Сделать стартовой  |  Добавить в избранное  |  RSS 2.0  |  Информация авторамВерсия для смартфонов
           Telegram канал ОКО ПЛАНЕТЫ                Регистрация  |  Технические вопросы  |  Помощь  |  Статистика  |  Обратная связь
ОКО ПЛАНЕТЫ
Поиск по сайту:
Авиабилеты и отели
Регистрация на сайте
Авторизация

 
 
 
 
  Напомнить пароль?



Противовирусный препарат Виталанг-2. Приобрести.


Навигация

Реклама


Загрузка...

Важные темы
Работа Дмитрия Медведева над «ошибками» страны...
Управление, как реальность: кое-что о Фурсенко, образовании...
Новые реалии методологии управления
Алекс Зес: Тезисы управления
США:У нас мало времени! Час расплаты близок!
Л.Ларуш: Америка рухнет первой. "Мы входим в период бунтов"
Теоретическая география


Анализ системной информации

» » » Атмосфера Земли

Атмосфера Земли


17-02-2009, 04:13 | Инфо-справка / Земля | разместил: Редакция ОКО ПЛАНЕТЫ | комментариев: (0) | просмотров: (9 409)

Атмосфера Земли



Атмосфера* Земли представляет собой газовое образование, которое окутывает нашу планету сплошной оболочкой.

Верхняя граница атмосферы лежит на высоте более 2000 км. Граница эта выражена нечетко, так как с высотой газы разрежаются и переходят в мировое пространство постепенно.

Атмосфера сохраняет тепло солнечных лучей, защищает животный и растительный мир от вредного воздействия ультрафиолетовых солнечных и космических лучей. Космические частицы при прохождении через атмосферу рассеиваются, и лишь их ничтожная часть достигает поверхности Земли. Без атмосферы солнечные лучи раскаляли бы освещенную сторону Земли, на неосвещенной был бы ледяной холод, а наша планета была бы такой же безжизненной, как Луна. Важные сведения об атмосфере получены с помощью космических аппаратов серии "Космос" и геофизических ракет.

Атмосфера Земли образована смесью газов, влаги и частиц пыли. Сухой воздух вблизи поверхности Земли содержит 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,03% углекислого газа. На долю всех остальных газов вместе взятых приходится всего лишь 0,01%. К этим газам относятся водород, гелий, криптон, ксенон, радон, закиси азота, йод, водяной пар, озон, метан и др. Так как эти газы имеют различную плотность, то они должны были бы разделиться на отдельные слои, но этому препятствуют непрерывное турбулентное, или хаотическое, движение воздуха и перемещения воздушных масс в виде ветра. Вследствие этого состав атмосферы до высот порядка 100 км существенно не меняется. Выше же состав атмосферы хотя и почти постоянен (это главным образом азот и кислород), но под действием ультрафиолетовой солнечной радиации молекулы кислорода здесь расщеплены на атомы. Выше 110-120 км кислород встречается вообще только в атомарном состоянии. Предполагается, что выше 400-500 км в атомарном состоянии находится и азот.

Влага попадает в атмосферу вследствие испарений с поверхности Земли. Около 90% ее сосредоточено в нижнем пятикилометровом слое. С высотой количество влаги быстро уменьшается. Это связано с тем, что количество водяного пара в атмосфере существенно зависит от ее температуры: чем она ниже, тем меньше пара, а в нижних слоях атмосферы с высотой температура воздуха понижается.

Если количество водяного пара достигает максимума для наблюдаемой температуры, то он насыщает пространство. Например, при температуре +30oС в кубометре воздуха может находиться максимум 0,030 кг водяного пара, а при температуре -30oС всего лишь 0,003 кг. Не насыщенный водяным паром воздух с понижением температуры может стать насыщенным. Если воздух уже насыщен водяным паром, а температура продолжает уменьшаться, то пар конденсируется, т.е. превращается в мельчайшие капельки воды. Так образуются облака: при восходящем движении воздуха он расширяется и охлаждается, а содержащийся в нем водяной пар конденсируется.

Хотя атмосфера простирается вверх на многие сотни километров, основная масса воздуха сосредоточена в довольно тонком слое. Половина массы атмосферы находится между уровнем моря и высотой 5-6 км, 90% - в слое до 16 км, 99% - в слое до 30 км. Иначе говоря, плотность воздуха с высотой быстро уменьшается: на уровне моря она составляет 1,033 кг/м3, на высоте 12 км - 0,319 кг/м3, на высоте 40 км - всего 0,004 кг/м3.

Вследствие притяжения Земли частицы атмосферы оказывают на все, что находит на поверхности Земли, соответствующее давление. В частности, тело взрослого человека испытывает давление в 12-15 тыс. кг. Однако этого давления человек не ощущает: внешнее давление атмосферы уравновешивается внутренним давлением воздуха в теле человека. Жизнь на Земле приспособлена именно к этому давлению. Но при подъеме на большие высоты самочувствие человека ухудшается как из-за недостатка кислорода, так из-за пониженного атмосферного давления.

Установлено, что по вертикали атмосфера неоднородна. С высотой изменяется не только атмосферное давление, плотность и температура воздуха, но и электрическое состояние атмосферы, а на больших высотах - еще и ее состав. Поэтому в атмосфере выделяют несколько сфер с различными физическими свойствами. К числу этих сфер относятся: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера (или ионосфера), экзосфера (рис. 21).

Тропосфера* простирается от поверхности Земли до высоты 8-12 км в умеренных и высоких широтах, и до 16-17 км - в тропической и экваториальной зонах. Высота верхней границы тропосферы во внетропических широтах изменяется по сезонам: летом она несколько выше, чем зимой.alt Ее высота колеблется также ежедневно в зависимости от характера атмосферных процессов, и главным образом от изменения температуры. Эти колебания происходят в диапазоне от 7-8 км до 12-14 км.

В тропосфере находится почти весь водяной пар. Поэтому только в тропосфере возникают облака и выпадают дожди, снег, крупа и град, наблюдаются грозы, ливни, метели, гололед и т.д.

Характерная особенность тропосферы - понижение температуры в среднем на 6oС на каждый километр высоты. Объясняется это тем, что для солнечных лучей тропосферный воздух почти прозрачен, он нагревается и охлаждается главным образом от поверхности Земли.

Там, где приток солнечной радиации больше, температура воздуха выше. Поэтому в экваториальной и тропической зонах приземная температура в течение года колеблется около 27oС, а в Центральной Арктике она равна примерно -35oС зимой и около нуля - летом. В Антарктиде воздух еще холоднее: в центре ее ледяного плато средняя температура воздуха зимой достигает -40oС и ниже, а летом температура не поднимается выше -15oС.

Вследствие широтного распределения температуры в тропосфере преобладает западный горизонтальный перенос воздуха, т.е. между тропиками и высокими широтами Земли преобладают западные ветры. Чем выше над поверхностью Земли, тем ярче они выражены. Эти ветры достигают наибольшей скорости, как правило, на высоте 9-12 км. На этих высотах западные ветры могут стать при определенных условиях сверхураганными: их скорость может превышать 300 км/ч. Горизонтальный перенос воздуха сопровождается вертикальными и турбулентными (неупорядочными) движениями. Поэтому воздух непрерывно перемешивается. А так как при этом перемещаются огромные объемы воздуха, то в тропосфере постоянно образуются и рассеиваются облака, выпадают и прекращаются атмосферные осадки.

Над тропосферой между высотами 8-17 и 50-55 км находится стратосфера.* Она характеризуется возрастанием температуры с высотой в экваториальной зоне от -40oС, а в полярных зонах от -80oС. до температур, близких к 0oС. Стратосфера отличается от тропосферы малой турбулентностью воздушных масс, ничтожным содержанием водяного пара, повышенным по сравнению с ниже- и вышележащими слоями атмосферы содержанием озона.

Слой воздуха, отделяющий тропосферу от стратосферы, называют тропопаузой. Это сравнительно тонкий слой атмосферы, измеряемый десятками и сотнями метров.

Выше стратосферы до высот порядка 80 км находится мезосфера. В ней температура с высотой падает и у верхней границы -80oС. Здесь иногда (чаще летом) возникают тонкие облака. Так как при освещении Солнцем из-за горизонта эти облака блестят, их называют серебристыми. Природа серебристых облаков изучена пока недостаточно. Предполагается, что они состоят из частиц пыли. Переходный слой между стратосферой и мезосферой называют стратопаузой.

Между высотами 80 и 800 км располагается термосфера.* На высоте около 100 км (рис. 21) температура переходит через 0oС, в слое 150-200 км она доходит до 500oС, а на высотах 500-600 км превышает 1500oС. По данным, полученным с искусственных спутников Земли, в верхней термосфере температура достигает почти 2000oС и в течение суток значительно колеблется. Эти колебания достигают +100oС. В термосфере на температуру существенное влияние оказывает радиация Солнца.

В термосфере газы находятся большей частью в атомарном состоянии. Под действием ультрафиолетового и корпускулярного излучений Солнца, обладающих большой энергией, от нейтральных атомов и молекул воздуха отщепляются электроны. Атомы и молекулы, потерявшие по одному или несколько электронов, приобретают положительные заряды, а свободные электроны снова присоединяются к нейтральным атомам или молекулам и наделяют их своим отрицательным зарядом. Такие положительно и отрицательно заряженные атомы и молекулы называются ионами. Газы, содержащие ионы, т.е. получившие электрический заряд, называются ионизированными. Учитывая способность газов термосферы ионизироваться, ее называют также ионосферой.*

При большой концентрации ионов газы становятся электропроводными. Заряженные частицы солнечного излучения - корпускулы* - под влиянием магнитного поля Земли отклоняются в сторону высоких широт. Войдя в атмосферу, корпускулы усиливают ионизацию газов настолько, что начинается свечение газов. Так возникают полярные сияния: красивые многокрасочные полосы, дуги, занавеси, загорающиеся в ночном небе, преимущественно в высоких широтах Земли. Если эти сияния сопровождаются сильными магнитными бурями, то их можно увидеть в умеренной зоне и даже в субтропиках и тропиках. Обычно полярные сияния бывают на высотах около 100 км, но нередко они наблюдаются на высотах и в нескольких сотен километров.

Ионосфера влияет на распространение радиоволн. Ионизированные слои отражают средние и короткие радиоволны. Последние вновь возвращаются на земную поверхность, но уже на значительном отдалении от места радиопередачи, причем такие отражения короткие радиоволны способны совершать несколько раз. Это позволяет реализовать с их помощью дальнюю радиосвязь. Однако при вспышках на Солнце и усилении его ультрафиолетового излучения происходят сильные возмущения ионосферы и магнитного поля Земли, приводящие к тому, что ионосфера начинает хуже отражать радиоволны и даже пропускать их в космос. Радиосвязь при этом нарушается.

В некоторых слоях ионосферы концентрация свободных электронов достигает большей, чем в других слоях, величины. Известны четыре таких слоя. Они располагаются на высотах 60-80, 100-120, 180-200 и 300-400 км.

Экзосфера* - самая верхняя, сильно разреженная часть атмосферы. Предположительно температура газов в ней достигает до 2000oС

В конце 1950-х годов внимание ученых привлек к себе слой атмосферы, содержащий одну из модификаций кислорода - озон.* Этот газ имеет синий цвет и резкий запах. Он образуется из обычного кислорода при электрических разрядах (например, во время грозы) или под действием ультрафиолетового излучения (например, в стратосфере под действием ультрафиолетового излучения Солнца).

Большая часть озона, находящегося в атмосфере, расположена на высотах от 10 до 50 км с максимумом концентрации на высотах 20-25 км. Основной слой озона, называемый озоносфера,* достаточно тонок: если при нормальном давлении и температуре удалось бы сконцентрировать весь распространенный в атмосфере озон, то образовалась бы пленка толщиной всего около 3 мм !

Озоносфера практически полностью принимает на себя, т.е. поглощает, опасное для всего живого жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца. Благодаря этому слою оно не доходит до поверхности Земли, и поэтому на нашей планете вот уже сотни миллионов лет существуют условия, благоприятные для развития жизни.

Первые данные глобальных наблюдений за озоносферой появились с приходом эры космических исследований. В частности, было установлено, что местами озоновый слой уменьшается и его толщина приближается к предельной величине, при которой защитные функции озоносферы* могут перестать выполняться. В научный обиход были введены такие термины, как озоновые "дыры" и "мини-дыры".

Например, озоновая дыра, сравнимым по своим размерам с территорией США, стала развиваться над Антарктидой. Эта "дыра" достигла максимальных размеров в 1987 году. Толщина основного слоя озоносферы по всей площади "дыры" была при этом всего лишь 10-15 см. Развитие озоновой "дыры" в стратосфере Антарктиды в период с 1984 по 1988 год показано на рис. 22. Здесь изображены виды Земли со стороны Южного полюса, соответствующие пяти указанным годам. Сплошными линиями отмечены контуры Антарктиды и других материков, а изображения озоновой "дыры" заштрихованы.

Дело в том, что Антарктида представляет собой монолитный ледяной материк.

Воздушные массы над ним изолированы от остальной атмосферы. Возникающие в них осенью полярные вихри остаются неизменными вплоть до середины весны, но именно они и разрушают озоновый слой.

В Арктике же совершенно иные условия: через льды, а особенно полыньи и разводья, океан постоянно отдает тепло атмосфере, воздух активно обменивается с воздушными массами более южных широт. Поэтому полярные вихри здесь существуют недолго и достаточно быстро разделяются на отдельные вихри. Это предохраняет озоновый слой от разрушения. Именно поэтому в Северном полушарии заметного уменьшения общего содержания озона пока не наблюдалось. Здесь в зимние месяцы она уменьшается местами всего на 6-8%. В частности, в субтропических и тропических областях Земли содержание озона понижается иногда вдвое по сравнению с нормой, приводя к возникновению. "Мини-дыр" диаметром не более 3000 километров. Последние существуют обычно от нескольких дней до 2-3 недель. Над Россией озоновая "мини-дыра" была зафиксирована только однажды - в 1986 году (над Московской областью).

Имеются две гипотезы истощения озонового слоя Земли. Первая связывает убыль озона в атмосфере с естественными процессами, вторая - с антропогенным воздействием на земную атмосферу.

Гипотеза естественного разрушения озона основывается на том, что динамические процессы, существующие в атмосфере, вызывают перераспределение озона: восходящие потоки воздуха вытесняют озон из нижних слоев вверх, а затем с горизонтальными меридиональными движениями он распространяется по всей атмосфере. При этом над районами с интенсивными восходящими движениями общее содержание озона заметно падает.

Эту гипотезу удалось проверить экспериментально американским ученым. В периоды возникновения озоновых "дыр" в Антарктиде. Они измеряли концентрацию малых составляющих атмосферы на различных высотах. Оказалось, что при возникновении озоновых "дыр" отсутствуют восходящие потоки воздуха. Скорее наоборот, имеются явно выраженные нисходящие потоки. Это может приводить только к увеличению содержания озона. Другими словами, прямые градиентные измерения гипотезу естественного разрушения озона не подтверждают.

Гипотеза антропогенного разрушения озонового слоя базируется на химическом воздействии на него, прежде всего хлора. Содержание свободного хлора в зонах, где ситуация близка к озоновой "дыре", обычно бывает в 100 и даже 400 раз выше, чем в окружающих областях атмосферы. Но именно хлор активнее всего разрушает озон. Эту гипотезу подтверждают в настоящее время многие эксперименты.

Особую опасность для озонового слоя представляют хлорфторуглероды иначе называемые фреонами.* Это синтезируемые органические вещества, широко применяемые в различных отраслях промышленности и в быту. Их используют, в частности, в холодильниках, кондиционерах, аэрозольных упаковках лаков, красок, инсектицидов. Сами по себе фреоны нетоксичны и неопасны для здоровья людей. Но они являются весьма стойкими соединениями и рано или поздно за счет турбулентных движений воздуха достигают высот 20-25 км. Здесь под действием солнечного ультрафиолетового излучения они распадаются, При этом выделяется хлор, а одной молекулы хлора достаточно, чтобы разрушить десять тысяч молекул озона.

В настоящее время считается, что озоновые "дыры" над Антарктидой связаны прежде всего с антропогенным воздействием. Фреоны, выброшенные в атмосферу где-то даже далеко от Антарктиды, разносятся по всей атмосфере, но та их часть, которая достигает пространства над Антарктидой попадает в изолированный полярный вихрь. Последний представляет собой, по существу, закрытый "котел", в котором в течение всей южнополярной зимы и начала весны не происходит обмена воздушными массами. Процесс катастрофического разрушения озона идет беспрепятственно, и озоновая "дыра" держится устойчиво. Лишь к середине весны полярный вихрь распадается, и "дыра" начинает затягиваться.

Если сократить выброс фреонов в атмосферу, то она сама сможет восстановиться. В 1987 году в Монреале был выработан, принят и сейчас выполняется рядом стран, в том числе Россией, Протокол об озоноразрушающих веществах. Он предусматривает замораживание и последующее сокращение производства наиболее опасных для озонового слоя веществ. Предполагается, что в 2000 году человечество полностью откажется от использования в промышленности всех веществ, воздействующих на озоновый слой Земли.

 

de.ifmo.ru



Рейтинг публикации:

Нравится4




Комментарии (0) | Распечатать

Добавить новость в:


 



 
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Чтобы писать комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.






» Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации. Зарегистрируйтесь на портале чтобы оставлять комментарии
 


Новости по дням
«    Июнь 2021    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930 

Погода
Яндекс.Погода


Реклама


Загрузка...

Опрос
Уход Лукашенко




Реклама
Загрузка...

Облако тегов
Аварии и ЧП на АЭС, Акция: Пропаганда России, Америка настоящая, Арктика и Антарктика, Блокчейн и криптовалюты, Воспитание, Высшие ценности страны, Геополитика, Импортозамещение, ИнфоФронт, Кипр и кризис Европы, Кризис Белоруссии, Кризис Британии Brexit, Кризис Европы, Кризис США, Кризис Турции, Кризис Украины, Кризис в России, Любимая Россия, Навальный, Новости Украины, Оружие России, Остров Крым, Правильные ленты, Россия, Сделано в России, Ситуация в Сирии, Ситуация вокруг Ирана, Скажем НЕТ Ура-пЭтриотам, Скажем НЕТ хомячей рЭволюции, Служение России, Солнце, Трагедия Фукусимы Япония, Хроника эпидемии, видео, коронавирус, новости, политика, сша, украина

Показать все теги
Реклама

Популярные
статьи



Реклама одной строкой

    Главная страница  |  Регистрация  |  Сотрудничество  |  Статистика  |  Обратная связь  |  Реклама  |  Помощь порталу
    ©2003-2020 ОКО ПЛАНЕТЫ

    Материалы предназначены только для ознакомления и обсуждения. Все права на публикации принадлежат их авторам и первоисточникам.
    Администрация сайта может не разделять мнения авторов и не несет ответственность за авторские материалы и перепечатку с других сайтов. Ресурс может содержать материалы 16+


    Map