Какие явления происходят в тропосфере


Жизнь на планете Земля невозможна без атмосферы, газами которой дышат все живые существа, включая человека. Эта воздушная оболочка состоит из нескольких слоев, наиважнейшим и наиболее изученным из которых является тропосфера. Ее значение очень велико, ведь именно тут протекает жизнь людей и большинства живых существ, а также сосредоточен практически весь атмосферный воздух. Что такое тропосфера, и какие в ней происходят явления?

Определение тропосферы: расположение и особенности

Тропосфера – атмосфера Земли, самый нижний воздушный слой, в котором существует растительный и животный мир, в том числе и человек. Она расположена между поверхностью планеты и стратосферой. Между ними находится тропопауза – переходный слой.

В тропосфере сосредоточено 80% всего атмосферного воздуха, притом свыше 50% пригодного для дыхания находится до пяти километров над землей. По этой причине на этом уровне нетренированному человеку становится тяжело дышать.

При относительно небольшой высоте данного слоя на него очень влияют процессы, происходящие на земле. Это отдача в атмосферу тепловой энергии Земли, а также влаги и взвесей (пыль, морская соль, споры растений и так далее). Здесь находится почти весь пар, формируются облака, несущие дождь, снег и град и возникает ветер.

Физические параметры


Высота, состав и температура тропосферы, а также влажность и давление являются ее важнейшими физическими параметрами.

Высота рассматриваемого слоя равна:

  • над полюсами 8-12 километров;
  • в средних широтах 10-12 км;
  • на экваторе примерно 18 км.

В данном интервале осуществляется непрерывное движение потоков воздуха, которые могут перемещаться как по горизонтали, так и по вертикали. Как видно, толщина уменьшается по направлению от экватора к полюсам.

Состав атмосферного газа не изменяется и представлен кислородом и азотом. Давление и плотность воздуха, а также концентрация в нем влаги с высотой уменьшаются. Водяные пары появляются вследствие улетучивания жидкости из морей и океанов.

Воздух меняется с высотой: охлаждается и становится более разреженным. Температура убывает со скоростью 0,65 град/100 метров и достигает у верхней границы тропосферы -55°. Остановка понижения температуры и служит верхней границей этого слоя. Таким образом, с повышением температура постепенно уменьшается, а воздух нагревается от земли (снизу – вверх).

Парниковый эффект

Приземный слой атмосферы является средой обитания людей, флоры и фауны. Тут наиболее слабый ветер и повышенная влажность, содержится большое количество пыли, летающих микроорганизмов и различных взвешенных частиц.


Лучи Солнца без труда проходят сквозь воздух и нагревают почву. Излучаемая землей теплота аккумулируется в тропосфере, а углекислый газ, метан и пары воды удерживают тепло. Такой процесс нагревания земли и воздуха и задержки тепла в тропосфере получил название парниковый эффект.

В последние десятилетия мировое сообщество обеспокоено данной проблемой, так как она приводит к глобальному потеплению климата. Зная, какие явления происходят в тропосфере, человечество может попробовать уменьшить негативное воздействие на окружающую среду, в том числе и на атмосферу.

Характерные явления

Тема «Какие явления происходят в тропосфере» – 6 класс школьной программы. Именно в средней школе у учеников появляется понимание того, что тропосфера – крайне важный атмосферный слой, в котором образуются и происходят природные явления, влияющие на существование людей и иных живых организмов. Поэтому этот слой атмосферы внимательно изучается мировыми специалистами. Именно в тропосфере бывают различные погодные изменения, за которыми наблюдают, помимо всего прочего, посредством метеостанций и метеозондов.

Привычные для данной области процессы представлены образованием ветров, облаков и осадков. Кроме того, случаются грозы, туманы, пыльные бури и метели. Реже случаются катастрофические явления: наводнения, ураганы и иные погодные аномалии.


То, какие явления происходят в тропосфере, можно рассмотреть на примере обычной росы, которая образуется в теплое время года в утренние часы. При похолодании вместо нее появляется тончайший слой кристалликов льда.

При остывании почвы начинается охлаждение приземного слоя воздуха. Контактируя с верхней прослойкой грунта, присутствующий в тропосфере водяной пар начинает конденсироваться и появляется роса. Скорость ее возникновения прямо пропорциональна понижению температуры почвы. Самая обильная роса возникает в тропическом поясе, поскольку там очень большая влажность и длительность ночей, в течение которых происходит активное охлаждение земной поверхности. Вследствие этого, утренняя влага конденсируется весьма интенсивно.

Также, характерное метеорологическое явление – это туман: скопление продуктов конденсата у поверхности земли. Он возникает в результате контакта охлажденного воздуха с теплым. Важно, что относительная влажность воздуха должна быть очень высокой – более 85%.

Движение воздушных масс

Среди явлений, какие происходят в тропосфере, одним из самых обычных можно назвать ветер – поток воздуха, быстро движущийся вдоль земной поверхности. Источник появления ветра заключается в неравномерном распределении атмосферного давления. Когда скорость воздушных потоков усиливается, могут образовываться смерчи, торнадо и ураганы.


Колоссальные объёмы воздуха тропосферы, которые обладают одинаковыми характеристиками, называются воздушными массами. Они зависимы от участков, где формируются. При передвижении воздушные массы длительное время не меняют свои характеристики. Соприкасаясь, разные потоки воздуха вступают друг с другом в реакции. Эти две особенности предопределяют погодные условия в различных местностях. Воздействие воздушных потоков друг на друга порождает появление в вышине движущихся атмосферных вихрей – циклонов и антициклонов.

Циклоном называется огромный вихрь с низким атмосферным давлением в центре. Диаметр циклона может достигать нескольких тысяч километров. При циклоне обычно ненастье с сильными ветрами и осадками. Антициклон — это гигантский вихрь с высоким атмосферным давлением, несущий хорошую погоду: мало облаков, небольшой ветер, без осадков.

Опасные атмосферные явления

Какие явления происходят в тропосфере можно рассмотреть также на примере опасных погодных феноменов. Опасность заключается в том, что они могут нанести значительный ущерб аграрным угодьям, благополучию стран и природной среде в целом. Кроме того, стихийные бедствия угрожают жизни и здоровью людей и животных.

Например, опасным атмосферным феноменом является гроза. Это явление, при котором среди облаков или между тучей и поверхностью земли появляются электрические разряды — молнии, сопровождаемые громом.

Молния – это искровой разряд электричества, скопившийся в воздухе. Гром же образуется в результате процесса, когда очень нагретый и моментально расширяющийся около молнии воздух провоцирует рождение звуковых волн. Отражаясь от разных препятствий (туч и объектов на земле), эти волны создают эхо – громовой раскат. Обычно гроза возникает в массивных кучевых облаках и опасна сильным ливнем, градом, штормовым усилением ветра, молниями.

Радуга


В природе существуют не только опасные атмосферные явления, но и красивые, радующие глаз феномены. Например, радуга – явление, которое можно увидеть при озарении Солнцем большого количества дождинок. Она кажется наблюдателю многоцветной дугой или окружностью, в которой присутствуют семь цветов, постепенно перетекающих друг в друга. Причиной радуги является солнечный свет, разложенный на компоненты.

Радугу можно заметить, если вместе с дождем светит солнце. Но нужно оказаться точно между солнцем и дождем, причем небесное светило должно быть сзади, а дождь впереди. В одно и то же время увидеть солнце и радугу не получится. Интенсивность красок и размер полос семицветного чуда обуславливаются величиной и численностью водяных капель. Чем больше капли, тем радуга уже и ярче. Поэтому после грозы с дождем появляется яркая и узкая радуга.

Источник: FB.ru


Какие явления происходят в тропосфере
Атмосфера Земли — это газовая оболочка, окружающая планету, одна из геосфер. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя переходит в околоземную часть космического пространства.

В атмосфера делится на следующие основные слои: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера.

Какие явления происходят в тропосфере

Сегодня мы поговорим о тропосфере, стратосфере и что такое тропопауза. 


Какие явления происходят в тропосфере

На этом фото, сделанном с борта пассажирского самолета на высоте около 10 км, видны кучевые облака вертикального развития — кучерявые «барашки» и два крупных облака с плоской вершиной. «Барашки» возникают на разных высотах и вытягиваются вверх благодаря вертикальному движению тумана в воздухе. Крупные облака поднимаются выше других, их верх становится плоским, делая облако похожим на наковальню кузнеца. Облака-наковальни (Cumulonimbus incus: cumulus на латыни — «кучевые», nimbus — «дождевые», incus — «наковальня») визуализируют нижнюю границу тропопаузы — переходного слоя между тропосферой и стратосферой.

Чтобы разобраться, что такое тропопауза, давайте взглянем шире на атмосферу в целом. Начинается она на поверхности Земли, которая, нагреваясь солнечным теплом, обильно насыщает им атмосферу, заодно наполняя ее аэрозолями и водяным паром, которые поглощают и накапливают тепло. Поэтому приземная атмосфера полна тепловой энергии. Нагретый воздух имеет низкую плотность и всплывает вверх, влекомый архимедовой силой. Разнообразие характера земной поверхности, разность широт, непрерывно меняющееся освещение днем и отсутствие его ночью приводят к неравномерному распределению тепла в атмосфере.


Эта неравномерность в сочетании с высокой плотностью тепловой энергии делает атмосферу динамичной до неистовости. Мощные конвективные вертикальные потоки перемешивают воздушную массу, муссоны и пассаты создают длительные сезонные широтные потоки, циклоны и ураганы закручивают и перемещают огромные воздушные массы в горизонтальном и вертикальном направлении. Суточные бризы и хаотические предгрозовые шквалы и торнадо добавляют локальные бурления в грандиозную общую циркуляцию. Поэтому вечно меняющуюся нижнюю атмосферу назвали тропосферой, от древнегреческого τρόπος — «поворот, изменение», подобно поворачивающей, меняющей направление тропе. Высота тропосферы тоже изменчива и лежит в пределах 8–20 км.

Какие явления происходят в тропосфере

Поднимаясь этой изменчивой вертикальной тропой, воздух расширяется и потому охлаждается. Температура воздуха с ростом высоты снижается, достигая на высоте 10 км морозных 56 градусов ниже нуля. Архимедова сила всплывающих потоков исчезает еще раньше из-за охлаждения и расходования полученного внизу тепла. Но за счет полученного вертикального движения воздушные потоки поднимаются всё выше, расходуя остатки кинетической энергии, в которую перешла часть энергии тепловой.


Над этой динамичной картиной раскинулось другое царство атмосферы. Оно разительно отличается от нижнего, уходит вверх в три раза дальше, до 50 км. В нем почти не бывает облаков и погодных явлений, практически не возникает вертикальных течений. Вертикальное перемещение воздуха происходит там лишь диффузионно, очень постепенно, порождаемые потоки всегда горизонтальны и не приводят к перемешиванию нижних и верхних слоев воздуха. Это царство слоев названо стратосферой, от латинского stratum — «слой». Стабильная стратосфера отличается от изменчивой тропосферы и поведением температуры: первые 15 километров стратосферы имеют постоянную температуру около минус 56,5°C.

Лишь изредка, локально, только в высокоширотных областях (за широтой 65–70°) в стратосфере все-таки возникают облака. Тропосферные потоки, обтекая хребты гор высоких широт (например, самая высокая точка острова Шпицберген, лежащего на 79°с.ш., — гора Ньютон — имеет высоту 1713 м), забрасываются вверх как по трамплину; одновременно в этой зоне стратосферы температура локально опускается до минус 80°C. Возникает сложная цепочка явлений, приводящая к появлению самых редких и, возможно, самых красивых облаков Земли — перламутровых, уникальных облаков стратосферы.

Во второй трети стратосферы, с высоты около 25 км, температура, как ни странно, начинает расти. И растет до самого верха, до 50 км, достигая нуля градусов по Цельсию. Температура атмосферы растет из-за поглощения молекулами озона ультрафиолетового излучения Солнца в диапазоне длин волн 240–280 нанометров. В верхних слоях стратосферы этот диапазон еще не ослаблен поглощением и присутствует полностью. Поэтому и поглощение там идет наиболее полно, и температура верхних слоев стратосферы самая высокая. В средние слои стратосферы проходят лишь остатки излучения этого диапазона, не поглощенные верхами, поэтому температура средних слоев ниже верха.


Такое строение стратосферы — одинаковый холод в нижней трети и постепенный прогрев верхней с ростом высоты — приводит к стабильности ее «устройства» и состояния. Внизу воздух холодный, вверху нагретый; соответственно, нет причин для вертикальной тепловой конвекции. Стратосфера устойчива, как пирамида. И своими холодными слоями она давит на тропосферу, покоясь на ней.

Между двумя столь разными царствами, разделяя их, лежит пограничная полоса — тропопауза. Она отделяет вертикальное буйство тропосферы от слоистой стратосферы. Вертикальные движения воздуха здесь затухают, а тропосферное снижение температуры резко, в три раза, уменьшается с высотой, наверху тропопаузы исчезая совсем. Охладившиеся вверху тропосферы и потерявшие архимедову силу вертикальные потоки добираются сюда по инерции, почти теряя перед этой границей и свой запас движения. Они выдыхаются на тропосфере и в тепловом, и в кинетическом смысле. И останавливаются на ней, уже не имея здесь движущего начала для внедрения в холодную слоистую стратосферу.

Границы тропопаузы неодинаковы и меняются в зависимости от широты, времени года и других факторов. Толщина составляет от нескольких сот метров до трех километров. Высота тропопаузы над полюсами Земли самая низкая, 8–10 км, в средних широтах поднимается до 12–13 км и достигает 16–18 км в зоне экватора. Это понятно, ведь тропопаузу вздымают вверх вертикальные потоки неистовой тропосферы, а неистовость ее зависит от уровня получаемого тепла, минимального на полюсах и максимального на экваторе. В средних широтах и ближе к полюсам сильнее сказываются холодные сезоны, уменьшая поступление солнечного тепла в эти зоны Земли. В эти периоды тропопауза опускается там на 1–2 км, а в теплые сезоны снова поднимается. При этом температура тропопаузы тоже меняется: чем выше, тем больше степень расширения воздуха и тем сильнее он охлаждается. Поэтому высокая экваториальная тропопауза всегда холоднее более теплой (но всё равно изрядно морозной) полярной, причем намного — на несколько десятков градусов.

Привязанная к локальным крупным атмосферным образованиям, возлежащая на плечах местных тропосферных атлантов, тропопауза опускается над низким давлением циклонов и слабыми плечами холодных воздушных масс и приподнимается повышенным давлением антициклонов и теплыми воздушными массами. Иногда на границе тропосферы возникают струйные течения, в южных широтах достигающие огромной силы и скорости, больше 100 м/сек. Такие течения могут разрушить, размыть тропопаузу, создать ее разрыв, который постепенно затягивается с прекращением струйного течения.

Но могут возникать еще более интересные ситуации. Когда большая холодная воздушная масса, с низкой тропопаузой на плечах, вторгается далеко на юг, она может подтолкнуть свою тропопаузу под более высокую и холодную тропическую тропопаузу. Тогда в зоне вторжения сосуществуют две тропопаузы одновременно, одна над другой, разделенные несколькими километрами высоты. Двойная конструкция с теплой нижней тропопаузой неустойчива, и вскоре верхняя тропопауза распадается, а нижняя поднимается с прогревом вторгшейся холодной массы.

Тропопауза прозрачна, но благодаря облакам-наковальням мы можем наблюдать ее положение. Инерция вертикального движения восходящего потока в большом облаке подкачивает облачный туман вплотную к тропопаузе. Медленно, практически с нулевой скоростью, туман расползается горизонтально вдоль тропопаузы, делая эту границу видимой и формируя на ее нижней поверхности наковальню из раздвигающегося в стороны облачного материала. Поэтому расположенные рядом наковальни всегда находятся на одной высоте — высоте местной тропопаузы.

Насколько же абсолютна хрустальная грань тропопаузы? Существуют ли облака, способные пробить эту неприступную небесную твердь? Да, вопрос только в количестве энергии. Для пробивания тропопаузы нужна очень высокая концентрация тепловой энергии в облаке, существенно превышающая плотность энергии в обычных погодных облаках. И такие облака существуют. Энергия в них накачивается не атмосферными процессами — это облака от мощных вулканических извержений, у которых плотность тепла может быть на порядки выше, чем у погодных облаков. Она возникает из-за огромной температуры (многие сотни градусов) газов и пепловых масс. При очень мощных извержениях плотность энергии пеплового облака позволит ему не только преодолеть тропопаузу, но и подняться в стратосферу, иногда очень высоко, до средней и верхней стратосферы.

Такую же «пробивную способность» могут получать еще два типа облаков. Первый — облако от падения и взрыва астероида, когда выделенная энергия испаряет вещество космического тела и окружающие горные породы, создавая облако испаренных продуктов с достаточной плотностью тепловой энергии. И второй тип — грибовидное облако ядерного взрыва. Для создания облака, преодолевающего тропопаузу, недостаточно подземного, камуфлетного (то есть не выходящего проявлениями наружу) взрыва, и мощность взрыва должна на пару порядков превышать уровень тактических 20 килотонн. Такое облако создаст наземный или воздушный термоядерный взрыв с тротиловым эквивалентом в несколько мегатонн и выше.

Тропосфера — это слой, где происходит погода. Стратосфера — дом озона. Тропопауза — слой атмосферы, в котором происходит резкое снижение вертикального температурного градиента, переходный слой между тропосферой и стратосферой.

Следите за погодой и климатом вместе с нами!

С Уважением, Маглипогода!

Информация, которая размещается на сайте, не считается официальной. 
На всех страницах функционирует система уведомления правописания. Обнаружив ошибку или неточность в тексте, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

Присоединяйтесь к нам через социальные сети и подписывайтесь на рассылку по электронной почте.

Поддержите сайт!

Поделитесь новостью в социальных сетях и блогах:

Источник: maglipogoda.ru

Тропосфера, свойства, строение и структура.

 

 

Тропосфера – нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8-10 км, в умеренных широтах до 10-12 км, на экваторе – 16-18 км, в котором происходят все процессы, определяющие погоду и климат планеты.

 

Тропосфера и ее свойства

Строение, структура, слои тропосферы

 

Тропосфера и ее свойства:

Тропосфера (др.-греч. τρόπος «поворот, изменение» + σφαῖρα «шар») – нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8-10 км, в умеренных широтах до 10-12 км, на экваторе – 16-18 км. Общая средняя высота тропосферы составляет 13 км.

Слово тропосфера происходит от греческих слов, что отражает тот факт, что вращательное турбулентное перемешивание играет важную роль в структуре и поведении тропосферы. Большинство явлений, связанных с повседневной погодой, происходят в тропосфере.

В тропосфере сосредоточено более 80 % всей массы атмосферного воздуха, сильно развиты турбулентность и конвекция, сосредоточена преобладающая часть водяного пара, возникают облака, формируются и атмосферные фронты, развиваются циклоны и антициклоны, идут атмосферные осадки, а также происходят все другие процессы, определяющие погоду и климат планеты. Происходящие в тропосфере процессы обусловлены, прежде всего, конвекцией.

Помимо воздуха тропосфера содержит 99% от общей массы водяного пара и аэрозолей, содержащихся в атмосфере.

Воздухом тропосферы дышат все живые организмы на Земле. Влага, конденсирующаяся в тропосфере и выпадающая с атмосферными осадками, обеспечивает человека и живые организмы питьевой водой.

Тропосфера прозрачна  для проходящей через нее коротковолновой солнечной радиации.

Тропосфера нагревается так как поглощает космическое излучение за счет водяного пара,  углекислого газа и озона.  Нагревание тропосферы является причиной вертикального перемещения потоков воздуха, конденсации водяного пара, образования облаков и выпадения осадков.

Тропосфера неоднородна в вертикальном направлении вдоль земной поверхности. Ее электрические параметры меняются при изменении метеорологических условий. В тропосфере происходит рефракция радиоволн, поэтому распространение (рассеяние и отражение) земных радиоволн зависит от состояния тропосферы.

При подъёме в тропосфере температура понижается на 0,5-0,7 (в среднем на 0,65) градуса Цельсия через каждые 100 м. Атмосферное давление в тропосфере максимально на уровне моря и уменьшается с высотой.

 

Источник: xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai

Свойства тропосферы и её состав

В тропосфере содержится порядка 80% всего атмосферного воздуха, только он немного отличается от того, которым мы дышим. Не по составу отличается, а по своим характеристикам. Так, чем выше от земной поверхности, тем сильнее воздух изменяется. Он становится более разреженным и холодным (температура понижается на 1 градус каждые 150 метров, до -56 °C). Именно поэтому считается, что на высоте 5 км у неподготовленного человека возникают проблемы с дыханием, а на высоте 9 км не может дышать любой человек (но это не совсем так, некоторые люди могут).

Строение тропосферы

Тропосфера простирается вверх на десяток-другой километров, зависит это от её широты. Чем ближе к полюсам Земли, тем ниже опускается граница атмосферного слоя. Возле полюсов это 8-10 км. Но чем ближе к экватору, тем выше эта граница поднимается — до 16-18 км. Ну а в наших умеренных широтах граница тропосферы находится на высоте 10-12 км.

А почему именно так? Как же определяют эту границу? На самом деле, всё просто. Мы уже знаем, что с ростом высоты, температура в этом слое атмосфере понижается. Так вот, ту отметку, где температура прекращает понижаться, как раз и называют границей тропосферы (в следующем слое, тропопаузе, температура стабильна). На полюсах воздух и так холодный, поэтому перестаёт охлаждаться раньше, ну а на экваторе воздух тёплый, даже горячий, поэтому граница находится так высоко.

Значение тропосферы

Раз в атмосферном слое находится почти весь воздух, то и большинство атмосферных явлений будут происходить именно в нём. Это заявление справедливо благодаря конвекции. Именно она является причиной многих явлений, поскольку способствует теплообмену. Благодаря конвекции, например, формируются облака, а значит выпадают осадки. Также в самом нижнем слое атмосферы формируются циклоны и антициклоны, а ещё атмосферные фронты. Даже зарождение ледников происходит именно в нём, а точнее, в определённой области, которую называют хионосферой.

Заключение

Тропосфера — очень важный атмосферный слой, ведь именно здесь формируются природные явления, влияющие на нашу жизнь. Его даже называют главным слоем атмосферы, но это не так — все они важны.

Источник: naturae.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.