водна пара и различни твърди частици (прах, сажди, солни кристали).

Въздухът е безцветен, а цветът на небето се обяснява с характеристиките на разсейването на светлинните вълни.

Атмосферата се състои от няколко слоя: тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера.

Долният приземен слой на въздуха се нарича тропосфера.На различните географски ширини мощността му не е еднаква. Тропосферата следва формата на планетата и участва заедно със Земята в аксиално въртене. На екватора дебелината на атмосферата варира от 10 до 20 km. На екватора е по-голямо, а на полюсите е по-малко. Тропосферата се характеризира с максимална плътност на въздуха, в нея е концентрирана 4/5 от масата на цялата атмосфера. Тропосферата определя климатичните условия: тук се образуват различни въздушни маси, образуват се облаци и валежи, възниква интензивно хоризонтално и вертикално движение на въздуха.

Над тропосферата, до надморска височина от 50 km, се намира стратосфера.Характеризира се с по-ниска плътност на въздуха и липса на водни пари. В долната част на стратосферата на височини около 25 км. има "озонов екран" - слой от атмосферата с висока концентрация на озон, който абсорбира ултравиолетовото лъчение, което е фатално за организмите.

На надморска височина от 50 до 80-90 km се простира мезосфера.С увеличаване на надморската височина температурата се понижава със среден вертикален градиент (0,25-0,3)°/100 m, а плътността на въздуха намалява. Основният енергиен процес е лъчист топлообмен. Атмосферното сияние се причинява от сложни фотохимични процеси, включващи радикали и вибрационно възбудени молекули.

Термосфераразположени на надморска височина от 80-90 до 800 км. Плътността на въздуха тук е минимална, а степента на йонизация на въздуха е много висока. Температурите се променят в зависимост от активността на Слънцето. Поради големия брой заредени частици тук се наблюдават полярни сияния и магнитни бури.

Атмосферата е от голямо значение за природата на Земята.Без кислород живите организми не могат да дишат. Неговият озонов слой предпазва всички живи същества от вредните ултравиолетови лъчи. Атмосферата изглажда температурните колебания: земната повърхност не се преохлажда през нощта и не се прегрява през деня. В плътни слоеве на атмосферния въздух, преди да достигнат повърхността на планетата, метеоритите изгарят от тръни.

Атмосферата взаимодейства с всички слоеве на земята. С негова помощ се извършва обмен на топлина и влага между океана и сушата. Без атмосферата нямаше да има облаци, валежи или ветрове.

Човешката стопанска дейност оказва значително неблагоприятно въздействие върху атмосферата. Възниква замърсяване на атмосферния въздух, което води до повишаване на концентрацията на въглероден окис (CO 2 ). А това допринася за глобалното затопляне и засилва „парниковия ефект“. Озоновият слой на Земята е унищожен поради промишлени отпадъци и транспорт.

Атмосферата се нуждае от защита. IN развити страниПрилагат се комплекс от мерки за опазване на атмосферния въздух от замърсяване.

Все още имате въпроси? Искате ли да научите повече за атмосферата?
За да получите помощ от учител -.

blog.site, при пълно или частично копиране на материал е необходима връзка към първоизточника.

Атмосферата е един от най-важните компоненти на нашата планета. Именно тя „приютява“ хората от суровите условия на космоса, като слънчева радиация и космически отпадъци. Много факти за атмосферата обаче са неизвестни на повечето хора.

1. Истинският цвят на небето

Въпреки че е трудно за вярване, небето всъщност е лилаво. Когато светлината навлезе в атмосферата, частиците въздух и вода абсорбират светлината, разсейвайки я. В същото време виолетовият цвят се разпръсква най-много, поради което хората виждат синьо небе.

2. Изключителен елемент в земната атмосфера

Както мнозина си спомнят от училище, атмосферата на Земята се състои от приблизително 78% азот, 21% кислород и малки количества аргон, въглероден диоксид и други газове. Но малко хора знаят, че нашата атмосфера е единствената досега открита от учените (освен кометата 67P), в която има свободен кислород. Тъй като кислородът е силно реактивен газ, той често реагира с други химикали в космоса. Неговата чиста форма на Земята прави планетата обитаема.

3. Бяла ивица в небето

Със сигурност някои хора понякога са се чудили защо остава бяла ивица в небето зад реактивен самолет. Тези бели следи, известни като обратни следи, се образуват, когато горещите, влажни изгорели газове от двигателя на самолета се смесят с по-хладния външен въздух. Водните пари от отработените газове замръзват и стават видими.

4. Основни слоеве на атмосферата

Атмосферата на Земята се състои от пет основни слоя, които правят възможен животна планетата. Първата от тях, тропосферата, се простира от морското равнище до надморска височина от около 17 km на екватора. Повечето метеорологични явления се случват тук.

5. Озонов слой

Следващият слой на атмосферата, стратосферата, достига надморска височина от приблизително 50 km на екватора. Той съдържа озоновия слой, който предпазва хората от опасните ултравиолетови лъчи. Въпреки че този слой е над тропосферата, той всъщност може да е по-топъл поради енергията, погълната от слънчевите лъчи. Повечето реактивни самолети и метеорологични балони летят в стратосферата. Самолетите могат да летят по-бързо в него, защото са по-малко засегнати от гравитацията и триенето. Метеорологичните балони могат да предоставят по-добра картина на бурите, повечето от които се случват по-ниско в тропосферата.

6. Мезосфера

Мезосферата е средният слой, който се простира на височина от 85 km над повърхността на планетата. Температурата му се движи около -120 ° C. Повечето метеори, които навлизат в земната атмосфера, изгарят в мезосферата. Последните два слоя, които се простират в космоса, са термосферата и екзосферата.

7. Изчезване на атмосферата

Земята най-вероятно е загубила атмосферата си няколко пъти. Когато планетата беше покрита с океани от магма, масивни междузвездни обекти се блъснаха в нея. Тези удари, които също са формирали Луната, може да са формирали атмосферата на планетата за първи път.

8. Ако нямаше атмосферни газове...

Без различните газове в атмосферата Земята би била твърде студена за човешко съществуване. Водните пари, въглеродният диоксид и други атмосферни газове абсорбират топлината от слънцето и я „разпределят“ по повърхността на планетата, като помагат за създаването на обитаем климат.

9. Образуване на озоновия слой

Прословутият (и основен) озонов слой е създаден, когато кислородните атоми реагират с ултравиолетовата светлина от слънцето, за да образуват озон. Озонът е този, който абсорбира най-много вредни лъченияслънце Въпреки важността си, озоновият слой се формира сравнително наскоро, след като в океаните се появи достатъчно живот, за да освободи в атмосферата количеството кислород, необходимо за създаване на минимална концентрация на озон

10. Йоносфера

Йоносферата се нарича така, защото високоенергийните частици от космоса и слънцето помагат за образуването на йони, създавайки "електрически слой" около планетата. Когато нямаше сателити, този слой помагаше за отразяването на радиовълните.

11. Киселинен дъжд

Киселинният дъжд, който унищожава цели гори и опустошава водните екосистеми, се образува в атмосферата, когато частици серен диоксид или азотен оксид се смесват с водни пари и падат на земята като дъжд. Тези химични съединения се срещат и в природата: серен диоксид се произвежда по време на вулканични изригвания, а азотен оксид - по време на удари на мълния.

12. Сила на светкавицата

Светкавицата е толкова мощна, че само един удар може да нагрее околния въздух до 30 000 ° C. Бързото нагряване причинява експлозивно разширяване на близкия въздух, което се чува като звукова вълна, наречена гръм.

Aurora Borealis и Aurora Australis (северно и южно сияние) се причиняват от йонни реакции, протичащи в четвъртото ниво на атмосферата, термосферата. Когато силно заредени частици от слънчевия вятър се сблъскат с въздушни молекули над магнитните полюси на планетата, те светят и създават ослепителни светлинни шоута.

14. Залези

Залезите често изглеждат като небето в пламъци, тъй като малки атмосферни частици разпръскват светлината, отразявайки я в оранжеви и жълти нюанси. Същият принцип е в основата на формирането на дъгите.

През 2013 г. учените откриха, че малки микроби могат да оцелеят на много километри над повърхността на Земята. На височина 8-15 км над планетата са открити микроби, които унищожават органичните химически вещества, които се носят в атмосферата, “хранейки се” с тях.

Привържениците на теорията за апокалипсиса и различни други истории на ужасите ще се интересуват да научат.