Физические свойства атмосферы реферат

Обновлено: 04.07.2024

Атмосфера - это внешняя газовая оболочка Земли, которая начинается у ее поверхности и простирается в космическое пространство приблизительно на 3000 км. История возникновения и развития атмосферы довольно сложная и продолжительная, она насчитывает близко 3 млрд лет. За этот период состав и свойства атмосферы неоднократно изменялись, но на протяжении последних 50 млн лет, как считают ученые, они стабилизировались.

Масса современной атмосферы составляет приблизительно одну миллионную часть массы Земли. С высотой резко уменьшаются плотность и давление атмосферы, а температура изменяется неравномерно и сложно, в том числе из-за влияния на атмосферу солнечной активности и магнитных бурь. Изменение температуры в границах атмосферы на разных высотах поясняется неодинаковым поглощением солнечной энергии газами. Наиболее интенсивнее тепловые процессы происходят в тропосфере, причем атмосфера нагревается снизу, от поверхности океана и суши.

Физические свойства атмосферы.

Толщина атмосферы — примерно 2000—3000 км от поверхности Земли. Суммарная масса воздуха в атмосфере — (5,1—5,3)×10 18 кг. Из них масса сухого воздуха составляет 5,1352 ±0,0003×10 18 кг, общая масса водяных паров в среднем равна 1,27×10 16 кг.

Молярная масса чистого сухого воздуха составляет 28,966 г/моль, плотность воздуха у поверхности моря приблизительно равна 1,2 кг/м 3 . Давление при 0 °C на уровне моря составляет 101,325 кПа; критическая температура — −140,7 °C; критическое давление — 3,7 МПа; Cp при 0 °C — 1,0048×10 3 Дж/(кг·К), Cv — 0,7159×10 3 Дж/(кг·К) (при 0 °C). Растворимость воздуха в воде (по массе) при 0 °C — 0,0036 %, при 25 °C — 0,0023 %.

Химический состав атмосферы.

Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.

В настоящее время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения).

Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H2 O) и углекислого газа (CO2 ).

Состояние верхних слоев атмосферы, расположенных на высотах от 60 до 300 и даже 1000 км от поверхности Земли, также изменяется. Здесь развиваются сильные ветры, штормы и проявляются такие удивительные электрические явления, как полярные сияния. Многие из перечисленных феноменов связаны с потоками солнечной радиации, космического излучения, а также магнитным полем Земли. Высокие слои атмосферы – это также и химическая лаборатория, поскольку там,0 в условиях, близких к вакууму, некоторые атмосферные газы под влиянием мощного потока солнечной энергии вступают в химические реакции. Наука, изучающая эти взаимосвязанные явления и процессы, называется физикой высоких слоев атмосферы.

Содержание

1. ВВЕДЕНИЕ
2. ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ
3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ
4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТМОСФЕРЫ
5. СОСТАВ АТМОСФЕРЫ
6. ИСТОРИЯ ОБРАЗОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ
6.1 РАННЯЯ ИСТОРИЯ
6.2 ПОЯВЛЕНИЕ ЖИЗНИ И КИСЛОРОДА
6.3 СОВРЕМЕННАЯ АТМОСФЕРА
6.3.1 БАЛАНС КИСЛОРОДА
6.3.2 АЗОТ
6.3.3 БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ
6.4 ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
7. СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ ОБОЛОЧЕК.
8. СВОЙСТВА АТМОСФЕРЫ
9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
10.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Работа содержит 1 файл

referat.doc

  1. ВВЕДЕНИЕ
  2. ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ
  3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ
  4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТМОСФЕРЫ
  5. СОСТАВ АТМОСФЕРЫ
  6. ИСТОРИЯ ОБРАЗОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ
      1. РАННЯЯ ИСТОРИЯ
      1. ПОЯВЛЕНИЕ ЖИЗНИ И КИСЛОРОДА
      2. СОВРЕМЕННАЯ АТМОСФЕРА
          1. БАЛАНС КИСЛОРОДА
          2. АЗОТ
          3. БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ
        1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
    1. СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ ОБОЛОЧЕК.

    7.1 ТРОПОСФЕРА

    7.2 СТРАТОСФЕРА

    7.3 МЕЗОСФЕРА

    7.4 ТЕРМОСФЕРА

    7.5 ЭКЗОСФЕРА

    8. СВОЙСТВА АТМОСФЕРЫ

    9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    10.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

    АТМОСФЕРА, газовая оболочка, окружающая небесное тело. Ее характеристики

    зависят от размера, массы, температуры, скорости вращения и химического состава данного небесного тела, а также определяются историей его формирования, начиная с момента зарождения. Атмосфера Земли образована смесью газов, называемой воздухом. Ее основные составляющие – азот и кислород в соотношении приблизительно 4:1.

    На человека оказывает воздействие главным образом состояние нижних 15–25

    км атмосферы, поскольку именно в этом нижнем слое сосредоточена основная

    масса воздуха. Наука, изучающая атмосферу, называется метеорологией, хотя

    предметом этой науки являются также погода и ее влияние на человека.

    Состояние верхних слоев атмосферы, расположенных на высотах от 60 до 300 и

    даже 1000 км от поверхности Земли, также изменяется. Здесь развиваются сильные ветры, штормы и проявляются такие удивительные электрические явления, как полярные сияния. Многие из перечисленных феноменов связаны с потоками солнечной радиации, космического излучения, а также магнитным полем Земли. Высокие слои атмосферы – это также и химическая лаборатория, поскольку там,0 в условиях, близких к вакууму, некоторые атмосферные газы под влиянием мощного потока солнечной энергии вступают в химические реакции. Наука, изучающая эти взаимосвязанные явления и процессы, называется физикой высоких слоев атмосферы.

    ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

    После своего возникновения приблизительно 4600 млн. лет тому назад наша Земля, по всей вероятности, уже не меняла своей формы. Ее химический состав также остался первоначальным, однако распределение отдельных химических элементов существенно изменилось. Поверхность Земли первоначально была пустынной и не носила следов эрозии. Первичная атмосфера Земли, возникшая из межзвездного газа, состояла преимущественно из водорода и гелия. Однако гравитация Земли не могла удержать легкие газы и значительная часть их ускользала в межпланетное пространство, а оттуда под действием солнечного ветра эти газы вытеснялись

    за пределы солнечной системы.

    Видимо, лишь в течение относительно короткого времени Земля оставалась безводной. Ее гидросфера сложилась приблизительно таким же путем, как и атмосфера - сначала в виде водяных паров, которые по мере понижения температуры конденсировались и выпадали в виде осадков. Поскольку Земля находится на довольно-таки выгодном расстоянии от Солнца (в 1500 млн. кило-

    метрах), температура на ее поверхности колеблется в узких пределах, главным образом оставаясь обычно несколько выше 0 . При такой температуре вода на поверхности Земли остается в жидком состоянии, что имело колоссальное значение для всей дальнейшей истории Земли, так как вода является идеальной средой для самых разных химических реакций. Как только на поверхности Земли стали задерживаться водные массы, образуя в местах депрессий сплошные водные бассейны, в эволюции нашей планеты наступил период, известный под названием океанического.

    На Земле участились ураганы и грозы невиданной силы. Ливни растворяли все растворимые соли, находившиеся на поверхности Земли, а также вымывали их из горных пород. Образовавшиеся растворы выносились в мировой океан и накапливались там. Таким образом, морская вода стала соленой уже очень рано.

    С возникновением гидросферы и атмосферы появились новые силы, активно преобразующие лик Земли и ныне.

    ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

    Размеры. Пока ракеты-зонды и искусственные спутники не исследовали внешние

    слои атмосферы на расстояниях, в несколько раз превосходящих радиус Земли,

    считалось, что по мере удаления от земной поверхности атмосфера постепенно

    ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТМОСФЕРЫ

    Атмосфе́ра (от. греч. ατμός — пар и σφα ῖ ρα — шар) — газовая оболочка, окружающая планету Земля. Совокупность разделов физики и химии, изучающих атмосферу, принято называть физикой атмосферы. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, изучением погоды занимается метеорология, а длительными вариациями климата - климатология.

    Толщина атмосферы 1500 км от поверхности Земли. Суммарная масса воздуха, т. е. смеси газов, составляющих атмосферу, — (5,1—5,3)×10 15 т. Молекулярная масса чистого сухого воздуха составляет 28,966. Давление при 0°С на уровне моря 1013,25 гПа; критическая температура −140,7°С; критическое давление 3,7 МПа; Cp 10,045×10 3 Дж/(кг·К)(в интервале температур от 0—100°С), Cv 8,3710·10 3 Дж/(кг·К) (0—1500°С). Растворимость воздуха в воде при 0°С 0,036%, при 25°С — 0,22%.

    Состав воздуха
    Газ Содержание
    по объему, %     		Содержание
    по массе, %
    Азот 78,084 75,50
    Кислород 20,946 23,10
    Аргон 0,932 1,286
    Вода 0,5—4 —
    Углекислый газ 0,032 0,046
    Неон 1,818×10 −3 1,3×10 −3
    Гелий 4,6×10 −4 7,2×10 −5
    Метан 1,7×10 −4 —
    Криптон 1,14×10 −4 2,9×10 −4
    Водород 5×10 −5 7,6×10 −5
    Ксенон 8,7×10 −6 —
    Закись азота 5×10 −5 7,7×10 −5

    СОСТАВ АТМОСФЕРЫ

    Атмосфера Земли — воздушная оболочка Земли, состоящая в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения), количество которых непостоянно.Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H2O) и углекислого газа (CO2).Кроме указанных в таблице газов в атмосфера содержатся SО2, СН4, NН3, СО, углеводороды, НСl, НF, пары Нg, I2, а также NO и многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твердых и жидких частиц (аэрозоль).

    ИСТОРИЯ ОБРАЗОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ

    Ранняя история

    В настоящее время наука не может со стопроцентной точностью проследить все этапы образования Земли. Согласно наиболее распространённой теории, атмосфера Земли во времени пребывала в четырёх различных составах. Первоначально она состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства. Это так называемая первичная атмосфера. На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углеводородами, аммиаком, водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера. Эта атмосфера была восстановительной. Далее процесс образования атмосферы определялся следующими факторами:

    • постоянная утечка водорода в межпланетное пространство;
    • химические реакции, происходящие в атмосфере под влиянием ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и некоторых других факторов.

    Постепенно эти факторы привели к образованию третичной атмосферы, характеризующейся гораздо меньшим содержанием водорода и гораздо большим — азота и углекислого газа (образованы в результате химических реакций из аммиака и углеводородов).

    Появление жизни и кислорода

    С появлением на Земле живых организмов в результате фотосинтеза , сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа, состав атмосферы начал меняться. Первоначально кислород расходовался на окисление восстановленых соединений — углеводородов , закисной формы железа , содержавшейся в океанах и др. По окончанию данного этапа содержание кислорода в атмосфере стало расти.В течении фанерозоя состав атмосферы и содержание кислорода претерпевало весьма значительные изменения. Оно коррелировано с глобальными вымираниями, оледенениями, и другими глобальными процессами. Снижение содержания кислорода в атмосфере и установление его равновесия стало результатом появления гетеротрофных организмов и вулканической деятельности. Так образовалась современная четвертичная атмосфера, обладающая окислительными свойствами.В последнее время на эволюцию атмосферы стал оказывать влияние человек . Результатом его деятельности стал постоянный значительный рост содержания в атмосфере углекислого газа из-за сжигания углеводородного топлива, накопленого в предыдущие геологические эпохи.

    Эта тема должна была появится на сайте одной из первых. Ведь самолеты и вертолеты – атмосферные летательные аппараты. Атмосфера Земли – их, так сказать, среда обитания . А физические свойства воздуха как раз и определяют качество этого обитания . То есть это одна из основ. И об основе всегда пишут вначале. Но сообразил я об этом только сейчас. Однако лучше, как известно, поздно, чем никогда… Коснемся этого вопроса, в дебри и ненужные сложности однако не залезая .


    Состав атмосферы Земли.

    Атмосферу Земли принято делить на несколько следующих друг за другом по высоте над поверхностью зон.

    Первая, самая близкая к земле — это тропосфера. Это самый нижний и, так сказать, основной слой для жизнедеятельности разного вида. В нем содержится 80% массы всего атмосферного воздуха (хотя по объему она составляет всего около 1% всей атмосферы) и около 90% всей атмосферной воды. Основная масса всех ветров, облаков, дождей и снегов – оттуда. Тропосфера простирается до высот порядка 18 км в тропических широтах и до 10 км в полярных. Температура воздуха в ней падает с подъемом на высоту примерно 0,65º на каждые 100 м.

    Зона вторая – стратосфера. Надо сказать, что между тропосферой и стратосферой выделяют еще одну узкую зону – тропопаузу. В ней прекращается падение температуры с высотой. Тропопауза имеет среднюю толщину 1,5- 2 км, но границы ее нечетки и тропосфера часто перекрывает стратосферу.

    Так вот стратосфера имеет высоту в среднем от 12 км до 50 км. Температура в ней до 25 км остается неизменной (порядка -57ºС), затем где-то до 40 км повышается примерно до 0ºС и далее до 50 км остается неизменной. Стратосфера – относительно спокойная часть атмосферы земли. Неблагоприятные погодные условия в ней практически отсутствуют. Именно в стратосфере располагается знаменитый озоновый слой на высотах от 15-20 км до 55-60 км.

    Далее следует небольшой пограничный слой стратопауза, температура в которой сохраняется около 0ºС, и затем следующая зона мезосфера. Она простирается до высот 80-90 км, и в ней температура падает примерно до 80ºС. В мезосфере обычно становятся видны мелкие метеоры, которые начинают в ней светиться и там же сгорают.

    Следующий узкий промежуток – мезопауза и за ней зона термосфера. Ее высота – до 700-800 км. Здесь температура опять начинает повышаться и на высотах порядка 300 км может достигать величин порядка 1200ºС. Далее она остается постоянной. Внутри термосферы до высоты около 400 км расположена ионосфера. Здесь воздух сильно ионизирован из-за воздействия солнечной радиации и обладает большой электропроводностью.

    Следующая и, вобщем-то, последняя зона – экзосфера. Это так называемая зона рассеяния. Здесь в основном присутствует очень сильно разреженный водород и гелий (с преобладанием водорода). На высотах порядка 3000 км экзосфера переходит в ближнекосмический вакуум.

    Вот примерно где-то так. Почему примерно? Потому что слои эти достаточно условны. Возможны различные изменения высоты, состава газов, воды, величины температуры, ионизации и так далее. Кроме того существует еще немало терминов, определяющих строение и состояние атмосферы земли.

    Например гомосфера и гетеросфера. В первой атмосферные газы хорошо перемешаны, и их состав достаточно однороден. Вторая расположена выше первой и такого перемешивания там уже практически нет. Газы в ней разделяет гравитация. Граница между этими слоями расположена на высоте 120 км, и называется она турбопауза.

    С терминами пожалуй покончим, но обязательно еще добавлю, что условно принято считать, что граница атмосферы расположена на высоте 100 км над уровнем моря. Эта граница называется Линия Кармана.

    Добавлю еще две картинки для иллюстрации строения атмосферы. Первая, правда, на немецком, но зато полная и достаточно легка в понимании . Ее можно увеличить и хорошо рассмотреть. Вторая показывает изменение температуры атмосферы с высотой.


    Строение атмосферы Земли.


    Изменение температуры воздуха с высотой.

    Современные пилотируемые орбитальные космические аппараты летают на высотах около 300-400 км. Однако это уже не авиация, хотя область, конечно, в определенном смысле близкородственная, и мы о ней еще непременно поговорим .

    Зона авиации – это тропосфера. Современные атмосферные летательные аппараты могут летать и в нижних слоях стратосферы. Например практический потолок МИГ-25РБ – 23000 м.

    И именно физические свойства воздуха тропосферы определяют каким будет полет, насколько будет эффективна система управления самолета, как будет влиять на него турбулентность в атмосфере, как будут работать двигатели.

    Первое основное свойство – это температура воздуха. В газодинамике она может определяться по шкале Цельсия либо по шкале Кельвина.

    Температура t1 на заданной высоте Н по шкале Цельсия определяется:

    t1 = t - 6,5Н , где t – температура воздуха у земли.

    Температура по шкале Кельвина называется абсолютной температурой, ноль по этой шкале – это абсолютный ноль. При абсолютном нуле прекращается тепловое движение молекул. Абсолютный ноль по шкале Кельвина соответствует -273º по шкале Цельсия.

    Соответственно температура Т на высоте Н по шкале Кельвина определяется:

    T = 273K + t – 6,5H

    Давление воздуха. Атмосферное давление измеряется в Паскалях (Н/м2), в старой системе измерения в атмосферах (атм.). Существует еще такое понятие как барометрическое давление. Это давление, измеренное в миллиметрах ртутного столба при помощи ртутного барометра. Барометрическое давление (давление на уровне моря) равное 760 мм рт. ст. называется стандартным. В физике 1 атм. как раз и равна 760 мм рт.ст.

    Плотность воздуха. В аэродинамике чаще всего пользуются таким понятием, как массовая плотность воздуха. Это масса воздуха в 1 м3 объема. Плотность воздуха с высотой меняется, воздух становится более разреженным.

    В связи с тем, что полеты самолетов происходят при разных атмосферных условиях, то и их полетные и аэродинамические параметры на одном режиме полета могут быть различными. Поэтому для правильной оценки этих параметров введена Международная стандартная атмосфера (МСА). Она показывает изменение состояния воздуха с подъемом на высоту.

    За основные приняты параметры состояния воздуха при нулевой влажности:

    давление P = 760 мм рт. ст. (101,3 кПА);

    температура t = +15°C (288 К);

    массовая плотность ρ = 1,225 kg/m3;

    Для МСА принято (как уже было сказано выше ), что температура падает в тропосфере на 0,65º на каждые 100 метров высоты.


    Стандартная атмосфера (пример до 10000 м).

    Таблицы МСА используются при градуировании пилотажно-навигационных приборов, а также для штурманских и инженерных расчетов.

    Физические свойства воздуха включают в себя также такие понятия как инертность, вязкость и сжимаемость.

    Инертность – свойство воздуха, характеризующее его способность сопротивляться изменению состояния покоя или равномерного прямолинейного движения. Мерой инертности является массовая плотность воздуха. Чем она выше, тем выше инертность и сила сопротивления среды при движении в ней самолета.

    Вязкость. Определяет сопротивление трения об воздух при движении самолета.

    Сжимаемость определяет изменение плотности воздуха при изменении давления. На малых скоростях движения летательного аппарата (до 450 км/ч) изменения давления при обтекании его воздушным потоком не происходит, но при больших скоростях начинает проявляться эффект сжимаемости. Особенно сказывается его влияние на сверхзвуке. Это отдельная область аэродинамики и тема для отдельной статьи .

    Ну вот кажется пока все… Пора закончить это слегка нудноватое перечисление, без которого однако не обойтись . Атмосфера Земли, ее параметры, физические свойства воздуха также важны для летательного аппарата, как и параметры самого аппарата, и о них нельзя было не упомянуть.

    Физические свойства атмосферы, от которых в первую очередь зависит развитие географической оболочки: температура, давление, плотность, электро-, теплопроводность и др. Физические свойства меняются как по латерали, так и по высоте.

    Температура. Способность атмосферы пропускать коротковолновое излучение Солнца и задерживать длинноволновое излучение Земли называют оранжерейным эффектом. Солнечные лучи, проходя через атмосферу, почти не нагревают ее. Они нагревают поверхность Земли, а уже от нагретой поверхнос­ти Земли тепло передастся прилегающим слоям воздуха. Кроме того, некоторые виды лучей (длинноволновые) поглощаются находящимися в атмосфере водяными парами, углекислым газом и частичками пыли. Благодаря оранжерейному эффекту сред­няя температура земной поверхности на 38°С выше, чем она была бы при отсутствии атмосферы. Наиболее теплый воздух – у поверхности Земли. При поднятии вверх температура воздуха в тропосфере пони­жается в среднем на 6°С на каждый километр.

    Среднегодовая температуравоздуха у земной поверхности + 14°С. Она варьирует в широких пределах: от + 58°С в тропических пустынях до – 88°С в Антарктиде.

    Давление изменяется в результате перемещений воздуха – его от­тока из одного места и притока в другое. Перемещения эти связаны с различиями в плотности воздуха, возникающими при неравномер­ном нагревании его от подстилающей поверхности. Плотность воздуха у поверхности земли в среднем равна 1250 г/м 3 ,на высоте 5 км – 735 г/м 3 , 20 км – 87 г/м 3 .

    Перемещение воздуха в горизонтальном ивертикальном направлениях приводит к обмену тепла и влаги на земной поверхности и в нижнем слое атмосферы. Движение воздуха в горизонтальном направлении называют ветром. Скорость ветра у земной поверхности 5 – 10 м/сек, максимально – более 50 м/сек. В высоких слоях атмосферы наблюдаются скорости 100 м/секи более. Вертикальное перемещение воздуха происходит со скоростью от нескольких метров до 10 – 20 м/сек.

    Вода в атмосфере.В земной атмосфере содержится около 14 000 км 3 водяного пара. Вода попадает в атмосферу в основном в результате испарения с подстилающей поверхности Мирового океана, морей, рек, озер, болот, ледников и транспирации растений.

    В воздухе, насыщенном водяными парами, при понижении его тем­пературы происходит конденсация – вода из газообразного состояния пе­реходит в жидкое, или сублимация – из газообразного состояния в твердое. Когда воздух охлаждается от подстилающей поверхности, то на поверхности оседают роса, иней, гололед и др. Если конденсация водяного пара про­исходит на высоте, над поверхностью образуются облака. Возникновение облаков связано главным образом с охлаждени­ем поднимающегося воздуха. Воду выпавшую из облаков на поверхность земли в жидком или твердом состоянии (в виде дождя, мороси, крупы, снега или града) называют атмосферными осадками.

    Выпадение осадков на земную поверхность очень неравномер­но. Больше всего дождей бывает в экваториальном поясе (до 1000 – 2000 мм в год), где гос­подствуют восходящие токи воздуха. К северу и югу от экваториального пояса количество осадков постепенно уменьшается. Во внутренних частях континентов и на западных побережьях в субтропических широтах дожди местами не выпадают в течение нескольких лет.

    Осадки, выпавшие на поверхность земли в виде снега, при доста­точно низкой температуре образуют снежный покров. Высота снеж­ного покрова в умеренных широтах обычно 30 – 50 см,в горах она может достигать нескольких метров. Снежный покров хорошо предохраняет почву от глубокого промерзания.

    Строение атмосферы

    В вертикальном направлении атмосферу можно представить состоящей из нескольких концентрических слоев, сравнительно резко отличающихся по своим физическим свойствам (Рисунок 9.4.1).

    a) Тропосфера – нижний слой атмосферы от поверхности Земли до 17 км над экватором и 8 км над полюсами. Тропосфера содержит более 80% массы атмосферы, здесь находится почти весь водяной пар атмосферы. Температура в тропосфере понижается с высотой в среднем на 0,6°С на каждые 100 м. В тропо­сфере происходит непрерывное перемешивание воздуха, образуются облака, выпадают осадки. Процессы, происходящие в тропосфере, непосредственно влияют на погоду и климат. Нижний слой тропосферы, примыкающий к земной поверхности, называют приземным слоем. Здесь особенно резко выражены изменения температуры в течение суток и года.

    b) Стратосфера – расположена над тропосферой до высоты порядка 55 км. Стратосфера отличается от тропосферы большей разрежен­ностью воздуха, почти полным отсутствием водяного пара, срав­нительно большим содержанием озона. Озон – неустойчивый газ и сильный окислитель. У земной по­верхности его количество ничтожно; оно увеличивается после грозы. Главная масса его сосредоточена на высотах от 10 до 60 км с максимумом в пределах 25 – 30 км, где он создает озоновый экран. Но и там его количество невелико: при плотности воздуха, свойственной приземной атмосфере, он образовал бы слой всего в 2,5 – 5,2 мм. Температура на нижней границе страто­сферы над экватором весь год около – 74°С, над полюсами вы­ше. С высотой температура повышается.

    c) Мезосфера – расположена на высоте от 50 – 55 до 80 км. Мезосферахарактеризуется значительным падением темпе­ратуры с высотой: от 0° С на нижней границе до – 75°С и ниже на высоте 75 – 80 км, где понижение температуры сменяется ее по­вышением. Летом здесь возникают тонкие, блестящие, серебристые облака, состоящие из кристалликов льда (а возможно, из мельчайших скоплений космической пыли). Их перемещение свидетельствует о большой изменчивости направления и скоро­сти ветра на этой высоте (от 50 до нескольких сотен километров в час).

    d) Термосфера (ионосфера) – расположена над мезосферой до высоты от 80 км до 600 – 1000 км. Температура в ней с высотой повышается до 1000°С, а возможно и более. Под действием ультрафиолетовой и электрической радиации Солнца нарушается строение молекул и атомов газов: от элек­тронных оболочек отрываются некоторые электроны, в простран­стве находятся как целые атомы, так и атомы, потерявшие электроны, и отдельные электроны. Такое состояние вещества называется сверхгазовым, или плазмой, а процесс расщепления атомов и об­разования заряженных электронов – ионизацией. Поэтому термосфера называется еще и ионосферой. Главный максимум иониза­ции приурочен к высотам 300 – 400 км. Ионизация делает термосферу электропроводящей, в ней текут мощные электрические токи со скоростью сотен километров в час. С деятельностью Солнца связано возникновение в термосфере полярных сияний. По отношению к биосфере термосфера выполняет защитную роль: поглощая рентгеновское излучение, она защи­щает жизнь от вредного воздействия солнечной короны.

    Рисунок 9.4.1 – Строение атмосферы (Никонова, Данилов, 2000)

    Значение атмосферы для Земли огромно. Она предохраняет Землю от падающих на нее метеоров, с помощью магнитосферы, ионосферы и озонового экрана изолирует биосферу от космоса и защищает все живое от губительного излучения Солнца. Вместе с тем атмосфера задерживает длинноволновое тепловое излучение Земли, создавая благоприятные для жизни тепловые условия на земной поверхности. В атмосфере переносится влага, образуются облака и осадки. Без атмосферы жизнь не существовала бы на Земле в привычных для нас формах.

    Читайте также: