mezosféra
Stratosféra
Nad troposférou je stratosféra (z gréckeho „stratium“ – podlaha, vrstva). Jeho hmotnosť je 20% hmotnosti atmosféry.
Horná hranica stratosféry sa nachádza od povrchu Zeme vo výške:
V tropických zemepisných šírkach (rovník) 50 - 55 km .:
IN miernych zemepisných šírkach do 50 km;
V polárnych šírkach (póloch) 40 - 50 km.
V stratosfére sa vzduch stúpaním ohrieva, pričom teplota vzduchu stúpa s výškou v priemere o 1–2 stupne na 1 km. stúpať a dosahovať Horná hranica do +50 0 С.
Nárast teploty s výškou je spôsobený najmä ozónom, ktorý pohlcuje ultrafialovú časť slnečné žiarenie. Vo výške 20 - 25 km od povrchu Zeme sa nachádza veľmi tenká (len niekoľko centimetrová) ozónová vrstva.
Stratosféra je veľmi chudobná na vodnú paru, nevyskytujú sa tu zrážky, aj keď niekedy v nadmorskej výške 30 km. tvoria sa oblaky.
Na základe pozorovaní v stratosfére boli zistené turbulentné poruchy a silné vetry fúkajúce rôznymi smermi. Rovnako ako v troposfére sú zaznamenané silné vzdušné víry, ktoré sú obzvlášť nebezpečné pre vysokorýchlostné lietadlá.
silné vetry, volal prúdové prúdy fúkať v úzkych zónach pozdĺž hraníc miernych zemepisných šírok smerujúcich k pólom. Tieto zóny sa však môžu posunúť, zmiznúť a znovu sa objaviť. Tryskové prúdy zvyčajne prenikajú do tropopauzy a objavujú sa v horné vrstvy troposféra, ale ich rýchlosť s klesajúcou výškou rýchlo klesá.
Je možné, že časť energie vstupujúcej do stratosféry (hlavne vynaloženej na tvorbu ozónu) súvisí atmosférické fronty, kde bolo zaznamenané rozsiahle prúdenie stratosférického vzduchu hlboko pod tropopauzou a troposférický vzduch je vťahovaný do nižšej stratosféry.
Nad stratopauzou sa nachádza mezosféra (z gréckeho „mezos“ – stred).
Horná hranica mezosféry sa nachádza vo výške od povrchu Zeme:
V tropických zemepisných šírkach (rovník) 80 - 85 km .;
V miernych zemepisných šírkach do 80 km .;
V polárnych šírkach (póloch) 70 - 80 km.
V mezosfére teplota klesá na -60 0 C. - 1000 0 C. na jej hornej hranici.
V polárnych oblastiach v lete sa v mezopauze často objavujú oblačné systémy, ktoré zaberajú veľkú plochu, ale majú malý vertikálny vývoj. Takéto oblaky žiariace v noci často umožňujú odhaliť rozsiahle zvlnené pohyby vzduchu v mezosfére. Zloženie týchto oblakov, zdroje vlhkosti a kondenzačných jadier, dynamika a vzťah s meteorologickými faktormi sú stále nedostatočne študované.
Nad mezopauzou je termosféra (z gréckeho „termos“ – teplá).
Horná hranica termosféry sa nachádza vo výške od povrchu Zeme:
V tropických zemepisných šírkach (rovník) do 800 km;
V miernych zemepisných šírkach do 700 km .;
V polárnych šírkach (póloch) do 650 km.
V termosfére teplota opäť stúpa, v horných vrstvách dosahuje 2000 0 C.
Treba si uvedomiť, že nadmorské výšky 400 - 500 km. a vyššie, teplota vzduchu sa nedá určiť žiadnou zo známych metód z dôvodu extrémneho riedenia atmosféry. Teplota vzduchu v takýchto nadmorských výškach sa musí posudzovať z energie častíc plynu pohybujúcich sa v prúdoch plynov.
Zvýšenie teploty vzduchu v termosfére je spojené s absorpciou ultrafialového žiarenia a tvorbou iónov a elektrónov v atómoch a molekulách plynov obsiahnutých v atmosfére.
V termosfére s výškou postupne klesá tlak a následne aj hustota plynu. V blízkosti zemského povrchu v 1 m 3. vzduch obsahuje asi 2,5x10 25 molekúl, vo výške asi 100 km v spodných vrstvách termosféry 1 m 3 vzduchu obsahuje asi 2,5x10 25 molekúl. V nadmorskej výške 200 km., V ionosfére vo výške 1 m 3. vzduch obsahuje 5x1015 molekúl. Vo výške okolo 850 km. v 1m. vzduch obsahuje 10 12 molekúl. V medziplanetárnom priestore je koncentrácia molekúl 10 8 - 10 9 na 1 m 3 . Vo výške okolo 100 km. počet molekúl je malý, ale zriedka sa navzájom zrážajú. Priemerná vzdialenosť, ktorú prejde chaoticky sa pohybujúca molekula pred zrážkou s inou podobnou molekulou, sa nazýva jej stredná voľná dráha.
Pri určitej teplote závisí rýchlosť pohybu molekuly od jej hmotnosti: ľahšie molekuly sa pohybujú rýchlejšie ako ťažšie. V spodnej atmosfére, kde je voľná dráha veľmi krátka, nie je badateľná separácia plynov podľa ich molekulovej hmotnosti, ale vyjadruje sa nad 100 km. Navyše vplyvom ultrafialového a röntgenového žiarenia zo Slnka sa molekuly kyslíka rozpadajú na atómy, ktorých hmotnosť je polovičná ako hmotnosť molekuly. Preto, keď sa človek vzďaľuje od zemského povrchu, v zložení atmosféry vo výške okolo 200 km naberá na význame atmosférický kyslík. sa stáva hlavnou zložkou.
Vyššie, vo vzdialenosti približne 1200 km. z povrchu Zeme dominujú ľahké plyny hélium a vodík. Sú vonkajšou vrstvou atmosféry.
Táto expanzia podľa hmotnosti sa nazýva difúzna expanzia, ktorá pripomína separáciu zmesí pomocou odstredivky.
Atmosféra má odlišné vrstvy vzduchu. Vzduchové vrstvy sa líšia teplotou, rozdielom plynov a ich hustotou a tlakom. Treba si uvedomiť, že vrstvy stratosféry a troposféry chránia Zem pred slnečným žiarením. Vo vyšších vrstvách môže živý organizmus dostať smrteľnú dávku ultrafialového slnečného spektra. Ak chcete rýchlo prejsť na požadovanú vrstvu atmosféry, kliknite na príslušnú vrstvu:
Horná hranica sa drží približne na 8 - 10 km. V miernych zemepisných šírkach 16 - 18 km a v polárnych 10 - 12 km. Troposféra Je to spodná hlavná vrstva atmosféry. Táto vrstva obsahuje viac ako 80 % celkovej hmoty atmosférický vzduch a takmer 90 % všetkej vodnej pary. Práve v troposfére vzniká konvekcia a turbulencia, tvoria sa oblaky, vznikajú cyklóny. Teplota klesá s výškou. Spád: 0,65°/100 m Ohriata zem a voda ohrievajú obklopujúci vzduch. Ohriaty vzduch stúpa, ochladzuje sa a vytvára oblaky. Teplota v horných okrajoch vrstvy môže dosiahnuť -50/70 °C.
Práve v tejto vrstve dochádza ku klimatickým zmenám. poveternostné podmienky. IN nižšia hranica troposféra sa nazýva povrch pretože má veľa prchavých mikroorganizmov a prachu. Rýchlosť vetra sa zvyšuje s výškou v tejto vrstve.
Ide o prechodnú vrstvu troposféry do stratosféry. Tu prestáva závislosť poklesu teploty s nárastom nadmorskej výšky. Tropopauza je minimálna výška, kde vertikálny teplotný gradient klesne na 0,2°C/100 m. Výška tropopauzy závisí od silných klimatických javov ako sú cyklóny. Výška tropopauzy nad cyklónami klesá a nad anticyklónami stúpa.
Výška vrstvy stratosféry je približne od 11 do 50 km. Vo výške 11-25 km dochádza k miernej zmene teploty. V nadmorskej výške 25-40 km, inverzia teplota, z 56,5 stúpne na 0,8°C. Od 40 km do 55 km sa teplota drží okolo 0°C. Táto oblasť sa nazýva - stratopauza.
V stratosfére sa pozoruje vplyv slnečného žiarenia na molekuly plynu, disociujú sa na atómy. V tejto vrstve nie je takmer žiadna vodná para. Moderné nadzvukové komerčné lietadlá lietajú vďaka stabilným letovým podmienkam vo výškach do 20 km. Výškové meteorologické balóny stúpajú do výšky 40 km. Sú tu ustálené vzdušné prúdy, ich rýchlosť dosahuje 300 km/h. Aj v tejto vrstve sa koncentruje ozón, vrstva, ktorá pohlcuje ultrafialové lúče.
Vrstva mezosféry začína asi na 50 km a končí asi na 80-90 km. Teploty klesajú s nadmorskou výškou asi o 0,25-0,3°C/100 m. Hlavným energetickým efektom je tu sálavá výmena tepla. Komplexné fotochemické procesy zahŕňajúce voľné radikály (má 1 alebo 2 nepárové elektróny) od r implementujú žiara atmosféru.
Takmer všetky meteory zhoria v mezosfére. Vedci túto oblasť pomenovali Ignorosféra. Túto zónu je ťažké preskúmať, keďže aerodynamické letectvo je tu veľmi slabé kvôli hustote vzduchu, ktorá je 1000-krát menšia ako na Zemi. A bežať umelé satelity hustota je stále veľmi vysoká. Výskum prebieha pomocou meteorologických rakiet, ale to je zvrátenosť. Mezopauza prechodná vrstva medzi mezosférou a termosférou. Má minimálnu teplotu -90°C.
Vrecková linka nazývaná hranica medzi zemskou atmosférou a vesmírom. Podľa Medzinárodnej leteckej federácie (FAI) je výška tejto hranice 100 km. Táto definícia bola daná na počesť amerického vedca Theodora von Karmana. Zistil, že približne v tejto výške je hustota atmosféry taká nízka, že aerodynamické letectvo tu nie je možné, pretože rýchlosť lietadla musí byť vyššia. prvá vesmírna rýchlosť. V takejto výške stráca pojem zvuková bariéra zmysel. Tu na spravovanie lietadla možné len vďaka reaktívnym silám.
Horná hranica tejto vrstvy je asi 800 km. Teplota stúpa asi do 300 km, kde dosahuje asi 1500 K. Vyššie zostáva teplota nezmenená. V tejto vrstve je Polárne svetlá- vzniká v dôsledku pôsobenia slnečného žiarenia na vzduch. Tento proces sa nazýva aj ionizácia vzdušného kyslíka.
Kvôli nízkej riedkosti vzduchu sú lety nad líniou Karman možné len po balistických trajektóriách. Všetky obežné lety s ľudskou posádkou (okrem letov na Mesiac) prebiehajú v tejto vrstve atmosféry.
Výška exosféry je nad 700 km. Tu je plyn veľmi riedky a proces prebieha rozptyl— únik častíc do medziplanetárneho priestoru. Rýchlosť takýchto častíc môže dosiahnuť 11,2 km/s. Rast slnečnej aktivity vedie k rozšíreniu hrúbky tejto vrstvy.
Horná časť atmosféry, nad mezosférou, sa vyznačuje veľmi vysokými teplotami, a preto sa nazýva termosféra. Rozlišujú sa v nej však dve časti: ionosféra, ktorá siaha z mezosféry do výšok rádovo tisíc kilometrov, a nad ňou ležiaca vonkajšia časť – exosféra, prechádzajúca do zemskej koróny.
Vzduch v ionosfére je extrémne riedky. Už sme naznačili, že vo výškach 300-750 km je jeho priemerná hustota asi 10-8-10-10 g/m3. Ale aj pri takejto nízkej hustote každý kubický centimeter vzduchu vo výške 300 km stále obsahuje asi jednu miliardu (109) molekúl alebo atómov a vo výške 600 km - viac ako 10 miliónov (107). To je o niekoľko rádov väčšie ako obsah plynov v medziplanetárnom priestore.
Ionosféra, ako už samotný názov hovorí, sa vyznačuje veľmi silným stupňom ionizácie vzduchu – obsah iónov je tu mnohonásobne väčší ako v podložných vrstvách, a to aj napriek silnej celkovej riedkosti vzduchu. Tieto ióny sú hlavne nabité atómy kyslíka, nabité molekuly oxidu dusnatého a voľné elektróny. Ich obsah vo výškach 100-400 km je asi 1015-106 na centimeter kubický.
V ionosfére existuje niekoľko vrstiev alebo oblastí s maximálnou ionizáciou, najmä vo výškach 100-120 km (vrstva E) a 200-400 km (vrstva F). Ale aj v intervaloch medzi týmito vrstvami zostáva stupeň ionizácie atmosféry veľmi vysoký. Poloha ionosférických vrstiev a koncentrácia iónov v nich sa neustále mení. Sporadické akumulácie elektrónov s obzvlášť vysokou koncentráciou sa nazývajú elektrónové oblaky.
Elektrická vodivosť atmosféry závisí od stupňa ionizácie. Preto je elektrická vodivosť vzduchu v ionosfére vo všeobecnosti 1012-krát väčšia ako vodivosť zemského povrchu. Rádiové vlny zažívajú absorpciu, lom a odraz v ionosfére. Vlny dlhšie ako 20 m nemôžu cez ionosféru vôbec prechádzať: sú už odrážané elektrónovými vrstvami nízkej koncentrácie v spodnej časti ionosféry (vo výškach 70-80 km). Stredné a krátke vlny sa odrážajú od nadložných ionosférických vrstiev.
Vďaka odrazu od ionosféry je možná komunikácia na veľké vzdialenosti na krátkych vlnách. Viacnásobný odraz od ionosféry a zemského povrchu umožňuje krátkym vlnám cik-cak sa šíriť na veľké vzdialenosti a ohýbať sa okolo povrchu zemegule. Keďže poloha a koncentrácia ionosférických vrstiev sa neustále mení, menia sa aj podmienky absorpcie, odrazu a šírenia rádiových vĺn. Spoľahlivá rádiová komunikácia si preto vyžaduje neustále štúdium stavu ionosféry. Pozorovania šírenia rádiových vĺn sú práve prostriedkom na takýto výskum.
V ionosfére sú pozorované polárne žiary a žiara nočnej oblohy, ktorá je im v prírode blízka - neustála luminiscencia atmosférického vzduchu, ako aj prudké výkyvy magnetického poľa - ionosférické magnetické búrky.
Ionizácia v ionosfére vďačí za svoju existenciu pôsobeniu ultrafialového žiarenia zo Slnka. Jeho absorpcia molekulami atmosférického plynu vedie k objaveniu sa nabitých atómov a voľných elektrónov, ako je uvedené vyššie. Kolísanie magnetického poľa v ionosfére a polárnej žiare závisí od kolísania slnečnej aktivity. Zmeny slnečnej aktivity sú spojené so zmenami toku korpuskulárneho žiarenia prichádzajúceho zo Slnka do zemskej atmosféry. Pre tieto ionosférické javy má totiž zásadný význam korpuskulárne žiarenie.
Teplota v ionosfére stúpa s nadmorskou výškou až veľmi veľké hodnoty. Vo výškach okolo 800 km dosahuje 1000°.
Keď už hovoríme o vysokých teplotách ionosféry, znamenajú, že častice atmosférických plynov sa tam pohybujú veľmi vysokou rýchlosťou. Hustota vzduchu v ionosfére je však taká nízka, že teleso nachádzajúce sa v ionosfére, napríklad lietajúci satelit, sa výmenou tepla so vzduchom nezohreje. Teplotný režim satelitu bude závisieť od priamej absorpcie slnečného žiarenia ním a od návratu vlastného žiarenia do okolitého priestoru. Termosféra sa nachádza nad mezosférou vo výške 90 až 500 km nad povrchom Zeme. Molekuly plynu sú tu veľmi rozptýlené, absorbujú röntgenové lúče (röntgenové lúče) a krátkovlnnú časť ultrafialového žiarenia. Z tohto dôvodu môže teplota dosiahnuť 1000 stupňov Celzia.
termosféra v podstate zodpovedá ionosfére, kde ionizovaný plyn odráža rádiové vlny späť na Zem – tento jav umožňuje nadviazať rádiové spojenie.
Atmosféra(z gréckeho atmos - para a spharia - guľa) - vzduchový obal Zeme, rotujúci s ním. Vývoj atmosféry úzko súvisel s geologickými a geochemickými procesmi prebiehajúcimi na našej planéte, ako aj s činnosťou živých organizmov.
Spodná hranica atmosféry sa zhoduje s povrchom Zeme, pretože vzduch preniká do najmenších pórov v pôde a rozpúšťa sa dokonca aj vo vode.
Horná hranica vo výške 2000-3000 km postupne prechádza do kozmického priestoru.
Atmosféra bohatá na kyslík umožňuje život na Zemi. Atmosférický kyslík sa používa v procese dýchania ľuďmi, zvieratami a rastlinami.
Keby neexistovala atmosféra, Zem by bola tichá ako Mesiac. Koniec koncov, zvuk je vibrácia častíc vzduchu. Modrá farba oblohy sa vysvetľuje tým, že slnečné lúče prechádzajúce atmosférou, akoby šošovkou, sa rozkladajú na jednotlivé farby. V tomto prípade sú lúče modrej a modrej farby rozptýlené najviac.
Atmosféra zadržiava väčšinu ultrafialového žiarenia zo Slnka, ktoré má škodlivý vplyv na živé organizmy. Tiež udržiava teplo na povrchu Zeme, čím bráni ochladzovaniu našej planéty.
V atmosfére možno rozlíšiť niekoľko vrstiev, ktoré sa líšia hustotou a hustotou (obr. 1).
Troposféra- najnižšia vrstva atmosféry, ktorej hrúbka nad pólmi je 8-10 km, v miernych zemepisných šírkach - 10-12 km a nad rovníkom - 16-18 km.
Ryža. 1. Štruktúra zemskej atmosféry
Vzduch v troposfére sa ohrieva od zemského povrchu, teda od pevniny a vody. Preto teplota vzduchu v tejto vrstve klesá s výškou v priemere o 0,6 °C na každých 100 m.Na hornej hranici troposféry dosahuje -55 °C. Zároveň je v oblasti rovníka na hornej hranici troposféry teplota vzduchu -70 ° C a v oblasti severný pól-65 °С.
Asi 80 % hmoty atmosféry je sústredených v troposfére, nachádza sa tu takmer všetka vodná para, vyskytujú sa búrky, búrky, oblačnosť a zrážky, dochádza k vertikálnemu (konvekcii) a horizontálnemu (vietoru) pohybu vzduchu.
Dá sa povedať, že počasie sa tvorí najmä v troposfére.
Stratosféra- vrstva atmosféry nachádzajúca sa nad troposférou vo výške 8 až 50 km. Farba oblohy v tejto vrstve sa javí ako fialová, čo sa vysvetľuje riedkosťou vzduchu, vďaka ktorej sa slnečné lúče takmer nerozptyľujú.
Stratosféra obsahuje 20 % hmotnosti atmosféry. Vzduch v tejto vrstve je riedky, prakticky tam nie je žiadna vodná para, a preto sa oblačnosť a zrážky takmer netvoria. V stratosfére sa však pozorujú stabilné vzdušné prúdy, ktorých rýchlosť dosahuje 300 km / h.
Táto vrstva je koncentrovaná ozón(ozónová clona, ozonosféra), vrstva, ktorá pohlcuje ultrafialové lúče, bráni im v prechode na Zem a tým chránia živé organizmy na našej planéte. Vplyvom ozónu sa teplota vzduchu na hornej hranici stratosféry pohybuje v rozmedzí od -50 do 4-55 °C.
Medzi mezosférou a stratosférou sa nachádza prechodná zóna – stratopauza.
mezosféra- vrstva atmosféry nachádzajúca sa vo výške 50-80 km. Hustota vzduchu je tu 200-krát menšia ako na povrchu Zeme. Farba oblohy v mezosfére sa javí ako čierna, hviezdy sú viditeľné počas dňa. Teplota vzduchu klesne na -75 (-90)°C.
Vo výške 80 km začína termosféra. Teplota vzduchu v tejto vrstve prudko stúpa do výšky 250 m, a potom sa stáva konštantnou: vo výške 150 km dosahuje 220-240 °C; vo výške 500-600 km presahuje 1500 °C.
V mezosfére a termosfére sa pôsobením kozmického žiarenia molekuly plynu rozpadajú na nabité (ionizované) častice atómov, preto sa táto časť atmosféry nazýva tzv. ionosféra- vrstva veľmi riedkeho vzduchu, nachádzajúca sa v nadmorskej výške 50 až 1000 km, pozostávajúca najmä z ionizovaných atómov kyslíka, molekúl oxidu dusnatého a voľných elektrónov. Táto vrstva sa vyznačuje vysokou elektrifikáciou a odrážajú sa od nej dlhé a stredné rádiové vlny ako od zrkadla.
V ionosfére vznikajú polárne žiary – žiara riedkych plynov pod vplyvom elektricky nabitých častíc letiacich zo Slnka – a pozorujú sa prudké výkyvy magnetického poľa.
Exosféra- vonkajšia vrstva atmosféry, nachádzajúca sa nad 1000 km. Táto vrstva sa tiež nazýva rozptylová guľa, pretože častice plynu sa tu pohybujú vysokou rýchlosťou a môžu byť rozptýlené do vesmíru.
Atmosféra je zmes plynov pozostávajúca z dusíka (78,08 %), kyslíka (20,95 %), oxidu uhličitého (0,03 %), argónu (0,93 %), malého množstva hélia, neónu, xenónu, kryptónu (0,01 %), ozón a iné plyny, ale ich obsah je zanedbateľný (tab. 1). Moderné zloženie ovzdušia Zeme vzniklo pred viac ako sto miliónmi rokov, no prudko zvýšená ľudská výrobná aktivita napriek tomu viedla k jeho zmene. V súčasnosti dochádza k zvýšeniu obsahu CO 2 o cca 10-12%.
Plyny, ktoré tvoria atmosféru, plnia rôzne funkčné úlohy. Hlavný význam týchto plynov však určuje predovšetkým skutočnosť, že veľmi silne pohlcujú energiu žiarenia a tým výrazne ovplyvňujú teplotný režim zemského povrchu a atmosféry.
Stôl 1. Chemické zloženie suchý atmosférický vzduch v blízkosti zemského povrchu
|
Objemová koncentrácia. % |
Molekulová hmotnosť, jednotky |
|
|
Kyslík |
||
|
Oxid uhličitý |
||
|
Oxid dusný |
||
|
0 až 0,00001 |
||
|
Oxid siričitý |
od 0 do 0,000007 v lete; 0 až 0,000002 v zime |
|
|
Od 0 do 0,000002 |
46,0055/17,03061 |
|
|
Azogový oxid |
||
|
Oxid uhoľnatý |
dusík, najbežnejší plyn v atmosfére, chemicky málo aktívny.
Kyslík, na rozdiel od dusíka, je chemicky veľmi aktívny prvok. Špecifickou funkciou kyslíka je oxidácia organickej hmoty heterotrofné organizmy, horniny a podoxidované plyny emitované do atmosféry sopkami. Bez kyslíka by nedošlo k rozkladu mŕtvej organickej hmoty.
Úloha oxidu uhličitého v atmosfére je mimoriadne veľká. Do atmosféry sa dostáva v dôsledku procesov spaľovania, dýchania živých organizmov, rozpadu a je predovšetkým hlavným stavebným materiálom pre tvorbu organickej hmoty pri fotosyntéze. Okrem toho má veľký význam vlastnosť oxidu uhličitého prepúšťať krátkovlnné slnečné žiarenie a absorbovať časť tepelného dlhovlnného žiarenia, čím sa vytvorí takzvaný skleníkový efekt, o ktorom bude reč nižšie.
Vplyv na atmosférické procesy, najmä na tepelný režim stratosféry, má tiež ozón. Tento plyn slúži ako prirodzený pohlcovač slnečného ultrafialového žiarenia a pohlcovanie slnečného žiarenia vedie k ohrevu vzduchu. Priemerné mesačné hodnoty celkového obsahu ozónu v atmosfére sa pohybujú v závislosti od zemepisnej šírky oblasti a ročného obdobia v rozmedzí 0,23-0,52 cm (to je hrúbka ozónovej vrstvy pri prízemnom tlaku a teplote). Dochádza k nárastu obsahu ozónu od rovníka k pólom a ročný kurz s minimom na jeseň a maximom na jar.
Charakteristickou vlastnosťou atmosféry možno nazvať skutočnosť, že obsah hlavných plynov (dusík, kyslík, argón) sa mierne mení s výškou: vo výške 65 km v atmosfére je obsah dusíka 86%, kyslíka - 19, argón - 0,91, v nadmorskej výške 95 km - dusík 77, kyslík - 21,3, argón - 0,82%. Stálosť zloženia atmosférického vzduchu vertikálne a horizontálne sa udržiava jeho miešaním.
Okrem plynov obsahuje vzduch vodná para A pevné častice. Tie môžu mať prirodzený aj umelý (antropogénny) pôvod. Toto peľ, drobné kryštáliky soli, cestný prach, aerosólové nečistoty. Keď slnečné lúče preniknú oknom, dajú sa vidieť voľným okom.
Zvlášť veľa pevných častíc je v ovzduší miest a veľkých priemyselných centier, kde sa do aerosólov pridávajú emisie škodlivých plynov a ich nečistôt vznikajúcich pri spaľovaní paliva.
Koncentrácia aerosólov v atmosfére určuje priehľadnosť vzduchu, ktorý ovplyvňuje slnečné žiarenie dopadajúce na zemský povrch. Najväčšie aerosóly sú kondenzačné jadrá (z lat. kondenzácia- zhutňovanie, zahusťovanie) - prispievajú k premene vodnej pary na vodné kvapky.
Hodnota vodnej pary je určená predovšetkým tým, že oneskoruje dlhovlnné tepelné vyžarovanie zemského povrchu; predstavuje hlavné spojenie veľkých a malých cyklov vlhkosti; zvyšuje teplotu vzduchu pri kondenzácii vodných vrstiev.
Množstvo vodnej pary v atmosfére sa mení v čase a priestore. Koncentrácia vodnej pary v blízkosti zemského povrchu sa teda pohybuje od 3 % v trópoch po 2 – 10 (15) % v Antarktíde.
Priemerný obsah vodnej pary vo vertikálnom stĺpci atmosféry v miernych zemepisných šírkach je asi 1,6-1,7 cm (takúto hrúbku bude mať vrstva skondenzovanej vodnej pary). Informácie o vodnej pare v rôznych vrstvách atmosféry sú protichodné. Predpokladalo sa napríklad, že v nadmorskej výške od 20 do 30 km špecifická vlhkosť silne rastie s výškou. Následné merania však naznačujú väčšiu suchosť stratosféry. Špecifická vlhkosť v stratosfére zjavne závisí len málo od výšky a dosahuje 2–4 mg/kg.
Premenlivosť obsahu vodnej pary v troposfére je určená interakciou vyparovania, kondenzácie a horizontálneho transportu. V dôsledku kondenzácie vodnej pary vznikajú a vypadávajú oblaky. zrážok v podobe dažďa, krupobitia a snehu.
Procesy fázových prechodov vody prebiehajú najmä v troposfére, preto sú oblaky v stratosfére (vo výškach 20-30 km) a mezosfére (v blízkosti mezopauzy), nazývané perleť a striebro, pozorované pomerne zriedka. , zatiaľ čo troposférické oblaky často pokrývajú asi 50 % celého zemského povrchu.
Množstvo vodnej pary, ktoré môže byť obsiahnuté vo vzduchu, závisí od teploty vzduchu.
1 m 3 vzduchu pri teplote -20 ° C môže obsahovať najviac 1 g vody; pri 0 ° C - nie viac ako 5 g; pri +10 ° С - nie viac ako 9 g; pri +30 ° С - nie viac ako 30 g vody.
Výkon:Čím vyššia je teplota vzduchu, tým viac vodnej pary môže obsahovať.
Vzduch môže byť bohatý A nie nasýtený para. Takže ak pri teplote +30 ° C 1 m 3 vzduchu obsahuje 15 g vodnej pary, vzduch nie je nasýtený vodnou parou; ak 30 g - nasýtené.
Absolútna vlhkosť- je to množstvo vodnej pary obsiahnutej v 1 m 3 vzduchu. Vyjadruje sa v gramoch. Ak sa napríklad povie „absolútna vlhkosť je 15“, znamená to, že 1 ml obsahuje 15 g vodnej pary.
Relatívna vlhkosť- je to pomer (v percentách) skutočného obsahu vodnej pary v 1 m 3 vzduchu k množstvu vodnej pary, ktoré môže byť obsiahnutých v 1 m L pri danej teplote. Ak napríklad rádio pri prenose správy o počasí hlásilo, že relatívna vlhkosť je 70 %, znamená to, že vzduch obsahuje 70 % vodnej pary, ktorú dokáže zadržať pri danej teplote.
Čím väčšia je relatívna vlhkosť vzduchu, t. čím je vzduch bližšie k nasýteniu, tým je pravdepodobnejšie, že klesne.
Vždy je pozorovaná vysoká (až 90%) relatívna vlhkosť vzduchu rovníková zóna, keďže je tu počas celého roka vysoká teplota vzduchu a dochádza k veľkému vyparovaniu z povrchu oceánov. Rovnako vysoká relatívna vlhkosť je v polárnych oblastiach, ale len preto, že pri nízke teploty aj malé množstvo vodnej pary spôsobuje, že vzduch je nasýtený alebo sa blíži k nasýteniu. V miernych zemepisných šírkach sa relatívna vlhkosť mení sezónne – v zime je vyššia a v lete nižšia.
Relatívna vlhkosť vzduchu je obzvlášť nízka v púšti: 1 m 1 vzduchu tam obsahuje dvakrát až trikrát menej, ako je množstvo vodnej pary možné pri danej teplote.
Na meranie relatívna vlhkosť použite vlhkomer (z gréckeho hygros - mokro a meterco - meriam).
Pri ochladzovaní nedokáže nasýtený vzduch v sebe zadržať rovnaké množstvo vodnej pary, hustne (kondenzuje) a mení sa na kvapôčky hmly. Hmlu možno pozorovať v lete za jasnej chladnej noci.
Mraky- to je tá istá hmla, len sa nevytvára pri zemskom povrchu, ale v určitej výške. Keď vzduch stúpa, ochladzuje sa a vodná para v ňom kondenzuje. Výsledné drobné kvapôčky vody tvoria oblaky.
podieľajú sa na tvorbe oblakov častice suspendované v troposfére.
Oblaky môžu mať rôzny tvar, ktorý závisí od podmienok ich vzniku (tab. 14).
Najnižšie a najťažšie oblaky sú stratus. Nachádzajú sa vo výške 2 km od zemského povrchu. Vo výške 2 až 8 km možno pozorovať malebnejšie kupovité oblaky. Najvyššie a najľahšie sú cirry. Nachádzajú sa v nadmorskej výške od 8 do 18 km zemského povrchu.
|
rodiny |
Druhy oblakov |
Vzhľad |
|
A. Horná oblačnosť - nad 6 km |
I. Pinnate |
Vláknité, vláknité, biele |
|
II. cirrocumulus |
Vrstvy a hrebene malých vločiek a kučier, biele |
|
|
III. Cirrostratus |
Priehľadný belavý závoj |
|
|
B. Oblačnosť strednej vrstvy - nad 2 km |
IV. Altocumulus |
Vrstvy a hrebene bielej a šedej |
|
V. Altostratus |
Hladký závoj mliečnej šedej farby |
|
|
B. Menšia oblačnosť – do 2 km |
VI. Nimbostratus |
Pevná beztvará sivá vrstva |
|
VII. Stratocumulus |
Nepriehľadné vrstvy a hrebene šedej |
|
|
VIII. vrstvené |
Podsvietený sivý závoj |
|
|
D. Mraky vertikálneho vývoja - od nižšej po hornú vrstvu |
IX. Kumulus |
Palice a kopule žiarivo biele, s roztrhanými okrajmi vo vetre |
|
X. Cumulonimbus |
Výkonné kupovité hmoty tmavej olovnatej farby |
Hlavným zdrojom sú priemyselné podniky a autá. Vo veľkých mestách je problém plynovej kontaminácie hlavných dopravných trás veľmi akútny. Preto v mnohých Hlavné mestá na celom svete, vrátane našej krajiny, zaviedla environmentálnu kontrolu toxicity výfukových plynov automobilov. Dym a prach vo vzduchu môžu podľa odborníkov znížiť tok slnečnej energie k zemskému povrchu na polovicu, čo povedie k zmene prírodných podmienok.
Plynný obal, ktorý obklopuje našu planétu Zem, známy ako atmosféra, pozostáva z piatich hlavných vrstiev. Tieto vrstvy vznikajú na povrchu planéty, od hladiny mora (niekedy nižšej) a stúpajú k vonkajší priestor v nasledujúcom poradí:
Schéma hlavných vrstiev zemskej atmosféry
Medzi každou z týchto hlavných piatich vrstiev sú prechodové zóny nazývané „pauzy“, v ktorých dochádza k zmenám teploty, zloženia a hustoty vzduchu. Spolu s pauzami zahŕňa zemská atmosféra celkovo 9 vrstiev.
Zo všetkých vrstiev atmosféry je troposféra tou, ktorú poznáme (či si to uvedomujete alebo nie), keďže žijeme na jej dne – na povrchu planéty. Obklopuje povrch Zeme a nahor sa tiahne niekoľko kilometrov. Slovo troposféra znamená „výmena lopty“. Veľmi priliehavý názov, keďže v tejto vrstve sa odohráva naše každodenné počasie.
Počnúc povrchom planéty stúpa troposféra do výšky 6 až 20 km. Spodná tretina vrstvy, ktorá je nám najbližšie, obsahuje 50 % všetkých atmosférických plynov. Je to jediná časť z celého zloženia atmosféry, ktorá dýcha. Vzhľadom k tomu, že vzduch je zospodu ohrievaný zemským povrchom, absorbuje termálna energia Slnko, s rastúcou výškou klesá teplota a tlak troposféry.
Na vrchu je tenká vrstva nazývaná tropopauza, ktorá je len nárazníkom medzi troposférou a stratosférou.
Stratosféra je ďalšou vrstvou atmosféry. Rozprestiera sa od 6-20 km do 50 km nad zemským povrchom. Toto je vrstva, v ktorej lieta väčšina komerčných lietadiel a balóny.
Vzduch tu neprúdi hore a dole, ale pohybuje sa paralelne s povrchom vo veľmi rýchlych prúdoch vzduchu. Teploty sa zvyšujú, keď stúpate, vďaka množstvu prirodzene sa vyskytujúceho ozónu (O3), vedľajšieho produktu slnečného žiarenia, a kyslíka, ktorý má schopnosť absorbovať škodlivé ultrafialové lúče slnka (akýkoľvek nárast teploty s nadmorskou výškou je známy napr. meteorológia ako „inverzia“) .
Keďže stratosféra má viac teplé teploty dole a chladnejšie hore, konvekcia (vertikálne pohyby vzdušných hmôt) je v tejto časti atmosféry zriedkavý. V skutočnosti môžete vidieť búrku zúriacu v troposfére zo stratosféry, pretože vrstva funguje ako "čiapka" pre konvekciu, cez ktorú búrkové mraky nepreniknú.
Po stratosfére opäť nasleduje nárazníková vrstva, tentoraz nazývaná stratopauza.
Mezosféra sa nachádza približne 50-80 km od povrchu Zeme. Horná mezosféra je najchladnejšia prirodzené miesto na Zemi, kde môžu teploty klesnúť pod -143°C.
Po mezosfére a mezopauze nasleduje termosféra, ktorá sa nachádza vo výške 80 až 700 km nad povrchom planéty a obsahuje menej ako 0,01 % celkového vzduchu v atmosférickom obale. Teploty tu dosahujú až + 2000 °C, ale kvôli silnému riedeniu vzduchu a nedostatku molekúl plynu na prenos tepla sa tieto vysoké teploty vnímaná ako veľmi chladná.
Vo výške asi 700 – 10 000 km nad zemským povrchom sa nachádza exosféra – vonkajší okraj atmosféry, ohraničujúci vesmír. Tu sa meteorologické satelity otáčajú okolo Zeme.
Ionosféra nie je samostatná vrstva a v skutočnosti sa tento výraz používa na označenie atmosféry vo výške 60 až 1000 km. Zahŕňa najvyššie časti mezosféry, celú termosféru a časť exosféry. Ionosféra dostala svoj názov, pretože práve v tejto časti atmosféry sa pri prechode Slnkom ionizuje žiarenie. magnetické polia Pristáva na a . Tento jav možno pozorovať zo Zeme ako polárnu žiaru.
