Dünya atmosferinin ağırlığı. Atmosfer

Üniversite YouTube'u

1 / 5

✪ Dünya uzay gemisi (Bölüm 14) - Atmosfer

✪ Atmosfer neden uzay boşluğuna çekilmedi?

✪ Soyuz TMA-8 uzay aracının Dünya atmosferine girişi

✪ Atmosfer yapısı, anlamı, çalışması

✪ O.S. Ugolnikov "Üst atmosfer. Dünya ve uzayın buluşması"

Altyazılar

atmosferin sınırı

Atmosfer, gaz halindeki ortamın Dünya ile birlikte bir bütün olarak döndüğü Dünya'nın etrafındaki alan olarak kabul edilir. Atmosfer, Dünya yüzeyinden 500-1000 km yükseklikte başlayarak, ekzosferde kademeli olarak gezegenler arası boşluğa geçer.

Uluslararası Havacılık Federasyonu tarafından önerilen tanıma göre, atmosfer ve uzay arasındaki sınır, yaklaşık 100 km yükseklikte bulunan ve üzerinde hava uçuşlarının tamamen imkansız hale geldiği Karman hattı boyunca çizilir. NASA, mekiklerin motorla çalışan manevralardan aerodinamik manevralara geçtiği atmosferik sınır olarak 122 kilometre (400.000 fit) kullanıyor.

Fiziksel özellikler

Tabloda belirtilen gazlara ek olarak, atmosferde Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, hidrokarbonlar, HCl,, HBr,, buharlar, I 2, Br 2 ve birçok gaz bulunur. diğer gazlar önemsiz miktarlarda. Troposferde sürekli olarak çok sayıda askıda katı ve sıvı parçacık (aerosol) bulunur. Dünya atmosferindeki en nadir gaz radondur (Rn).

atmosferin yapısı

Atmosferin sınır tabakası

Dünya yüzeyinin durumunun ve özelliklerinin atmosferin dinamiklerini doğrudan etkilediği alt troposferik katman (1-2 km kalınlığında).

Troposfer

Ona üst sınır kutuplarda 8-10 km, ılıman iklimlerde 10-12 km ve tropikal enlemlerde 16-18 km yükseklikte; kışın yazdan daha düşüktür. Atmosferin alt, ana tabakası toplam kütlenin %80'inden fazlasını içerir. atmosferik hava ve atmosferde bulunan tüm su buharının yaklaşık %90'ı. Troposferde türbülans ve konveksiyon oldukça gelişmiştir, bulutlar belirir, siklonlar ve antisiklonlar gelişir. Ortalama 0,65 ° / 100 m dikey eğimle artan yükseklikle sıcaklık düşer

tropopoz

Troposferden stratosfere geçiş tabakası, yükseklikle sıcaklığın azaldığı atmosfer tabakası durur.

Stratosfer

11 ila 50 km yükseklikte bulunan atmosfer tabakası. 11-25 km'lik katmanda (stratosferin alt katmanı) sıcaklıkta hafif bir değişiklik ve 25-40 km'lik katmandaki -56.5'ten 0.8 °'ye (stratosferin üst katmanı veya inversiyon bölgesi) artışı karakteristik. Yaklaşık 40 km yükseklikte yaklaşık 273 K (neredeyse 0 °C) değerine ulaşan sıcaklık, yaklaşık 55 km yüksekliğe kadar sabit kalır. Bu sabit sıcaklık bölgesine stratopoz denir ve stratosfer ile mezosfer arasındaki sınırdır.

Stratopoz

Atmosferin stratosfer ile mezosfer arasındaki sınır tabakası. Dikey sıcaklık dağılımı bir maksimuma sahiptir (yaklaşık 0 ° C).

mezosfer

termosfer

Üst sınır yaklaşık 800 km'dir. Sıcaklık 200-300 km irtifalara yükselir, burada 1500 K mertebesinde değerlere ulaşır, daha sonra yüksek irtifalara kadar neredeyse sabit kalır. Güneş radyasyonu ve kozmik radyasyonun etkisi altında, hava iyonizasyonu ("kutup ışıkları") meydana gelir - iyonosferin ana alanları termosferin içinde bulunur. 300 km'nin üzerindeki irtifalarda, atomik oksijen baskındır. Termosferin üst sınırı, büyük ölçüde Güneş'in mevcut aktivitesi tarafından belirlenir. Düşük aktivite dönemlerinde - örneğin, 2008-2009'da - bu katmanın boyutunda gözle görülür bir azalma var.

termopoz

Atmosferin termosferin tepesine bitişik bölgesi. Bu alanda, güneş ışınımının absorpsiyonu ihmal edilebilir düzeydedir ve sıcaklık aslında yükseklikle değişmez.

Exosphere (Dağılım Küresi)

100 km yüksekliğe kadar atmosfer homojen, iyi karışmış bir gaz karışımıdır. Daha yüksek katmanlarda, gazların yükseklik boyunca dağılımı moleküler kütlelerine bağlıdır, daha ağır gazların konsantrasyonu Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça daha hızlı azalır. Gazların yoğunluğunun azalmasından dolayı stratosferde 0°C olan sıcaklık mezosferde -110°C'ye düşer. Ancak kinetik enerji 200-250 km yükseklikteki bireysel parçacıklar ~ 150 ° C sıcaklığa karşılık gelir. 200 km'nin üzerinde, zaman ve uzayda gazların sıcaklık ve yoğunluğunda önemli dalgalanmalar gözlenir.

Yaklaşık 2000-3500 km yükseklikte, ekzosfer yavaş yavaş sözde dönüşüyor yakın uzay boşluğu, esas olarak hidrojen atomları olmak üzere nadir gezegenler arası gaz parçacıkları ile doldurulur. Ancak bu gaz, gezegenler arası maddenin sadece bir kısmıdır. Diğer kısım ise kuyruklu yıldız ve meteorik kökenli toz benzeri parçacıklardan oluşur. Son derece nadir bulunan toz benzeri parçacıklara ek olarak, güneş ve galaktik kaynaklı elektromanyetik ve parçacık radyasyonu bu alana nüfuz eder.

genel bakış

Troposfer, atmosferin kütlesinin yaklaşık %80'ini, stratosfer - yaklaşık %20'sini oluşturur; mezosferin kütlesi% 0,3'ten fazla değil, termosfer atmosferin toplam kütlesinin% 0,05'inden az.

Temelli elektriksel özellikler atmosfere yaymak nötrosfer ve iyonosfer .

Atmosferdeki gazın bileşimine bağlı olarak, homosfer ve heterosfer. Heterosfer- bu, yerçekiminin gazların ayrılmasını etkilediği alandır, çünkü bu yükseklikte karışımları ihmal edilebilir. Dolayısıyla heterosferin değişken bileşimi. Aşağıda, homojen bir bileşime sahip olan ve homosfer adı verilen atmosferin iyi karışmış bir parçası bulunur. Bu katmanlar arasındaki sınıra turbopause denir; yaklaşık 120 km yükseklikte yer alır.

Atmosferin diğer özellikleri ve insan vücudu üzerindeki etkileri

Zaten deniz seviyesinden 5 km yükseklikte, eğitimsiz bir kişi oksijen açlığı geliştirir ve adaptasyon olmadan kişinin çalışma kapasitesi önemli ölçüde azalır. Atmosferin fizyolojik bölgesinin bittiği yer burasıdır. Atmosfer yaklaşık 115 km'ye kadar oksijen içermesine rağmen, 9 km yükseklikte insanın nefes alması imkansız hale gelir.

Atmosfer bize solumamız gereken oksijeni sağlar. Ancak, atmosferin irtifaya yükseldikçe toplam basıncındaki düşüş nedeniyle, oksijenin kısmi basıncı da buna bağlı olarak azalır.

Seyrekleşmiş hava katmanlarında sesin yayılması imkansızdır. 60-90 km yüksekliğe kadar, kontrollü aerodinamik uçuş için havanın direncini ve kaldırmasını kullanmak hala mümkündür. Ancak 100-130 km'lik irtifalardan başlayarak, her pilota aşina olan M sayısı ve ses bariyeri kavramları anlamlarını kaybeder: şartlı Karman hattı oradan geçer, bunun ötesinde tamamen balistik uçuş alanının başladığı, sadece reaktif kuvvetler kullanılarak kontrol edilebilir.

100 km'nin üzerindeki irtifalarda, atmosfer bir başka dikkate değer özellikten de yoksundur - ısıl enerjiyi konveksiyonla (yani havayı karıştırarak) emme, iletme ve aktarma yeteneği. Bu, çeşitli ekipman elemanlarının, yörüngedeki uzay istasyonunun ekipmanının, genellikle bir uçakta yapıldığı gibi - hava jetleri ve hava radyatörleri yardımıyla dışarıdan soğutulamayacağı anlamına gelir. Bu yükseklikte, genel olarak uzayda olduğu gibi, ısıyı aktarmanın tek yolu termal radyasyondur.

Atmosferin oluşum tarihi

En yaygın teoriye göre, Dünya'nın atmosferi, Dünya'nın tarihi boyunca üç farklı bileşimde olmuştur. Başlangıçta gezegenler arası uzaydan yakalanan hafif gazlardan (hidrojen ve helyum) oluşuyordu. Bu sözde birincil atmosfer... Bir sonraki aşamada aktif volkanik aktivite, atmosferin hidrojen dışındaki gazlarla (karbon dioksit, amonyak, su buharı) doymasına neden oldu. yani oluştu ikincil atmosfer... Atmosfer onarıcıydı. Ayrıca, atmosferin oluşum süreci aşağıdaki faktörler tarafından belirlendi:

hafif gazların (hidrojen ve helyum) gezegenler arası boşluğa sızması;
ultraviyole radyasyon, yıldırım deşarjları ve diğer bazı faktörlerin etkisi altında atmosferdeki kimyasal reaksiyonlar.

Yavaş yavaş, bu faktörler oluşumuna yol açtı. üçüncül atmosfer, çok daha düşük bir hidrojen içeriği ve çok daha yüksek bir nitrojen ve karbon dioksit içeriği ile karakterize edilir (bir sonucu olarak oluşur) kimyasal reaksiyonlar amonyak ve hidrokarbonlardan).

Azot

Eğitim Büyük bir sayı nitrojen N2, amonyak-hidrojen atmosferinin 3 milyar yıl öncesinden başlayarak fotosentez sonucunda gezegenin yüzeyinden akmaya başlayan moleküler oksijen O2 tarafından oksitlenmesinden kaynaklanmaktadır. Ayrıca nitratların ve diğer azot içeren bileşiklerin denitrifikasyonunun bir sonucu olarak atmosfere azot N2 salınır. Azot, üst atmosferde ozon tarafından NO'ya oksitlenir.

Azot N2 yalnızca belirli koşullar altında tepki verir (örneğin, bir yıldırım çarpması sırasında). Azotlu gübrelerin endüstriyel üretiminde küçük miktarlarda elektrik deşarjları ile moleküler azotun ozon tarafından oksidasyonu kullanılır. Baklagillerle rizobiyal simbiyoz oluşturan siyanobakteriler (mavi-yeşil algler) ve nodül bakterileri tarafından düşük enerji tüketimi ile oksitlenebilir ve biyolojik olarak aktif bir forma dönüştürülebilir. doğal gübreler.

Oksijen

Atmosferin bileşimi, oksijen salınımı ve karbondioksit emilimi ile birlikte fotosentez sonucunda Dünya'daki canlı organizmaların ortaya çıkmasıyla kökten değişmeye başladı. Başlangıçta oksijen, indirgenmiş bileşiklerin oksidasyonu için harcandı - amonyak, hidrokarbonlar, okyanuslarda bulunan demirin demir formu, vb. Bu aşamanın sonunda, atmosferdeki oksijen içeriği artmaya başladı. Yavaş yavaş oluşan modern atmosfer sahip oksitleyici özellikler... Bu, atmosferde, litosferde ve biyosferde meydana gelen birçok süreçte ciddi ve ani değişikliklere neden olduğu için bu olaya Oksijen Felaketi adı verildi.

soy gazlar

Hava kirliliği

V Son zamanlarda insan atmosferin evrimini etkilemeye başladı. İnsan faaliyetinin sonucu haline geldi sürekli büyümeönceki jeolojik dönemlerde biriken hidrokarbon yakıtların yanması nedeniyle atmosferdeki karbondioksit içeriği. Fotosentez sırasında muazzam miktarda CO 2 tüketilir ve dünya okyanusları tarafından emilir. Bu gaz, karbonat kayalarının ayrışması nedeniyle atmosfere girer ve organik madde bitki ve hayvan kökenli olduğu kadar volkanizma ve insan üretim faaliyetlerinden de kaynaklanmaktadır. Son 100 yılda, atmosferdeki CO 2 içeriği, büyük kısmı (360 milyar ton) yakıtın yanmasından kaynaklanan %10 oranında artmıştır. Yakıt yanmasının büyüme hızı devam ederse, önümüzdeki 200-300 yıl içinde atmosferdeki СО 2 miktarı iki katına çıkacak ve küresel iklim değişikliklerine yol açabilir.

Yakıt yanması, kirletici gazların (CO, SO 2) ana kaynağıdır. Üst atmosferde kükürt dioksit atmosferik oksijen tarafından SO 3'e ve nitrojen oksit NO 2'ye oksitlenir, bu da su buharı ile etkileşime girer ve ortaya çıkan sülfürik asit Н 2 SO 4 ve nitrik asit НNO 3 Dünya yüzeyine düşer. form t.n. asit yağmuru. kullanım

Deniz seviyesinde, 1013,25 hPa (yaklaşık 760 mm Hg). Dünya yüzeyindeki küresel ortalama hava sıcaklığı 15 °C iken, sıcaklık subtropikal çöllerde yaklaşık 57 °C'den Antarktika'da -89 °C'ye kadar değişmektedir. Hava yoğunluğu ve basıncı, üssele yakın bir yasaya göre yükseklikle azalır.

atmosferin yapısı... Dikey olarak, atmosfer, coğrafi konuma, mevsime, günün saatine vb. bağlı olan dikey sıcaklık dağılımının (şekil) özellikleriyle belirlenen katmanlı bir yapıya sahiptir. Atmosferin alt tabakası - troposfer - yükseklikte bir sıcaklık düşüşü (1 km'de yaklaşık 6 ° C), yüksekliği kutup enlemlerinde 8-10 km'den tropiklerde 16-18 km'ye kadardır. Hava yoğunluğunun yükseklikle hızla azalması nedeniyle, atmosferin toplam kütlesinin yaklaşık %80'i troposferdedir. Troposferin üstünde stratosfer bulunur - genellikle yükseklikle sıcaklıkta bir artış ile karakterize edilen bir katman. Troposfer ile stratosfer arasındaki geçiş katmanına tropopoz denir. Alt stratosferde, yaklaşık 20 km'ye kadar, sıcaklık yükseklikle çok az değişir (izotermal bölge olarak adlandırılır) ve çoğu zaman hafifçe düşer. Yukarıda, güneşten gelen UV radyasyonunun ozon tarafından emilmesi nedeniyle sıcaklık, ilk başta yavaşça ve 34-36 km seviyesinden - daha hızlı yükselir. Stratosferin üst sınırı - stratopause - maksimum sıcaklığa (260-270 K) karşılık gelen 50-55 km yükseklikte bulunur. 55-85 km yükseklikte bulunan ve sıcaklığın tekrar yükseklikle düştüğü atmosfer tabakasına mezosfer denir, üst sınırında - mezopoz - sıcaklık yazın 150-160 K'ye ulaşır ve 200- Kışın 230 K Mezopozun üstünde termosfer başlar - sıcaklıkta hızlı bir artış ile karakterize edilen, 250 km yükseklikte 800-1200 K'ye ulaşan bir tabaka Termosfer, Güneş'ten gelen korpüsküler ve X-ışını radyasyonunu emer, yavaşlar ve meteorları yakar, bu nedenle Dünya'nın koruyucu bir tabakasının işlevini yerine getirir. Atmosferik gazların dağılma nedeniyle dünya uzayına dağıldığı ve atmosferden gezegenler arası uzaya kademeli bir geçişin olduğu ekzosfer daha da yüksektir.

atmosfer bileşimi... Yaklaşık 100 km yüksekliğe kadar, atmosfer kimyasal bileşimde pratik olarak homojendir ve içinde havanın ortalama moleküler ağırlığı (yaklaşık 29) sabittir. Dünya yüzeyinin yakınında, atmosfer nitrojen (hacimce yaklaşık %78.1) ve oksijenden (yaklaşık %20.9) oluşur ve ayrıca az miktarda argon, karbon dioksit (karbon dioksit), neon ve diğer sabit ve değişken bileşenler içerir (bkz. Hava ).

Ayrıca atmosferde az miktarda ozon, nitrojen oksit, amonyak, radon vb. bulunur. Havanın ana bileşenlerinin nispi içeriği zaman içinde sabittir ve farklı coğrafi bölgelerde aynı şekildedir. Su buharı ve ozonun içeriği uzayda ve zamanda değişkendir; düşük içeriklerine rağmen, atmosferik süreçlerdeki rolleri çok önemlidir.

100-110 km'nin üzerinde oksijen, karbondioksit ve su buharı molekülleri ayrışır, bu nedenle havanın moleküler kütlesi azalır. Yaklaşık 1000 km yükseklikte, hafif gazlar hakim olmaya başlar - helyum ve hidrojen ve daha da yüksek, Dünya'nın atmosferi yavaş yavaş gezegenler arası gaza dönüşür.

Atmosferin en önemli değişken bileşeni, su ve nemli toprak yüzeyinden buharlaşma ve ayrıca bitkiler tarafından terleme yoluyla atmosfere salınan su buharıdır. Dünya yüzeyine yakın su buharının nispi içeriği, tropik bölgelerde %2,6'dan kutup enlemlerinde %0,2'ye kadar değişir. Yükseklikle, hızla düşer, zaten 1.5-2 km yükseklikte yarı yarıya azalır. Atmosferin ılıman enlemlerdeki dikey sütunu, yaklaşık 1,7 cm "çökelmiş su tabakası" içerir. Su buharı yoğunlaştığında, atmosferik yağışın yağmur, dolu, kar şeklinde düştüğü bulutlar oluşur.

Atmosferik havanın önemli bir bileşeni, %90'ı stratosferde (10 ila 50 km arasında) konsantre olan ozondur, yaklaşık %10'u troposferdedir. Ozon, sert UV radyasyonunun (dalga boyu 290 nm'den az olan) absorpsiyonunu sağlar ve bu onun biyosfer için koruyucu rolüdür. Toplam ozon içeriğinin değerleri, enlem ve mevsime bağlı olarak 0,22 ila 0,45 cm aralığında değişir (ozon tabakasının kalınlığı p = 1 atm basınçta ve T = 0 ° C sıcaklıkta). 1980'li yılların başından itibaren Antarktika'da ilkbaharda gözlemlenen ozon deliklerinde ozon içeriği 0,07 cm'ye kadar düşebilmektedir. Ekvatordan kutuplara doğru artar ve ilkbaharda maksimum, sonbaharda minimum olmak üzere yıllık bir varyasyona sahiptir ve genliği yıllık varyasyon tropiklerde küçüktür ve yüksek enlemlere doğru büyür. Atmosferin önemli bir değişken bileşeni, atmosferdeki içeriği son 200 yılda %35 artan ve esas olarak antropojenik bir faktörle açıklanan karbondioksittir. Bitkilerin fotosentezi ve deniz suyundaki çözünürlüğü ile ilişkili enlem ve mevsimsel değişkenliği gözlenir (Henry yasasına göre, gazın sudaki çözünürlüğü sıcaklığındaki bir artışla azalır).

Gezegenin ikliminin oluşumunda önemli bir rol, atmosferik aerosol - havada asılı duran, birkaç nm ila onlarca mikron arasında değişen katı ve sıvı parçacıklar tarafından oynanır. Doğal ve antropojenik kökenli aerosoller ayırt edilir. Aerosol, gezegenin yüzeyinden, özellikle çöl bölgelerinden rüzgarla tozun yükselmesi sonucu, bitkilerin ve insan ekonomik faaliyetlerinin atık ürünlerinden, volkanik patlamalardan gaz fazı reaksiyonları sürecinde oluşur ve ayrıca üst atmosfere düşen kozmik tozdan oluşur. Aerosolün çoğu troposferde yoğunlaşmıştır; volkanik patlamalardan kaynaklanan aerosol, yaklaşık 20 km yükseklikte Junge tabakasını oluşturur. En büyük antropojenik aerosol miktarı, araçların ve termik santrallerin çalışması, kimyasal üretim, yakıt yanması vb. sonucunda atmosfere girer. Bu nedenle, bazı bölgelerde atmosferin bileşimi, gerekli olan sıradan havadan belirgin şekilde farklıdır. atmosferik hava kirliliği seviyesinin izlenmesi ve izlenmesi için özel bir hizmetin oluşturulması.

Atmosferin Evrimi... Modern atmosfer, görünüşe göre, ikincil bir kökene sahiptir: salınan gazlardan oluşmuştur. Sert kabuklu Yaklaşık 4,5 milyar yıl önce gezegenin oluşumunun tamamlanmasından sonra Dünya. Dünyanın jeolojik tarihi boyunca, atmosfer, bir dizi faktörün etkisi altında bileşiminde önemli değişiklikler geçirdi: gazların, özellikle daha hafif olanların, uzaya yayılması (uçuculaşması); volkanik aktivitenin bir sonucu olarak litosferden gaz emisyonu; atmosferin bileşenleri ile yer kabuğunu oluşturan kayaçlar arasındaki kimyasal reaksiyonlar; güneş UV radyasyonunun etkisi altında atmosferdeki fotokimyasal reaksiyonlar; gezegenler arası ortamın maddesinin (örneğin, meteorik madde) toplanması (yakalanması). Atmosferin gelişimi jeolojik ve jeokimyasal süreçlerle ve son 3-4 milyar yıl içinde biyosferin faaliyeti ile yakından ilişkilidir. Modern atmosferi (azot, karbondioksit, su buharı) oluşturan gazların önemli bir kısmı, onları Dünya'nın derinliklerinden taşıyan volkanik aktivite ve izinsiz giriş sırasında ortaya çıktı. Oksijen, orijinal olarak okyanusun yüzey sularından kaynaklanan fotosentetik organizmaların faaliyetlerinin bir sonucu olarak yaklaşık 2 milyar yıl önce gözle görülür miktarlarda ortaya çıktı.

Karbonat birikintilerinin kimyasal bileşimine ilişkin verilere dayanarak, jeolojik geçmişin atmosferindeki karbondioksit ve oksijen miktarına ilişkin tahminler elde edildi. Fanerozoik (Dünya tarihinin son 570 milyon yılı) boyunca, atmosferdeki karbondioksit miktarı, volkanik aktivite düzeyine, okyanus sıcaklığına ve fotosentez düzeyine göre büyük ölçüde değişiklik göstermiştir. Çoğu O zaman, atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonu günümüze göre önemli ölçüde daha yüksekti (10 kata kadar). Fanerozoik atmosferdeki oksijen miktarı önemli ölçüde değişti ve onu artırma eğilimi hakim oldu. Prekambriyen atmosferinde, karbon dioksit kütlesi, kural olarak, daha büyüktü ve oksijen kütlesi, Fanerozoik atmosferden daha azdı. Geçmişteki karbondioksit miktarındaki dalgalanmalar, iklim üzerinde önemli bir etkiye sahipti ve Phanerozoik'in ana bölümündeki iklimin öncekinden çok daha sıcak olması nedeniyle, karbondioksit konsantrasyonundaki artışla sera etkisini yoğunlaştırdı. Modern çağ.

Atmosfer ve yaşam... Atmosfer olmasaydı, Dünya ölü bir gezegen olurdu. Organik yaşam, atmosfer ve ilgili iklim ve hava ile yakın etkileşim içinde gerçekleşir. Bir bütün olarak gezegene (yaklaşık bir milyonda biri) kıyasla kütlece küçük olan atmosfer, tüm yaşam formları için olmazsa olmaz bir şeydir. Oksijen, nitrojen, su buharı, karbon dioksit, ozon, organizmaların yaşamsal aktivitesi için en büyük öneme sahiptir. Karbondioksit fotosentetik bitkiler tarafından emildiğinde, insanlar da dahil olmak üzere canlıların büyük çoğunluğu tarafından enerji kaynağı olarak kullanılan organik madde oluşur. Oksijen akışının organik maddenin oksidasyon reaksiyonları ile sağlandığı aerobik organizmaların varlığı için oksijen gereklidir. Bazı mikroorganizmalar (azot sabitleyiciler) tarafından asimile edilen azot, bitkilerin mineral beslenmesi için gereklidir. Güneşin sert UV radyasyonunu emen ozon, güneş radyasyonunun yaşama zararlı olan bu zararlı kısmını önemli ölçüde azaltır. Atmosferdeki su buharının yoğunlaşması, bulutların oluşumu ve ardından atmosferik yağışın yağışı, karaya su sağlar, bunlar olmadan hiçbir yaşam formu mümkün değildir. Hidrosferdeki organizmaların hayati aktivitesi, büyük ölçüde suda çözünen atmosferik gazların miktarı ve kimyasal bileşimi ile belirlenir. Atmosferin kimyasal bileşimi önemli ölçüde organizmaların aktivitesine bağlı olduğundan, biyosfer ve atmosfer dünyanın bir parçası olarak kabul edilebilir. birleşik sistem, bakımı ve evrimi (bkz. Biyojeokimyasal döngüler), Dünya'nın bir gezegen olarak tarihi boyunca atmosferin bileşimindeki değişiklik için büyük önem taşıyordu.

Atmosferin radyasyon, ısı ve su dengeleri... Güneş radyasyonu, atmosferdeki tüm fiziksel süreçler için pratik olarak tek enerji kaynağıdır. Atmosferin radyasyon rejiminin ana özelliği, sözde sera etkisidir: atmosfer, güneş radyasyonunu dünya yüzeyine yeterince iyi iletir, ancak bir kısmı yüzeye geri dönen, dünya yüzeyinden uzun dalgalı termal radyasyonu aktif olarak emer. radyasyon ısı kaybını telafi eden karşı radyasyon şeklinde Zemin yüzeyi(bkz. Atmosferik radyasyon). Atmosferin yokluğunda, dünya yüzeyinin ortalama sıcaklığı -18 °C, gerçekte 15 °C'dir. Gelen güneş radyasyonu kısmen (yaklaşık %20) atmosfere emilir (esas olarak su buharı, su damlacıkları, karbon dioksit, ozon ve aerosoller tarafından) ve ayrıca aerosol parçacıkları ve yoğunluk dalgalanmaları (Rayleigh saçılması) tarafından saçılır (yaklaşık %7). ). Dünya yüzeyine ulaşan toplam radyasyon, kısmen (yaklaşık %23) ondan yansır. Yansıtma, albedo adı verilen alttaki yüzeyin yansıtıcılığı ile belirlenir. Ortalama olarak, Dünya'nın bütünsel güneş radyasyonu akısı için albedosu %30'a yakındır. Yeni yağan kar için yüzde birkaç (kuru toprak ve chernozem) ile %70-90 arasında değişir. Dünya yüzeyi ile atmosfer arasındaki radyasyon ısı değişimi, önemli ölçüde albedoya bağlıdır ve Dünya yüzeyinin etkin radyasyonu ve onun tarafından emilen atmosferin karşı radyasyonu tarafından belirlenir. Dünya atmosferine uzaydan giren ve onu geri bırakan radyasyon akılarının cebirsel toplamına radyasyon dengesi denir.

Güneş radyasyonunun atmosfer ve dünya yüzeyi tarafından emilmesinden sonraki dönüşümleri, bir gezegen olarak Dünya'nın termal dengesini belirler. Atmosfer için ana ısı kaynağı dünyanın yüzeyidir; ondan gelen ısı sadece uzun dalga radyasyonu şeklinde değil, aynı zamanda konveksiyon yoluyla da aktarılır ve ayrıca su buharının yoğunlaşması sırasında serbest bırakılır. Bu ısı girişlerinin payları sırasıyla ortalama %20, %7 ve %23'tür. Bu ayrıca doğrudan güneş ışınımının emilmesi nedeniyle ısının yaklaşık %20'sini ekler. Güneş ışınlarına dik ve atmosferin dışında, Dünya'dan Güneş'e ortalama bir mesafede (güneş sabiti olarak adlandırılır) bulunan birim alandan birim zamandaki güneş radyasyon akısı 1367 W / m2'dir, değişiklikler 1'dir. -2 W / m 2, güneş aktivitesi döngüsüne bağlı olarak. Yaklaşık %30'luk bir gezegensel albedo ile, gezegene zaman ortalamalı küresel güneş enerjisi akışı 239 W / m2'dir. Dünya bir gezegen olarak uzaya ortalama olarak aynı miktarda enerji yaydığından, Stefan-Boltzmann yasasına göre, giden termal uzun dalga radyasyonunun etkin sıcaklığı 255 K'dir (-18 ° C). Aynı zamanda, dünya yüzeyinin ortalama sıcaklığı 15 ° C'dir. 33 ° C'lik fark nedeniyle sera etkisi.

Atmosferin bir bütün olarak su dengesi, Dünya yüzeyinden buharlaşan nem miktarının ve Dünya yüzeyine düşen yağış miktarının eşitliğine karşılık gelir. Okyanusların üzerindeki atmosfer, karadakine göre buharlaşma süreçlerinden daha fazla nem alır ve yağış şeklinde %90'ını kaybeder. Okyanuslar üzerindeki fazla su buharı, hava akımları ile kıtalara taşınır. Okyanuslardan kıtalara atmosfere taşınan su buharı miktarı, okyanuslara akan nehirlerin hacmine eşittir.

Hava hareketi... Dünya küresel bir şekle sahiptir, yüksek enlemlerine tropik bölgelere göre çok daha az güneş radyasyonu gelir. Sonuç olarak, enlemler arasında büyük sıcaklık kontrastları ortaya çıkar. Sıcaklık dağılımı, okyanusların ve kıtaların göreli konumundan da önemli ölçüde etkilenir. Okyanus sularının büyük kütlesi ve suyun yüksek ısı kapasitesi nedeniyle, okyanus yüzeyinin sıcaklığındaki mevsimsel dalgalanmalar karadan çok daha azdır. Bu bağlamda, orta ve yüksek enlemlerde, okyanuslar üzerindeki hava sıcaklığı, yaz aylarında kıtalara göre belirgin şekilde daha düşüktür ve kışın daha yüksektir.

Dünyanın farklı bölgelerinde atmosferin eşit olmayan şekilde ısıtılması, atmosferik basıncın homojen olmayan bir uzaysal dağılımına neden olur. Deniz seviyesinde, basınç dağılımı, ekvator yakınında nispeten düşük değerler, subtropiklerde (kemerler) bir artış ile karakterize edilir. yüksek basınç) ve orta ve yüksek enlemlerde bir azalma. Aynı zamanda, ekstratropikal enlemlerin kıtaları üzerinde, sıcaklık dağılımı ile ilişkili olarak basınç genellikle kışın artar ve yazın azalır. Bir basınç gradyanının etkisi altında, hava, yüksek basınç alanlarından alçak basınç alanlarına doğru hızlanma yaşar ve bu da hava kütlelerinin hareketine yol açar. Hareket eden hava kütleleri aynı zamanda Dünya'nın dönüşünün saptırma kuvvetinden (Coriolis kuvveti), yükseklikle ve eğrisel yörüngelerle azalan bir sürtünme kuvvetinden ve merkezkaç kuvvetinden de etkilenir. Havanın türbülanslı karışımı büyük önem taşır (bkz. Atmosferdeki türbülans).

Karmaşık bir hava akımı sistemi (atmosferin genel sirkülasyonu) gezegensel basınç dağılımı ile ilişkilidir. Meridyonel düzlemde, ortalama olarak, iki veya üç meridyen sirkülasyon hücresi izlenir. Ekvator yakınında, ısıtılmış hava subtropiklerde yükselir ve düşerek Hadley hücresini oluşturur. Aynı yerde, Ferrell dönüş hücresinin havası indirilir. Yüksek enlemlerde, genellikle düz bir kutup hücresi izlenir. Meridyonel dolaşım hızları 1 m/s veya daha azdır. Coriolis kuvvetinin etkisinden dolayı, atmosferin çoğunda orta troposferde yaklaşık 15 m / s'lik hızlarla batı rüzgarları gözlenir. Nispeten kararlı rüzgar sistemleri vardır. Bunlara ticaret rüzgarları dahildir - subtropiklerdeki yüksek basınçlı kayışlardan ekvatora belirgin bir doğu bileşeniyle (doğudan batıya) esen rüzgarlar. Musonlar oldukça kararlıdır - açıkça belirgin bir mevsimsel karaktere sahip hava akımları: yazın okyanustan anakaraya ve kışın ters yönde eserler. Hint Okyanusu musonları özellikle düzenlidir. Orta enlemlerde, hava kütlelerinin hareketi esas olarak batı yönü(batıdan doğuya). Bu, üzerinde büyük girdapların ortaya çıktığı bir atmosferik cephe bölgesidir - yüzlerce ve hatta binlerce kilometreyi kapsayan siklonlar ve antisiklonlar. Siklonlar tropiklerde de görülür; burada daha küçüktürler, ancak tropikal siklonlar olarak adlandırılan kasırga kuvvetine (33 m / s ve daha fazla) ulaşan çok yüksek rüzgar hızları. Atlantik ve Doğu Pasifik'te kasırgalar ve batı Pasifik'te tayfun olarak adlandırılırlar. Üst troposferde ve alt stratosferde, doğrudan Hadley meridyonel sirkülasyon hücresini ve ters Ferrell hücresini ayıran bölgelerde, nispeten dar, yüzlerce kilometre genişliğinde, sınırları keskin bir şekilde çizilmiş jet akışları sıklıkla gözlenir, burada rüzgar 100-150'ye ulaşır. ve hatta 200 m / İle.

İklim ve hava... Farklı enlemlerden farklı bölgelere ulaşan güneş radyasyonu miktarındaki fark fiziksel özellikler Dünyanın yüzeyi, Dünya'nın iklimlerinin çeşitliliğini belirler. Ekvatordan tropik enlemlere kadar, dünya yüzeyine yakın hava sıcaklığı ortalama 25-30 ° C'dir ve yıl boyunca çok az değişir. Ekvator bölgesinde, genellikle orada aşırı nem için koşullar yaratan çok fazla yağış vardır. Tropikal bölgelerde yağış miktarı azalır ve bazı bölgelerde çok azalır. Dünyanın uçsuz bucaksız çölleri burada bulunur.

Subtropikal ve orta enlemlerde, hava sıcaklığı yıl boyunca önemli ölçüde değişir ve özellikle kıtaların okyanuslardan uzak bölgelerinde yaz ve kış sıcaklıkları arasındaki fark büyüktür. Böylece, Doğu Sibirya'nın bazı bölgelerinde, yıllık hava sıcaklığı genliği 65 ° C'ye ulaşır. Bu enlemlerdeki nemlendirme koşulları çok çeşitlidir, esas olarak genel atmosferik sirkülasyon rejimine bağlıdır ve yıldan yıla önemli ölçüde farklılık gösterir.

Kutup enlemlerinde, gözle görülür bir mevsimsel değişiklik olsa bile sıcaklık yıl boyunca düşük kalır. Bu, Rusya'daki, özellikle Sibirya'daki yüzölçümünün %65'inden fazlasını kaplayan okyanuslar ve kara ve permafrost üzerindeki buz örtüsünün yaygın dağılımına katkıda bulunur.

Son on yılda, küresel iklimdeki değişiklikler giderek daha belirgin hale geldi. Sıcaklıklar yüksek enlemlerde alçak enlemlere göre daha fazla yükselir; kışın yazdan daha fazla; geceleri gündüzden daha fazla. 20. yüzyılda, Rusya'da dünya yüzeyine yakın yıllık ortalama hava sıcaklığı 1,5-2 ° C arttı ve Sibirya'nın bazı bölgelerinde birkaç derecelik bir artış var. Bu, eser gazların konsantrasyonundaki bir artışa bağlı olarak sera etkisindeki bir artışla ilişkilidir.

Hava, atmosferik sirkülasyon koşulları tarafından belirlenir ve Coğrafi konum arazi, tropiklerde en kararlı ve orta ve yüksek enlemlerde en değişkendir. Hepsinden önemlisi, atmosferik cephelerin, siklonların ve antisiklonların geçişinden kaynaklanan hava kütlelerindeki değişim bölgelerindeki hava değişiklikleri, yağış ve artan rüzgar. Hava tahmini için veriler, yer tabanlı hava istasyonlarında, deniz ve deniz uçak, meteorolojik uydulardan. Ayrıca bkz. Meteoroloji.

Atmosferdeki optik, akustik ve elektriksel olaylar... Elektromanyetik radyasyon, ışığın hava tarafından kırılması, emilmesi ve saçılması sonucu atmosferde yayıldığında ve çeşitli parçacıklar(aerosol, buz kristalleri, su damlacıkları) çeşitli optik fenomenler ortaya çıkar: gökkuşağı, taçlar, hale, serap, vb. Işık saçılması göğün görünen yüksekliğini ve göğün mavi rengini belirler. Nesnelerin görünürlük aralığı, atmosferdeki ışığın yayılma koşulları tarafından belirlenir (bkz. Atmosferik görünürlük). Dünya yüzeyinden astronomik gözlemler olasılığı da dahil olmak üzere, iletişim aralığı ve nesneleri aletlerle tespit etme yeteneği, atmosferin farklı dalga boylarında şeffaflığına bağlıdır. Alacakaranlık fenomeni, stratosfer ve mezosferdeki optik homojensizlik çalışmalarında önemli bir rol oynar. Örneğin, alacakaranlığı uzay aracından fotoğraflamak, aerosol katmanlarını tespit etmeyi mümkün kılar. Atmosferde elektromanyetik radyasyon yayılımının özellikleri, parametrelerinin uzaktan algılanması için yöntemlerin doğruluğunu belirler. Tüm bu sorular, diğerleri gibi, atmosferik optik tarafından incelenir. Radyo dalgalarının kırılması ve saçılması, radyo alım olasılıklarını belirler (bkz. Radyo dalgalarının yayılması).

Atmosferdeki ses yayılımı, sıcaklığın ve rüzgar hızının uzaysal dağılımına bağlıdır (bkz. Atmosferik Akustik). Atmosferin uzaktan algılanması için ilgi çekicidir. Roketler tarafından üst atmosfere fırlatılan yüklerin patlamaları, rüzgar sistemleri ve stratosfer ve mezosferdeki sıcaklığın seyri hakkında zengin bilgiler sağladı. Stabil tabakalı bir atmosferde, sıcaklık yükseklikle adyabatik gradyandan (9.8 K/km) daha yavaş düştüğünde, iç dalgalar olarak adlandırılanlar ortaya çıkar. Bu dalgalar stratosfere ve hatta mezosfere doğru ilerleyebilir, burada zayıflayarak artan rüzgar ve türbülansa katkıda bulunur.

Dünyanın negatif yükü ve ortaya çıkan elektrik alanı, atmosfer, elektrik yüklü iyonosfer ve manyetosfer ile birlikte küresel bir dünya yaratır. elektrik devresi... Bulutların oluşumu ve fırtına elektriği bunda önemli bir rol oynar. Yıldırım boşalması tehlikesi, binaların, yapıların, elektrik hatlarının ve iletişimin yıldırımdan korunma yöntemlerinin geliştirilmesi ihtiyacına neden olmuştur. Bu fenomen özellikle havacılık için tehlikelidir. Yıldırım deşarjları, atmosferik olarak adlandırılan atmosferik radyo parazitine neden olur (bkz. Elektrik alanının gücündeki keskin bir artış sırasında, dünya yüzeyinin üzerinde çıkıntı yapan nesnelerin noktalarında ve keskin köşelerinde, dağlardaki bireysel zirvelerde vb. (Elma ışıkları) ortaya çıkan ışıklı deşarjlar gözlenir. Atmosfer her zaman belirli koşullara bağlı olarak büyük ölçüde değişen hafif ve ağır iyonların miktarını içerir. elektiriksel iletkenlik atmosfer. Dünya yüzeyine yakın havanın ana iyonlaştırıcıları, içinde bulunan radyoaktif maddelerin radyasyonudur. yer kabuğu ve atmosferde ve ayrıca kozmik ışınlarda. Ayrıca bkz. Atmosferik elektrik.

Atmosfer üzerindeki insan etkisi. Geçtiğimiz yüzyıllarda, insan faaliyetleri nedeniyle atmosferdeki sera gazlarının konsantrasyonunda bir artış olmuştur. Karbondioksit yüzdesi iki yüz yıl önce 2,8-10 2'den 2005'te 3,8-10 2'ye yükseldi, metan içeriği - yaklaşık 300-400 yıl önce 0,7-10 1'den yüzyılın başında 1,8-10 -4'e yükseldi. 21'inci yüzyıl; Geçen yüzyılda sera etkisindeki artışın yaklaşık %20'si, 20. yüzyılın ortalarına kadar atmosferde pratik olarak bulunmayan freonlar tarafından verildi. Bu maddeler stratosferik ozon yıkıcılar olarak kabul edilmektedir ve bunların üretimi 1987 Montreal Protokolü tarafından yasaklanmıştır. Atmosferdeki artan karbondioksit konsantrasyonu, artan miktarlarda kömür, petrol, gaz ve diğer karbon yakıt türlerinin yanması ve bunun yanı sıra fotosentez yoluyla karbondioksit emiliminin azalması sonucu ormansızlaşmadan kaynaklanır. Metan konsantrasyonu, petrol ve gaz üretiminin büyümesiyle (kayıplarından dolayı) ve ayrıca pirinç mahsullerinin genişlemesi ve büyük çiftlik hayvanlarının artmasıyla artar. sığırlar... Bütün bunlar iklimin ısınmasına katkıda bulunur.

Hava durumunu değiştirmek için atmosferik süreçler üzerinde aktif etki yöntemleri geliştirilmiştir. Gök gürültülü bulutlarda özel reaktifler dağıtarak tarım bitkilerini doludan korumak için kullanılırlar. Havaalanlarında sisi dağıtmanın, bitkileri dondan korumanın, yağışı artırmak için bulutları etkilemenin yöntemleri de vardır. doğru yerler veya kitlesel olayların anlarında bulutları dağıtmak için.

Atmosferin incelenmesi... Atmosferdeki fiziksel süreçler hakkında bilgi, öncelikle, tüm kıtalarda ve birçok adada bulunan küresel bir kalıcı meteoroloji istasyonları ve direkleri ağı tarafından gerçekleştirilen meteorolojik gözlemlerden elde edilir. Günlük gözlemler, hava sıcaklığı ve nemi, atmosferik basınç ve yağış, bulutluluk, rüzgar vb. hakkında bilgi sağlar. Güneş radyasyonunun gözlemleri ve dönüşümleri aktinometrik istasyonlarda gerçekleştirilir. Atmosferin incelenmesi için büyük önem taşıyan, 30-35 km yüksekliğe kadar radyosondalar kullanılarak meteorolojik ölçümlerin yapıldığı aerolojik istasyon ağlarıdır. Bir dizi istasyon atmosferik ozonu, atmosferdeki elektrik olaylarını ve havanın kimyasal bileşimini izliyor.

Yer istasyonlarının verileri, “hava durumu gemilerinin” Dünya Okyanusunun belirli bölgelerinde sürekli olarak faaliyet gösterdiği okyanuslar üzerindeki gözlemlerin yanı sıra araştırma ve diğer gemilerden alınan meteorolojik bilgilerle desteklenir.

Bulutları fotoğraflamak ve Güneş'ten gelen ultraviyole, kızılötesi ve mikrodalga radyasyon akışlarını ölçmek için araçlarla donatılmış meteorolojik uyduların yardımıyla son yıllarda atmosfer hakkında artan miktarda bilgi elde edildi. Uydular, sıcaklığın dikey profilleri, bulutluluk ve su içeriği, atmosferin radyasyon dengesinin unsurları, okyanus yüzeyinin sıcaklığı vb. hakkında bilgi edinmeyi mümkün kılar. Uyduların yardımıyla, Dünya'nın güneş sabiti ve gezegensel albedosunun değerini netleştirmek, Dünya - atmosfer sisteminin radyasyon dengesi haritalarını oluşturmak, küçük atmosferik kirliliklerin içeriğini ve değişkenliğini ölçmek, diğer birçok şeyi çözmek mümkün hale geldi. atmosferik fizik ve izleme problemleri Çevre.

Yanıyor.: Geçmişte ve gelecekte Budyko MI İklim. L., 1980; Matveev L.T. Genel Meteoroloji Kursu. Atmosferin fiziği. 2. baskı. L., 1984; Budyko M.I., Ronov A.B., Yanshin A.L. Atmosferin tarihi. L., 1985; Khrgian A. Kh. Atmosfer Fiziği. M., 1986; Atmosfer: El Kitabı. L., 1991; Khromov S.P., Petrosyants M.A. Meteoroloji ve klimatoloji. 5. baskı. M., 2001.

G.S. Golitsyn, N.A. Zaitseva.

Atmosfer olarak bilinen Dünya gezegenimizi çevreleyen gaz kabuğu beş ana katmandan oluşur. Bu katmanlar, gezegenin yüzeyinde, deniz seviyesinden (bazen aşağıdan) kaynaklanır ve aşağıdaki sırayla uzaya yükselir:

Troposfer;
Stratosfer;
mezosfer;
termosfer;
Ekzosfer.

Dünya atmosferinin ana katmanlarının şeması

Bu beş ana katmanın her biri arasında sıcaklık, bileşim ve hava yoğunluğundaki değişikliklerin meydana geldiği "duraklamalar" adı verilen geçiş bölgeleri bulunur. Duraklamalarla birlikte Dünya'nın atmosferi toplam 9 katman içerir.

Troposfer: havanın gerçekleştiği yer

Atmosferin tüm katmanları arasında, troposfer en çok aşina olduğumuz katmandır (farkında olsanız da olmasanız da), çünkü biz onun dibinde, yani gezegenin yüzeyinde yaşıyoruz. Dünyanın yüzeyini kaplar ve birkaç kilometre yukarıya doğru uzanır. Troposfer kelimesi "dünyayı değiştirmek" anlamına gelir. Çok uygun isimçünkü bu katman günlük hava olayımızın gerçekleştiği yerdir.

Gezegenin yüzeyinden başlayarak, troposfer 6 ila 20 km yüksekliğe kadar yükselir. Bize en yakın olan katmanın alt üçte biri, tüm atmosferik gazların %50'sini içerir. Atmosferin tüm bileşiminin nefes alan tek parçasıdır. Havanın, Güneş'in termal enerjisini emen dünya yüzeyi tarafından aşağıdan ısıtılması nedeniyle, artan yükseklik ile troposferin sıcaklığı ve basıncı azalır.

En üstte, sadece troposfer ile stratosfer arasında bir tampon görevi gören tropopoz adı verilen ince bir tabaka bulunur.

Stratosfer: ozonun evi

Stratosfer, atmosferin bir sonraki katmanıdır. Dünya yüzeyinden 6-20 km ila 50 km arasında uzanır. Bu, çoğu ticari uçağın uçtuğu ve sıcak hava balonlarının seyahat ettiği katmandır.

Burada hava aşağı yukarı akmaz, çok hızlı hava akımlarında yüzeye paralel hareket eder. Tırmandıkça, doğal ozon (O 3) bolluğu sayesinde sıcaklık yükselir - yan ürün güneşin zararlı ultraviyole ışınlarını emme yeteneğine sahip güneş radyasyonu ve oksijen (meteorolojide irtifa ile sıcaklıktaki herhangi bir artış "inversiyon" olarak bilinir).

Stratosfer altta daha sıcak ve üstte daha soğuk olduğundan, atmosferin bu bölümünde konveksiyon (hava kütlelerinin dikey hareketi) nadirdir. Aslında, katman, fırtına bulutlarının içinden geçemeyeceği bir konveksiyon “başlığı” olarak hareket ettiğinden, troposferde şiddetli bir fırtınayı stratosferden görebilirsiniz.

Stratosferden sonra yine bu sefer stratopoz adı verilen bir tampon tabaka vardır.

Mezosfer: orta atmosfer

Mezosfer, Dünya yüzeyinden yaklaşık 50-80 km uzaklıktadır. Üst mezosfer, sıcaklıkların -143 ° C'nin altına düşebileceği Dünya üzerindeki en soğuk doğal yerdir.

termosfer: üst atmosfer

Mezosfer ve mezopoz, gezegen yüzeyinin 80 ila 700 km yukarısında bulunan ve atmosferik zarftaki tüm havanın %0.01'inden daha azını içeren termosfer tarafından takip edilir. Buradaki sıcaklıklar + 2000 ° C'ye ulaşır, ancak havanın güçlü bir şekilde azalması ve ısı transferi için gaz moleküllerinin olmaması nedeniyle, bunlar yüksek sıcaklıklarçok soğuk algılanır.

Exosphere: atmosfer ve uzayın sınırı

Dünya yüzeyinden yaklaşık 700-10.000 km yükseklikte, bir ekzosfer var - atmosferin dış kenarı, uzayla sınır. Burada meteorolojik uydular Dünya'nın etrafında döner.

İyonosfere ne dersin?

İyonosfer ayrı bir katman değildir, ancak aslında bu terim 60 ila 1000 km yükseklikteki atmosfere atıfta bulunmak için kullanılır. Mezosferin en üst kısımlarını, tüm termosferi ve ekzosferin bir kısmını içerir. İyonosfer adını, atmosferin bu bölümünde, Güneş'ten gelen radyasyon, Dünya'nın manyetik alanlarını ve üzerinden geçerken iyonize olduğu için alır. Bu fenomen, kuzey ışıkları gibi yerden gözlemlenir.

Atmosferin kalınlığı Dünya yüzeyinden yaklaşık 120 km uzaklıktadır. Atmosferdeki toplam hava kütlesi (5.1-5.3) · 10 18 kg. Bunlardan kuru hava kütlesi 5.1352 ± 0.0003 · 10 18 kg, toplam su buharı kütlesi ortalama 1.27 · 10 16 kg'dır.

tropopoz

Troposferden stratosfere geçiş tabakası, yükseklikle sıcaklığın azaldığı atmosfer tabakası durur.

Stratosfer

Stratopoz

Atmosferin stratosfer ile mezosfer arasındaki sınır tabakası. Dikey sıcaklık dağılımı bir maksimuma sahiptir (yaklaşık 0 ° C).

mezosfer

Dünya atmosferi

Dünya atmosferinin sınırı

termosfer

Üst sınır yaklaşık 800 km'dir. Sıcaklık 200-300 km irtifalara yükselir, burada 1500 K mertebesinde değerlere ulaşır, daha sonra yüksek irtifalara kadar neredeyse sabit kalır. Ultraviyole ve X-ışını güneş radyasyonu ve kozmik radyasyonun etkisi altında, hava iyonizasyonu ("kutup ışıkları") meydana gelir - iyonosferin ana alanları termosferin içinde bulunur. 300 km'nin üzerindeki irtifalarda, atomik oksijen baskındır. Termosferin üst sınırı, büyük ölçüde Güneş'in mevcut aktivitesi tarafından belirlenir. Düşük aktivite dönemlerinde - örneğin, 2008-2009'da - bu katmanın boyutunda gözle görülür bir azalma var.

termopoz

Atmosferin termosferin tepesine bitişik bölgesi. Bu alanda, güneş ışınımının absorpsiyonu ihmal edilebilir düzeydedir ve sıcaklık aslında yükseklikle değişmez.

Exosphere (Dağılım Küresi)

100 km yüksekliğe kadar atmosfer homojen, iyi karışmış bir gaz karışımıdır. Daha yüksek katmanlarda, gazların yükseklik boyunca dağılımı moleküler kütlelerine bağlıdır, daha ağır gazların konsantrasyonu Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça daha hızlı azalır. Gazların yoğunluğunun azalmasından dolayı stratosferde 0°C olan sıcaklık mezosferde -110°C'ye düşer. Bununla birlikte, 200-250 km irtifalarda tek tek parçacıkların kinetik enerjisi ~ 150 ° C'lik bir sıcaklığa karşılık gelir. 200 km'nin üzerinde, zaman ve uzayda gazların sıcaklık ve yoğunluğunda önemli dalgalanmalar gözlenir.

Yaklaşık 2000-3500 km yükseklikte, ekzosfer yavaş yavaş sözde dönüşüyor yakın uzay boşluğu, esas olarak hidrojen atomları olmak üzere oldukça nadir gezegenler arası gaz parçacıklarıyla dolu. Ancak bu gaz, gezegenler arası maddenin sadece bir kısmıdır. Diğer kısım ise kuyruklu yıldız ve meteorik kökenli toz benzeri parçacıklardan oluşur. Son derece nadir bulunan toz benzeri parçacıklara ek olarak, güneş ve galaktik kaynaklı elektromanyetik ve parçacık radyasyonu bu alana nüfuz eder.

Troposfer, atmosferin kütlesinin yaklaşık %80'ini, stratosfer - yaklaşık %20'sini oluşturur; mezosferin kütlesi% 0,3'ten fazla değil, termosfer atmosferin toplam kütlesinin% 0,05'inden az. Atmosferdeki elektriksel özelliklere göre nötrosfer ve iyonosfer ayırt edilir. Şu anda, atmosferin 2000-3000 km yüksekliğe kadar uzandığına inanılıyor.

Atmosferin fizyolojik ve diğer özellikleri

Atmosfer bize solumamız gereken oksijeni sağlar. Ancak, atmosferin irtifaya yükseldikçe toplam basıncındaki düşüş nedeniyle, oksijenin kısmi basıncı da buna bağlı olarak azalır.

Atmosferin oluşum tarihi

En yaygın teoriye göre, Dünya'nın atmosferi zamanla üç farklı bileşimdeydi. Başlangıçta gezegenler arası uzaydan yakalanan hafif gazlardan (hidrojen ve helyum) oluşuyordu. Bu sözde birincil atmosfer(yaklaşık dört milyar yıl önce). Bir sonraki aşamada aktif volkanik aktivite, atmosferin hidrojen dışındaki gazlarla (karbon dioksit, amonyak, su buharı) doymasına neden oldu. yani oluştu ikincil atmosfer(yaklaşık üç milyar yıl önce). Atmosfer onarıcıydı. Ayrıca, atmosferin oluşum süreci aşağıdaki faktörler tarafından belirlendi:

hafif gazların (hidrojen ve helyum) gezegenler arası boşluğa sızması;
ultraviyole radyasyon, yıldırım deşarjları ve diğer bazı faktörlerin etkisi altında atmosferdeki kimyasal reaksiyonlar.

Yavaş yavaş, bu faktörler oluşumuna yol açtı. üçüncül atmosfer, çok daha düşük bir hidrojen içeriği ve çok daha yüksek bir nitrojen ve karbon dioksit içeriği ile karakterize edilir (amonyak ve hidrokarbonlardan gelen kimyasal reaksiyonların bir sonucu olarak oluşur).

Azot

Büyük miktarda azot N2 oluşumu, amonyak-hidrojen atmosferinin 3 milyar yıl öncesinden başlayarak fotosentez sonucunda gezegenin yüzeyinden akmaya başlayan moleküler oksijen O2 ile oksidasyonundan kaynaklanmaktadır. Ayrıca nitratların ve diğer azot içeren bileşiklerin denitrifikasyonunun bir sonucu olarak atmosfere azot N2 salınır. Azot, üst atmosferde ozon tarafından NO'ya oksitlenir.

Azot N2 yalnızca belirli koşullar altında tepki verir (örneğin, bir yıldırım çarpması sırasında). Azotlu gübrelerin endüstriyel üretiminde küçük miktarlarda elektrik deşarjları ile moleküler azotun ozon tarafından oksidasyonu kullanılır. Düşük enerji tüketimi ile oksitlenebilir ve baklagiller ile rizobiyal simbiyoz oluşturan siyanobakteriler (mavi-yeşil algler) ve nodül bakterileri tarafından biyolojik olarak aktif hale dönüştürülebilir. yanlar.

Oksijen

Atmosferin bileşimi, oksijen salınımı ve karbondioksit emilimi ile birlikte fotosentez sonucunda Dünya'daki canlı organizmaların ortaya çıkmasıyla kökten değişmeye başladı. Başlangıçta oksijen, indirgenmiş bileşiklerin oksidasyonu için harcandı - amonyak, hidrokarbonlar, okyanuslarda bulunan demirin demir formu, vb. Bu aşamanın sonunda, atmosferdeki oksijen içeriği artmaya başladı. Yavaş yavaş, oksitleyici özelliklere sahip modern bir atmosfer oluştu. Bu, atmosferde, litosferde ve biyosferde meydana gelen birçok süreçte ciddi ve ani değişikliklere neden olduğu için bu olaya Oksijen Felaketi adı verildi.

soy gazlar

Hava kirliliği

Son zamanlarda, insanlar atmosferin evrimini etkilemeye başladılar. Faaliyetlerinin sonucu, önceki jeolojik dönemlerde biriken hidrokarbon yakıtların yanması nedeniyle atmosferdeki karbondioksit içeriğinde sürekli ve önemli bir artış oldu. Fotosentez sırasında muazzam miktarda CO 2 tüketilir ve dünya okyanusları tarafından emilir. Bu gaz, karbonat kayaçlarının ve bitki ve hayvan kaynaklı organik maddelerin ayrışması ile volkanizma ve insan üretim faaliyetleri nedeniyle atmosfere girer. Son 100 yılda, atmosferdeki CO 2 içeriği, büyük kısmı (360 milyar ton) yakıtın yanmasından kaynaklanan %10 oranında artmıştır. Yakıt yanmasının büyüme hızı devam ederse, önümüzdeki 200-300 yıl içinde atmosferdeki СО 2 miktarı iki katına çıkacak ve küresel iklim değişikliklerine yol açabilir.

Yakıt yanması, kirletici gazların (CO, SO 2) ana kaynağıdır. Kükürt dioksit, atmosferik oksijen tarafından üst atmosferde SO3'e oksitlenir, bu da su ve amonyak buharları ile etkileşime girer ve ortaya çıkan sülfürik asit (H2SO4) ve amonyum sülfat ((NH4)2SO4) geri döner. Dünya'nın yüzeyi sözde şeklindedir. asit yağmuru. İçten yanmalı motorların kullanılması, atmosferin nitrojen oksitler, hidrokarbonlar ve kurşun bileşikleri (tetraetil kurşun Pb (CH 3 CH 2) 4) ile önemli ölçüde kirlenmesine yol açar.

Atmosferin aerosol kirliliği her iki doğal nedenden (volkanik patlama, toz fırtınaları, sürüklenme) kaynaklanır. deniz suyu ve bitki poleni vb.) ve beşeri ekonomik faaliyetler (cevher ve inşaat malzemeleri madenciliği, yakıt yakma, çimento yapma vb.). Partikül maddenin atmosfere yoğun bir şekilde büyük ölçekte uzaklaştırılması bunlardan biridir. Olası nedenler gezegenin iklim değişikliği.

Ayrıca bakınız

Jacchia (atmosfer modeli)

Notlar (düzenle)

Bağlantılar

Edebiyat

V.V. Parin, F.P. Kosmolinsky, B.A. Dushkov"Uzay biyolojisi ve tıbbı" (2. baskı, gözden geçirilmiş ve genişletilmiş), M.: "Eğitim", 1975, 223 sayfa.
N.V. Gusakova"Çevre Kimyası", Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192, ISBN 5-222-05386-5 ile
Sokolov V.A. Doğal gazların jeokimyası, M., 1971;
McEwen M., Phillips L. Atmosfer Kimyası, M., 1978;
İş K., Warner S. Hava kirliliği. Kaynaklar ve Kontrol, çev. İngilizceden., M .. 1980;
Doğal ortamların arka plan kirliliğinin izlenmesi. v. 1, L., 1982.

Kara
dünyanın tarihi	Dünyanın Yaşı Dünyanın jeolojik tarihi Jeokronolojik ölçek Dünyadaki yaşamın tarihi Dünyanın buzullaşması Zayıf genç Güneş paradoksu Dev çarpışma teorisi Evrimin kronolojisi
Coğrafya ve jeoloji	Avustralya Asya Antarktika Afrika Avrupa Kuzey Amerika Güney Amerika Atlantik Okyanusu Hint Okyanusu Arktik Okyanusu

Dünya ile birlikte, gezegenimizin atmosfer adı verilen gazlı kabuğu da döner. İçinde yer alan süreçler gezegenimizdeki hava durumunu belirler, aynı zamanda hayvan ve bitki dünyasını ultraviyole ışınlarının zararlı etkilerinden koruyan, optimum sıcaklığı sağlayan atmosferdir vb. , tanımlaması o kadar kolay değil ve işte nedeni.

Dünya atmosferi km

Atmosfer bir gaz alanıdır. Gazlar ne kadar yüksek olursa, o kadar nadir görülür ve yavaş yavaş uzaya geçer. Yaklaşık olarak dünya atmosferinin çapı hakkında konuşursak, bilim adamları rakamı yaklaşık 2-3 bin kilometre olarak adlandırırlar.

dünyanın atmosferi Aynı zamanda sorunsuz bir şekilde birbiriyle birleşen dört katmandan oluşur. Bu:

troposfer;
stratosfer;
mezosfer;
iyonosfer (termosfer).

Bu arada, ilginç bir gerçek: Atmosferi olmayan dünya gezegeni, ses hava parçacıklarının titreşimleri olduğu için ay kadar sessiz olurdu. Ve gökyüzünün mavi ışık olması, atmosferden geçen güneş ışınlarının ayrışmasının özelliklerinden kaynaklanmaktadır.

Atmosferin her katmanının özellikleri

Troposferin kalınlığı sekiz ila on kilometre arasında değişmektedir (ılıman enlemlerde - 12'ye kadar ve ekvatorun üstünde - 18 kilometreye kadar). Bu katmandaki hava, topraktan ve sudan ısıtılır, bu nedenle daha fazla dünya atmosferinin yarıçapı, sıcaklık o kadar düşük. Burada atmosferin tüm kütlesinin yüzde 80'i konsantre ve su buharı yoğunlaşıyor, fırtınalar, fırtınalar, bulutlar, yağışlar oluşuyor, hava dikey ve yatay yönlerde hareket ediyor.

Stratosfer, troposferden sekiz ila 50 kilometre yükseklikte bulunur. Hava burada ince, bu yüzden Güneş ışınları dağılmayın ve gökyüzünün rengi mora döner. Bu tabaka ozon nedeniyle ultraviyole ışığı emer.

Mezosfer daha da yüksekte - 50-80 kilometre yükseklikte. Burada gökyüzü zaten siyah görünüyor ve katmanın sıcaklığı eksi doksan dereceye kadar çıkıyor. Sonra termosfer gelir, burada sıcaklık keskin bir şekilde yükselir ve ardından 600 km yükseklikte 240 derece civarında durur.

En nadir katman iyonosferdir, yüksek elektriklenme ile karakterize edilir ve aynı zamanda bir ayna gibi farklı uzunluklardaki radyo dalgalarını yansıtır. Kuzey ışıklarının oluştuğu yer burasıdır.

Güncelleme: 31 Mart 2016 yazar tarafından: Anna Volosovets