От чего защищает атмосфера


Раздел 2. Механизмы воздействия оптических излучений на природу

Лекция 3

Защитная роль атмосферы Земли

1.Распространение излучения в атмосфере.

2.Прозрачность атмосферы Земли для оптических излучений.

3.Поглощение и рассеяние излучения в земной атмосфере.

4.Фотоионизация.

5.Озон как фильтр коротковолнового излучения.

6.Парниковый эффект.

1. Атмосфера Земли и распространение излучения в атмосфере

1.1. Атмосфера Земли

Атмосфера представляет собой воздушную оболочку Земли, которая защищает живые организмы от губительного воздействия ультрафиолетового излучения Солнца и других жёстких космических излучений.

В целом атмосфера делится на несколько сфер: тропосфера, стратосфера, мезосфера, ионосфера (термосфера) и экзосфера (рис. 1). Границы между сферами называются паузами.

От чего защищает атмосфера

Рис. 1. Вертикальный разрез атмосферы


Тропосфера – это приземная нижняя часть атмосферы, то есть зона где обитает большинство живых организмов. В этой сфере сосредоточено более 75 % массы всей атмосферы. На экваторе она простирается до высоты 16-18 км, в средних (умеренных) широтах – до 10-11 км, а на полюсах – до 8 км.

В тропосфере находится большая часть космической и антропогенной пыли, водяного пара, азота, кислорода и инертных газов. Она практически прозрачна для проходящей через нее коротковолновой солнечной радиации. Однако содержащиеся в ней пары воды, озон и углекислый газ сильно поглощают тепловое (длинноволновое) излучение планеты, в результате чего происходит некоторое нагревание тропосферы. Это приводит к вертикальному перемещению потоков воздуха, конденсации водяного пара, образованию облаков и выпадению осадков.

Стратосфера располагается выше тропосферы до высоты 50-55 км. Температура у ее верхней границы растет в связи и с наличием озона.

Мезосфера имеет верхнюю границу на высотах около 80 км. Главная ее особенность – резкое понижение температуры (минус 75-90 °С) у верхней границы. Здесь наблюдаются серебристые облака, состоящие из ледяных кристаллов.

Ионосфера (термосфера) располагается до высоты 800 км, и для нее характерно значительное повышение температуры (более 1000 °С). Под действием ультрафиолетового излучения Солнца атмосферные газы находятся в ионизированном состоянии. С этим состоянием связано возникновение полярного сияния, как свечения газов. Ионосфера обладает способностью многократного отражения радиоволн, что обеспечивает дальнюю радиосвязь на Земле.


Экзосфера распространяется от высоты 800 км до высот 2000-3000 км. В этом диапазоне высот температура растет до 2000 °С. Важным является тот факт, что скорость газов приближается к критическом значению 11,2 км/с. В составе преобладают атомы РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° и гелия, которые формируют вокруг Земли корону, простирающуюся до высот 20 тыс. км.

Примечание: При подготовке данного параграфа использованы материалы из ([Потапов : Учеб. для строит. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 2000. – 446 с.: ил.], стр.49-51).

На высоте 10 км еще можно дышать. Если бы Земля была размером с футбольный мяч, то сопоставимый этой высоте слой атмосферы оказался бы тоньше миллиметра.

2.Прозрачность атмосферы Земли для оптических излучений

В процессе эволюции Вселенной, Солнечной системы менялась интенсивность излучения в различных диапазонах.

Через атмосферу Земли к её поверхности радиоволны, инфракрасное излучение и видимый свет проникают в определенном диапазоне излучения (см. табл. 1). В земной атмосфере инфракрасное излучение поглощается молекулами водяного пара, углекислого газа и озона. В связи с этим, инфракрасное излучение проходит через атмосферу не по всему его диапазону.

Таблица 1. Электромагнитные излучения, проникающие через атмосферу

Земли к её поверхности



Область излучения

Диапазон

излучения

Длины волн

Частота,

ГГц

Радио-волны

Декаметровый, дециметровый, сантиметровый

8 мм < l < 20 м

37,5 > n > 0,015

Миллиметровый

1 мм < l < 4 мм

300 > n > 75

Инфра- красный

8 мкм < l < 13 мкм

37474 > n > 23061

спектр

4,5 мкм < l < 5,1 мкм

66620 > n > 58783

Средний

3,3 мкм < l < 4,2 мкм

90846 > n > 71379

2,1 мкм < l < 2,4 мкм

142758 > n > 124913

1,5 мкм < l < 1,8 мкм

199861 > n > 166551

Ближний

950 нм < l < 1,3 мкм

333102 > n > 230609

Видимый

Красный

спектр

Оранжевый

Жёлтый

Зелёный

300 нм < l < 700 нм

999307 > n > 428274

Синий

Фиолетовый

Ультрафиолетовый

3.Поглощение и рассеяние излучения в земной атмосфере

Земля получает лишь одну миллиардную часть солнечной радиации.

Суммарная солнечная радиация, получаемая Землей, складывается из прямой и рассеянной радиации.

Прямая радиация определяется как воздействие на земную поверхность и ее нагревание при ясной, безоблачной погоде. Ультрафиолетовое излучение при прямой радиации влияет, например, на пигментацию кожи человека и животных.

Рассеянная радиация формируется при прохождении солнечных лучей сквозь атмосферу. При этом лучи, встречая на своем пути различные молекулы, пыль, капли воды, отклоняются от прямолинейного пути и рассеиваются. В зависимости от величины облачности, степени влажности воздуха, его запыленности степень рассеивания достигает 45 %. Значение рассеянной радиации велико, она определяет цвет неба и степень освещенности элементов рельефа поверхности Земли и предметов.


Примечание: При подготовке данного параграфа использованы материалы из ([Потапов : Учеб. для строит. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 2000. – 446 с.: ил.], стр.61).

Количество солнечного излучения, достигающего поверхности Земли, изменяется с широтой. Солнечное излучение особенно интенсивно на экваторе и ослабевает к полюсам. Этот эффект сглаживается ветрами, которые несут теплый воздух к высоким широтам.

Инфракрасное излучение, проходя через земную атмосферу, ослабляется в результате рассеяния и поглощения. Азот и кислород воздуха не поглощают инфракрасное излучение и ослабляют его лишь в результате рассеяния, которое, однако, для инфракрасного излучения значительно меньше, чем для видимого света.

Пары воды, углекислый газ, озон и др. примеси, имеющиеся в атмосфере, селективно поглощают инфракрасное излучение. Особенно сильно поглощают инфракрасное излучение пары воды, полосы поглощения которых расположены почти во всей инфракрасной области спектра, а в средней инфракрасной области – углекислый газ. В приземных слоях атмосферы в средней инфракрасной области имеется лишь небольшое число «окон», прозрачных для инфракрасного излучения.

Наличие в атмосфере взвешенных частиц – дыма, пыли, мелких капель воды (дымка, туман) – приводит к дополнительному ослаблению инфракрасного излучения в результате рассеяния его на этих частицах, причём величина рассеяния зависит от соотношения размеров частиц и длины волны инфракрасного излучения. При малых размерах частиц (воздушная дымка) инфракрасное излучение рассеивается меньше, чем видимое излучение (что используется в инфракрасной фотографии), а при больших размерах капель (густой туман) инфракрасное излучение рассеивается так же сильно, как и видимое.


4. Фотоионизация

В результате воздействия солнечного излучения на молекулы вещества в атмосфере образуются свободные электроны и положительные ионы. Такие процессы носят название фотоионизации. В табл. 1 приведены некоторые из наиболее важных процессов, протекающих в верхних слоях атмосферы.

Таблица 1. Энергетические и волновые параметры процессов фотоионизации

Процессы

Энергия ионизации, кДж/моль

lmax, нм

N2 + hn ® N+2 + e

1495

80,1

O2 + hn ® O+2 + e

1205

99,3

O + hn ® O+ + e

1313

91,2

NO + hn ® NO+ + e

890

134,5

Как видно из таблицы, фотоны, вызывающие фотоионизацию, относятся к коротковолновой (высокочастотной) ультрафиолетовой части спектра. Излучение этой части спектра не доходит до поверхности Земли, его поглощают верхние слои атмосферы.


Примечание: При подготовке данного параграфа использованы материалы из ([Потапов : Учеб. для строит. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 2000. – 446 с.: ил.], стр.55).

Солнечная энергия по сравнению с другими видами энергии обладает исключительными свойствами: практически неисчерпаема, экологически чистая, управляема, а по величине в тысячи раз превосходит всю энергию других источников, которые сможет использовать человечество.

Потенциал эксплуатационного ресурса солнечной энергии оценивается по мощности от 100 до 500 ТВт. Из-за малой плотности этой энергии техносфера потребляет ничтожную ее часть. Некоторое количество используется в пассивной форме – для создания благоприятного теплового режима в системах закрытого грунта. Эта форма использования, а также совершенствование технических средств теплового аккумулирования солнечной энергии и тепловых насосов имеют очень большую перспективу.

Однако гелиоэнергетиков больше интересуют способы концентрирования солнечной энергии и ее прямое преобразование в электроэнергию. При этом решающее значение имеют такие факторы, как энергетическая освещенность, площадь улавливания, КПД преобразования и эффективность аккумулирования. Технический потенциал использования солнечной энергии оценивается в 500 ГВт. Общая мощность систем прямого преобразования солнечной энергии в настоящее время достигала 4 ГВт, в том числе наземных фотоэлектрических преобразователей – 100 МВт.


5.Озон как фильтр коротковолнового излучения

Химические процессы, происходящие в слоях атмосферы, которые расположены ниже 90 км, отличаются от процессов на больших высотах. В мезосфере и стратосфере концентрация намного O2 выше, чем в более высоких слоях, и поэтому вероятность столкновения O2 с О, которое ведет к образованию O3, резко возрастает.

Данный процесс описывается таким образом. В результате поглощения фотона (в основном, ультрафиолетового излучения) происходит фотодиссоциация молекул кислорода:

O2 + hn ® O + О.

Атомы кислорода соединяются с молекулами кислорода и образуют озон:

O2 + О ® O3*.

При этом молекула O3* содержит избыточную энергию (что отмечено звездочкой), от которой ей необходимо избавиться. В противном случае возникнет обратная реакция:

O3* ® O2 + О.

Молекула O3* может отдать энергию при столкновении с молекулами O2 и N2 с выделением тепловой энергии:

O3* + М ® O3 + М*.

Максимальная концентрация озона (порядка 10–3 % по объему) наблюдается на высоте от 40 до 25 км. Образовавшиеся молекулы озона не долговечны, поскольку озон способен поглощать солнечное излучение, в результате чего он разлагается

O3 + hn ® O2 + О.

Молекулы озона чаще всего поглощают фотоны с длинами волн от 200 до 310 нм. Растения и животные не могут существовать при наличии такого излучения, поэтому образовавшийся «озоновый щит» играет важную роль в сохранении жизни на Земле.


К разрушению «озонового щита» приводят высокие температуры, возникающие при эксплуатации некоторых видов летательных аппаратов, и воздействие хлорметанов (фреонов).

Если до поверхности Земли достигает только одна сотая часть ультрафиолетового излучения, то в процессе разрушения «озонового щита» доля проникающего ультрафиолетового излучения будет увеличивться.

Примечание: При подготовке данного параграфа использованы материалы из ([Потапов : Учеб. для строит. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 2000. – 446 с.: ил.], стр.57-59).

6. Парниковый эффект

Тепло, которое определяет погоду на нашей планете, приходит от Солнца. Часть солнечной энергии, поступающей на Землю, отражается обратно в космос белыми облаками и ледниковыми шапками. Остальная часть поглощается сушей и океанами, которые нагреваются и отдают тепло в виде инфракрасного излучения. В отличие от лучей видимого света, легко проходящих через слой чистого воздуха, инфракрасные лучи не пропускаются некоторыми атмосферными газами, и тепло возвращается обратно на Землю (рис.2).

От чего защищает атмосфера

Рис.2. Ход лучей при парниковом эффекте

Парниковый эффект – удержание тепла в атмосфере Земли, вызванное присутствием в ней таких газов, как метан и углекислый газ. Кроме того образованию парникового эффекта способствует повышение содержания в приземном слое атмосферы пыли. Смесь пыли, углекислого газа и метана действует как полиэтиленовая пленка над парником, то есть хорошо пропускает солнечный свет, идущий к поверхности почвы, но задерживает рассеиваемое почвой тепло. В результате этого в приземном слое атмосферы создается теплый микроклимат.


Без парниковых газов температура на поверхности Земли не превышала бы –15°С, лед покрывал бы всю планету, и жизнь на ней была бы невозможна. Таким образом, углекислый газ в атмосфере удерживает солнечное тепло и защищает Землю от переохлаждения. Парниковый эффект до сих пор как бы способствовал обеспечению нормальной температуры.

Однако хозяйственная деятельность человека оказывает влияние на него. Парниковый эффект обусловлен увеличением мощности тепловых потоков в результате роста энергопотребления. С 1958 года ученые измеряют содержание углекислого газа на горе Мауна-Лоа (Гавайские острова), которые находятся вдали от источников загрязнения. С каждым годом концентрация углекислого газа растет. Его дополнительным источником служит сжигание ископаемого топлива, например, угля. Углекислый газ попадает в атмосферу и при лесных пожарах.

Ежегодно в результате хозяйственной деятельности человека в атмосферу проникает около 8 млрд. т углерода в виде углекислого газа. Сейчас содержание углекислого газа в атмосфере угрожающе велико. В течение ХХ века дополнительное поступление этого газа в атмосферу привело к такому усилению парникового эффекта, что средняя температура на Земле повысилась на 0,5°С.

Согласно расчетам, в течение XXI века температура может повыситься на 2,5°С. Это больше, чем со времени последнего оледенения. Прогнозируется, что в ряде регионов потепление климата может привести к катастрофическим последствиям. По мере таяния полярных льдов уровень Мирового океана будет повышаться и вызывать наводнения. Пустыни станут еще суше, а погода в прибрежных областях – более штормовой.

Источник: pandia.ru

Природные процессы, как потребления, так и образования компонентов атмосферы приблизительно уравновешивают друг друга, то есть обеспечивают постоянный состав газов, составляющих атмосферу. 

Как Вы думаете, можно ли считать воздух неиссякаемым и возобновляемым природным достоянием?

Без хозяйственной деятельности человека природа справляется с такими явлениями, как поступление в атмосферу вулканических газов, дыма от природных пожаров, пыли от природных пыльных бурь. Эти выбросы рассеиваются в атмосфере, оседают или выпадают на поверхность Земли с осадками. За них принимаются почвенные микроорганизмы, и в конце концов перерабатывают их в углекислый газ, сернистые и азотные соединения почвы, то есть в «обычные» компоненты воздуха и почвы. В этом и заключается причина того, что атмосферный воздух имеет в среднем постоянный состав. С появлением человека на Земле сначала постепенно, затем бурно и в настоящее время угрожающе начался процесс изменения газового состава воздуха и разрушения природной устойчивости атмосферы. Около 10 000 лет назад люди научились пользоваться огнем. К природным источникам загрязнения прибавились продукты сгорания различного вида топлива. Вначале это были древесина и другие виды растительного материала.

В настоящее время больше всего вреда атмосфере приносит искусственно произведенное топливо — продукты переработки нефти (бензин, керосин, соляровое масло, мазут) и синтетическое топливо. Сгорая, они образуют оксиды азота и серы, угарный газ, тяжелые металлы и другие ядовитые вещества неприродного происхождения (загрязнители).

image066    
Учитывая огромный масштаб использования техники в наши дни, можно представить себе, сколько двигателей автомобилей, самолетов, кораблей и другой техники ежесекундно г убят атмосферу Алексашина И.Ю., Космодамианский А.В., Орещенко Н.И. Естествознание: Учебник для 6 класса общеобразовательных учреждений. – СПб.: СпецЛит, 2001. – 239 с.   .

Почему троллейбус и трамвай считаются экологически чистыми видами транспорта по сравнению с автобусом?

Особенно опасны для всего живого те устойчивые аэрозольные системы, которые образуются в атмосфере наряду с кислотными и многими другими газообразными отходами производства.Европа — одна из наиболее густонаселенных и промышленно развитых частей света. Мощная транспортная система, крупная промышленность, высокое потребление органического топлива и минерального сырья ведут к заметному повышению концентраций загрязнителей в воздухе. Практически во всех крупных городах Европы наблюдается  смог Смог - аэрозоль, состоящий из дыма, тумана и пыли, один из видов загрязнения воздуха в крупных городах и промышленных центрах. Подробнее см.: http://ru.wikipedia.org/wiki/Смог    и регулярно фиксируется повышенное содержание в воздухе таких опасных загрязнителей, как оксиды азота и серы, угарный газ, бензол, фенолы, мелкая пыль и др.

image070       

Не вызывает сомнения прямая связь повышения содержания вредных веществ в атмосфере с ростом аллергических заболеваний и болезней органов дыхания, а также рядом других заболеваний.

Необходимы серьезные меры в связи с возрастанием в городах количества автомобилей, планируемым в ряде городов России развитием промышленности, что неизбежно увеличит количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Посмотрите, как решаются проблемы чистоты атмосферного воздуха в «зеленой столице Европы» — Стокгольме.

Открыть содержание курса

Источник: u3a.itmo.ru

Атмосфера Земли имеет условные границы

Разные науки и службы по-своему классифицируют границы воздушной оболочки Земли.

  • По предложению Международной авиационной федерации земная атмосфера и космос должны граничить на уровне слоя на расстоянии 100 км. Выше этой отметки самолёты летать не могут.
  • В географии и других науках верхняя граница атмосферы принята условно на расстоянии в 1000-1200 км от поверхности Земли. Именно эта часть атмосферы Земли вращается вместе с планетой вокруг своей оси и вокруг Солнца, плавно переходя в космическое пространство на уровне экзосферы. Нижняя граница находится на поверхности планеты. Атмосфера связана с другими геосферами тепловлагообменном, её газы есть в почве, воде, в живых организмах.
  • Для человека космос начинается уже на высоте в 19-20 км. Из-за низкого давления на этом уровне температура кипения воды сравнивается с температурой тела человека (36,6°С), что приводит к закипанию внутренней среды организма.

Cлои атмосферы Земли

Из-за различных характеристик, которыми обладают газы, слои атмосферы имеют свои особенности и определённую роль во взаимодействиях с Землёй.

Пять слоёв, которые составляют атмосферу Земли:

  1. Тропосфера
  2. Стратосфера
  3. Мезосфера
  4. Термосфера
  5. Экзосфера

Атмосфера Земли. Строение, слои. Облака 1

Тропосфера

Это самый нижний слой атмосферы, толщина которого над полюсами составляет 8-10 км, в умеренных широтах  10-12 км, а над экватором  16-18 км.

Воздух в тропосфере нагревается от земной поверхности, т. е. от суши и воды. Температура воздуха в этом слое с высотой понижается в среднем на 0,6 °С на каждые 100 м. У верхней границы тропосферы она достигает -55 °С. При этом в районе экватора на верхней границе тропосферы температура воздуха составляет -70 °С, а в районе Северного полюса -65 °С.

В тропосфере сосредоточено около 80 % массы атмосферы. В ней находится почти весь водяной пар, возникают грозы, бури, облака и осадки, а также происходит вертикальное (конвекция) и горизонтальное (ветер) перемещение воздуха.

Можно сказать, что погода в основном формируется в тропосфере.

Стратосфера

Слой атмосферы, расположенный над тропосферой на высоте от 8 до 50 км. Цвет неба в этом слое кажется фиолетовым, что объясняется разреженностью воздуха, из-за которой солнечные лучи почти не рассеиваются.

В стратосфере сосредоточено 20 % массы атмосферы. Воздух в этом слое разрежен, практически нет водяного пара, а потому облаков и осадков почти не образуется. Однако в стратосфере наблюдаются устойчивые воздушные течения, скорость которых достигает аж 300 км/ч.

Атмосфера Земли. Строение, слои. Облака 2

В этом слое сосредоточен озон. Тот самый озон, который поглощает ультрафиолетовые лучи, не пропуская их к Земле и тем самым защищая живые организмы на нашей планете. Благодаря озону температура воздуха на верхней границе стратосферы находится в пределах от -50 до 4-55 °С.

Между мезосферой и стратосферой расположена переходная зона — стратопауза.

Мезосфера

Собственно, она берёт своё начало на уровне 50 км. А верхняя граница её располагается на 80-90 км. По научным данным, температура в мезосфере снижается с повышением высоты. Однако здесь преобладает лучистый теплообмен. Кроме того, сложные фотохимические процессы порождают свечение атмосферы Земли.

Доля мезосферы относительно общей массы составляет не больше 0,3%.

Термосфера

Над мезосферой, на высоте 100 километров над уровнем моря, проходит линия Кармана — условная граница между Землей и космосом. Хотя там и присутствуют газы, которые вращаются вместе с Землей и технически входят в атмосферу, их количество выше линии Кармана несоизмеримо мало. Поэтому любой полет, который выходит за высоту 100 километров, уже считается космическим.

С линией Кармана совпадает нижняя граница самого протяженного слоя атмосферы — термосферы. Она поднимается до высоты 800 километров и отличается чрезвычайно высокой температурой — на высоте 400 километров она достигает максимума в 1800°C!

Атмосфера Земли. Строение, слои. Облака 3

Горячо! При температуре в 1538°C начинает плавиться железо. Но космические аппараты остаются целыми в термосфере. Как? Все дело в чрезвычайно низкой концентрации газов в верхней атмосфере — давление посередине термосферы в 1000000 меньше концентрации воздуха у поверхности Земли! Энергия отдельно взятых частиц высока — но расстояние между ними огромное, и космические аппараты фактически находятся в вакууме. Это, впрочем, не помогает им избавляться от тепла, которое выделяют механизмы — для тепловыделения все космические аппараты оснащены радиаторами, которые излучают избыточную энергию.

Экзосфера

Экзосфера — внешний слой атмосферы, расположенный выше 1000 км. Этот слой еще называют сферой рассеивания, так как частицы газов движутся здесь с большой скоростью и могут рассеиваться в космическое пространство.

Размеры экзосферы Земли невероятно велики — она перерастает в корону Земли, геокорону, которая растянута до 100 тысяч километров от планеты. Она очень разрежена — концентрация частиц в миллионы раз меньше плотности обычного воздуха. Но если Луна заслонит Землю для отдаленного космического корабля, то корона нашей планеты будет видна, как видна нам корона Солнца при его затмении. Однако наблюдать это явление пока не удавалось.

А еще именно в экзосфере происходит выветривание атмосферы Земли — из-за большого расстояния от гравитационного центра планеты частички легко отрываются от общей газовой массы и выходят на собственные орбиты. Это явление называется диссипацией атмосферы. Наша планета ежесекундно теряет 3 килограмма водорода и 50 грамм гелия из атмосферы. Только эти частицы достаточно легки, чтобы покинуть общую газовую массу.

Несложные расчеты показывают, что Земля ежегодно теряет около 110 тысяч тонн массы атмосферы. Опасно ли это? На самом деле нет — мощности нашей планеты по «производству» водорода и гелия превышают темпы потерь.

Облака

Вода на Земле существует не только в необъятном океане и многочисленных реках. Около 5,2 ×10^15 килограмм воды находится в атмосфере. Она присутствует практически везде — доля пара в воздухе колеблется от 0,1% до 2,5% объема в зависимости от температуры и местоположения. Однако больше всего воды собрано в облаках, где она хранится не только в виде газа, но и в маленьких капельках и ледяных кристаллах. Концентрация воды в тучах достигает 10г/м3.  Объем некоторых облаков достигает несколько кубических километров, а масса воды в них соответственно исчисляется десятками и сотнями тонн.

Тут — отдельная статья про основные типы облаков.

Источник: xn--e1adcaacuhnujm.xn--p1ai

Скорость метеоритов

Метеорные частицы — мелкие камешки и кусочки железа, движущиеся около Солнца в межпланетном пространстве, часто сталкиваются с земным шаром. Измерили скорость метеоритов, с которой они влетают в атмосферу Земли: оказалось, что она составляет обычно многие десятки километров в секунду. Заметьте: в секунду, а не в минуту! Метеориты движутся в сотни раз быстрее самолета, в сто — сто пятьдесят раз быстрее звука и в десятки раз быстрее артиллерийского снаряда. Путешествие вокруг Земли по экватору с такой «метеоритной» скоростью заняло бы меньше получаса времени. Скорость огромная, и, казалось бы, такой метеоритик, падая, может наделать много бед. Но известны случаи:

  • «Небесный камешек» упал в корыто, в котором прачка стирала белье. Единственное, что наделал этот космический пришелец, — он обрызгал женщину, стоявшую возле корыта.
  • Другой такой же метеоритик, падая, запутался в складках широкого кимоно японской девушки.
  • Случалось, что метеориты оказывались на льду озер и прудов. Они лежали как самые обыкновенные камни, брошенные человеческой рукой. Эти метеориты не смогли пробить даже тонкий осенний лед.

Скорость метеорита составляет многие десятки километров в секунду Скорость метеорита составляет многие десятки километров в секунду. Современная наука установила, что самые быстрые пришельцы из межпланетного пространства имеют скорость за пределами атмосферы, защищающей Землю порядка ста — ста сорока километров в секунду, но даже такую космическую скорость почти полностью поглощает сопротивление воздуха. Только очень крупные метеориты, весом в несколько тысяч тонн, достигают земной поверхности, сохранив некоторую долю космической скорости. Впрочем, такие гигантские метеориты падают очень редко. Наш воздух, затрудняя движение автомобилей и велосипедов, (подробнее: Силы сопротивления движению), в то же время служит нам надежной броней. Атмосфера прекрасно защищает поверхность Земли, и небесные камешки, сгорая в кислороде, сверкают в вышине, давая нам возможность любоваться безобидным зрелищем «падающих звезд».

Источник: LibTime.ru

Из чего состоит атмосфера Земли

Оказывается, атмосфера планеты Земля возникла благодаря двум факторам:

  • падения космических объектов на поверхность нашей планеты. А точнее испарение веществ, из которых состоят эти тела;
  • дегазация земной мантии. Проще говоря, газовые выделения, которые происходят при извержениях вулканов.

Однако, важную роль сыграло наличие воды, флоры и фауны на планете. Потому что всё это привело к появлению биосферы, а также изменению атмосферы.
По данным учёных, в состав атмосферы входят газы и разные примеси. Например, такие, как пыль, частицы воды, кристаллы льда, морские соли и продукты горения.

Атмосфера Земли и её строение

Безусловно, что окружающая нас газовая сфера является не просто тонким слоем воды и воздуха планеты. Это некое облачное одеяло. Оно укрывает и защищает нас от воздействия сил космоса. На данный момент, выделили определённые слои, из которых состоит атмосфера Земли. Ниже рассмотрим их подробнее.

Тропосфера

Это основной, к тому же, нижний слой воздушной оболочки. Вдобавок, в его составе более 80% общей массы воздуха, и примерно 90% всего водяного пара, который есть во всей атмосфере. С учётом географической широты верхняя граница данной окружной части может располагаться на высоте от 8 до 18 км.
Интересно, что в тропосфере ярко выражены конвекция и турбулентность. Более того, именно в этой части происходит образование облаков, создание циклонов и антициклонов. Также учёные отметили характерную особенность данного атмосферного слоя: чем выше — тем меньше температура воздуха.
Между прочим, нижняя зона тропосферы является пограничным слоем. По толщине он примерно 1-2 км. Как оказалось, он тесно связан с поверхностью нашей планеты. Действительно, в нём свойства и состояние земной сферы оказывают влияние на всю окружающую оболочку.

Тропосфера

Тропопауза

Так называют переходную область между тропосферой и стратосферой. Проще говоря, плавное перевоплощение от одного к другому. Интересно, что здесь отмечается приостановка понижения температуры воздуха с повышением высоты.

Стратосфера как область атмосферы Земли

Данный атмосферный участок находится на высоте от 11 до 50 км. Важно, что именно тут лежит озоновый слой. А он, как известно, оберегает нас от ультрафиолетового излучения.
Сратосфера составляет примерно 20% общей массы земной оболочки.
Характерной особенностью является то, что в нижней части (11-25 км) наблюдается небольшое изменение температуры, а в верхней (25-40 км), наоборот, её активное повышение. К слову сказать, верхнюю часть называют областью инверсии.

Стратосфера

Стратопауза

Что примечательно, на уровне 40 км температура равняется 00С, и сохраняется до 55 км. Эта территория носит название стратопауза. Между прочим, она представляет край стратосферы, и переход от неё к мезосфере.

Мезосфера

Собственно, она берёт своё начало на уровне 50 км. А верхняя граница её располагается на 80-90 км. По данным учёных, температура в мезосфере снижается с повышением высоты. Однако здесь протекает лучистый теплообмен. Кроме того, сложные фотохимические процессы порождают свечение атмосферы Земли.
Доля мезосферы относительно общей массы составляет не больше 0,3%.

Мезосферные серебристые облака

Мезопауза

Это переходный участок от мезосферы до термосферы. Стоит отметить, что температурный фон минимальный (примерно -90°С).

Линия Кармана

На самом деле, это точка вершины над уровнем моря. К тому же, её принято принимать за границу участка от атмосферы Земли до самого космоса. Установлено, что линия Кармана лежит на высоте 100 км от уровня моря.

Линия кармана

Атмосфера Земли и её термосфера

Можно сказать, что она является самым верхней границей воздушной зоны планеты (приблизительно 800 км). Но температура всей области разная. Например, до 200-300 км наблюдается её повышение до 1500 К, а после держится в одном значении.

Полярное сияние из космоса

Интересно, что на этом участке отмечают полярные сияния. По всей вероятности они появляются в результате ионизации воздуха. Которые, в свою очередь, возникают под действием радиации Солнца и космического излучения. Между прочим, главные и основные области ионосферы располагаются как раз здесь.
Кроме того, на высоте выше 300 км присутствует большое количество атомарного кислорода.
К удивлению, верхняя граница термосферы может изменяться в размерах. Это связано, главным образом, с солнечной активностью. Так, к примеру, в момент низкой активности происходит его уменьшение, и наоборот.
От общей атмосферной массы Земли на термосферу приходится чуть меньше 0,05%.

Термопауза

Собственно говоря, это область, которая расположена сверху от термосферы. Здесь наблюдается небольшое поглощение излучения Солнца. Притом установлено, что температура остаётся неизменной.

Экзосфера

По-другому её также называют сферой рассеяния. Более того, она является внешней частью термосферы. В данной зоне в вышей степени разреженный газ. По этой причине происходит утечка его элементов в космос.
На уровне 2000-3000 км экзосфера медленно сливается с межпланетной территорией. Поэтому часто этот участок называют ближнекосмическим вакуумом. В нём пространство заполнено редкими частицами газа, в основном атомами водорода.

Спутники системы GPS и ГЛОНАСС находятся в экзосфере

Источник: zen.yandex.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.