Почему на земле есть атмосфера


Сегодня в рамках нашей статьи мы поговорим об одном из важнейших слоев нашего небесного тела, об атмосфере Земли, и дадим ответы на многие популярные вопросы о данной газовой оболочке.

Атмосфера Земли

Что такое атмосфера

Атмосфера представляет собой один из слоев нашей планеты, который является ничем иным, кроме как газовой оболочкой. Наша атмосфера удерживается на своем месте за счет земного притяжения, за счет сил гравитации. В основном, наша атмосфера состоит из кислорода, а также диоксида углерода.

Почему атмосферу называют броней Земли

Нередко газовый слой оболочки нашей планеты условно называют нашей невидимой броней. И ответ на вопрос о происхождении такого наименование достаточно прост, ведь именно атмосфера Земли является нашей защитой от метеоритов и прочих космических тел, способных падать на поверхность. Кроме того, защищает нас атмосфера и от радиационных лучей, излучаемых Солнцем. Они не способны пройти через газовый слой и навредить человечеству.


Метеориты, как известно, способны падать в направлении Земли, однако многие из них попросту загораются и не долетают до поверхности. И если говорить о том, почему метеорит, пролетая через атмосферу Земли, раскаляется, то здесь ответ также предельно прост. Входя в атмосферу, из-за весьма приличной скорости падения, и из-за трения, создаваемого между атмосферой и самим космическим телом, оно накаляется и попросту загорается.

Как появилась атмосфера на Земле

Почему существует атмосфера: как она появилась

Существует и такой вопрос, который заключается в том, почему вообще существует атмосфера, почему она вращается вместе с нашей планетой и не улетучивается в Космос. И здесь от современных умов человечества также нет секретов, ответ на данный вопрос люди уже давно получили.

Для начала нужно ответить, почему атмосфера вращается вместе с Землей. Дело в том, что здесь вновь в действие вступает сила всемирного тяготения, гравитация, которая удерживает нашу атмосферу в том положении, в котором она находится. Впрочем, сказанное выше вполне подходит в качестве ответа и на вопрос о том, почему атмосфера Земли не улетучивается в Космос.

Почему в атмосфере нет водорода


Распространенным фактом является информация о том, что в нашей атмосфере практически полностью отсутствует водород. Причиной такому явлению стало то, что его молекулы очень легки, соответственно – он быстро улетучивается в Космос, и его доля в атмосферном слое Земли минимальна.

Источник: voprosy-pochemu.ru

1. Смесь

Атмосфера Земли имеет толщину 480 км и состоит из смеси около 16 газов:

  • Азот (78,08%)
  • Кислород (20,94%)
  • Аргон (0,934%)
  • Углекислый газ (0,035%)
  • Неон (0,0018%)
  • Гелий (0,00052%)
  • Метан (0,00017%)
  • Криптон (0,000114%)
  • Водород (0,000053%)
  • Закись азота (0,000031%)
  • Ксенон (0,0000087%)

Другими газами являются окись углерода, двуокись серы, двуокись азота и аммиак, которые занимают 0,00003% атмосферы Земли.

2. Пять слоев

Атмосфера делится на 5 слоев:


Тропосфера — это слой, ближайший к поверхности Земли. Он имеет толщину от 7 до 20 км и содержит половину атмосферы Земли.
Стратосфера начинается над тропосферой и заканчивается около 50 км над землей. В этом слое летают самолеты, чтобы избежать турбулентности и преодолеть большее расстояние, используя меньше топлива.
Мезосфера начинается в 50 км и простирается до 85 км в высоту. Это самая прохладная часть атмосферы с усреднением температуры минус 90 градусов по Цельсию.
Термосфера простирается от 90 км до 500-1000 км. Температура может доходить до 1500 градусов по Цельсию. Здесь летал космический челнок.
Экзосфера является высшим слоем и широко содержит частицы водорода и гелия.

3. Большая высота, тонкая атмосфера

По мере увеличения высоты атмосфера становится все тоньше и тоньше. Давление воздуха в экзосфере (самый высокий слой) чрезвычайно низкое из-за его большой высоты и расстояния между молекулами, которые у него есть.

4. Линия Кармана

Согласно Международной авиационной федерации, высота в 100 км над уровнем моря Земли представляет собой границу между атмосферой и космосом. Эта граница называется линией Кармана.

5. Тропосфера плотнее

Самая низкая часть тропосферы — это самый теплый участок слоя, и он плотнее, чем все его наложенные слои, поскольку больший атмосферный вес находится сверху тропосферы и вызывает ее сильное сжатие.

6. Температура Земли растет

Глобальный климат нагревался и охлаждался на протяжении всей истории. В настоящее время мы наблюдаем необычное быстрое потепление. Это происходит из-за парниковых газов, которые увеличиваются из-за человеческой деятельности, и они задерживают тепло в атмосфере.

7. Озоновый слой


Одной из самых важных вещей в атмосфере является озоновый слой. Это 19-32 км над поверхностью Земли. Это острый запах голубого газа, который поглощает большую часть ультрафиолетового излучения солнца.

В 1985 году над Антарктикой была обнаружена дыра в озоновом слое. Ситуация улучшилась после запрета хлорфторуглерода.

Почему на земле есть атмосфера

8. Хлор влияет на озон

Один атом хлора может уничтожить более ста тысяч молекул озона. Это ухудшение позволяет огромному количеству ультрафиолетовых лучей B достигать Земли, что может вызвать рак кожи и катаракту у людей, а также нанести вред животным.

9. Северное сияние

Аврора (ы) (также называемая полярным светом) видна в областях высоких широт. Это мерцающие завесы света, видимые ночью. Они образуются из-за заряженных частиц от Солнца, ударяющих верхнюю атмосферу над полюсами.

Почему на земле есть атмосфера

10. Почему Земля кажется синей?


Солнечный свет рассеивается во всех направлениях всеми газами, присутствующими в атмосфере Земли. Поскольку синий свет имеет короткие длины волн, он рассеивается больше, чем другие цвета. Это дает Земле синий ореол при наблюдении из космоса на борту МКС на высоте от 402 до 424 км.

11. Температура на каждом слое

Температура в разных слоях земной атмосферы зависит от влажности, солнечной радиации и высоты. Самые холодные температуры могут быть найдены около мезопаузы (85 км — 100 км над поверхностью Земли). В то время как самые теплые температуры лежат в термосфере, которая получает сильное ионизирующее излучение.

12. Метеоры сгорают в атмосфере

Метеоры сгорают в холодной атмосфере Земли – слой мезосферы. Когда метеорит начинает входить в этот слой, он быстро натыкается на частицы мезосферы и царапает их. А поскольку скорость метеорита очень высока, он быстро генерирует большое количество тепла (из-за высокого трения между частицами мезосферы и метеором). Он начинает светиться.

Почему на земле есть атмосфера

13. Кислотный дождь

Кислотные дожди образуются в результате химической реакции, которая начинается, когда диоксид серы и оксиды азота соединяются в атмосфере с парами воды. Это приводит к кислотным дождям, способным уничтожить животных и растения, а также целые леса. Фактически, это может убить организмы, живущие в океанах.

14. Ионосферный слой


Ионосфера — это область верхних слоев атмосферы с высотой от 60 до 1000 км, которая охватывает термосферу, а также части мезосферы и экзосферы. Заряжается излучением от Солнца. Ионосфера играет решающую роль в распространении радиосигнала вокруг Земли.
Геомагнитные солнечные бури, вызванные солнечными ветрами и солнечными вспышками, могут нарушить активность в ионосфере, что может вызвать трудности с передачей радиосигнала и сигналов глобальной системы позиционирования.

15. Магнитосфера Земли — самая сильная

Магнитное поле Земли достигает 58 000 км в космос, и эта область называется магнитосферой. Она предотвращает попадание на Землю большинства частиц Солнца, переносимых солнечным ветром. У Солнца и других планет есть магнитосферы, но у Земли самая сильная из всех. Кроме того, южный и магнитный полюсы Земли изменяются с нерегулярными интервалами в сотни тысяч лет.

Почему на земле есть атмосфера

16. Природа экзосферы

Частицы, присутствующие в экзосфере, на самом деле не ведут себя как газы. Это связано с тем, что частицы находятся так далеко друг от друга, что могут перемещаться на тысячи километров, не сталкиваясь. Свободно движущиеся частицы непрерывно уходят в космос, следуя баллистическим траекториям.

17. Инверсионные следы


Возможно, вы видели струи, оставляющие белые следы конденсации. Они обычно образуются, когда холодный атмосферный воздух смешивается с горячим, влажным выхлопом. Через доли секунды выходящий из выхлопа пар замерзает и становится видимым. Это очень похоже на ваше теплое дыхание в холодную погоду.

Эти следы становятся тонкими на больших высотах и ​​при низкой влажности. Чем влажнее атмосфера, тем толще следы.

Почему на земле есть атмосфера

18. Загрязненный воздух

Приблизительно 20 процентов населения мира дышит сильно загрязненным воздухом, особенно с помощью диоксида серы и оксида углерода, возникающих в результате промышленных операций. Это повышает количество респираторных заболеваний, особенно среди пожилых людей и детей.

19. Общее количество воды в атмосфере

Наша атмосфера несет почти 37,5 миллионов миллиардов галлонов воды в любой конкретный момент. Всей этой воды — присутствующей в форме пара (невидимой невооруженным глазом) — достаточно, чтобы покрыть всю поверхность Земли 2,5 см дождя.

Каждый год это огромное количество воды перерабатывается 40 раз. Каждая молекула водяного пара проводит в атмосфере всего 9 дней.

20. Энергия, необходимая для испарения воды


Для испарения одного грамма воды требуется около 600 калорий. И когда природа превращает эту воду в жидкость, такая же энергия выделяется в атмосферу.

21. Пассаты

Пассивные ветра дуют в самых теплых частях Земли, между 23,5 ° С и 23,5 ° С. Именно поэтому большинство гроз и муссонов происходят в этих нестабильных регионах. Чем слабее становятся пассаты, тем больше осадков можно ожидать в соседних массивах.

22. Атмосфера Земли протекает

Земля постоянно теряет свою атмосферу — каждый день около 90 тонн материала выходит из верхних слоев атмосферы и уходит в космос. Тем не менее, 90 тонн в день — это маленькая утечка. Атмосфера Земли весит 5 квадриллионов тонн, поэтому в ближайшее время нам не грозит угасание атмосферы.

23. Почему закат выглядит красным?

На закате большая часть световых лучей отражается и рассеивается в атмосфере, а Солнце кажется тусклым. Кажется, что цвет самого Солнца меняется сначала на оранжевый, а затем на красный. Это происходит потому, что более короткие волны (зеленый и синий) рассеивают больше, оставляя только более длинные волны (красный и оранжевый). Вот почему закат выглядит красным.

Почему на земле есть атмосфера

24. Живые Микробы

В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показано, что в атмосфере на высоте от 8 до 15 км над поверхностью Земли существует множество различных видов микроорганизмов. Многие из микробов, обнаруженных высоко в небе, похожи на те, что обитают в океанах и пресноводных средах. Около 25 процентов микробов были похожи на те, которые были найдены в фекалиях.

25. Тепло от молнии


Один удар молнии может нагреть окружающий воздух до 27 000 градусов по Цельсию. Поскольку молния движется с чрезвычайно высокой скоростью (299 792 458 м / с), нагретый воздух не успевает расширяться. Этот быстрый нагрев вызывает взрывное расширение воздуха поблизости, который формирует ударную волну сжатых частиц во всех направлениях. Подобно взрыву, быстро расширяющиеся волны производят очень громкий взрыв звука.

26. Показатель преломления воздуха

Показатель преломления воздуха немного больше 1. Изменения показателя преломления могут привести к смешиванию световых лучей по длинным оптическим путям. Показатель преломления воздуха зависит от температуры. Эффекты преломления возрастают с увеличением градиента температуры. Мираж — прекрасный пример.

Почему на земле есть атмосфера

27. Преодоление звукового барьера

В 2012 году австрийский парашютист Феликс Баумгартнер прыгнул с гелиевого шара на высоте 37 км (верхняя стратосфера). Первоначально он свободно падал на атмосферном уровне низкого давления со скоростью, превышающей скорость звука, достигая максимальной скорости 1358 км в час. Сделав это, он стал первым человеком, преодолевшим звуковой барьер без помощи автотранспорта. Когда он упал, воздух сгустился, что помогло ему замедлиться.

Источник: new-science.ru


Почему на земле есть атмосфера

Тропосфера

Её верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 м

Тропопауза

Переходный слой от тропосферы к стратосфере, слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры с высотой.

Стратосфера

Слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.

Стратопауза

Мезосфера

Мезопауза

Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около —90 °C).

Линия Кармана

Высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом. Линия Кармана находится на высоте 100 км над уровнем моря.

Граница атмосферы Земли

Принято считать, что граница атмосферы Земли и ионосферы находится на высоте 118 километров. Это показывает анализ параметров движения высокоэнергетических частиц, перемещающихся в атмосфере и ионосфере.

Термосфера

Термопауза

Область атмосферы прилегающая сверху к термосфере. В этой области поглощение солнечного излучения незначительно и температура фактически не меняется с высотой.

 

Экзосфера (сфера рассеяния)

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация).

До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0 °C в стратосфере до −110 °C в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует температуре ~150 °C. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве.

На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные час­тицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20 %; масса мезосферы — не более 0,3 %, термосферы — менее 0,05 % от общей массы атмосферы. На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают, что атмосфера простирается до высоты 2000—3000 км.

В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют гомосферу и гетеросферу. Гетеросфера — это область, где гравитация оказывает влияние на разделение газов, так как их перемешивание на такой высоте незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже её лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы, называемая гомосфера. Граница между этими слоями называется турбопаузой, она лежит на высоте около 120 км.

Источник: meteoinfo.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

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