Atmosfera yra įvairių dujų mišinys. Jis tęsiasi nuo Žemės paviršiaus iki 900 km aukščio, apsaugodamas planetą nuo žalingo saulės spinduliuotės spektro, jame yra dujų, reikalingų visai planetos gyvybei. Atmosfera sulaiko saulės šilumą, sušildydama žemės paviršių ir sukurdama palankų klimatą.

Atmosferos kompozicija

Žemės atmosferą daugiausia sudaro dvi dujos – azotas (78%) ir deguonis (21%). Be to, jame yra anglies dioksido ir kitų dujų priemaišų. atmosferoje jis egzistuoja garų, drėgmės lašelių debesyse ir ledo kristalų pavidalu.

Atmosferos sluoksniai

Atmosfera susideda iš daugybės sluoksnių, tarp kurių nėra aiškių ribų. Temperatūros skirtingi sluoksniai pastebimai skiriasi vienas nuo kito.

Beorė magnetosfera. Būtent čia dauguma Žemės palydovų skrenda už Žemės atmosferos ribų. Egzosfera (450-500 km nuo paviršiaus). Beveik nėra dujų. Kai kurie orų palydovai skraido egzosferoje. Termosferai (80-450 km) būdinga aukšta temperatūra, viršutiniame sluoksnyje siekia 1700°C. Mezosfera (50-80 km). Šioje zonoje temperatūra krenta didėjant aukščiui. Čia sudega dauguma į atmosferą patekusių meteoritų (kosminių uolienų fragmentų). Stratosfera (15-50 km). Sudėtyje yra ozono sluoksnio, t. y. ozono sluoksnio, kuris sugeria ultravioletinę saulės spinduliuotę. Dėl to temperatūra šalia Žemės paviršiaus kyla. Reaktyviniai lėktuvai dažniausiai čia skraido, nes Matomumas šiame sluoksnyje yra labai geras ir beveik nėra trukdžių dėl oro sąlygų. Troposfera. Aukštis svyruoja nuo 8 iki 15 km nuo žemės paviršiaus. Būtent čia formuojasi planetos orai, nuo m Šiame sluoksnyje yra daugiausia vandens garų, dulkių ir vėjo. Temperatūra mažėja didėjant atstumui nuo žemės paviršiaus.

Atmosferos slėgis

Nors mes to nejaučiame, atmosferos sluoksniai daro spaudimą Žemės paviršiui. Jis yra aukščiausias šalia paviršiaus, o tolstant nuo jo palaipsniui mažėja. Tai priklauso nuo temperatūrų skirtumo tarp sausumos ir vandenyno, todėl tame pačiame aukštyje virš jūros lygio esančiose vietose dažnai būna skirtingas slėgis. Žemas slėgis atneša drėgną orą, o aukštas slėgis paprastai atneša giedrą orą.

Oro masių judėjimas atmosferoje

O slėgis verčia susimaišyti apatinius atmosferos sluoksnius. Taip kyla vėjai, pučiantys iš regionų aukštas spaudimasžemoje srityje. Daugelyje regionų vietiniai vėjai taip pat kyla dėl temperatūros skirtumų tarp sausumos ir jūros. Didelę įtaką vėjo krypčiai turi ir kalnai.

Šiltnamio efektas

Anglies dioksidas ir kitos dujos, sudarančios žemės atmosferą, sulaiko saulės šilumą. Šis procesas paprastai vadinamas šiltnamio efektu, nes jis daugeliu atžvilgių primena šilumos cirkuliaciją šiltnamiuose. Šiltnamio efektas sukelia globalinis atšilimas planetoje. Aukšto slėgio zonose – anticiklonuose – užklumpa giedri saulėti orai. Regionuose žemas spaudimas– ciklonai – orai dažniausiai nepastovūs. Šiluma ir šviesa patenka į atmosferą. Dujos sulaiko šilumą, atsispindinčią nuo žemės paviršiaus, taip padidindamos temperatūrą Žemėje.

Stratosferoje yra ypatingas ozono sluoksnis. Ozonas išlaiko daugiausiai Ultravioletinė radiacija Saulė, sauganti nuo jos Žemę ir visą gyvybę joje. Mokslininkai nustatė, kad ozono sluoksnio ardymo priežastis yra specialios chlorfluorangliavandenilio dioksido dujos, esančios kai kuriuose aerozoliuose ir šaldymo įrenginiuose. Virš Arkties ir Antarktidos ozono sluoksnyje buvo aptiktos didžiulės skylės, kurios prisideda prie ultravioletinės spinduliuotės, veikiančios Žemės paviršių, kiekio padidėjimo.

Ozonas susidaro žemutinėje atmosferoje dėl saulės spinduliuotės ir įvairių išmetamųjų dujų bei dujų. Paprastai jis pasklinda po visą atmosferą, tačiau jei po šilto oro sluoksniu susidaro uždaras šalto oro sluoksnis, susikaupia ozonas ir susidaro smogas. Deja, tai negali pakeisti ozono skylėse prarasto ozono.

Šioje palydovinėje nuotraukoje aiškiai matoma skylė ozono sluoksnyje virš Antarktidos. Skylės dydis skiriasi, tačiau mokslininkai mano, kad ji nuolat auga. Stengiamasi sumažinti išmetamųjų dujų kiekį atmosferoje. Reikia mažinti oro taršą ir miestuose naudoti degalus be dūmų. Smogas daugeliui žmonių sukelia akių dirginimą ir uždusimą.

Žemės atmosferos atsiradimas ir raida

Šiuolaikinė Žemės atmosfera yra ilgo evoliucinio vystymosi rezultatas. Jis atsirado dėl bendro geologinių veiksnių ir gyvybinės organizmų veiklos veiksmų. Per visą geologinę istoriją žemės atmosfera patyrė keletą esminių pokyčių. Remiantis geologiniais duomenimis ir teorinėmis prielaidomis, jaunosios Žemės pirmykštė atmosfera, egzistavusi maždaug prieš 4 milijardus metų, gali būti sudaryta iš inertinių ir tauriųjų dujų mišinio su nedideliu pasyvaus azoto priedu (N. A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993). Šiuo metu požiūris į ankstyvosios atmosferos sudėtį ir struktūrą šiek tiek pasikeitė. Pirminė atmosfera (proto-atmosfera) ankstyviausioje protoplanetos stadijoje, t.y. senesnė nei 4,2 mlrd. metų, galėjo susidėti iš metano, amoniako ir anglies dioksido mišinio.Dėl mantijos degazavimo ir aktyvių atmosferos procesų, vykstančių žemės paviršiuje, vandens garų, anglies junginių CO 2 ir CO pavidalu, sieros ir jos į atmosferą pradėjo skverbtis junginiai, taip pat stiprios halogeninės rūgštys – HCl, HF, HI ir boro rūgštis, kurias atmosferoje papildė metanas, amoniakas, vandenilis, argonas ir kai kurios kitos tauriosios dujos.Ši pirminė atmosfera buvo itin plona. Todėl temperatūra žemės paviršiuje buvo artima spinduliuotės pusiausvyros temperatūrai (A. S. Monin, 1977).

Laikui bėgant pirminės atmosferos dujų sudėtį įtakoja atmosferos procesai akmenys, išsikišusią žemės paviršiuje, ėmė transformuotis cianobakterijų ir melsvadumblių gyvybinė veikla, vulkaniniai procesai ir saulės šviesos veikimas. Dėl to metanas suskyla į anglies dioksidą, o amoniakas – į azotą ir vandenilį; Antrinėje atmosferoje pradėjo kauptis anglies dioksidas, kuris pamažu grimzdo į žemės paviršių, ir azotas. Dėl gyvybiškai svarbios melsvadumblių veiklos fotosintezės procese pradėjo gamintis deguonis, kuris iš pradžių daugiausia buvo naudojamas „atmosferos dujų, o vėliau uolienų oksidacijai. Tuo pat metu atmosferoje pradėjo intensyviai kauptis amoniakas, oksiduotas iki molekulinio azoto. Daroma prielaida, kad nemažas kiekis azoto šiuolaikinėje atmosferoje yra reliktas. Metanas ir anglies monoksidas buvo oksiduoti iki anglies dioksido. Siera ir sieros vandenilis oksidavosi iki SO 2 ir SO 3, kurie dėl didelio judrumo ir lengvumo greitai pasišalino iš atmosferos. Taigi atmosfera iš redukuojančios atmosferos, kokia buvo archeaniniame ir ankstyvajame proterozojuje, palaipsniui virto oksiduojančia.

Anglies dioksidas į atmosferą pateko ir dėl metano oksidacijos, ir dėl mantijos degazavimo ir uolienų oro sąlygų. Tuo atveju, jei atmosferoje būtų išsaugotas visas per visą Žemės gyvavimo istoriją išsiskyręs anglies dioksidas, jo dalinis slėgis šiuo metu gali tapti toks pat kaip Veneroje (O. Sorokhtinas, S. A. Ušakovas, 1991). Tačiau Žemėje veikė atvirkštinis procesas. Didelė dalis anglies dioksido iš atmosferos buvo ištirpinta hidrosferoje, kurioje hidrobiontai jį panaudojo savo apvalkalams kurti ir biogeniškai pavertė karbonatais. Vėliau iš jų susidarė stori chemogeninių ir organogeninių karbonatų sluoksniai.

Deguonis į atmosferą pateko iš trijų šaltinių. Ilgą laiką, pradedant nuo Žemės atsiradimo, ji išsiskirdavo mantijos degazavimo metu ir daugiausia išeikvodavo oksidaciniams procesams.Kitas deguonies šaltinis buvo vandens garų fotodisociacija kietos ultravioletinės saulės spinduliuotės dėka. Išvaizdos; laisvas deguonis atmosferoje lėmė daugumos prokariotų, gyvenusių redukuojančiomis sąlygomis, mirtį. Prokariotiniai organizmai pakeitė savo buveines. Jie paliko Žemės paviršių į jos gelmes ir sritis, kuriose dar išliko atsigavimo sąlygos. Juos pakeitė eukariotai, kurie anglies dioksidą pradėjo energingai paversti deguonimi.

Archeano ir nemažos dalies proterozojaus metu beveik visas abiogeniniu ir biogeniniu būdu susidaręs deguonis daugiausia buvo naudojamas geležies ir sieros oksidacijai. Proterozojaus pabaigoje visa metalinė dvivalentė geležis, esanti žemės paviršiuje, arba oksidavosi, arba persikėlė į žemės šerdį. Dėl to pasikeitė dalinis deguonies slėgis ankstyvojoje proterozojaus atmosferoje.

Proterozojaus viduryje deguonies koncentracija atmosferoje pasiekė žiuri tašką ir sudarė 0,01% šiuolaikinio lygio. Nuo to laiko atmosferoje pradėjo kauptis deguonis ir tikriausiai jau Riphean pabaigoje jo kiekis pasiekė Pastero tašką (0,1% šiuolaikinio lygio). Gali būti, kad ozono sluoksnis atsirado vendų laikotarpiu ir niekada neišnyko.

Laisvo deguonies atsiradimas žemės atmosferoje paskatino gyvybės evoliuciją ir paskatino naujų formų su pažangesne medžiagų apykaita atsiradimą. Jei anksčiau proterozojaus pradžioje atsiradusiems eukariotiniams vienaląsčiams dumbliams ir cianėjai deguonies kiekis vandenyje siektų tik 10–3 dabartinės koncentracijos, tai ankstyvojo vendiškojo laikotarpio pabaigoje atsiradus neskeletiniams metazoatams, y., maždaug prieš 650 milijonų metų, deguonies koncentracija atmosferoje turėtų būti žymiai didesnė. Juk Metazoa naudojo deguonies kvėpavimą ir tam reikėjo, kad dalinis deguonies slėgis pasiektų kritinį lygį – Pastero tašką. Šiuo atveju anaerobinį fermentacijos procesą pakeitė energetiškai perspektyvesnė ir progresuojanti deguonies apykaita.

Po to gana greitai tolimesnis deguonies kaupimasis žemės atmosferoje įvyko. Laipsniškas melsvadumblių tūrio padidėjimas prisidėjo prie deguonies lygio atmosferoje pasiekimo, reikalingo gyvūnų pasaulio gyvybei palaikyti. Tam tikras deguonies kiekio atmosferoje stabilizavimas įvyko nuo to momento, kai augalai pasiekė žemę - maždaug prieš 450 milijonų metų. Augalų atsiradimas žemėje, įvykęs Silūro laikotarpiu, lėmė galutinį deguonies lygio atmosferoje stabilizavimą. Nuo to laiko jo koncentracija pradėjo svyruoti gana siaurose ribose, niekada neperžengdama gyvybės egzistavimo ribų. Nuo žydinčių augalų atsiradimo deguonies koncentracija atmosferoje visiškai stabilizavosi. Šis įvykis įvyko kreidos periodo viduryje, t.y. maždaug prieš 100 milijonų metų.

Didžioji dalis azoto susidarė ankstyvosiose Žemės vystymosi stadijose, daugiausia dėl amoniako irimo. Atsiradus organizmams, prasidėjo atmosferos azoto surišimo į organines medžiagas ir užkasimo jūros nuosėdose procesas. Po to, kai organizmai pasiekė žemę, azotas pradėjo būti palaidotas žemyninėse nuosėdose. Laisvojo azoto perdirbimo procesai ypač suaktyvėjo atsiradus sausumos augalams.

Kriptozojaus ir Fanerozojaus sandūroje, t.y. prieš 650 milijonų metų, anglies dioksido kiekis atmosferoje sumažėjo iki dešimtųjų procentų, o artimą šiuolaikiniam kiekiui jis pasiekė visai neseniai, maždaug prieš 10-20 milijonų metų. prieš.

Taigi atmosferos dujų sudėtis ne tik suteikė organizmams gyvenimo erdvę, bet ir lėmė jų gyvenimo ypatybes, prisidėjo prie apgyvendinimo ir evoliucijos. Dėl kosminių ir planetinių priežasčių atsirandantys organizmams palankios atmosferos dujų sudėties pasiskirstymo sutrikimai lėmė masinį organinio pasaulio išnykimą, kuris ne kartą pasireiškė kriptozojaus laikais ir prie tam tikrų fanerozojaus istorijos ribų.

Atmosferos etnosferinės funkcijos

Žemės atmosfera suteikia reikalingų medžiagų, energijos ir lemia medžiagų apykaitos procesų kryptį ir greitį. Šiuolaikinės atmosferos dujų sudėtis yra optimali gyvybės egzistavimui ir vystymuisi. Būdama vieta, kurioje formuojasi oras ir klimatas, atmosfera turi sudaryti patogias sąlygas žmonių, gyvūnų ir augmenijos gyvenimui. Atmosferos oro kokybės ir oro sąlygų nukrypimai viena ar kita kryptimi sukuria ekstremalias sąlygas floros ir faunos, įskaitant žmones, gyvenimui.

Žemės atmosfera ne tik sudaro sąlygas žmonijai egzistuoti, bet yra pagrindinis etnosferos evoliucijos veiksnys. Kartu tai yra energijos ir žaliavų išteklius gamybai. Apskritai atmosfera yra veiksnys, saugantis žmonių sveikatą, o kai kurios teritorijos dėl fizinių-geografinių sąlygų ir atmosferos oro kokybės yra rekreacinės zonos ir yra skirtos sanatoriniam-kurortiniam gydymui bei žmonių poilsiui. Taigi atmosfera yra estetinio ir emocinio poveikio veiksnys.

Atmosferos etnosferos ir technosferos funkcijos, apibrėžtos visai neseniai (E. D. Nikitinas, N. A. Yasamanov, 2001), reikalauja nepriklausomo ir nuodugnio tyrimo. Taigi atmosferos energetinių funkcijų tyrimas yra labai aktualus tiek aplinkai kenkiančių procesų atsiradimo ir veikimo, tiek poveikio žmonių sveikatai ir gerovei požiūriu. IN tokiu atveju Kalbame apie ciklonų ir anticiklonų energiją, atmosferos sūkurius, atmosferos slėgį ir kitus ekstremalius atmosferos reiškinius, kurių efektyvus panaudojimas prisidės prie sėkmingo alternatyvių, aplinkos neteršiančių energijos šaltinių gavimo problemos sprendimo. Juk oro aplinka, ypač ta jos dalis, esanti virš Pasaulio vandenyno, yra sritis, kurioje išsiskiria kolosalus kiekis laisvos energijos.

Pavyzdžiui, nustatyta, kad vidutinio stiprumo atogrąžų ciklonai išskiria energiją, prilygstančią 500 tūkstančių atominių bombų, numestų ant Hirosimos ir Nagasakio, energijai vos per vieną dieną. Per 10 tokio ciklono egzistavimo dienų išsiskiria pakankamai energijos, kad būtų galima patenkinti visus tokios šalies kaip JAV energijos poreikius 600 metų.

Pastaraisiais metais paskelbta daug gamtos mokslininkų darbų, vienaip ar kitaip nagrinėjančių įvairius veiklos aspektus ir atmosferos įtaką žemiškiems procesams, o tai rodo tarpdisciplininių sąveikų intensyvėjimą šiuolaikiniame gamtos moksle. Kartu pasireiškia kai kurių jos krypčių integruojantis vaidmuo, tarp kurių reikėtų pažymėti funkcinę-ekologinę geoekologijos kryptį.

Ši kryptis skatina analizuoti ir teoriškai apibendrinti įvairių geosferų ekologines funkcijas ir planetinį vaidmenį, o tai savo ruožtu yra svarbi prielaida kuriant metodiką ir mokslinius pagrindus holistiniam mūsų planetos tyrinėjimui, racionaliam naudojimui ir apsaugai. savo gamtos išteklius.

Žemės atmosfera susideda iš kelių sluoksnių: troposferos, stratosferos, mezosferos, termosferos, jonosferos ir egzosferos. Troposferos viršuje ir stratosferos apačioje yra ozonu prisodrintas sluoksnis, vadinamas ozono skydu. Nustatyti tam tikri (kasdieniai, sezoniniai, metiniai ir kt.) ozono pasiskirstymo modeliai. Nuo pat atsiradimo atmosfera turėjo įtakos planetų procesų eigai. Pirminė atmosferos sudėtis buvo visiškai kitokia nei šiuo metu, tačiau laikui bėgant molekulinio azoto dalis ir vaidmuo nuolat didėjo, maždaug prieš 650 milijonų metų atsirado laisvas deguonis, kurio kiekis nuolat didėjo, tačiau anglies dioksido koncentracija. atitinkamai sumažėjo. Didelis atmosferos mobilumas, dujų sudėtis ir aerozolių buvimas lemia jos išskirtinį vaidmenį ir aktyvų dalyvavimą įvairiuose geologiniuose ir biosferos procesuose. Atmosfera vaidina didelį vaidmenį perskirstant saulės energiją ir vystant katastrofiškus gamtos reiškinius ir nelaimes. Atmosferos sūkuriai – tornadai (tornadai), uraganai, taifūnai, ciklonai ir kiti reiškiniai daro neigiamą įtaką organiniam pasauliui ir gamtos sistemoms. Pagrindiniai taršos šaltiniai kartu su gamtos veiksniaiŽmogaus ūkinės veiklos formų yra įvairių. Antropogeninis poveikis atmosferai pasireiškia ne tik įvairių aerozolių ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų atsiradimu, bet ir vandens garų kiekio padidėjimu, pasireiškia smogo ir rūgštaus lietaus pavidalu. Šiltnamio efektą sukeliančios dujos keičia žemės paviršiaus temperatūros režimą, kai kurių dujų emisija sumažina ozono sluoksnio tūrį ir prisideda prie ozono skylių susidarymo. Etnosferinis Žemės atmosferos vaidmuo yra didelis.

Atmosferos vaidmuo natūraliuose procesuose

Paviršiaus atmosfera, esanti tarpinėje būsenoje tarp litosferos ir kosminės erdvės bei dujų sudėties, sukuria sąlygas organizmų gyvenimui. Tuo pačiu metu uolienų atmosferos ir naikinimo intensyvumas, klastinių medžiagų pernešimas ir kaupimasis priklauso nuo kritulių kiekio, pobūdžio ir dažnumo, nuo vėjų dažnio ir stiprumo, o ypač nuo oro temperatūros. Atmosfera yra pagrindinė klimato sistemos sudedamoji dalis. Oro temperatūra ir drėgmė, debesuotumas ir krituliai, vėjas – visa tai apibūdina orą, t.y. nuolat kintančią atmosferos būklę. Tuo pačiu metu tie patys komponentai apibūdina klimatą, ty vidutinį ilgalaikį oro režimą.

Dujų sudėtis, debesų buvimas ir įvairios priemaišos, vadinamos aerozolio dalelėmis (pelenais, dulkėmis, vandens garų dalelėmis), lemia saulės spinduliuotės prasiskverbimo per atmosferą ypatybes ir neleidžia ištrūkti iš Žemės šiluminės spinduliuotės. į kosmosą.

Žemės atmosfera labai judri. Jame vykstantys procesai ir dujų sudėties, tirštumo, drumstumo, skaidrumo ir tam tikrų aerozolio dalelių pasikeitimai turi įtakos tiek orams, tiek klimatui.

Gamtinių procesų veikimą ir kryptį, gyvybę ir aktyvumą Žemėje lemia saulės spinduliuotė. Jis suteikia 99,98% šilumos, tiekiamos į žemės paviršių. Kasmet tai sudaro 134*1019 kcal. Tokį šilumos kiekį galima gauti sudeginus 200 milijardų tonų anglies. Vandenilio atsargos, sukuriančios šį termobranduolinės energijos srautą Saulės masėje, užteks dar mažiausiai 10 milijardų metų, t.

Apie 1/3 viso saulės energijos kiekio, patenkančios į viršutinę atmosferos ribą, atsispindi atgal į kosmosą, 13% sugeria ozono sluoksnis (įskaitant beveik visą ultravioletinę spinduliuotę). 7% – likusi atmosfera ir tik 44% pasiekia žemės paviršių. Bendra per dieną Žemę pasiekianti saulės spinduliuotė yra lygi energijai, kurią žmonija gavo degindama visų rūšių kurą per pastarąjį tūkstantmetį.

Saulės spinduliuotės pasiskirstymo žemės paviršiuje kiekis ir pobūdis labai priklauso nuo atmosferos debesuotumo ir skaidrumo. Išsklaidytos spinduliuotės kiekiui įtakos turi Saulės aukštis virš horizonto, atmosferos skaidrumas, vandens garų, dulkių kiekis, bendras anglies dvideginio kiekis ir kt.

Didžiausias išsklaidytos spinduliuotės kiekis pasiekia poliarines sritis. Kuo žemiau Saulė yra virš horizonto, tuo mažiau šilumos patenka į tam tikrą reljefo sritį.

Didelę reikšmę turi atmosferos skaidrumas ir debesuotumas. Debesuotą vasaros dieną paprastai būna šalčiau nei giedrą, nes dienos debesuotumas neleidžia įkaisti žemės paviršiaus.

Atmosferos dulkėtumas vaidina svarbų vaidmenį paskirstant šilumą. Jame randamos smulkiai išsklaidytos kietos dulkių ir pelenų dalelės, turinčios įtakos jo skaidrumui, neigiamai veikia saulės spinduliuotės, kurios didžioji dalis atsispindi, pasiskirstymą. Smulkios dalelės į atmosferą patenka dviem būdais: arba pelenais, išsiskiriančiais ugnikalnio išsiveržimų metu, arba dykumos dulkėmis, kurias vėjai neša iš sausringų atogrąžų ir subtropikų regionų. Ypač daug tokių dulkių susidaro per sausras, kai šilto oro srovės nuneša jas į viršutinius atmosferos sluoksnius ir gali ten ilgai išlikti. Po Krakatau ugnikalnio išsiveržimo 1883 m., dešimtis kilometrų į atmosferą išmestos dulkės stratosferoje išliko apie 3 metus. Dėl El Chichon ugnikalnio (Meksika) išsiveržimo 1985 m. dulkės pasiekė Europą, todėl paviršiaus temperatūra šiek tiek sumažėjo.

Žemės atmosferoje yra įvairus vandens garų kiekis. Absoliučiai pagal svorį arba tūrį jo kiekis svyruoja nuo 2 iki 5%.

Vandens garai, kaip ir anglies dioksidas, sustiprina Šiltnamio efektas. Atmosferoje kylančiuose debesyse ir rūke vyksta savotiški fiziniai ir cheminiai procesai.

Pagrindinis vandens garų šaltinis į atmosferą yra Pasaulio vandenyno paviršius. Iš jo kasmet išgaruoja nuo 95 iki 110 cm storio vandens sluoksnis, dalis drėgmės po kondensacijos grįžta į vandenyną, o kita oro srovėmis nukreipiama žemynų link. Permainingo drėgno klimato vietovėse krituliai sudrėkina dirvožemį, o drėgname – sukuria gruntinio vandens atsargas. Taigi atmosfera yra drėgmės kaupiklis ir kritulių rezervuaras. atmosferoje susidarantys rūkai drėkina dirvožemio dangą ir taip vaidina lemiamą vaidmenį floros ir faunos vystymuisi.

Atmosferos drėgmė pasiskirsto žemės paviršiuje dėl atmosferos mobilumo. Jai būdinga labai sudėtinga vėjų ir slėgio pasiskirstymo sistema. Dėl to, kad atmosfera nuolat juda, vėjo srautų ir slėgio pasiskirstymo pobūdis ir mastai nuolat kinta. Cirkuliacijos mastai skiriasi nuo mikrometeorologinio, kurio dydis siekia vos kelis šimtus metrų, iki pasaulinio kelių dešimčių tūkstančių kilometrų masto. Didžiuliai atmosferos sūkuriai dalyvauja kuriant didelio masto oro srovių sistemas ir lemia bendrą atmosferos cirkuliaciją. Be to, jie yra katastrofiškų atmosferos reiškinių šaltiniai.

Iš Atmosferos slėgis priklauso nuo oro ir klimato sąlygų pasiskirstymo bei gyvosios medžiagos funkcionavimo. Jei atmosferos slėgis svyruoja mažose ribose, tai nedaro lemiamos reikšmės žmonių savijautai ir gyvūnų elgesiui bei neturi įtakos augalų fiziologinėms funkcijoms. Slėgio pokyčiai dažniausiai siejami su frontaliniais reiškiniais ir oro pokyčiais.

Atmosferos slėgis yra labai svarbus formuojantis vėjui, kuris, būdamas reljefą formuojantis veiksnys, daro didelę įtaką gyvūnų ir augalų pasauliui.

Vėjas gali slopinti augalų augimą ir tuo pačiu skatinti sėklų pernešimą. Vėjo vaidmuo formuojant oro ir klimato sąlygas yra didelis. Jis taip pat veikia kaip jūros srovių reguliatorius. Vėjas, kaip vienas iš išorinių veiksnių, prisideda prie atmosferos poveikio medžiagų erozijos ir defliacijos dideliais atstumais.

Ekologinis ir geologinis atmosferos procesų vaidmuo

Atmosferos skaidrumo sumažėjimas dėl joje esančių aerozolių dalelių ir kietų dulkių turi įtakos saulės spinduliuotės pasiskirstymui, padidina albedo ar atspindžio koeficientą. Įvairios cheminės reakcijos, sukeliančios ozono skilimą ir „perlų“ debesų, susidedančių iš vandens garų, susidarymą, lemia tą patį rezultatą. Klimato kaitą lemia globalūs atspindžio pokyčiai, taip pat atmosferos dujų, daugiausia šiltnamio efektą sukeliančių dujų, pokyčiai.

Netolygus šildymas, dėl kurio skiriasi atmosferos slėgis įvairiose žemės paviršiaus dalyse, atsiranda atmosferos cirkuliacija, kuri yra troposferos požymis. Kai atsiranda slėgio skirtumas, oras veržiasi iš aukšto slėgio zonų į žemo slėgio sritis. Šie oro masių judėjimai kartu su drėgme ir temperatūra lemia pagrindinius ekologinius ir geologinius atmosferos procesų ypatumus.

Priklausomai nuo greičio, vėjas atlieka įvairius geologinius darbus žemės paviršiuje. 10 m/s greičiu purto storas medžių šakas, keldamas ir transportuodamas dulkes bei smulkų smėlį; laužo medžių šakas 20 m/s greičiu, neša smėlį ir žvyrą; 30 m/s greičiu (audra) drasko namų stogus, laužo medžius, laužo stulpus, judina akmenukus ir neša smulkias skaldas, o uraganinis vėjas 40 m/s greičiu griauna namus, laužo ir griauna elektrą linijos stulpai, išrauti didelius medžius.

Skvalai ir tornadai (tornadai) – atmosferos sūkuriai, kylantys šiltuoju metų laiku galinguose atmosferos frontuose, kurių greitis siekia iki 100 m/s, daro didelį neigiamą poveikį aplinkai su katastrofiškomis pasekmėmis. Škvalai – tai horizontalūs viesulai, kurių vėjo greitis yra uraganinis (iki 60-80 m/s). Jas dažnai lydi smarkios liūtys ir perkūnija, trunkanti nuo kelių minučių iki pusvalandžio. Škvalai apima iki 50 km pločio teritorijas ir nukeliauja 200-250 km atstumą. 1998 metais Maskvoje ir Maskvos srityje kilusi škvalas apgadino daugelio namų stogus ir nuvertė medžius.

Tornadai, Šiaurės Amerikoje vadinami tornadais, yra galingi piltuvo formos atmosferos sūkuriai, dažnai siejami su perkūnijos debesimis. Tai per vidurį siaurėjančios oro kolonos, kurių skersmuo nuo kelių dešimčių iki šimtų metrų. Tornadas atrodo kaip piltuvas, labai panašus į dramblio kamieną, besileidžiantis iš debesų arba kylantis nuo žemės paviršiaus. Turėdamas stiprų retėjimą ir didelį sukimosi greitį, tornadas nukeliauja iki kelių šimtų kilometrų, traukdamas dulkes, vandenį iš rezervuarų ir įvairių objektų. Galingus tornadus lydi perkūnija, lietus ir jie turi didelę griaunančią galią.

Tornadai retai pasitaiko subpoliariniuose ar pusiaujo regionuose, kur nuolat šalta arba karšta. Atvirame vandenyne tornadų yra nedaug. Tornadai pasitaiko Europoje, Japonijoje, Australijoje, JAV, o Rusijoje ypač dažni Vidurio Juodosios Žemės regione, Maskvos, Jaroslavlio, Nižnij Novgorodo ir Ivanovo srityse.

Tornadai kelia ir perkelia automobilius, namus, vežimus ir tiltus. Ypač destruktyvūs tornadai stebimi JAV. Kasmet įvyksta nuo 450 iki 1500 tornadų, kurių vidutinis aukų skaičius yra apie 100 žmonių. Tornadai yra greitai veikiantys katastrofiški atmosferos procesai. Jie susiformuoja vos per 20-30 minučių, o jų gyvavimo laikas – 30 minučių. Todėl nuspėti tornadų laiką ir vietą beveik neįmanoma.

Kiti griaunantys, bet ilgai trunkantys atmosferos sūkuriai – ciklonai. Jie susidaro dėl slėgio skirtumo, kuris tam tikromis sąlygomis skatina žiedinio oro srautų judėjimo atsiradimą. Atmosferos sūkuriai kyla aplink galingus aukštyn kylančius drėgno šilto oro srautus ir sukasi dideliu greičiu pagal laikrodžio rodyklę pietiniame pusrutulyje ir prieš laikrodžio rodyklę šiauriniame pusrutulyje. Ciklonai, skirtingai nei tornadai, kyla virš vandenynų ir sukelia destruktyvų poveikį žemynams. Pagrindiniai destruktyvūs veiksniai yra stiprūs vėjai, intensyvūs krituliai sningant, liūtys, kruša ir potvyniai. 19 - 30 m/s greičio vėjai formuoja audrą, 30 - 35 m/s - audrą, o daugiau nei 35 m/s - uraganą.

Tropinių ciklonų – uraganų ir taifūnų – vidutinis plotis siekia kelis šimtus kilometrų. Vėjo greitis ciklono viduje pasiekia uragano jėgą. Tropiniai ciklonai trunka nuo kelių dienų iki kelių savaičių, judėdami nuo 50 iki 200 km/val. Vidutinės platumos ciklonai yra didesnio skersmens. Skersiniai matmenys jie svyruoja nuo tūkstančio iki kelių tūkstančių kilometrų, vėjo greitis audringas. Jie juda šiauriniame pusrutulyje iš vakarų ir juos lydi kruša ir sniegas, kurie savo prigimtimi yra katastrofiški. Pagal aukų skaičių ir padarytą žalą ciklonai ir su jais susiję uraganai bei taifūnai yra didžiausi gamtos atmosferos reiškiniai po potvynių. Tankiai apgyvendintose Azijos vietose uraganų aukų skaičius siekia tūkstančius. 1991 metais Bangladeše per uraganą, sukėlusį 6 m aukščio jūros bangų susidarymą, žuvo 125 tūkst. Taifūnai daro didelę žalą Jungtinėms Valstijoms. Tuo pačiu metu miršta dešimtys ir šimtai žmonių. Vakarų Europoje uraganai padaro mažiau žalos.

Perkūnija yra laikoma katastrofišku atmosferos reiškiniu. Jie atsiranda, kai šiltas, drėgnas oras kyla labai greitai. Atogrąžų ir subtropikų zonų ribose perkūnija būna 90-100 dienų per metus, vidutinio klimato zonoje 10-30 dienų. Mūsų šalyje didžiausias skaičius perkūnija įvyksta Šiaurės Kaukaze.

Perkūnija paprastai trunka mažiau nei valandą. Ypač pavojingi yra intensyvūs liūtys, kruša, žaibo smūgiai, vėjo gūsiai, vertikalios oro srovės. Krušos pavojų lemia krušos dydis. Šiaurės Kaukaze krušos masė kažkada siekė 0,5 kg, o Indijoje buvo užfiksuota 7 kg svorio kruša. Pavojingiausios miestui mūsų šalies teritorijos yra Šiaurės Kaukaze. 1992 m. liepą kruša apgadino oro uostą. Mineralinis vanduo» 18 lėktuvų.

Pavojingi atmosferos reiškiniai apima žaibus. Jie žudo žmones, gyvulius, sukelia gaisrus ir gadina elektros tinklą. Kasmet nuo perkūnijos ir jų padarinių visame pasaulyje miršta apie 10 000 žmonių. Be to, kai kuriose Afrikos, Prancūzijos ir JAV srityse žaibo aukų skaičius yra didesnis nei kitų gamtos reiškinių. Kasmetinė ekonominė žala dėl perkūnijos Jungtinėse Valstijose siekia mažiausiai 700 mln.

Sausros būdingos dykumų, stepių ir miško-stepių regionams. Dėl kritulių trūkumo dirvožemis išdžiūsta, sumažėja požeminio vandens ir rezervuarų lygis, kol jie visiškai išdžiūsta. Dėl drėgmės trūkumo augalija ir pasėliai miršta. Sausros ypač stiprios Afrikoje, Artimuosiuose ir Viduriniuose Rytuose, Centrinėje Azijoje ir pietų Šiaurės Amerikoje.

Sausros keičia žmonių gyvenimo sąlygas ir daro neigiamą poveikį natūraliai aplinkai dėl procesų, tokių kaip dirvožemio druskėjimas, sausi vėjai, dulkių audros, dirvožemio erozija ir miškų gaisrai. Gaisrai ypač smarkūs per sausrą taigos regionuose, atogrąžų ir subtropikų miškuose bei savanose.

Sausros yra trumpalaikiai procesai, trunkantys vieną sezoną. Kai sausros trunka ilgiau nei du sezonus, gresia badas ir masinis mirtingumas. Paprastai sausra paliečia vienos ar kelių šalių teritoriją. Užsitęsusios sausros su tragiškomis pasekmėmis ypač dažnai pasitaiko Afrikos Sahelio regione.

Atmosferos reiškiniai, tokie kaip sniegas, trumpalaikės smarkios liūtys ir užsitęsusios liūtys, daro didelę žalą. Sniegas sukelia didžiules lavinas kalnuose, o greitas iškritusio sniego tirpimas ir užsitęsę krituliai sukelia potvynius. Didžiulė vandens masė, krintanti ant žemės paviršiaus, ypač bemedžių vietose, sukelia didelę dirvožemio eroziją. Intensyviai daugėja kanalizacijos sijų sistemų. Potvyniai įvyksta dėl didelių potvynių gausių kritulių arba didelio vandens periodais po staigaus atšilimo ar pavasario sniego tirpimo, todėl jie yra atmosferos reiškiniai (jie aptariami skyriuje apie hidrosferos ekologinį vaidmenį).

Antropogeniniai atmosferos pokyčiai

Šiuo metu yra daug įvairių antropogeninių šaltinių, kurie sukelia oro taršą ir sukelia rimtų pažeidimų ekologinė pusiausvyra. Kalbant apie mastą, didžiausią įtaką atmosferai turi du šaltiniai: transportas ir pramonė. Transportui vidutiniškai tenka apie 60% visos atmosferos taršos, pramonei - 15, šiluminei energijai - 15, buitinių ir pramoninių atliekų naikinimo technologijoms - 10%.

Transportas, priklausomai nuo naudojamo kuro ir oksidatorių tipų, išskiria į atmosferą azoto oksidus, sierą, anglies oksidus ir dioksidus, šviną ir jo junginius, suodžius, benzopireną (medžiaga iš policiklinių aromatinių angliavandenilių grupės, kuri yra stipri kancerogenas, sukeliantis odos vėžį).

Pramonė į atmosferą išmeta sieros dioksidą, anglies oksidus ir dioksidus, angliavandenilius, amoniaką, vandenilio sulfidą, sieros rūgštį, fenolį, chlorą, fluorą ir kitus cheminius junginius. Tačiau dominuojančią vietą tarp išmetamųjų teršalų (iki 85%) užima dulkės.

Dėl taršos keičiasi atmosferos skaidrumas, atsiranda aerozolių, smogų ir rūgščių lietų.

Aerozoliai yra dispersinės sistemos, susidedančios iš kietų dalelių arba skysčio lašelių, suspenduotų dujinėje aplinkoje. Disperguotos fazės dalelių dydis paprastai yra 10 -3 -10 -7 cm.. Priklausomai nuo dispersinės fazės sudėties aerozoliai skirstomi į dvi grupes. Vienas apima aerozolius, sudarytus iš kietų dalelių, disperguotų dujinėje terpėje, antrasis – aerozolius, kurie yra dujinių ir skystųjų fazių mišinys. Pirmieji vadinami dūmais, o antrieji – rūkais. Jų susidarymo procese kondensacijos centrai atlieka svarbų vaidmenį. Kondensacijos branduoliais veikia vulkaniniai pelenai, kosminės dulkės, pramoninės emisijos produktai, įvairios bakterijos ir kt.Galimų koncentracijos branduolių šaltinių skaičius nuolat auga. Taigi, pavyzdžiui, kai sausą žolę sunaikina gaisras 4000 m 2 plote, susidaro vidutiniškai 11 * 10 22 aerozolių branduoliai.

Aerozoliai pradėjo formuotis nuo to momento, kai atsirado mūsų planeta ir paveikė gamtos sąlygas. Tačiau jų kiekis ir veiksmai, subalansuoti su bendru medžiagų ciklu gamtoje, didelių aplinkos pokyčių nesukėlė. Antropogeniniai jų susidarymo veiksniai šią pusiausvyrą perkėlė į reikšmingas biosferos perkrovas. Ši savybė ypač išryškėjo nuo tada, kai žmonija pradėjo naudoti specialiai sukurtus aerozolius tiek nuodingų medžiagų pavidalu, tiek augalų apsaugai.

Pavojingiausi augmenijai yra sieros dioksido, vandenilio fluorido ir azoto aerozoliai. Kai jie liečiasi su drėgnu lapų paviršiumi, susidaro rūgštys, kurios žalingai veikia gyvas būtybes. Rūgščių rūkas kartu su įkvepiamu oru patenka į gyvūnų ir žmonių kvėpavimo organus ir agresyviai veikia gleivines. Kai kurie iš jų skaido gyvus audinius, o radioaktyvūs aerozoliai sukelia vėžį. Tarp radioaktyviųjų izotopų Sg 90 ypač pavojingas ne tik dėl savo kancerogeniškumo, bet ir kaip kalcio analogas, pakeičiantis jį organizmų kauluose, sukeliantis jų irimą.

Per branduoliniai sprogimai Atmosferoje susidaro radioaktyvių aerozolių debesys. Mažos dalelės, kurių spindulys yra 1 - 10 mikronų, patenka ne tik į viršutinius troposferos sluoksnius, bet ir į stratosferą, kur gali išlikti ilgą laiką. Aerozolių debesys taip pat susidaro eksploatuojant reaktorius pramoninėse gamyklose, gaminančiose branduolinis kuras, taip pat dėl ​​avarijų atominėse elektrinėse.

Smogas yra aerozolių mišinys su skystomis ir kietomis dispersinėmis fazėmis, kurios sudaro miglotą uždangą virš pramoninių rajonų ir didelių miestų.

Yra trys smogo tipai: ledinis, šlapias ir sausas. Ledo smogas vadinamas Aliaskos smogu. Tai dujinių teršalų derinys, kuriame yra dulkių dalelių ir ledo kristalų, atsirandančių, kai užšąla šildymo sistemų rūko ir garų lašeliai.

Drėgnas smogas arba Londono tipo smogas kartais vadinamas žiemos smogu. Tai dujinių teršalų (daugiausia sieros dioksido), dulkių dalelių ir rūko lašelių mišinys. Meteorologinė žiemos smogo atsiradimo sąlyga yra nevėjuotas oras, kai šilto oro sluoksnis yra virš gruntinio šalto oro sluoksnio (žemiau 700 m). Šiuo atveju vyksta ne tik horizontalūs, bet ir vertikalūs mainai. Teršalai, dažniausiai pasklidę aukštuose sluoksniuose, tokiu atveju kaupiasi paviršiniame sluoksnyje.

Sausas smogas atsiranda vasarą ir dažnai vadinamas Los Andželo tipo smogu. Tai ozono, anglies monoksido, azoto oksidų ir rūgščių garų mišinys. Toks smogas susidaro dėl saulės spinduliuotės, ypač jos ultravioletinės dalies, irimo teršalų. Būtina meteorologinė sąlyga yra atmosferos inversija, išreikšta šalto oro sluoksnio atsiradimu virš šilto oro. Paprastai šilto oro srovių pakeltos dujos ir kietosios dalelės vėliau pasklinda į viršutinius šaltus sluoksnius, tačiau tokiu atveju jos kaupiasi inversiniame sluoksnyje. Fotolizės procese azoto dioksidai, susidarę degant degalams automobilių varikliuose, suyra:

NO 2 → NO + O

Tada vyksta ozono sintezė:

O + O 2 + M → O 3 + M

NE + O → NO 2

Fotodisociacijos procesus lydi geltonai žalias švytėjimas.

Be to, vyksta tokio tipo reakcijos: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, t.y. susidaro stipri sieros rūgštis.

Keičiantis meteorologinėms sąlygoms (pasireiškus vėjui ar pasikeitus drėgmei), šaltas oras išsisklaido ir smogas išnyksta.

Kancerogeninių medžiagų buvimas smoge sukelia kvėpavimo sutrikimus, gleivinių dirginimą, kraujotakos sutrikimus, astminį uždusimą ir dažnai mirtį. Smogas ypač pavojingas mažiems vaikams.

Rūgštūs lietūs – tai atmosferos krituliai, parūgštinti pramoniniais sieros oksidų, azoto ir juose ištirpusio perchloro rūgšties bei chloro garais. Deginant anglį ir dujas, didžioji dalis joje esančios sieros tiek oksido pavidalu, tiek junginiuose su geležimi, ypač pirite, pirotite, chalkopirite ir kt., virsta sieros oksidu, kuris kartu paverčiamas sieros oksidu. su anglies dioksidu išmetama į atmosferą. Atmosferos azotui ir techninėms emisijoms susijungus su deguonimi, susidaro įvairūs azoto oksidai, o susidarančių azoto oksidų tūris priklauso nuo degimo temperatūros. Didžioji dalis azoto oksidų susidaro eksploatuojant transporto priemones ir dyzelinius lokomotyvus, o mažesnė dalis – energetikos ir pramonės įmonėse. Siera ir azoto oksidai yra pagrindiniai rūgščių formuotojai. Reaguodamas su atmosferos deguonimi ir jame esančiais vandens garais, susidaro sieros ir azoto rūgštys.

Yra žinoma, kad aplinkos šarminių rūgščių balansą lemia pH vertė. Neutralioje aplinkoje pH yra 7, rūgščioje – 0, o šarminėje – 14. Šiuolaikinėje epochoje lietaus vandens pH yra 5,6, nors netolimoje praeityje. buvo neutralus. PH vertės sumažėjimas vienu atitinka dešimt kartų padidėjusį rūgštingumą, todėl šiuo metu beveik visur iškrenta padidėjęs rūgštingumas. Didžiausias Vakarų Europoje užfiksuotas lietaus rūgštingumas siekė 4-3,5 pH. Reikėtų atsižvelgti į tai, kad 4–4,5 pH vertė daugeliui žuvų yra mirtina.

Rūgštūs lietūs agresyviai veikia Žemės augmeniją, pramoninius ir gyvenamuosius pastatus ir labai pagreitina atvirų uolienų atmosferą. Padidėjęs rūgštingumas neleidžia savarankiškai reguliuoti dirvožemio, kuriame ištirpsta maistinės medžiagos, neutralizavimo. Savo ruožtu tai lemia staigų derliaus sumažėjimą ir augalijos dangos degradaciją. Dirvožemio rūgštingumas skatina sunkiųjų surištų junginių išsiskyrimą, kuriuos palaipsniui pasisavina augalai, sukeldami juos. rimta žala audinius ir skverbiasi į žmogaus mitybos grandines.

Pasikeitus jūros vandenų, ypač seklių, šarminių rūgščių potencialui, nutrūksta daugelio bestuburių dauginimasis, žūsta žuvys ir sutrinka ekologinė pusiausvyra vandenynuose.

Dėl rūgščių lietaus Vakarų Europos, Baltijos šalių, Karelijos, Uralo, Sibiro ir Kanados miškams gresia sunaikinimas.

Atmosfera(iš graikų kalbos atmos – garai ir sfarija – rutulys) – Žemės oro apvalkalas, besisukantis kartu su juo. Atmosferos raida buvo glaudžiai susijusi su mūsų planetoje vykstančiais geologiniais ir geocheminiais procesais, taip pat su gyvų organizmų veikla.

Apatinė atmosferos riba sutampa su Žemės paviršiumi, nes oras prasiskverbia į smulkiausias dirvožemio poras ir ištirpsta net vandenyje.

Viršutinė riba 2000–3000 km aukštyje palaipsniui pereina į kosmosą.

Dėl atmosferos, kurioje yra deguonies, gyvybė Žemėje yra įmanoma. Atmosferos deguonis naudojamas žmonių, gyvūnų ir augalų kvėpavimo procese.

Jei nebūtų atmosferos, Žemė būtų tyli kaip Mėnulis. Juk garsas yra oro dalelių vibracija. Mėlyna dangaus spalva paaiškinama tuo, kad saulės spinduliai, eidami per atmosferą, tarsi pro objektyvą, jie suskaidomi į komponentines spalvas. Šiuo atveju labiausiai išsibarsto mėlynos ir mėlynos spalvos spinduliai.

Atmosfera sulaiko didžiąją dalį saulės ultravioletinės spinduliuotės, kuri daro žalingą poveikį gyviems organizmams. Jis taip pat sulaiko šilumą šalia Žemės paviršiaus, neleidžiant mūsų planetai atvėsti.

Atmosferos struktūra

Atmosferoje galima išskirti kelis sluoksnius, kurių tankis skiriasi (1 pav.).

Troposfera

Troposfera- žemiausias atmosferos sluoksnis, kurio storis virš ašigalių yra 8-10 km, vidutinio klimato platumose - 10-12 km, o virš pusiaujo - 16-18 km.

Ryžiai. 1. Žemės atmosferos sandara

Orą troposferoje šildo žemės paviršius, tai yra žemė ir vanduo. Todėl oro temperatūra šiame sluoksnyje didėjant aukščiui kas 100 m mažėja vidutiniškai 0,6 °C. Viršutinėje troposferos riboje siekia -55 °C. Tuo pačiu metu pusiaujo srityje prie viršutinės troposferos ribos oro temperatūra yra -70 °C, o Šiaurės ašigalio srityje -65 °C.

Apie 80% atmosferos masės sutelkta troposferoje, išsidėsto beveik visi vandens garai, perkūnija, audros, debesys ir krituliai, vyksta vertikalus (konvekcinis) ir horizontalus (vėjas) oro judėjimas.

Galima sakyti, kad oras daugiausia susidaro troposferoje.

Stratosfera

Stratosfera- atmosferos sluoksnis, esantis virš troposferos 8–50 km aukštyje. Dangaus spalva šiame sluoksnyje atrodo violetinė, o tai paaiškinama oro plonumu, dėl kurio saulės spinduliai beveik neišsisklaido.

Stratosferoje yra 20% atmosferos masės. Oras šiame sluoksnyje yra išretėjęs, vandens garų praktiškai nėra, todėl beveik nesiformuoja debesys ir krituliai. Tačiau stratosferoje stebimos stabilios oro srovės, kurių greitis siekia 300 km/val.

Šis sluoksnis yra koncentruotas ozonas(ozono ekranas, ozonosfera), sluoksnis, sugeriantis ultravioletinius spindulius, neleidžiantis jiems pasiekti Žemę ir taip apsaugoti gyvus organizmus mūsų planetoje. Ozono dėka oro temperatūra viršutinėje stratosferos riboje svyruoja nuo -50 iki 4-55 °C.

Tarp mezosferos ir stratosferos yra pereinamoji zona – stratopauzė.

Mezosfera

Mezosfera- atmosferos sluoksnis, esantis 50-80 km aukštyje. Oro tankis čia yra 200 kartų mažesnis nei Žemės paviršiuje. Dangaus spalva mezosferoje atrodo juoda, o dienos metu matomos žvaigždės. Oro temperatūra nukrenta iki -75 (-90)°C.

80 km aukštyje prasideda termosfera. Oro temperatūra šiame sluoksnyje smarkiai pakyla iki 250 m aukščio, o vėliau tampa pastovi: 150 km aukštyje pasiekia 220-240 °C; 500-600 km aukštyje viršija 1500 °C.

Mezosferoje ir termosferoje, veikiant kosminiams spinduliams, dujų molekulės suyra į įkrautas (jonizuotas) atomų daleles, todėl ši atmosferos dalis vadinama. jonosfera- labai išretinto oro sluoksnis, esantis 50–1000 km aukštyje, daugiausia susidedantis iš jonizuotų deguonies atomų, azoto oksido molekulių ir laisvųjų elektronų. Šiam sluoksniui būdingas didelis elektrifikavimas, nuo jo, kaip nuo veidrodžio, atsispindi ilgos ir vidutinės radijo bangos.

Jonosferoje atsiranda auroros – išretėjusių dujų švytėjimas, veikiamas elektra įkrautų dalelių, skrendančių iš Saulės – ir stebimi staigūs magnetinio lauko svyravimai.

Egzosfera

Egzosfera- išorinis atmosferos sluoksnis, esantis aukščiau 1000 km. Šis sluoksnis taip pat vadinamas sklaidos sfera, nes dujų dalelės čia juda dideliu greičiu ir gali būti išsklaidytos į kosmosą.

Atmosferos kompozicija

Atmosfera yra dujų mišinys, susidedantis iš azoto (78,08%), deguonies (20,95%), anglies dioksido (0,03%), argono (0,93%), nedidelio kiekio helio, neono, ksenono, kriptono (0,01%), ozono ir kitų dujų, tačiau jų kiekis yra nereikšmingas (1 lentelė). Šiuolaikinė Žemės oro sudėtis buvo nustatyta daugiau nei prieš šimtą milijonų metų, tačiau smarkiai išaugusi žmogaus gamybinė veikla vis dėlto lėmė jos pokyčius. Šiuo metu CO 2 kiekis padidėja maždaug 10–12%.

Atmosferą sudarančios dujos atlieka įvairius funkcinius vaidmenis. Tačiau pagrindinę šių dujų reikšmę pirmiausia lemia tai, kad jos labai stipriai sugeria spinduliavimo energiją ir tuo daro didelę įtaką Žemės paviršiaus ir atmosferos temperatūros režimui.

1 lentelė. Sauso atmosferos oro prie žemės paviršiaus cheminė sudėtis

	Tūrio koncentracija. %	Molekulinė masė, vienetai
Deguonis
Anglies dioksidas
Azoto oksidas
	nuo 0 iki 0,00001
Sieros dioksidas	nuo 0 iki 0,000007 vasarą; nuo 0 iki 0,000002 žiemą
	Nuo 0 iki 0,000002	46,0055/17,03061
Azogo dioksidas
Smalkės

azotas, Atmosferoje labiausiai paplitusios dujos, chemiškai mažai aktyvios.

Deguonis, skirtingai nei azotas, yra chemiškai labai aktyvus elementas. Specifinė deguonies funkcija yra heterotrofinių organizmų, uolienų ir nepakankamai oksiduotų dujų, kurias į atmosferą išskiria ugnikalniai, oksidacija. Be deguonies nebūtų ir negyvų organinių medžiagų.

Anglies dioksido vaidmuo atmosferoje yra nepaprastai didelis. Jis patenka į atmosferą dėl degimo procesų, gyvų organizmų kvėpavimo ir skilimo ir visų pirma yra pagrindinė statybinė medžiaga organinėms medžiagoms kurti fotosintezės metu. Be to, didelę reikšmę turi anglies dioksido gebėjimas perduoti trumpųjų bangų saulės spinduliuotę ir sugerti dalį šiluminės ilgosios bangos spinduliuotės, kuri sukurs vadinamąjį šiltnamio efektą, apie kurį bus kalbama toliau.

Įtakos turi ir atmosferos procesai, ypač stratosferos terminis režimas ozonas.Šios dujos yra natūralus saulės ultravioletinės spinduliuotės sugėriklis, o saulės spinduliuotės sugėrimas sukelia oro kaitinimą. Vidutinės mėnesinės bendro ozono kiekio atmosferoje vertės skiriasi priklausomai nuo platumos ir metų laiko 0,23–0,52 cm diapazone (tai yra ozono sluoksnio storis esant žemės slėgiui ir temperatūrai). Nuo pusiaujo iki ašigalių didėja ozono kiekis ir vyksta metinis ciklas, kurio minimumas yra rudenį ir didžiausias pavasarį.

Būdinga atmosferos savybė yra ta, kad pagrindinių dujų (azoto, deguonies, argono) kiekis nežymiai kinta priklausomai nuo aukščio: 65 km aukštyje atmosferoje azoto kiekis yra 86%, deguonies - 19, argono - 0,91. , 95 km aukštyje - azoto 77, deguonies - 21,3, argono - 0,82%. Atmosferos oro sudėties pastovumas vertikaliai ir horizontaliai palaikomas jį maišant.

Be dujų, ore yra vandens garai Ir kietosios dalelės. Pastarieji gali būti tiek natūralios, tiek dirbtinės (antropogeninės) kilmės. Tai žiedadulkės, smulkūs druskos kristalai, kelių dulkės ir aerozolių priemaišos. Kai saulės spinduliai prasiskverbia pro langą, jie gali būti matomi plika akimi.

Ypač daug kietųjų dalelių yra miestų ir didžiųjų pramonės centrų ore, kur į aerozolius dedama kenksmingų dujų ir kuro degimo metu susidarančių jų priemaišų.

Aerozolių koncentracija atmosferoje lemia oro skaidrumą, o tai įtakoja Žemės paviršių pasiekiančią saulės spinduliuotę. Didžiausi aerozoliai yra kondensacijos branduoliai (nuo lat. kondensatas- tankinimas, sutirštėjimas) - prisideda prie vandens garų pavertimo vandens lašeliais.

Vandens garų svarbą pirmiausia lemia tai, kad jie atitolina ilgųjų bangų šiluminę spinduliuotę nuo žemės paviršiaus; yra pagrindinė didelių ir mažų drėgmės ciklų grandis; padidina oro temperatūrą vandens sluoksnių kondensacijos metu.

Vandens garų kiekis atmosferoje kinta laike ir erdvėje. Taigi vandens garų koncentracija žemės paviršiuje svyruoja nuo 3% tropikuose iki 2-10 (15)% Antarktidoje.

Vidutinis vandens garų kiekis vertikalioje atmosferos stulpelyje vidutinio klimato platumose yra apie 1,6-1,7 cm (toks yra kondensuotų vandens garų sluoksnio storis). Informacija apie vandens garus skirtinguose atmosferos sluoksniuose yra prieštaringa. Pavyzdžiui, buvo daroma prielaida, kad aukštyje nuo 20 iki 30 km specifinė drėgmė stipriai didėja didėjant aukščiui. Tačiau vėlesni matavimai rodo didesnį stratosferos sausumą. Matyt, specifinė drėgmė stratosferoje mažai priklauso nuo aukščio ir yra 2-4 mg/kg.

Vandens garų kiekio kintamumą troposferoje lemia garavimo, kondensacijos ir horizontalaus transportavimo procesų sąveika. Dėl vandens garų kondensacijos susidaro debesys ir iškrenta krituliai lietaus, krušos ir sniego pavidalu.

Vandens fazių virsmų procesai daugiausia vyksta troposferoje, todėl stratosferoje (20-30 km aukštyje) ir mezosferoje (prie mezopauzės) debesys, vadinami perlamutriniais ir sidabriniais, pastebimi gana retai, o troposferos debesys. dažnai dengia apie 50 % viso žemės paviršiaus.paviršius.

Vandens garų kiekis, kuris gali būti ore, priklauso nuo oro temperatūros.

1 m 3 oro esant -20 ° C temperatūrai gali būti ne daugiau kaip 1 g vandens; 0 °C temperatūroje - ne daugiau kaip 5 g; esant +10 °C - ne daugiau kaip 9 g; esant +30 °C – ne daugiau kaip 30 g vandens.

Išvada: Kuo aukštesnė oro temperatūra, tuo daugiau jame gali būti vandens garų.

Oras gali būti turtingas Ir neprisotintas vandens garai. Taigi, jei esant +30 °C temperatūrai 1 m 3 oro yra 15 g vandens garų, oras nėra prisotintas vandens garų; jei 30 g – sočiųjų.

Absoliuti drėgmė yra vandens garų kiekis, esantis 1 m3 oro. Jis išreiškiamas gramais. Pavyzdžiui, jei sakoma „absoliuti drėgmė yra 15“, tai reiškia, kad 1 mL yra 15 g vandens garų.

Santykinė drėgmė- tai faktinio vandens garų kiekio 1 m 3 oro santykis (procentais) su vandens garų kiekiu, kuris gali būti 1 m L tam tikroje temperatūroje. Pavyzdžiui, jei radijas transliuoja orų pranešimą, kad santykinė oro drėgmė yra 70%, tai reiškia, kad ore yra 70% vandens garų, kuriuos jis gali išlaikyti esant tokiai temperatūrai.

Kuo didesnė santykinė oro drėgmė, t.y. Kuo arčiau oro prisotinimo būsena, tuo didesnė kritulių tikimybė.

Visada aukšta (iki 90%) santykinė oro drėgmė stebima pusiaujo zonoje, nes oro temperatūra ten ištisus metus išlieka aukšta, o nuo vandenynų paviršiaus vyksta didelis garavimas. Santykinė oro drėgmė taip pat yra didelė poliariniuose regionuose, bet todėl, kad esant žemai temperatūrai net nedidelis vandens garų kiekis daro orą prisotintą arba beveik prisotintą. Vidutinio klimato platumose santykinė oro drėgmė kinta priklausomai nuo metų laikų – žiemą ji didesnė, vasarą mažesnė.

Santykinis oro drėgnumas dykumose ypač žemas: 1 m 1 oro ten yra du–tris kartus mažiau vandens garų, nei įmanoma esant tam tikrai temperatūrai.

Santykinei oro drėgmei matuoti naudojamas higrometras (iš graikų kalbos hygros – šlapias ir metreco – matuoju).

Atvėsęs prisotintas oras negali išlaikyti tokio pat kiekio vandens garų, jis sutirštėja (kondensuojasi), virsdamas rūko lašeliais. Vasarą giedrą, vėsią naktį galima stebėti rūką.

Debesys- tai tas pats rūkas, tik jis susidaro ne žemės paviršiuje, o tam tikrame aukštyje. Kylant orui, jis atvėsta, o jame esantys vandens garai kondensuojasi. Susidarę maži vandens lašeliai sudaro debesis.

Debesų susidarymas taip pat apima kietosios dalelės pakibęs troposferoje.

Debesys gali būti įvairių formų, kurios priklauso nuo jų susidarymo sąlygų (14 lentelė).

Žemiausi ir sunkiausi debesys yra sluoksniniai. Jie yra 2 km aukštyje nuo žemės paviršiaus. 2–8 km aukštyje galima stebėti vaizdingesnius kamuolinius debesis. Aukščiausi ir šviesiausi yra plunksniniai debesys. Jie yra 8–18 km aukštyje virš žemės paviršiaus.

Šeimos	Debesų rūšys	Išvaizda
A. Viršutiniai debesys – aukščiau 6 km	I. Cirrus	Siūliški, pluoštiniai, balti
	II. Cirrocumulus	Smulkių dribsnių ir garbanų sluoksniai ir keteros, baltos spalvos
	III. Cirrostratus	Skaidrus balkšvas šydas
B. Vidutinio lygio debesys – aukščiau 2 km	IV. Altocumulus	Baltos ir pilkos spalvos sluoksniai ir keteros
	V. Altostratifikuotas	Lygus pieno pilkos spalvos šydas
B. Žemas debesuotumas – iki 2 km	VI. Nimbostratas	Tvirtas beformis pilkas sluoksnis
	VII. Stratocumulus	Nepermatomi pilkos spalvos sluoksniai ir keteros
	VIII. Sluoksniuotas	Nepermatomas pilkas šydas
D. Vertikalaus vystymosi debesys – nuo ​​apatinės iki viršutinės pakopos	IX. Cumulus	Klubai ir kupolai ryškiai balti, vėjo suplyšusiais kraštais
	X. Cumulonimbus	Galingos gumulėlių formos tamsios švino spalvos masės

Atmosferos apsauga

Pagrindiniai šaltiniai – pramonės įmonės ir automobiliai. Didžiuosiuose miestuose dujų taršos pagrindinėse transporto trasose problema yra labai opi. Štai kodėl daugelis didžiųjų pasaulio miestų, įskaitant mūsų šalį, įvedė transporto priemonių išmetamųjų dujų toksiškumo aplinkosaugos kontrolę. Specialistų teigimu, ore esantys dūmai ir dulkės gali perpus sumažinti saulės energijos tiekimą į žemės paviršių, o tai lems gamtos sąlygų pasikeitimą.

ATMOSFERA
dujinis apvalkalas, supantis dangaus kūną. Jo charakteristikos priklauso nuo konkretaus dangaus kūno dydžio, masės, temperatūros, sukimosi greičio ir cheminės sudėties, taip pat jas lemia jo formavimosi istorija nuo jo atsiradimo momento. Žemės atmosferą sudaro dujų mišinys, vadinamas oru. Pagrindiniai jo komponentai yra azotas ir deguonis santykiu maždaug 4:1. Žmogų daugiausia veikia atmosferos žemutinės 15–25 km būklės, nes būtent šiame apatiniame sluoksnyje koncentruojasi didžioji dalis oro. Mokslas, tiriantis atmosferą, vadinamas meteorologija, nors šio mokslo tema taip pat yra oras ir jo poveikis žmogui. Keičiasi ir viršutinių atmosferos sluoksnių, esančių 60–300 ir net 1000 km aukštyje nuo Žemės paviršiaus, būklė. Čia kyla stiprūs vėjai, audros, atsiranda nuostabūs elektros reiškiniai, tokie kaip pašvaistė. Daugelis išvardintų reiškinių yra susiję su saulės spindulių srautu, kosmine spinduliuote, Žemės magnetiniu lauku. Aukšti atmosferos sluoksniai taip pat yra cheminė laboratorija, nes ten, esant artimoms vakuumui, kai kurios atmosferos dujos, veikiamos galingo saulės energijos srauto, patenka į chemines reakcijas. Mokslas, tiriantis šiuos tarpusavyje susijusius reiškinius ir procesus, vadinamas aukštos atmosferos fizika.
BENDROSIOS ŽEMĖS ATMOSFEROS CHARAKTERISTIKOS
Matmenys. Kol zonduojančios raketos ir dirbtiniai palydovai tyrinėjo išorinius atmosferos sluoksnius kelis kartus didesniais nei Žemės spindulys, buvo manoma, kad tolstant nuo žemės paviršiaus atmosfera palaipsniui retėja ir sklandžiai pereina į tarpplanetinę erdvę. . Dabar nustatyta, kad energijos srautai iš gilių Saulės sluoksnių prasiskverbia į kosmosą toli už Žemės orbitos, iki pat išorinių Saulės sistemos ribų. Šis vadinamasis Saulės vėjas teka aplink Žemės magnetinį lauką, sudarydamas pailgą „ertmę“, kurioje koncentruojasi Žemės atmosfera. Žemės magnetinis laukas pastebimai susiaurėja dienos pusėje, nukreiptoje į Saulę, ir susidaro ilgas liežuvis, tikriausiai tęsiasi už Mėnulio orbitos, – iš priešingos, nakties pusės. Žemės magnetinio lauko riba vadinama magnetopauze. Dienos pusėje ši riba eina maždaug septynių Žemės spindulių atstumu nuo paviršiaus, tačiau padidėjusio Saulės aktyvumo laikotarpiais pasirodo esanti dar arčiau Žemės paviršiaus. Magnetopauzė yra ir Žemės atmosferos riba, kurios išorinis apvalkalas dar vadinamas magnetosfera, nes joje susitelkusios įkrautos dalelės (jonai), kurių judėjimą lemia Žemės magnetinis laukas. Bendras svoris atmosferos dujų yra apytiksliai 4,5 * 1015 tonų Taigi atmosferos „svoris“ ploto vienetui, arba atmosferos slėgis, jūros lygyje yra apie 11 t/m2.
Prasmė gyvenimui. Iš to, kas išdėstyta aukščiau, išplaukia, kad Žemė yra atskirta nuo tarpplanetinės erdvės galingu apsauginiu sluoksniu. Kosmosas yra persmelktas galingos ultravioletinės ir rentgeno spinduliuotės iš Saulės ir dar stipresnės kosminės spinduliuotės, o šios spinduliuotės rūšys naikina visas gyvas būtybes. Išoriniame atmosferos pakraštyje spinduliuotės intensyvumas yra mirtinas, tačiau didelę jos dalį sulaiko toli nuo Žemės paviršiaus esanti atmosfera. Šios spinduliuotės sugertis paaiškina daugelį aukštųjų atmosferos sluoksnių savybių ir ypač ten vykstančius elektros reiškinius. Žemiausias, žemėje esantis atmosferos sluoksnis ypač svarbus žmonėms, gyvenantiems kietojo, skysto ir dujinio Žemės apvalkalo sąlyčio taške. Viršutinis "kietos" Žemės apvalkalas vadinamas litosfera. Apie 72% Žemės paviršiaus dengia vandenynų vandenys, kurie sudaro didžiąją hidrosferos dalį. Atmosfera ribojasi ir su litosfera, ir su hidrosfera. Žmogus gyvena oro vandenyno dugne ir šalia arba virš vandens vandenyno lygio. Šių vandenynų sąveika yra vienas iš svarbių veiksnių, lemiančių atmosferos būklę.
Junginys. Apatiniai atmosferos sluoksniai susideda iš dujų mišinio (žr. lentelę). Be išvardytų lentelėje, mažų priemaišų pavidalu ore yra ir kitų dujų: ozono, metano, tokių medžiagų kaip anglies monoksidas (CO), azoto ir sieros oksidai, amoniakas.

ATMOSFEROS SUDĖTIS

Aukštuosiuose atmosferos sluoksniuose oro sudėtis keičiasi veikiant kietai saulės spinduliuotei, dėl kurios deguonies molekulės suskaidomos į atomus. Atominis deguonis yra pagrindinis aukštųjų atmosferos sluoksnių komponentas. Galiausiai labiausiai nuo Žemės paviršiaus nutolusiuose atmosferos sluoksniuose pagrindiniai komponentai yra lengviausios dujos – vandenilis ir helis. Kadangi didžioji medžiagos dalis yra sutelkta žemesniuose 30 km aukštyje, oro sudėties pokyčiai didesniame nei 100 km aukštyje neturi pastebimo poveikio bendrai atmosferos sudėčiai.
Energijos mainai. Saulė yra pagrindinis Žemei tiekiamos energijos šaltinis. Maždaug atstumu. 150 milijonų km atstumu nuo Saulės Žemė gauna maždaug vieną du milijardus jos skleidžiamos energijos, daugiausia matomoje spektro dalyje, kurią žmonės vadina „šviesa“. Didžiąją šios energijos dalį sugeria atmosfera ir litosfera. Žemė taip pat skleidžia energiją, daugiausia ilgųjų bangų infraraudonųjų spindulių pavidalu. Tokiu būdu nustatoma pusiausvyra tarp iš Saulės gaunamos energijos, Žemės ir atmosferos įkaitimo bei atvirkštinio šiluminės energijos srauto, išleidžiamo į erdvę. Šios pusiausvyros mechanizmas yra labai sudėtingas. Dulkių ir dujų molekulės išsklaido šviesą, iš dalies atspindėdamos ją į kosmosą. Dar daugiau gaunamos spinduliuotės atspindi debesys. Dalį energijos tiesiogiai sugeria dujų molekulės, bet daugiausia uolienos, augmenija ir paviršinis vanduo. Atmosferoje esantys vandens garai ir anglies dioksidas perduoda matomą spinduliuotę, bet sugeria infraraudonąją spinduliuotę. Šiluminė energija daugiausia kaupiasi apatiniuose atmosferos sluoksniuose. Panašus poveikis atsiranda šiltnamyje, kai į stiklą patenka šviesa, o dirva įkaista. Kadangi stiklas yra palyginti nepermatomas infraraudoniesiems spinduliams, šiltnamyje kaupiasi šiluma. Žemutinio atmosferos sluoksnio įkaitimas dėl vandens garų ir anglies dioksido buvimo dažnai vadinamas šiltnamio efektu. Debesuotumas vaidina svarbų vaidmenį palaikant šilumą apatiniuose atmosferos sluoksniuose. Jei debesys praskaidrėja arba oras tampa skaidresnis, temperatūra neišvengiamai nukrenta, nes Žemės paviršius laisvai spinduliuoja šilumos energiją į aplinkinę erdvę. Vanduo Žemės paviršiuje sugeria saulės energiją ir išgaruoja, virsdamas dujomis – vandens garais, kurie perneša didžiulį energijos kiekį į apatinius atmosferos sluoksnius. Kai vandens garai kondensuojasi ir susidaro debesys arba rūkas, ši energija išsiskiria kaip šiluma. Maždaug pusė saulės energijos, pasiekiančios žemės paviršių, sunaudojama vandens išgaravimui ir patenka į apatinius atmosferos sluoksnius. Taigi dėl šiltnamio efekto ir vandens garavimo atmosfera įšyla iš apačios. Tai iš dalies paaiškina didelį jo cirkuliacijos aktyvumą, palyginti su Pasaulio vandenyno cirkuliacija, kuri šildoma tik iš viršaus ir todėl yra daug stabilesnė už atmosferą.
Taip pat žr. METEOROLOGIJA IR KLIMATOLOGIJA. Be bendro atmosferos šildymo saulės spinduliais, kai kurie jos sluoksniai žymiai įkaista dėl ultravioletinės ir rentgeno spinduliuotės iš Saulės. Struktūra. Palyginti su skysčiais ir kietosiomis medžiagomis, dujinėse medžiagose traukos jėga tarp molekulių yra minimali. Didėjant atstumui tarp molekulių, dujos gali neribotai plėstis, jei niekas joms netrukdo. Apatinė atmosferos riba yra Žemės paviršius. Griežtai tariant, ši kliūtis yra nepraeinama, nes dujų mainai vyksta tarp oro ir vandens ir netgi tarp oro ir uolienų, tačiau šiuo atveju į šiuos veiksnius galima nepaisyti. Kadangi atmosfera yra sferinis apvalkalas, ji neturi šoninių ribų, o tik apatinę ir viršutinę (išorinę) ribą, atvirą iš tarpplanetinės erdvės pusės. Kai kurios neutralios dujos nuteka per išorinę ribą, taip pat medžiaga patenka iš aplinkinės erdvės. Daugumą įkrautų dalelių, išskyrus didelės energijos kosminius spindulius, magnetosfera sugauna arba atstumia. Atmosferą veikia ir gravitacijos jėga, kuri laiko oro apvalkalą Žemės paviršiuje. Atmosferos dujos suspaudžiamos pagal savo svorį. Šis suspaudimas didžiausias ties apatine atmosferos riba, todėl čia ir oro tankis didžiausias. Bet kuriame aukštyje virš žemės paviršiaus oro suspaudimo laipsnis priklauso nuo viršutinio oro stulpelio masės, todėl, didėjant aukščiui, oro tankis mažėja. Slėgis, lygus viršutinio oro stulpelio masei ploto vienetui, tiesiogiai priklauso nuo tankio, todėl didėjant aukščiui mažėja. Jei atmosfera būtų „idealios dujos“, kurios pastovi sudėtis, nepriklausoma nuo aukščio, pastovi temperatūra ir nuolatinė gravitacijos jėga, veikianti ją, slėgis sumažėtų 10 kartų kas 20 km aukščio. Tikroji atmosfera šiek tiek skiriasi nuo idealių dujų iki maždaug 100 km aukščio, o tada slėgis mažėja lėčiau didėjant aukščiui, keičiantis oro sudėčiai. Nedideli aprašyto modelio pakeitimai taip pat yra susiję su gravitacijos jėgos sumažėjimu, atsižvelgiant į atstumą nuo Žemės centro, kuris yra apytiksliai. 3% už kiekvieną 100 km aukščio. Skirtingai nuo atmosferos slėgio, temperatūra nemažėja didėjant aukščiui. Kaip parodyta pav. 1, jis sumažėja iki maždaug 10 km aukščio, o tada vėl pradeda didėti. Tai atsitinka, kai ultravioletinę saulės spinduliuotę sugeria deguonis. Taip susidaro ozono dujos, kurių molekulės susideda iš trijų deguonies atomų (O3). Jis taip pat sugeria ultravioletinę spinduliuotę, todėl šis atmosferos sluoksnis, vadinamas ozonosfera, įšyla. Aukštyn temperatūra vėl nukrenta, nes ten daug mažiau dujų molekulių ir atitinkamai sumažėja energijos sugertis. Dar aukštesniuose sluoksniuose temperatūra vėl pakyla, nes atmosfera sugeria trumpiausio bangos ilgio ultravioletinius ir rentgeno spindulius iš Saulės. Šios galingos spinduliuotės įtakoje vyksta atmosferos jonizacija, t.y. dujų molekulė praranda elektroną ir įgyja teigiamą elektros krūvį. Tokios molekulės tampa teigiamai įkrautais jonais. Dėl laisvųjų elektronų ir jonų buvimo šis atmosferos sluoksnis įgauna elektros laidininko savybes. Manoma, kad temperatūra ir toliau kyla iki aukštumų, kai plona atmosfera pereina į tarpplanetinę erdvę. Kelių tūkstančių kilometrų atstumu nuo Žemės paviršiaus greičiausiai vyraus nuo 5000° iki 10000° C. Nors molekulės ir atomai turi labai didelį judėjimo greitį, taigi ir aukštą temperatūrą, šios išretintos dujos nėra „karšta“ įprasta prasme . Dėl nedidelio molekulių skaičiaus dideliame aukštyje jų bendra šiluminė energija yra labai maža. Taigi atmosfera susideda iš atskirų sluoksnių (t.y. eilės koncentrinių apvalkalų arba sferų), kurių atskyrimas priklauso nuo to, kuri savybė labiausiai domina. Remdamiesi vidutinės temperatūros pasiskirstymu, meteorologai parengė idealios „vidutinės atmosferos“ sandaros diagramą (žr. 1 pav.).

Troposfera yra apatinis atmosferos sluoksnis, besitęsiantis iki pirmojo šiluminio minimumo (vadinamosios tropopauzės). Viršutinė troposferos riba priklauso nuo geografinės platumos (tropikuose - 18-20 km, vidutinio klimato platumose - apie 10 km) ir metų laiko. JAV nacionalinė orų tarnyba atliko zondavimą netoli Pietų ašigalio ir atskleidė sezoninius tropopauzės aukščio pokyčius. Kovo mėnesį tropopauzė yra maždaug 1000 m aukštyje. 7,5 km. Nuo kovo iki rugpjūčio arba rugsėjo mėnesio troposfera nuolat vėsta, o jos riba trumpas laikotarpis rugpjūtį arba rugsėjį pakyla į maždaug 11,5 km aukštį. Tada nuo rugsėjo iki gruodžio sparčiai mažėja ir pasiekia žemiausią padėtį – 7,5 km, kur išlieka iki kovo mėnesio, svyruodamas vos 0,5 km ribose. Būtent troposferoje daugiausia susidaro oras, kuris lemia žmogaus egzistavimo sąlygas. Didžioji dalis atmosferos vandens garų yra susitelkę troposferoje, čia pirmiausia susidaro debesys, nors dalis, sudaryta iš ledo kristalų, yra aukštesniuose sluoksniuose. Troposferai būdinga turbulencija ir galingos oro srovės (vėjai) ir audros. Viršutinėje troposferoje yra stiprios oro srovės griežtai apibrėžta kryptimi. Turbulentiniai sūkuriai, panašūs į mažus sūkurius, susidaro veikiami trinties ir dinaminės sąveikos tarp lėtai ir greitai judančių oro masių. Kadangi tokiuose aukštuose lygiuose paprastai nėra debesų dangos, ši turbulencija vadinama „grynaus oro turbulencija“.
Stratosfera. Viršutinis atmosferos sluoksnis dažnai klaidingai apibūdinamas kaip santykinai pastovios temperatūros sluoksnis, kuriame vėjai pučia daugiau ar mažiau pastoviai, o meteorologiniai elementai mažai kinta. Viršutiniai stratosferos sluoksniai įkaista, kai deguonis ir ozonas sugeria ultravioletinę saulės spinduliuotę. Viršutinė stratosferos riba (stratopauzė) yra ta vieta, kur temperatūra šiek tiek pakyla ir pasiekia tarpinį maksimumą, kuris dažnai panašus į paviršinio oro sluoksnio temperatūrą. Remiantis stebėjimais, atliktais naudojant lėktuvus ir oro balionus, skirtus skristi pastoviame aukštyje, stratosferoje buvo nustatyti neramūs trikdžiai ir stiprūs vėjai, pučiantys skirtingomis kryptimis. Kaip ir troposferoje, čia yra galingų oro sūkurių, kurie ypač pavojingi greitaeigiams lėktuvams. Stiprūs vėjai, vadinami reaktyviniais srautais, pučia siaurose zonose palei vidutinio klimato platumų polių ribas. Tačiau šios zonos gali pasislinkti, išnykti ir vėl atsirasti. Reaktyviniai srautai paprastai prasiskverbia per tropopauzę ir atsiranda viršutinėje troposferos dalyje, tačiau jų greitis greitai mažėja mažėjant aukščiui. Gali būti, kad dalis energijos, patenkančios į stratosferą (daugiausia sunaudojama ozono susidarymui), veikia procesus troposferoje. Ypač aktyvus maišymasis siejamas su atmosferos frontais, kur dideli stratosferos oro srautai buvo užfiksuoti gerokai žemiau tropopauzės, o troposferos oras buvo įtrauktas į apatinius stratosferos sluoksnius. Didelė pažanga padaryta tiriant apatinių atmosferos sluoksnių vertikalią struktūrą, patobulinus radiozondų paleidimo į 25-30 km aukštį technologiją. Mezosfera, esanti virš stratosferos, yra apvalkalas, kuriame iki 80–85 km aukščio temperatūra nukrenta iki minimalių visos atmosferos verčių. Rekordiškai žema temperatūra iki -110°C buvo užfiksuota orų raketomis, paleistos iš JAV ir Kanados instaliacijos Fort Churchill (Kanada). Viršutinė mezosferos riba (mezopauzė) maždaug sutampa su apatine rentgeno ir trumpųjų bangų ultravioletinių saulės spindulių aktyvios absorbcijos srities riba, kurią lydi dujų kaitinimas ir jonizacija. Poliariniuose regionuose debesų sistemos dažnai atsiranda mezopauzės metu vasarą, užimančios didelį plotą, bet mažai besivystančios vertikaliai. Tokie naktį švytintys debesys dažnai atskleidžia didelio masto bangas primenančius oro judėjimus mezosferoje. Šių debesų sudėtis, drėgmės ir kondensacijos branduolių šaltiniai, dinamika ir ryšiai su meteorologiniais veiksniais dar nėra pakankamai ištirti. Termosfera yra atmosferos sluoksnis, kuriame temperatūra nuolat kyla. Jo galia gali siekti 600 km. Slėgis ir, atitinkamai, dujų tankis nuolat mažėja didėjant aukščiui. Netoli žemės paviršiaus 1 m3 oro yra maždaug. 2,5 x 1025 molekulės, maždaug aukštyje. 100 km, apatiniuose termosferos sluoksniuose - maždaug 1019, 200 km aukštyje, jonosferoje - 5 * 10 15 ir, remiantis skaičiavimais, maždaug aukštyje. 850 km – maždaug 1012 molekulių. Tarpplanetinėje erdvėje molekulių koncentracija yra 10 8-10 9 1 m3. Maždaug aukštyje virš jūros lygio. 100 km molekulių skaičius yra mažas ir jos retai susiduria viena su kita. Vidutinis atstumas, kurį chaotiškai judanti molekulė nukeliauja prieš susidurdama su kita panašia molekule, vadinamas jos vidutiniu laisvu keliu. Sluoksnis, kuriame ši vertė padidėja tiek, kad galima nepaisyti tarpmolekulinių ar tarpatominių susidūrimų tikimybės, yra ant ribos tarp termosferos ir viršutinio apvalkalo (egzosferos) ir vadinamas termopauze. Termopauzė yra maždaug 650 km atstumu nuo žemės paviršiaus. Tam tikroje temperatūroje molekulės greitis priklauso nuo jos masės: lengvesnės molekulės juda greičiau nei sunkesnės. Žemutinėje atmosferoje, kur laisvas kelias yra labai trumpas, nėra pastebimo dujų atsiskyrimo pagal jų molekulinę masę, tačiau jis išreiškiamas virš 100 km. Be to, veikiamos Saulės ultravioletinės ir rentgeno spinduliuotės, deguonies molekulės suyra į atomus, kurių masė yra pusė molekulės masės. Todėl, tolstant nuo Žemės paviršiaus, atominis deguonis tampa vis svarbesnis atmosferos sudėtyje ir maždaug aukštyje virš jūros lygio. 200 km tampa pagrindine jo dalimi. Aukščiau, maždaug 1200 km atstumu nuo Žemės paviršiaus, vyrauja lengvosios dujos – helis ir vandenilis. Iš jų susideda išorinis atmosferos apvalkalas. Šis atskyrimas pagal svorį, vadinamas difuziniu stratifikavimu, panašus į mišinių atskyrimą naudojant centrifugą. Egzosfera yra išorinis atmosferos sluoksnis, susidarantis dėl temperatūros pokyčių ir neutralių dujų savybių. Molekulės ir atomai egzosferoje sukasi aplink Žemę balistinėmis orbitomis, veikiamos gravitacijos. Kai kurios iš šių orbitų yra parabolinės ir primena sviedinių trajektorijas. Molekulės gali suktis aplink Žemę ir elipsinėmis orbitomis, kaip palydovai. Kai kurios molekulės, daugiausia vandenilio ir helio, turi atviras trajektorijas ir patenka į kosmosą (2 pav.).

SAULĖS IR ŽEMĖS RYŠYS IR JŲ ĮTAKA ATMOSFERAI
Atmosferos potvyniai. Saulės ir Mėnulio trauka sukelia potvynius atmosferoje, panašius į žemės ir jūros potvynius. Tačiau atmosferos potvyniai turi reikšmingą skirtumą: atmosfera stipriausiai reaguoja į saulės trauką, o Žemės pluta o vandenynas – traukiant Mėnulį. Tai paaiškinama tuo, kad atmosferą šildo Saulė ir, be gravitacinio, atsiranda galingas šiluminis potvynis. Apskritai atmosferos ir jūros potvynių susidarymo mechanizmai yra panašūs, išskyrus tai, kad norint prognozuoti oro reakciją į gravitacinius ir šiluminius poveikius, būtina atsižvelgti į jo gniuždomumą ir temperatūros pasiskirstymą. Nėra visiškai aišku, kodėl pusiau paros (12 valandų) saulės potvyniai atmosferoje vyrauja prieš kasdienius saulės ir pusiau paros mėnulio potvynius, nors varomosios jėgos Paskutiniai du procesai yra daug galingesni. Anksčiau buvo manoma, kad atmosferoje atsiranda rezonansas, kuris sustiprina svyravimus 12 valandų laikotarpiu. Tačiau stebėjimai, atlikti naudojant geofizines raketas, rodo, kad tokio rezonanso temperatūros priežasčių nėra. Sprendžiant šią problemą, ko gero, reikia atsižvelgti į visas hidrodinamines ir šilumines atmosferos ypatybes. Žemės paviršiuje prie pusiaujo, kur potvynio svyravimų įtaka yra didžiausia, atmosferos slėgio pokytis yra 0,1%. Potvynio vėjo greitis yra apytiksliai. 0,3 km/val. Dėl sudėtingos šiluminės atmosferos struktūros (ypač esant minimaliai temperatūrai mezopauzėje) potvynių ir atoslūgių oro srovės sustiprėja, o, pavyzdžiui, 70 km aukštyje jų greitis yra maždaug 160 kartų didesnis nei atmosferos. žemės paviršiaus, o tai turi svarbių geofizinių pasekmių. Manoma, kad apatinėje jonosferos dalyje (E sluoksnyje) potvynio svyravimai jonizuotas dujas perkelia vertikaliai Žemės magnetiniame lauke, todėl čia kyla elektros srovės. Šios nuolat atsirandančios srovių sistemos Žemės paviršiuje susidaro dėl magnetinio lauko trikdžių. Kasdieniai magnetinio lauko svyravimai gana gerai sutampa su apskaičiuotomis vertėmis, o tai įtikina „atmosferos dinamo“ potvynių mechanizmų teorijos naudai. Apatinėje jonosferos dalyje (E sluoksnyje) susidarančios elektros srovės turi kažkur nukeliauti, todėl grandinė turi būti užbaigta. Analogija su dinamo tampa visiška, jei artėjantį judėjimą laikysime variklio darbu. Daroma prielaida, kad atvirkštinė elektros srovės cirkuliacija vyksta aukštesniame jonosferos sluoksnyje (F), ir šis priešinis srautas gali paaiškinti kai kurias šio sluoksnio ypatybes. Galiausiai potvynių ir atoslūgių poveikis taip pat turėtų sukelti horizontalius srautus E sluoksnyje, taigi ir F sluoksnyje.
Jonosfera. Bandydami paaiškinti aurorų atsiradimo mechanizmą, mokslininkai XIX a. pasiūlė, kad atmosferoje yra zona su elektra įkrautomis dalelėmis. XX amžiuje eksperimentiškai buvo gauti įtikinami įrodymai, kad 85–400 km aukštyje egzistuoja radijo bangas atspindintis sluoksnis. Dabar žinoma, kad jo elektrinės savybės yra atmosferos dujų jonizacijos rezultatas. Todėl šis sluoksnis paprastai vadinamas jonosfera. Poveikis radijo bangoms atsiranda daugiausia dėl to, kad jonosferoje yra laisvųjų elektronų, nors radijo bangų sklidimo mechanizmas yra susijęs su didelių jonų buvimu. Pastarieji taip pat domina tiriant atmosferos chemines savybes, nes jie yra aktyvesni už neutralius atomus ir molekules. Cheminės reakcijos, vykstančios jonosferoje, vaidina svarbų vaidmenį jos energijos ir elektros balanse.
Normali jonosfera. Stebėjimai, atlikti naudojant geofizines raketas ir palydovus, suteikė daug naujos informacijos, rodančios, kad atmosfera jonizuojasi veikiant saulės spinduliuotei. Platus pasirinkimas. Pagrindinė jo dalis (daugiau nei 90%) yra sutelkta matomoje spektro dalyje. Ultravioletinę spinduliuotę, kurios bangos ilgis yra trumpesnis ir energija didesnė nei violetinės šviesos spinduliai, skleidžia vandenilis Saulės vidinėje atmosferoje (chromosferoje), o rentgeno spindulius, kurių energija dar didesnė, skleidžia dujos išoriniame Saulės apvalkale. (korona). Normali (vidutinė) jonosferos būklė yra dėl nuolatinės galingos spinduliuotės. Įprastoje jonosferoje vyksta reguliarūs pokyčiai dėl kasdieninio Žemės sukimosi ir sezoninių saulės spindulių kritimo kampo skirtumų vidurdienį, tačiau pasitaiko ir nenuspėjamų bei staigių jonosferos būklės pokyčių.
Sutrikimai jonosferoje. Kaip žinoma, Saulėje vyksta galingi cikliškai pasikartojantys trikdžiai, kurie maksimumą pasiekia kas 11 metų. Stebėjimai pagal Tarptautinių geofizinių metų (IGY) programą sutapo su didžiausio Saulės aktyvumo laikotarpiu per visą sisteminių meteorologinių stebėjimų laikotarpį, t.y. nuo XVIII amžiaus pradžios. Didelio aktyvumo laikotarpiais kai kurių Saulės sričių šviesumas padidėja kelis kartus, jos siunčia galingus ultravioletinės ir rentgeno spinduliuotės impulsus. Tokie reiškiniai vadinami saulės blyksniais. Jie trunka nuo kelių minučių iki vienos iki dviejų valandų. Blyksnio metu išsiveržia saulės dujos (daugiausia protonai ir elektronai), o elementariosios dalelės veržiasi į kosmosą. Elektromagnetinė ir korpuskulinė Saulės spinduliuotė tokių blyksnių metu stipriai veikia Žemės atmosferą. Pradinė reakcija stebima praėjus 8 minutėms po pliūpsnio, kai Žemę pasiekia intensyvi ultravioletinė ir rentgeno spinduliuotė. Dėl to jonizacija smarkiai padidėja; Rentgeno spinduliai prasiskverbia pro atmosferą iki apatinės jonosferos ribos; elektronų skaičius šiuose sluoksniuose padidėja tiek, kad radijo signalai beveik visiškai sugeriami („užgęsta“). Dėl papildomos spinduliuotės sugerties dujos įkaista, o tai prisideda prie vėjo vystymosi. Jonizuotos dujos yra elektros laidininkas, o judant Žemės magnetiniame lauke atsiranda dinamo efektas ir elektros. Tokios srovės savo ruožtu gali sukelti pastebimus magnetinio lauko trikdžius ir pasireikšti magnetinių audrų pavidalu. Ši pradinė fazė trunka tik trumpą laiką, atitinkantį saulės pliūpsnio trukmę. Per galingus Saulės blyksnius į kosmosą veržiasi pagreitėjusių dalelių srautas. Kai jis nukreiptas į Žemę, prasideda antroji fazė, kuri turi didelę įtaką atmosferos būklei. Daugelis gamtos reiškinių, iš kurių žinomiausi yra pašvaistė, rodo, kad Žemę pasiekia nemažai įkrautų dalelių (taip pat žr. AURORAURAL). Nepaisant to, šių dalelių atsiskyrimo nuo Saulės procesai, jų trajektorijos tarpplanetinėje erdvėje ir sąveikos su Žemės magnetiniu lauku bei magnetosfera mechanizmai dar nėra pakankamai ištirti. Problema tapo sudėtingesnė po to, kai 1958 m. Jamesas Van Allenas atrado apvalkalus, sudarytus iš įkrautų dalelių, kurias laiko geomagnetinis laukas. Šios dalelės juda iš vieno pusrutulio į kitą, sukdamosi spiralėmis aplink magnetinio lauko linijas. Netoli Žemės, aukštyje, priklausomai nuo lauko linijų formos ir dalelių energijos, yra „atspindžio taškai“, kuriuose dalelės keičia judėjimo kryptį į priešingą (3 pav.). Kadangi magnetinio lauko stiprumas mažėja tolstant nuo Žemės, orbitos, kuriomis juda šios dalelės, yra šiek tiek iškraipytos: elektronai nukrypsta į rytus, o protonai – į vakarus. Todėl jie yra platinami diržų pavidalu visame pasaulyje.

Kai kurios Saulės atmosferos šildymo pasekmės. Saulės energija daro įtaką visai atmosferai. Diržai, suformuoti Žemės magnetiniame lauke įkrautų dalelių ir besisukančių aplink jį, jau buvo paminėti aukščiau. Šios juostos arčiausiai žemės paviršiaus yra subpoliariniuose regionuose (žr. 3 pav.), kur stebimos auroros. 1 paveiksle parodyta, kad Kanados auroraliniuose regionuose termosferos temperatūra yra žymiai aukštesnė nei pietvakarių JAV. Tikėtina, kad užfiksuotos dalelės dalį savo energijos išskiria į atmosferą, ypač susidūrusios su dujų molekulėmis netoli atspindžio taškų, ir palieka savo ankstesnes orbitas. Taip šildomi aukšti atmosferos sluoksniai auroralinėje zonoje. Dar vienas svarbus atradimas buvo padarytas tiriant dirbtinių palydovų orbitas. Smithsonian astrofizikos observatorijos astronomas Luigi Iacchia mano, kad nedideli šių orbitų nukrypimai atsiranda dėl atmosferos tankio pokyčių, kai ją šildo Saulė. Jis pasiūlė, kad jonosferoje daugiau nei 200 km aukštyje yra didžiausias elektronų tankis, kuris neatitinka saulės vidurdienio, tačiau veikiamas trinties jėgų vėluoja maždaug dviem valandomis. Šiuo metu atmosferos tankio vertės, būdingos 600 km aukštyje, stebimos maždaug. 950 km. Be to, didžiausias elektronų tankis patiria netaisyklingų svyravimų dėl trumpalaikių Saulės ultravioletinių ir rentgeno spindulių blyksnių. L. Iacchia taip pat atrado trumpalaikius oro tankio svyravimus, atitinkančius saulės pliūpsnius ir magnetinio lauko trikdžius. Šie reiškiniai paaiškinami saulės kilmės dalelių įsiskverbimu į Žemės atmosferą ir tų sluoksnių, kuriuose skrieja palydovai, įkaitimu.
ATMOSFERINĖ ELEKTRA
Paviršiniame atmosferos sluoksnyje nedidelė molekulių dalis yra jonizuojama veikiant kosminiams spinduliams, radioaktyviųjų uolienų spinduliuotei ir pačiame ore esantiems radžio (daugiausia radono) skilimo produktams. Jonizacijos metu atomas praranda elektroną ir įgyja teigiamą krūvį. Laisvasis elektronas greitai susijungia su kitu atomu, sudarydamas neigiamai įkrautą joną. Tokie suporuoti teigiami ir neigiami jonai turi molekulinius dydžius. Atmosferoje esančios molekulės linkusios telktis aplink šiuos jonus. Kelios molekulės, sujungtos su jonu, sudaro kompleksą, paprastai vadinamą „lengvuoju jonu“. Atmosferoje taip pat yra molekulių kompleksų, meteorologijoje žinomų kaip kondensacijos branduoliai, aplink kuriuos, orui prisotinus drėgmės, prasideda kondensacijos procesas. Šie branduoliai yra druskos ir dulkių dalelės, taip pat teršalai, patekę į orą iš pramoninių ir kitų šaltinių. Prie tokių branduolių dažnai prisijungia lengvieji jonai, sudarydami „sunkiuosius jonus“. Veikiami elektrinio lauko, lengvieji ir sunkieji jonai juda iš vienos atmosferos srities į kitą, pernešdami elektros krūvius. Nors atmosfera paprastai nėra laikoma elektrai laidžia, ji turi tam tikrą laidumą. Todėl ore likęs įkrautas kūnas pamažu praranda krūvį. Atmosferos laidumas didėja didėjant aukščiui dėl padidėjusio kosminių spindulių intensyvumo, sumažėjusio jonų praradimo esant mažesniam slėgiui (taigi ir ilgesniam vidutiniam laisvajam keliui) ir mažiau sunkiųjų branduolių. Atmosferos laidumas pasiekia didžiausią vertę maždaug aukštyje. 50 km, vadinamasis „kompensacijos lygis“. Yra žinoma, kad tarp Žemės paviršiaus ir „kompensacinio lygio“ yra pastovus kelių šimtų kilovoltų potencialų skirtumas, t.y. pastovus elektrinis laukas. Paaiškėjo, kad potencialų skirtumas tarp tam tikro taško, esančio ore kelių metrų aukštyje, ir Žemės paviršiaus yra labai didelis – daugiau nei 100 V. Atmosfera turi teigiamą krūvį, o žemės paviršius yra neigiamai įkrautas. . Kadangi elektrinis laukas yra sritis, kurios kiekviename taške yra tam tikra potencialo vertė, galime kalbėti apie potencialo gradientą. Esant giedram orui, žemiau kelių metrų atmosferos elektrinio lauko stipris yra beveik pastovus. Dėl paviršinio sluoksnio oro elektrinio laidumo skirtumų potencialo gradientas yra veikiamas kasdienių svyravimų, kurių eiga įvairiose vietose labai skiriasi. Nesant vietinių oro taršos šaltinių – virš vandenynų, aukštai kalnuose ar poliariniuose regionuose – galimo gradiento paros kitimas giedru oru yra toks pat. Gradiento dydis priklauso nuo universalaus, arba Grinvičo vidurkio, laiko (UT) ir pasiekia maksimumą 19 val. E. Appletonas pasiūlė, kad šis didžiausias elektros laidumas tikriausiai sutampa su didžiausiu perkūnijos aktyvumu planetos mastu. Žaibo smūgiai perkūnijos metu neša neigiamą krūvį į Žemės paviršių, nes aktyviausių kamuolinių perkūnijos debesų bazės turi didelį neigiamą krūvį. Perkūnijos debesų viršūnės turi teigiamą krūvį, kuris, Holzerio ir Saxono skaičiavimais, per perkūniją nuteka iš jų viršūnių. Be nuolatinio papildymo žemės paviršiaus krūvis būtų neutralizuotas dėl atmosferos laidumo. Prielaidą, kad potencialų skirtumą tarp žemės paviršiaus ir „kompensacinio lygio“ palaiko perkūnija, patvirtina statistiniai duomenys. Pavyzdžiui, upės slėnyje stebimas didžiausias perkūnijų skaičius. Amazonės. Dažniausiai perkūnija ten būna dienos pabaigoje, t.y. GERAI. 19:00 Grinvičo laiku, kai potencialus gradientas yra didžiausias bet kurioje pasaulio vietoje. Be to, potencialaus gradiento paros kitimo kreivių formos sezoniniai svyravimai taip pat visiškai atitinka duomenis apie pasaulinį perkūnijų pasiskirstymą. Kai kurie tyrinėtojai teigia, kad Žemės elektrinio lauko šaltinis gali būti išorinis, nes manoma, kad elektriniai laukai egzistuoja jonosferoje ir magnetosferoje. Ši aplinkybė tikriausiai paaiškina labai siaurų pailgų aurorų formų, panašių į kulisus ir arkas, atsiradimą.
(taip pat žr. AURORA LIGHTS). Dėl potencialaus gradiento ir atmosferos laidumo įkrautos dalelės pradeda judėti tarp „kompensacinio lygio“ ir Žemės paviršiaus: teigiamai įkrauti jonai juda link Žemės paviršiaus, o neigiamo krūvio jonai juda nuo jo aukštyn. Šios srovės stiprumas yra maždaug. 1800 A. Nors ši vertė atrodo didelė, reikia atsiminti, kad ji pasiskirsto visame Žemės paviršiuje. Srovės stipris oro stulpelyje, kurio bazinis plotas yra 1 m2, yra tik 4 * 10 -12 A. Kita vertus, srovės stipris žaibo išlydžio metu gali siekti kelis amperus, nors, žinoma, toks iškrovimas trunka trumpą laiką - nuo sekundės dalies iki visos sekundės ar šiek tiek daugiau su pasikartojančiais smūgiais. Žaibas kelia didelį susidomėjimą ne tik kaip savotiškas gamtos reiškinys. Tai leidžia stebėti elektros iškrovą dujinėje terpėje esant kelių šimtų milijonų voltų įtampai ir kelių kilometrų atstumui tarp elektrodų. 1750 metais B. Franklinas Londono karališkajai draugijai pasiūlė atlikti eksperimentą su geležiniu strypu, sumontuotu ant izoliuojančio pagrindo ir sumontuotu ant aukšto bokšto. Jis tikėjosi, kad perkūnijos debesiui artėjant prie bokšto, priešingo ženklo užtaisas susikaups viršutiniame iš pradžių neutralaus strypo gale, o to paties ženklo, kaip ir debesies pagrinde, apatiniame gale. . Jei žaibo išlydžio metu elektrinio lauko stipris pakankamai padidės, krūvis iš viršutinio strypo galo iš dalies pateks į orą, o strypas įgis tokio pat ženklo krūvį kaip ir debesies pagrindas. Franklino pasiūlytas eksperimentas Anglijoje nebuvo atliktas, o 1752 metais Marly netoli Paryžiaus jį atliko prancūzų fizikas Jeanas d'Alembertas. Jis panaudojo 12 m ilgio geležinį strypą, įdėtą į stiklinį butelį (kuris tarnavo kaip izoliatorius), bet jo nepadėjo ant bokšto.Gegužės 10 d.jo padėjėjas pranešė, kad griaustiniui esant virš štangos, prie jos pritraukus įžemintą laidą, kibirkštis.Pats Franklinas, nežinojęs apie sėkmingą Prancūzijoje atliktą eksperimentą , tų pačių metų birželį atliko savo garsųjį aitvarų eksperimentą ir stebėjo elektros kibirkštis prie jo pririšto laido gale.Kitais metais, tyrinėdamas iš strypo surinktus krūvius, Franklinas atrado, kad griaustinio debesų pagrindai dažniausiai būna neigiamai įkrauti. Detalesni žaibo tyrimai tapo įmanomi 19 amžiaus pabaigoje patobulinus fotografijos būdus, ypač išradus aparatą su besisukančiais lęšiais, kurie leido užfiksuoti sparčiai besivystančius procesus. Šio tipo fotoaparatai buvo plačiai naudojami tiriant kibirkšties iškrovas. Nustatyta, kad yra keletas žaibo tipų, iš kurių labiausiai paplitę yra linijiniai, plokštieji (debesyje) ir rutuliniai (oro išmetimai). Linijinis žaibas – tai kibirkštinis išlydis tarp debesies ir žemės paviršiaus, einantis kanalu su žemyn nukreiptomis šakomis. Plokšti žaibai įvyksta perkūnijos debesyje ir atrodo kaip išsklaidytos šviesos blyksniai. Kamuolinio žaibo oro iškrovos, prasidedančios nuo griaustinio debesies, dažnai nukreipiamos horizontaliai ir nepasiekia žemės paviršiaus.

Žaibo išlydis paprastai susideda iš trijų ar daugiau pasikartojančių iškrovų – impulsų, einančių tuo pačiu keliu. Intervalai tarp nuoseklių impulsų yra labai trumpi, nuo 1/100 iki 1/10 s (tai ir sukelia žaibo mirgėjimą). Apskritai blykstė trunka apie sekundę ar mažiau. Tipišką žaibo kūrimo procesą galima apibūdinti taip. Pirma, silpnai šviečianti lyderio iškrova iš viršaus patenka į žemės paviršių. Jam pasiekus, lyderio nutiestu kanalu nuo žemės į viršų pereina ryškiai švytinti grįžtamoji, arba pagrindinė, iškrova. Pirmaujanti iškrova, kaip taisyklė, juda zigzagu. Jo plitimo greitis svyruoja nuo šimto iki kelių šimtų kilometrų per sekundę. Pakeliui jis jonizuoja oro molekules, sukurdamas padidinto laidumo kanalą, kuriuo atvirkštinė iškrova juda aukštyn maždaug šimtą kartų didesniu greičiu nei pirmaujanti iškrova. Kanalo dydį sunku nustatyti, tačiau išvado skersmuo vertinamas 1-10 m, o grįžtamojo - keli centimetrai. Žaibo išlydžiai sukuria radijo trukdžius, skleisdami radijo bangas plačiame diapazone – nuo ​​30 kHz iki itin žemų dažnių. Didžiausia radijo bangų emisija tikriausiai yra nuo 5 iki 10 kHz. Tokie žemo dažnio radijo trukdžiai yra „koncentruoti“ erdvėje tarp apatinės jonosferos ribos ir žemės paviršiaus ir gali išplisti tūkstančius kilometrų nuo šaltinio.
ATMOSFEROS POKYČIAI
Meteorų ir meteoritų poveikis. Nors meteorų lietus kartais sukuria dramatišką šviesos vaizdą, pavieniai meteorai matomi retai. Daug daugiau yra nematomų meteorų, per mažų, kad būtų matomi, kai jie absorbuojami į atmosferą. Kai kurie iš mažiausių meteorų tikriausiai visai neįkaista, o tik pagauna atmosferos. Šios mažos dalelės, kurių dydis svyruoja nuo kelių milimetrų iki dešimties tūkstantųjų milimetro dalių, vadinamos mikrometeoritais. Kasdien į atmosferą patenkančios meteorinės medžiagos kiekis svyruoja nuo 100 iki 10 000 tonų, didžioji šios medžiagos dalis yra iš mikrometeoritų. Kadangi meteorinė medžiaga iš dalies dega atmosferoje, jos dujų sudėtis papildyta įvairių cheminių elementų pėdsakais. Pavyzdžiui, uoliniai meteorai į atmosferą įneša ličio. Degiant metaliniams meteorams susidaro smulkūs sferiniai geležies, geležies-nikelio ir kiti lašeliai, kurie praeina per atmosferą ir nusėda ant žemės paviršiaus. Jų galima rasti Grenlandijoje ir Antarktidoje, kur ledo sluoksniai beveik nepakitę metų metus. Okeanologai juos randa dugno vandenyno nuosėdose. Dauguma meteorų dalelių, patenkančių į atmosferą, nusėda maždaug per 30 dienų. Kai kurie mokslininkai mano, kad šios kosminės dulkės vaidina svarbų vaidmenį formuojant atmosferos reiškinius, tokius kaip lietus, nes jos tarnauja kaip vandens garų kondensacijos branduoliai. Todėl daroma prielaida, kad krituliai statistiškai susiję su dideliais meteorų liūtimis. Tačiau kai kurie ekspertai mano, kad kadangi bendras meteorinės medžiagos kiekis yra daug dešimčių kartų didesnis nei net didžiausio meteorų lietaus, bendro šios medžiagos kiekio pokyčio, atsirandančio dėl vieno tokio lietaus, galima nekreipti dėmesio. Tačiau neabejotina, kad didžiausi mikrometeoritai ir, žinoma, matomi meteoritai palieka ilgus jonizacijos pėdsakus aukštuose atmosferos sluoksniuose, daugiausia jonosferoje. Tokie pėdsakai gali būti naudojami tolimiesiems radijo ryšiams, nes jie atspindi aukšto dažnio radijo bangas. Meteorų, patenkančių į atmosferą, energija daugiausia, o gal ir visiškai, sunaudojama jos šildymui. Tai vienas iš nedidelių atmosferos šiluminio balanso komponentų.
Pramoninės kilmės anglies dioksidas. Karbono periodu Žemėje buvo plačiai paplitusi sumedėjusi augmenija. Didžioji dalis tuo metu augalų sugerto anglies dvideginio kaupėsi anglies telkiniuose ir naftą turinčiose nuosėdose. Žmogus išmoko panaudoti didžiulius šių mineralų atsargas kaip energijos šaltinį ir dabar sparčiai grąžina anglies dvideginį į medžiagų ciklą. Fosilijos būsena tikriausiai yra apie. 4*10 13 tonų anglies. Per pastarąjį šimtmetį žmonija sudegino tiek daug iškastinio kuro, kad į atmosferą vėl pateko maždaug 4*10 11 tonų anglies. Šiuo metu yra apie. 2 * 10 12 tonų anglies, o per ateinančius šimtą metų dėl iškastinio kuro deginimo šis skaičius gali padvigubėti. Tačiau ne visa anglis liks atmosferoje: dalis jos ištirps vandenynų vandenyse, dalis bus sugerta augalų, dalis bus surišta uolienų dūlėjimo procese. Kol kas negalima prognozuoti, kiek anglies dioksido bus atmosferoje ar tiksliai kokį poveikį jis turės pasauliniam klimatui. Tačiau manoma, kad bet koks jo kiekio padidėjimas sukels atšilimą, nors visai nebūtina, kad bet koks atšilimas reikšmingai paveiktų klimatą. Anglies dioksido koncentracija atmosferoje, remiantis matavimų rezultatais, pastebimai didėja, nors ir lėtai. Svalbardo ir Mažosios Amerikos stoties, esančios Rosso ledo šelfe Antarktidoje, klimato duomenys rodo, kad vidutinė metinė temperatūra per maždaug 50 metų padidėjo atitinkamai 5 °C ir 2,5 °C.
Kosminės spinduliuotės poveikis. Didelės energijos kosminiams spinduliams sąveikaujant su atskirais atmosferos komponentais, susidaro radioaktyvūs izotopai. Tarp jų išsiskiria 14C anglies izotopas, besikaupiantis augalų ir gyvūnų audiniuose. Matuojant organinių medžiagų, kurios ilgą laiką nekeitė anglies su aplinka, radioaktyvumą, galima nustatyti jų amžių. Radioaktyviosios anglies metodas įsitvirtino kaip patikimiausias iškastinių organizmų ir materialinės kultūros objektų, kurių amžius neviršija 50 tūkstančių metų, datavimo būdas. Kiti radioaktyvieji izotopai, kurių pusinės eliminacijos laikas yra ilgas, gali būti naudojami šimtų tūkstančių metų senumo medžiagoms datuoti, jei pavyks išspręsti esminį uždavinį – išmatuoti itin žemą radioaktyvumo lygį.
(taip pat žr. RADIOANGLIES PAŽYMĖJIMAS).
ŽEMĖS ATMOSFEROS KILMĖ
Atmosferos susidarymo istorija dar nėra visiškai patikimai atkurta. Nepaisant to, buvo nustatyti kai kurie galimi jo sudėties pokyčiai. Atmosferos formavimasis prasidėjo iškart po Žemės susidarymo. Yra gana rimtų priežasčių manyti, kad Žemei evoliucijos procese ir įgyjant šiuolaikiniams artimus matmenis bei masę ji beveik visiškai prarado pirminę atmosferą. Manoma, kad ankstyvoje stadijoje Žemė buvo išlydyta ir apytiksliai. Prieš 4,5 milijardo metų jis susiformavo į kietą kūną. Šis etapas laikomas geologinės chronologijos pradžia. Nuo to laiko atmosfera vystėsi lėtai. Kai kuriuos geologinius procesus, tokius kaip lavos išsiliejimas ugnikalnių išsiveržimų metu, lydėjo dujų išsiskyrimas iš Žemės žarnų. Tikriausiai juose buvo azotas, amoniakas, metanas, vandens garai, anglies monoksidas ir dioksidas. Veikiant saulės ultravioletinei spinduliuotei vandens garai suskyla į vandenilį ir deguonį, tačiau išsiskyręs deguonis reaguoja su anglies monoksidu ir susidarė anglies dioksidas. Amoniakas suskyla į azotą ir vandenilį. Difuzijos metu vandenilis pakilo ir paliko atmosferą, o sunkesnis azotas negalėjo išgaruoti ir palaipsniui kaupėsi, tapdamas pagrindiniu jo komponentu, nors dalis jo susijungdavo vykstant cheminėms reakcijoms. Veikiant ultravioletiniams spinduliams ir elektros iškrovoms, dujų mišinys, kuris tikriausiai buvo pirminėje Žemės atmosferoje, įsitraukė į chemines reakcijas, dėl kurių susidarė organinės medžiagos, ypač aminorūgštys. Vadinasi, gyvybė galėjo atsirasti atmosferoje, kuri iš esmės skiriasi nuo šiuolaikinės. Atsiradus primityviems augalams, prasidėjo fotosintezės procesas (taip pat žr. FOTOSINTEZĖ), lydimas laisvojo deguonies išsiskyrimo. Šios dujos, ypač po difuzijos į viršutinius atmosferos sluoksnius, pradėjo saugoti savo apatinius sluoksnius ir Žemės paviršių nuo gyvybei pavojingos ultravioletinės ir rentgeno spinduliuotės. Apskaičiuota, kad esant tik 0,00004 šiuolaikinio deguonies tūrio, gali susidaryti sluoksnis su perpus mažesnės ozono koncentracijos dabartinės koncentracijos, o tai vis dėlto suteikė labai didelę apsaugą nuo ultravioletinių spindulių. Taip pat tikėtina, kad pirminėje atmosferoje buvo daug anglies dioksido. Jis buvo sunaudotas vykstant fotosintezei, o jo koncentracija turėjo mažėti vystantis augalų pasauliui, taip pat dėl ​​absorbcijos tam tikrų geologinių procesų metu. Kadangi šiltnamio efektas siejamas su anglies dioksido buvimu atmosferoje, kai kurie mokslininkai mano, kad jo koncentracijos svyravimai yra viena iš svarbių didelio masto klimato pokyčių Žemės istorijoje priežasčių, pavyzdžiui, ledynmečių. Šiuolaikinėje atmosferoje esantis helis tikriausiai daugiausia yra urano, torio ir radžio radioaktyvaus skilimo produktas. Šie radioaktyvieji elementai išskiria alfa daleles, kurios yra helio atomų branduoliai. Kadangi radioaktyvaus skilimo metu elektros krūvis nesusidaro arba neprarandamas, kiekvienai alfa dalelei yra du elektronai. Dėl to jis susijungia su jais, sudarydamas neutralius helio atomus. Radioaktyvių elementų yra uolienose išsklaidytuose mineraluose, todėl nemaža dalis dėl radioaktyvaus skilimo susidariusio helio juose pasilieka ir labai lėtai išskrieja į atmosferą. Tam tikras helio kiekis pakyla aukštyn į egzosferą dėl difuzijos, tačiau dėl nuolatinio antplūdžio iš žemės paviršiaus šių dujų tūris atmosferoje yra pastovus. Remiantis žvaigždžių šviesos spektrine analize ir meteoritų tyrimais, galima įvertinti santykinį įvairių cheminių elementų gausą Visatoje. Neono koncentracija erdvėje yra maždaug dešimt milijardų kartų didesnė nei Žemėje, kriptono – dešimt milijonų, ksenono – milijoną kartų. Iš to išplaukia, kad šių inertinių dujų, kurios iš pradžių buvo Žemės atmosferoje ir nepasipildė cheminių reakcijų metu, koncentracija labai sumažėjo, tikriausiai net tada, kai Žemė neteko pirminės atmosferos. Išimtis yra inertinės dujos argonas, nes 40Ar izotopo pavidalu jis vis dar susidaro radioaktyvaus kalio izotopo skilimo metu.
OPTINIAI REIKŠINIAI
Optinių reiškinių atmosferoje įvairovę lemia įvairios priežastys. Labiausiai paplitę reiškiniai yra žaibas (žr. aukščiau) ir labai įspūdingos šiaurinės bei pietinės auroros (taip pat žr. AURORA). Be to, ypač įdomūs vaivorykštė, gal, parhelium (netikra saulė) ir lankai, vainikas, aureolės ir Brokeno vaiduokliai, miražai, Šv. Elmo ugnies, šviečiantys debesys, žalieji ir krepuskuliniai spinduliai. Vaivorykštė yra gražiausias atmosferos reiškinys. Paprastai tai yra didžiulė arka, susidedanti iš įvairiaspalvių juostelių, stebima, kai Saulė apšviečia tik dalį dangaus, o oras yra prisotintas vandens lašelių, pavyzdžiui, lietaus metu. Įvairiaspalviai lankai išsidėstę spektrine seka (raudona, oranžinė, geltona, žalia, mėlyna, indigo, violetinė), tačiau spalvos beveik niekada nebūna grynos, nes juostelės persidengia viena su kita. Paprastai vaivorykštės fizinės savybės labai skiriasi, todėl jų išvaizda yra labai įvairi. Jų bendras bruožas yra tas, kad lanko centras visada yra tiesėje, nubrėžtoje nuo Saulės iki stebėtojo. Pagrindinė vaivorykštė yra lankas, susidedantis iš ryškiausių spalvų – raudonos išorėje ir violetinės viduje. Kartais matomas tik vienas lankas, tačiau dažnai pagrindinės vaivorykštės išorėje atsiranda šoninis lankas. Jis nėra tokių ryškių spalvų kaip pirmasis, o raudonos ir violetinės juostelės jame keičiasi vietomis: raudona yra viduje. Pagrindinės vaivorykštės susidarymas paaiškinamas dviguba refrakcija (dar žr. OPTIKA) ir vienkartiniu vidiniu saulės spindulių atspindžiu (žr. 5 pav.). Įsiskverbęs į vandens lašo (A) vidų, šviesos spindulys lūžta ir suyra, tarsi eitų per prizmę. Tada jis pasiekia priešingą lašo paviršių (B), atsispindi nuo jo ir palieka lašą išorėje (C). Šiuo atveju šviesos spindulys lūžta antrą kartą prieš pasiekiant stebėtoją. Pradinis baltas spindulys suskaidomas į skirtingų spalvų pluoštus, kurių nukrypimo kampas yra 2°. Susidarius antrinei vaivorykštei, įvyksta dviguba saulės spindulių refrakcija ir dvigubas atspindys (žr. 6 pav.). Šiuo atveju šviesa lūžta, prasiskverbia į lašą per jo apatinę dalį (A) ir atsispindi nuo vidinio lašo paviršiaus pirmiausia taške B, paskui taške C. Taške D šviesa lūžta, palikdamas lašą stebėtojo link.

Saulėtekio ir saulėlydžio metu stebėtojas mato vaivorykštę lanko pavidalu, lygaus pusei apskritimo, nes vaivorykštės ašis yra lygiagreti horizontui. Jei Saulė yra aukščiau virš horizonto, vaivorykštės lankas yra mažesnis nei pusė apskritimo. Kai Saulė pakyla aukščiau 42° virš horizonto, vaivorykštė išnyksta. Visur, išskyrus aukštas platumas, vaivorykštė negali pasirodyti vidurdienį, kai Saulė yra per aukštai. Įdomu įvertinti atstumą iki vaivorykštės. Nors atrodo, kad daugiaspalvis lankas yra toje pačioje plokštumoje, tai yra iliuzija. Tiesą sakant, vaivorykštė turi milžinišką gylį ir gali būti įsivaizduojama kaip tuščiavidurio kūgio paviršius, kurio viršuje yra stebėtojas. Kūgio ašis jungia Saulę, stebėtoją ir vaivorykštės centrą. Stebėtojas atrodo tarsi išilgai šio kūgio paviršiaus. Du žmonės niekada negali matyti tos pačios vaivorykštės. Žinoma, galite stebėti iš esmės tą patį poveikį, tačiau dvi vaivorykštės užima skirtingas pozicijas ir yra suformuotos iš skirtingų vandens lašelių. Kai lietus ar purslai sudaro vaivorykštę, visas optinis efektas pasiekiamas dėl bendro visų vandens lašelių, kertančių vaivorykštės kūgio paviršių su stebėtoju viršūnėje, poveikis. Kiekvieno lašo vaidmuo yra trumpalaikis. Vaivorykštės kūgio paviršius susideda iš kelių sluoksnių. Greitai juos kirsdamas ir eidamas per eilę kritinių taškų, kiekvienas lašas akimirksniu suskaido saulės spindulį į visą spektrą griežtai apibrėžta seka – nuo ​​raudonos iki violetinės. Daugelis lašų kerta kūgio paviršių taip pat, todėl vaivorykštė stebėtojui atrodo ištisinė tiek išilgai, tiek skersai jos lanko. Aureolės yra balti arba vaivorykštės šviesos lankai ir apskritimai aplink Saulės ar Mėnulio diską. Jie atsiranda dėl ledo ar sniego kristalų šviesos lūžio arba atspindėjimo atmosferoje. Aureolę sudarantys kristalai yra įsivaizduojamo kūgio paviršiuje, kurio ašis nukreipta iš stebėtojo (nuo kūgio viršaus) į Saulę. Tam tikromis sąlygomis atmosfera gali būti prisotinta mažais kristalais, kurių daugelis paviršių sudaro stačią kampą su plokštuma, einanti per Saulę, stebėtoją ir šiuos kristalus. Tokie veidai atspindi įeinančius šviesos spindulius su 22° nuokrypiu, sudarydami aureolę, kuri viduje yra rausva, tačiau gali būti ir visų spektro spalvų. Mažiau paplitusi aureolė, kurios kampinis spindulys yra 46°, esantis koncentriškai aplink 22° aureolę. Jo vidinė pusė taip pat turi rausvą atspalvį. To priežastis taip pat yra šviesos lūžis, kuris šiuo atveju atsiranda ant kristalų kraštų, sudarančių stačius kampus. Tokios aureolės žiedo plotis viršija 2,5°. Tiek 46 laipsnių, tiek 22 laipsnių aureolės dažniausiai būna ryškiausios žiedo viršuje ir apačioje. Retas 90 laipsnių aureolė yra silpnai šviečiantis, beveik bespalvis žiedas, turintis bendrą centrą su dviem kitais aureoleais. Jei jis yra spalvotas, žiedo išorėje jis bus raudonos spalvos. Šio tipo aureolės atsiradimo mechanizmas nėra iki galo suprantamas (7 pav.).

Parhelia ir lankai. Parhelinis ratas (arba netikrų saulių ratas) yra baltas žiedas, kurio centras yra zenito taškas, einantis per Saulę lygiagrečiai horizontui. Jo susidarymo priežastis – saulės šviesos atspindys nuo ledo kristalų paviršių kraštų. Jei kristalai pakankamai tolygiai pasiskirsto ore, tai tampa matoma pilnas ratas . Parhelia arba netikros saulės yra ryškiai šviečiančios dėmės, primenančios Saulę, susidarančios parhelinio apskritimo susikirtimo taškuose su halais, kurių kampinis spindulys yra 22°, 46° ir 90°. Dažniausiai pasitaikantis ir ryškiausias parhelis susidaro sankirtoje su 22 laipsnių aureole, dažniausiai nuspalvinta beveik visomis vaivorykštės spalvomis. Klaidingos saulės sankryžose su 46 ir 90 laipsnių aureolomis pastebimos daug rečiau. Parhelijos, atsirandančios sankirtose su 90 laipsnių aureolomis, vadinamos parantelija arba netikromis priešsauelėmis. Kartais matomas ir antelis (anti-saulė) - šviesi dėmė, esanti ant parhelio žiedo tiksliai priešais Saulę. Manoma, kad šio reiškinio priežastis yra dvigubas vidinis saulės šviesos atspindys. Atsispindėjęs spindulys eina tuo pačiu keliu kaip ir krintantis spindulys, bet priešinga kryptimi. Beveik zenito lankas, kartais neteisingai vadinamas 46 laipsnių aureolės viršutiniu tangentiniu lanku, yra 90° ar mažesnio kampo lankas, kurio centras yra zenite, esantis maždaug 46° virš Saulės. Jis matomas retai ir tik kelias minutes, turi ryškių spalvų, o raudona spalva apsiriboja išorine lanko puse. Beveik zenito lankas išsiskiria savo spalva, ryškumu ir aiškiais kontūrais. Kitas įdomus ir labai retas halo tipo optinis efektas yra Lowitz lankas. Jie atsiranda kaip parhelijos tęsinys sankirtoje su 22 laipsnių aureole, tęsiasi nuo išorinės aureolės pusės ir yra šiek tiek įgaubtos link Saulės. Balkšvos šviesos stulpeliai, kaip įvairūs kryžiai, kartais matomi auštant ar sutemus, ypač poliariniuose regionuose, gali lydėti ir Saulę, ir Mėnulį. Kartais pastebimi mėnulio aureolės ir kiti efektai, panašūs į aprašytuosius aukščiau, o dažniausiai pasitaikančios mėnulio aureolės (žiedas aplink Mėnulį) yra 22° kampo spindulio. Kaip netikros saulės, taip ir netikri mėnuliai gali iškilti. Karūnos, arba karūnos, yra maži koncentriški spalvų žiedai aplink Saulę, Mėnulį ar kitus ryškius objektus, kurie retkarčiais stebimi, kai šviesos šaltinis yra už permatomų debesų. Koronos spindulys yra mažesnis už aureolės spindulį ir yra apytikslis. 1-5°, mėlynas arba violetinis žiedas yra arčiausiai Saulės. Korona atsiranda, kai šviesą išsklaido maži vandens lašeliai, sudarydami debesį. Kartais vainikas atrodo kaip šviesi dėmė (arba aureolė), supanti Saulę (arba Mėnulį), kuri baigiasi rausvu žiedu. Kitais atvejais už aureolės ribų matomi bent du didesnio skersmens koncentriški žiedai, labai silpnos spalvos. Šį reiškinį lydi vaivorykštiniai debesys. Kartais labai aukštų debesų kraštai būna ryškių spalvų.
Gloria (halos). Ypatingomis sąlygomis vyksta neįprasti atmosferos reiškiniai. Jei Saulė yra už stebėtojo, o jos šešėlis projektuojamas ant šalia esančių debesų ar rūko uždangos, esant tam tikrai atmosferos būsenai aplink žmogaus galvos šešėlį, galite pamatyti spalvotą šviečiantį apskritimą - aureolę. Paprastai tokia aureolė susidaro dėl šviesos atspindėjimo nuo rasos lašų ant žolės vejos. Glorijos taip pat gana dažnai aptinkamos aplink šešėlį, kurį orlaivis meta ant apatinių debesų.
Brokeno vaiduokliai. Kai kuriose Žemės rutulio vietose ant kalvos esančio stebėtojo šešėlis saulėtekio ar saulėlydžio metu atsilieka nuo jo ant nedideliu atstumu esančių debesų, aptinkamas ryškus efektas: šešėlis įgauna milžiniškus matmenis. Taip atsitinka dėl šviesos atspindžio ir lūžio, kurį sukelia maži vandens lašeliai rūke. Aprašytas reiškinys vadinamas „Brokeno vaiduokliu“ pagal viršūnę Harco kalnuose Vokietijoje.
Miražai- optinis efektas, kurį sukelia šviesos lūžis, kai praeina per skirtingo tankio oro sluoksnius ir išreiškiamas virtualaus vaizdo išvaizda. Tokiu atveju toli esantys objektai gali atrodyti pakelti arba nuleisti, palyginti su jų faktine padėtimi, taip pat gali būti iškreipti ir įgauti netaisyklingas, fantastiškas formas. Miražai dažnai stebimi karštame klimate, pavyzdžiui, virš smėlėtų lygumų. Žemesni miražai yra dažni, kai tolimas, beveik plokščias dykumos paviršius įgauna atviro vandens išvaizdą, ypač žiūrint iš nedidelio aukščio arba tiesiog esantis virš įkaitusio oro sluoksnio. Ši iliuzija dažniausiai atsiranda šildomame asfaltuotame kelyje, kuris atrodo kaip vandens paviršius toli priekyje. Iš tikrųjų šis paviršius yra dangaus atspindys. Žemiau akių lygio šiame „vandenyje“ gali pasirodyti daiktai, paprastai apversti. Virš įkaitusio žemės paviršiaus susidaro „oro sluoksnio pyragas“, o arčiausiai žemės esantis sluoksnis yra karščiausias ir toks retesnis, kad pro jį sklindančios šviesos bangos iškreipiamos, nes jų sklidimo greitis skiriasi priklausomai nuo terpės tankio. . Viršutiniai miražai yra mažiau paplitę ir vaizdingesni nei apatiniai. Tolimi objektai (dažnai esantys už jūros horizonto) danguje pasirodo aukštyn kojomis, o kartais stačias to paties objekto vaizdas pasirodo ir aukščiau. Šis reiškinys būdingas šaltiems regionams, ypač kai yra reikšminga temperatūros inversija, kai virš šaltesnio sluoksnio yra šiltesnis oro sluoksnis. Šis optinis efektas pasireiškia dėl sudėtingų šviesos bangų priekinės dalies sklidimo nehomogeniško tankio oro sluoksniuose. Kartkartėmis pasitaiko labai neįprastų miražų, ypač poliariniuose regionuose. Kai sausumoje atsiranda miražai, medžiai ir kiti kraštovaizdžio komponentai apverčiami aukštyn kojomis. Visais atvejais viršutiniuose miražuose objektai matomi ryškiau nei apatiniuose. Kai dviejų oro masių riba yra vertikali plokštuma, kartais stebimi šoniniai miražai.
Šv.Elmo ugnis. Kai kurie optiniai reiškiniai atmosferoje (pavyzdžiui, švytėjimas ir dažniausias meteorologinis reiškinys – žaibas) yra elektrinio pobūdžio. Daug rečiau pasitaiko Šv.Elmo žiburiai – šviečiantys blyškiai mėlyni arba violetiniai šepečiai, kurių ilgis nuo 30 cm iki 1 m ar daugiau, dažniausiai ant stiebų viršūnių arba laivų kiemų galuose jūroje. Kartais atrodo, kad visas laivo takelažas yra padengtas fosforu ir švyti. Šv. Elmo ugnis kartais pasirodo ant kalnų viršūnių, taip pat ant bokštų ir aštrių aukštų pastatų kampų. Šis reiškinys reiškia šepečių elektros iškrovas elektros laidininkų galuose, kai labai padidėja elektrinio lauko stiprumas juos supančioje atmosferoje. Will-o'-the-wisps yra silpnas melsvas arba žalsvas švytėjimas, kuris kartais pastebimas pelkėse, kapinėse ir kriptose. Jie dažnai atrodo kaip žvakės liepsna, iškilusi apie 30 cm virš žemės, tyliai dega, neduodanti šilumos ir akimirką sklandanti virš objekto. Šviesa atrodo visiškai nepagaunama ir, stebėtojui artėjant, atrodo, kad ji persikelia į kitą vietą. Šio reiškinio priežastis – organinių likučių irimas bei savaiminis pelkių dujų metano (CH4) arba fosfino (PH3) degimas. Will-o'-the-wisps yra įvairių formų, kartais net sferinių. Žalias spindulys – smaragdo žalios saulės blyksnis tuo metu, kai už horizonto dingsta paskutinis Saulės spindulys. Pirmiausia išnyksta raudonasis saulės šviesos komponentas, visi kiti seka iš eilės, o paskutinis lieka smaragdo žalia. Šis reiškinys atsiranda tik tada, kai virš horizonto lieka tik pats saulės disko kraštas, kitaip susidaro spalvų mišinys. Krepuskuliniai spinduliai yra besiskiriantys saulės spinduliai, kurie tampa matomi dėl jų apšviestų dulkių aukštuose atmosferos sluoksniuose. Debesų šešėliai formuoja tamsias juosteles, tarp kurių sklinda spinduliai. Šis efektas atsiranda, kai saulė yra žemai horizonte prieš aušrą arba po saulėlydžio.

Atmosferos storis yra maždaug 120 km nuo Žemės paviršiaus. Bendra oro masė atmosferoje yra (5,1-5,3) 10 18 kg. Iš jų sauso oro masė 5,1352 ±0,0003 10 18 kg, bendra vandens garų masė vidutiniškai 1,27 10 16 kg.

Tropopauzė

Pereinamasis sluoksnis iš troposferos į stratosferą, atmosferos sluoksnis, kuriame sustoja temperatūros mažėjimas didėjant aukščiui.

Stratosfera

Atmosferos sluoksnis, esantis 11–50 km aukštyje. Būdingas nedidelis temperatūros pokytis 11–25 km sluoksnyje (apatiniame stratosferos sluoksnyje) ir temperatūros padidėjimas 25–40 km sluoksnyje nuo –56,5 iki 0,8 ° (viršutinis stratosferos sluoksnis arba inversijos sritis). Pasiekusi apie 273 K (beveik 0 °C) vertę maždaug 40 km aukštyje, temperatūra išlieka pastovi iki maždaug 55 km aukščio. Ši pastovios temperatūros sritis vadinama stratopauze ir yra riba tarp stratosferos ir mezosferos.

Stratopauzė

Atmosferos ribinis sluoksnis tarp stratosferos ir mezosferos. Vertikalus temperatūros pasiskirstymas yra maksimumas (apie 0 °C).

Mezosfera

Žemės atmosfera

Žemės atmosferos riba

Termosfera

Viršutinė riba yra apie 800 km. Temperatūra pakyla iki 200–300 km aukščio, kur pasiekia 1500 K reikšmes, o po to išlieka beveik pastovi iki didelio aukščio. Veikiant ultravioletinei ir rentgeno saulės spinduliuotei bei kosminei spinduliuotei, vyksta oro jonizacija („auroros“) – pagrindiniai jonosferos regionai yra termosferos viduje. Virš 300 km aukštyje vyrauja atominis deguonis. Viršutinę termosferos ribą daugiausia lemia dabartinis Saulės aktyvumas. Mažo aktyvumo laikotarpiais – pavyzdžiui, 2008–2009 m. – pastebimas šio sluoksnio dydžio mažėjimas.

Termopauzė

Atmosferos sritis, esanti greta termosferos. Šiame regione saulės spinduliuotės sugertis yra nereikšminga, o temperatūra iš tikrųjų nesikeičia priklausomai nuo aukščio.

Egzosfera (sklaidanti sfera)

Iki 100 km aukščio atmosfera yra vienalytis, gerai susimaišęs dujų mišinys. Aukštesniuose sluoksniuose dujų pasiskirstymas pagal aukštį priklauso nuo jų molekulinių masių, sunkesnių dujų koncentracija mažėja greičiau tolstant nuo Žemės paviršiaus. Dėl dujų tankio sumažėjimo temperatūra nukrenta nuo 0 °C stratosferoje iki –110 °C mezosferoje. Tačiau atskirų dalelių kinetinė energija 200-250 km aukštyje atitinka ~150 °C temperatūrą. Virš 200 km pastebimi dideli temperatūros ir dujų tankio svyravimai laike ir erdvėje.

Maždaug 2000-3500 km aukštyje egzosfera pamažu virsta vadinamąja. šalia kosminio vakuumo, kuris užpildytas labai retomis tarpplanetinių dujų dalelėmis, daugiausia vandenilio atomais. Tačiau šios dujos sudaro tik dalį tarpplanetinės materijos. Kitą dalį sudaro kometinės ir meteorinės kilmės dulkių dalelės. Be itin retų dulkių dalelių, į šią erdvę prasiskverbia saulės ir galaktikos kilmės elektromagnetinė ir korpuskulinė spinduliuotė.

Troposfera sudaro apie 80% atmosferos masės, stratosfera - apie 20%; mezosferos masė yra ne didesnė kaip 0,3%, termosfera yra mažesnė nei 0,05% visos atmosferos masės. Pagal elektrines savybes atmosferoje išskiriama neutronosfera ir jonosfera. Šiuo metu manoma, kad atmosfera tęsiasi iki 2000-3000 km aukščio.

Priklausomai nuo dujų sudėties atmosferoje, jie išskiria homosfera Ir heterosfera. Heterosfera- Tai sritis, kurioje gravitacija veikia dujų atsiskyrimą, nes jų maišymas tokiame aukštyje yra nereikšmingas. Tai reiškia kintamą heterosferos sudėtį. Po juo slypi gerai sumaišyta, vienalytė atmosferos dalis, vadinama homosfera. Riba tarp šių sluoksnių vadinama turbopauze, ji yra apie 120 km aukštyje.

Fiziologinės ir kitos atmosferos savybės

Jau 5 km aukštyje virš jūros lygio netreniruotas žmogus pradeda jausti deguonies badą, o be prisitaikymo žymiai sumažėja žmogaus darbingumas. Čia baigiasi fiziologinė atmosferos zona. Žmogaus kvėpavimas tampa neįmanomas 9 km aukštyje, nors maždaug iki 115 km atmosferoje yra deguonies.

Atmosfera aprūpina mus deguonimi, reikalingu kvėpuoti. Tačiau dėl bendro atmosferos slėgio kritimo, kylant į aukštį, dalinis deguonies slėgis atitinkamai mažėja.

Retuose oro sluoksniuose garso sklidimas neįmanomas. Iki 60-90 km aukščio vis dar galima naudoti oro pasipriešinimą ir pakėlimą kontroliuojamam aerodinaminiam skrydžiui. Tačiau pradedant nuo 100–130 km aukščio, kiekvienam pilotui pažįstamos M skaičiaus ir garso barjero sąvokos praranda prasmę: eina įprasta Karmano linija, už kurios prasideda grynai balistinio skrydžio regionas, kuris gali tik valdomas naudojant reaktyviąsias jėgas.

Virš 100 km aukštyje atmosfera netenka kitos nepaprastos savybės – gebėjimo sugerti, pravesti ir perduoti šiluminę energiją konvekcijos būdu (t.y. maišant orą). Tai reiškia, kad įvairūs orbitinės kosminės stoties įrangos elementai negalės būti vėsinami iš išorės taip, kaip tai įprastai daroma lėktuve – oro čiurkšlių ir oro radiatorių pagalba. Tokiame aukštyje, kaip ir apskritai erdvėje, vienintelis būdas perduoti šilumą yra šiluminė spinduliuotė.

Atmosferos susidarymo istorija

Remiantis labiausiai paplitusia teorija, laikui bėgant Žemės atmosfera buvo trijų skirtingų kompozicijų. Iš pradžių jį sudarė lengvosios dujos (vandenilis ir helis), paimtos iš tarpplanetinės erdvės. Tai yra vadinamasis pirminė atmosfera(prieš maždaug keturis milijardus metų). Kitame etape dėl aktyvios vulkaninės veiklos atmosfera buvo prisotinta kitomis dujomis nei vandenilis (anglies dioksidas, amoniakas, vandens garai). Taip jis susiformavo antrinė atmosfera(maždaug prieš tris milijardus metų iki šių dienų). Ši atmosfera buvo atkurianti. Be to, atmosferos formavimosi procesą lėmė šie veiksniai:

• lengvųjų dujų (vandenilio ir helio) nutekėjimas į tarpplanetinę erdvę;
• cheminės reakcijos, vykstančios atmosferoje, veikiant ultravioletiniams spinduliams, žaibo iškrovoms ir kai kuriems kitiems veiksniams.

Palaipsniui šie veiksniai lėmė formavimąsi tretinė atmosfera, pasižymintis daug mažesniu vandenilio kiekiu ir daug didesniu azoto bei anglies dioksido kiekiu (susidaro dėl cheminių reakcijų iš amoniako ir angliavandenilių).

Azotas

Didelis azoto N2 kiekis susidaro dėl amoniako-vandenilio atmosferos oksidacijos molekuliniu deguonimi O2, kuris pradėjo kilti iš planetos paviršiaus fotosintezės metu, prasidėjus prieš 3 milijardus metų. Azotas N2 taip pat patenka į atmosferą dėl nitratų ir kitų azoto turinčių junginių denitrifikacijos. Viršutiniuose atmosferos sluoksniuose azotą ozonas oksiduoja į NO.

Azotas N 2 reaguoja tik tam tikromis sąlygomis (pavyzdžiui, žaibo išlydžio metu). Molekulinio azoto oksidacija ozonu elektros iškrovų metu yra naudojama mažais kiekiais pramoninėje azoto trąšų gamyboje. Melsvadumbliai (melsvadumbliai) ir mazginės bakterijos, sudarančios rizobinę simbiozę su ankštiniais augalais, vadinamosios, sunaudodamos mažai energijos gali ją oksiduoti ir paversti biologiškai aktyvia forma. žalioji trąša.

Deguonis

Atmosferos sudėtis pradėjo radikaliai keistis, kai Žemėje atsirado gyvų organizmų, dėl fotosintezės, kurią lydėjo deguonies išsiskyrimas ir anglies dioksido absorbcija. Iš pradžių deguonis buvo naudojamas redukuotų junginių – amoniako, angliavandenilių, geležies geležies, esančios vandenynuose ir kt., oksidacijai. Šio etapo pabaigoje deguonies kiekis atmosferoje pradėjo didėti. Palaipsniui susiformavo moderni atmosfera su oksidacinėmis savybėmis. Kadangi tai sukėlė rimtų ir staigių pokyčių daugelyje atmosferoje, litosferoje ir biosferoje vykstančių procesų, šis įvykis buvo vadinamas deguonies katastrofa.

Inercinės dujos

Oro tarša

Neseniai žmonės pradėjo daryti įtaką atmosferos evoliucijai. Jo veiklos rezultatas buvo nuolatinis reikšmingas anglies dioksido kiekio atmosferoje padidėjimas dėl ankstesnėse geologinėse erose sukaupto angliavandenilių kuro deginimo. Fotosintezės metu sunaudojamas didžiulis CO 2 kiekis, kurį sugeria pasaulio vandenynai. Šios dujos į atmosferą patenka irstant karbonatinėms uolienoms bei augalinės ir gyvūninės kilmės organinėms medžiagoms, taip pat dėl ​​vulkanizmo ir žmogaus pramoninės veiklos. Per pastaruosius 100 metų CO 2 kiekis atmosferoje padidėjo 10 %, o didžioji dalis (360 milijardų tonų) susidaro deginant kurą. Jei kuro degimo tempas ir toliau augs, per ateinančius 200–300 metų CO 2 kiekis atmosferoje padvigubės ir gali sukelti pasaulinę klimato kaitą.

Kuro deginimas yra pagrindinis teršiančių dujų (CO, SO2) šaltinis. Sieros dioksidą atmosferos deguonis oksiduoja iki SO 3 viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, kurie savo ruožtu sąveikauja su vandens ir amoniako garais, o susidariusia sieros rūgštimi (H 2 SO 4) ir amonio sulfatu ((NH 4) 2 SO 4 ) grąžinami į Žemės paviršių vadinamųjų pavidalu. rūgštūs lietūs. Vidaus degimo variklių naudojimas sukelia didelę atmosferos taršą azoto oksidais, angliavandeniliais ir švino junginiais (tetraetilšvinu Pb(CH 3 CH 2) 4)).

Atmosferos taršą aerozoliu sukelia tiek gamtinės priežastys (ugnikalnių išsiveržimai, dulkių audros, jūros vandens lašelių ir augalų žiedadulkių įsinešimas ir kt.), tiek žmogaus ūkinė veikla (rūdos ir statybinių medžiagų kasyba, kuro deginimas, cemento gamyba ir kt.). ). Intensyvus didelio masto kietųjų dalelių išmetimas į atmosferą yra viena iš galimų klimato kaitos priežasčių planetoje.

taip pat žr

• Jacchia (atmosferos modelis)

Pastabos

Nuorodos

Literatūra

1. V. V. Parinas, F. P. Kosmolinskis, B. A. Duškovas « Kosmoso biologija ir medicina“ (2-asis leidimas, pataisytas ir išplėstas), M.: „Prosveshcheniye“, 1975, 223 p.
2. N. V. Gusakova"Chemija aplinką“, Rostovas prie Dono: Phoenix, 2004, 192 su ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolovas V.A. Gamtinių dujų geochemija, M., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. Atmosferos chemija, M., 1978;
5. Wark K., Warner S. Oro tarša. Šaltiniai ir kontrolė, vert. iš anglų k., M.. 1980;
6. Natūralios aplinkos foninės taršos monitoringas. V. 1, L., 1982 m.

Žemė
Žemės istorija	Žemės amžius Geologinė Žemės istorija Geochronologinė skalė Gyvybės Žemėje istorija Žemės apledėjimas Silpnos jaunos Saulės Paradoksas Milžino smūgio teorija Evoliucijos chronologija
Geografija ir geologija	Australija Azija Antarktida Afrika Europa Šiaurės Amerika Pietų Amerika Atlanto vandenynas Indijos vandenynas Arkties vandenynas

Mus supantis pasaulis susideda iš trijų labai skirtingų dalių: žemės, vandens ir oro. Kiekvienas iš jų yra unikalus ir savaip įdomus. Dabar kalbėsime tik apie paskutinį iš jų. Kas yra atmosfera? Kaip tai atsirado? Iš ko jis susideda ir į kokias dalis yra padalintas? Visi šie klausimai yra nepaprastai įdomūs.

Pats pavadinimas „atmosfera“ sudarytas iš dviejų graikų kilmės žodžių, išvertus į rusų kalbą reiškia „garas“ ir „rutulys“. O jei pažvelgsite į tikslų apibrėžimą, galite perskaityti taip: „Atmosfera yra Žemės planetos oro apvalkalas, kuris veržiasi kartu su ja kosmose. Ji vystėsi lygiagrečiai su planetoje vykusiais geologiniais ir geocheminiais procesais. Ir šiandien nuo to priklauso visi gyvuose organizmuose vykstantys procesai. Be atmosferos planeta taptų negyva dykuma, kaip Mėnulis.

Iš ko jis susideda?

Klausimas, kas yra atmosfera ir kokie elementai joje yra, jau seniai domino žmones. Pagrindiniai šio apvalkalo komponentai buvo žinomi jau 1774 m. Juos įrengė Antoine'as Lavoisier. Jis atrado, kad atmosferos sudėtį daugiausia sudaro azotas ir deguonis. Laikui bėgant jo komponentai buvo tobulinami. Ir dabar žinoma, kad jame yra daug kitų dujų, taip pat vandens ir dulkių.

Pažiūrėkime atidžiau, kas sudaro Žemės atmosferą šalia jos paviršiaus. Labiausiai paplitusios dujos yra azotas. Jame yra kiek daugiau nei 78 proc. Tačiau, nepaisant tokio didelio kiekio, azotas ore praktiškai neaktyvus.

Kitas elementas pagal kiekį ir labai svarbus yra deguonis. Šiose dujose yra beveik 21%, jos pasižymi labai dideliu aktyvumu. Jo specifinė funkcija – oksiduoti negyvas organines medžiagas, kurios dėl šios reakcijos suyra.

Mažos, bet svarbios dujos

Trečiosios dujos, kurios yra atmosferos dalis, yra argonas. Tai šiek tiek mažiau nei vienas procentas. Po jo ateina anglies dioksidas su neonu, helis su metanu, kriptonas su vandeniliu, ksenonas, ozonas ir net amoniakas. Tačiau jų yra tiek mažai, kad tokių komponentų procentas yra lygus šimtosioms, tūkstantosioms ir milijoninėms dalims. Iš jų svarbų vaidmenį vaidina tik anglies dioksidas, nes tai yra statybinė medžiaga, kuri reikalinga augalams fotosintezei. Jo kitas svarbi funkcija yra blokuoti spinduliuotę ir sugerti dalį saulės šilumos.

Kitos mažos, bet svarbios dujos, ozonas, sulaiko ultravioletinę spinduliuotę, sklindančią iš Saulės. Dėl šios savybės visa gyvybė planetoje yra patikimai apsaugota. Kita vertus, ozonas veikia stratosferos temperatūrą. Dėl to, kad jis sugeria šią spinduliuotę, oras įkaista.

Atmosferos kiekybinės sudėties pastovumas palaikomas nenutrūkstamu maišymu. Jo sluoksniai juda tiek horizontaliai, tiek vertikaliai. Todėl bet kurioje Žemės rutulio vietoje yra pakankamai deguonies ir nėra anglies dioksido pertekliaus.

Kas dar yra ore?

Pažymėtina, kad oro erdvėje galima rasti garų ir dulkių. Pastarasis susideda iš žiedadulkių ir dirvožemio dalelių, mieste prie jų prisijungia išmetamųjų dujų kietųjų teršalų priemaišos.

Tačiau atmosferoje yra daug vandens. Tam tikromis sąlygomis jis kondensuojasi ir atsiranda debesys bei rūkas. Iš esmės tai yra tas pats dalykas, tik pirmieji pasirodo aukštai virš Žemės paviršiaus, o paskutinis pasklinda palei jį. Debesys yra įvairių formų. Šis procesas priklauso nuo aukščio virš Žemės.

Jei jie susidarė 2 km aukštyje virš žemės, tada jie vadinami sluoksniuotais. Būtent nuo jų žemę lieja lietus arba iškrenta sniegas. Virš jų iki 8 km aukščio susidaro kamuoliniai debesys. Jie visada yra patys gražiausi ir vaizdingiausi. Jie yra tie, kurie žiūri į juos ir stebisi, kaip jie atrodo. Jei tokių darinių atsiras per artimiausius 10 km, jie bus labai lengvi ir erdvūs. Jų vardas yra plunksninis.

Į kokius sluoksnius skirstoma atmosfera?

Nors jų temperatūra labai skiriasi viena nuo kitos, labai sunku pasakyti, kokiame konkrečiame aukštyje prasideda vienas sluoksnis, o baigiasi kitas. Šis skirstymas yra labai sąlyginis ir apytikslis. Tačiau atmosferos sluoksniai vis dar egzistuoja ir atlieka savo funkcijas.

Žemiausia oro apvalkalo dalis vadinama troposfera. Jo storis didėja judant nuo ašigalių iki pusiaujo nuo 8 iki 18 km. Tai šilčiausia atmosferos dalis, nes joje esantį orą šildo žemės paviršius. Didžioji dalis vandens garų susitelkę troposferoje, todėl susidaro debesys, iškrenta krituliai, griaudėja perkūnija, pučia vėjai.

Kitas sluoksnis yra apie 40 km storio ir vadinamas stratosfera. Jei stebėtojas pajudės į šią oro dalį, jis pamatys, kad dangus tapo purpurinis. Tai paaiškinama mažu medžiagos tankiu, kuris praktiškai neišsklaido saulės spindulių. Būtent šiame sluoksnyje skraido reaktyviniai lėktuvai. Jiems atviros visos atviros erdvės, nes debesų praktiškai nėra. Stratosferos viduje yra sluoksnis, susidedantis iš didelio ozono kiekio.

Po jos ateina stratopauzė ir mezosfera. Pastarasis yra apie 30 km storio. Jam būdingas staigus oro tankio ir temperatūros sumažėjimas. Dangus stebėtojui atrodo juodas. Čia netgi galite stebėti žvaigždes dienos metu.

Sluoksniai, kuriuose praktiškai nėra oro

Atmosferos struktūrą tęsia sluoksnis, vadinamas termosfera – ilgiausiu iš visų kitų, jo storis siekia 400 km. Šis sluoksnis išsiskiria milžiniška temperatūra, kuri gali siekti 1700 °C.

Paskutinės dvi sferos dažnai sujungiamos į vieną ir vadinamos jonosfera. Taip yra dėl to, kad juose vyksta reakcijos, išsiskiriančios jonais. Būtent šie sluoksniai leidžia stebėti tokį gamtos reiškinį kaip šiaurės pašvaistė.

Kiti 50 km nuo Žemės yra skirti egzosferai. Tai yra išorinis atmosferos apvalkalas. Jis išsklaido oro daleles į erdvę. Orų palydovai paprastai juda šiame sluoksnyje.

Žemės atmosfera baigiasi magnetosfera. Būtent ji priglaudė daugumą dirbtinių planetos palydovų.

Po viso to, kas pasakyta, neturėtų kilti klausimų, kokia yra atmosfera. Jei kyla abejonių dėl jo reikalingumo, jas galima nesunkiai išsklaidyti.

Atmosferos prasmė

Pagrindinė atmosferos funkcija yra apsaugoti planetos paviršių nuo perkaitimo dieną ir per didelio atšalimo naktį. Kitas svarbus šio apvalkalo tikslas, dėl kurio niekas nesiginčys, yra aprūpinti visas gyvas būtybes deguonimi. Be šito jie uždustų.

Dauguma meteoritų sudega viršutiniuose sluoksniuose, niekada nepasiekdami Žemės paviršiaus. Ir žmonės gali grožėtis skraidančiais žibintais, supainiodami juos su krentančiomis žvaigždėmis. Be atmosferos visa Žemė būtų nusėta krateriais. O apsauga nuo saulės spinduliuotės jau buvo aptarta aukščiau.

Kaip žmogus veikia atmosferą?

Labai neigiamas. Taip yra dėl didėjančio žmonių aktyvumo. Didžioji visų neigiamų aspektų dalis tenka pramonei ir transportui. Beje, būtent automobiliai išmeta beveik 60% visų į atmosferą prasiskverbiančių teršalų. Likusios keturiasdešimt yra padalintos tarp energetikos ir pramonės, taip pat atliekų šalinimo pramonės.

Sąrašas kenksmingų medžiagų, kurie kasdien papildo oro sudėtį, yra labai ilgas. Dėl transportavimo atmosferoje yra: azoto ir sieros, anglies, mėlynojo ir suodžių, taip pat stiprus kancerogenas, sukeliantis odos vėžį – benzopirenas.

Pramonėje naudojami šie cheminiai elementai: sieros dioksidas, angliavandeniliai ir vandenilio sulfidas, amoniakas ir fenolis, chloras ir fluoras. Jei procesas tęsiasi, netrukus atsakymai į klausimus: „Kas yra atmosfera? Iš ko jis susideda? bus visiškai kitoks.

Panašūs straipsniai