Przestrzeń jest wypełniona energią. Energia nierównomiernie wypełnia przestrzeń. Są miejsca jego koncentracji i rozładowania. W ten sposób możesz oszacować gęstość. Planeta jest układem uporządkowanym, z maksymalną gęstością materii w centrum i stopniowym spadkiem koncentracji w kierunku obrzeży. Siły oddziaływania określają stan materii, formę, w jakiej istnieje. Fizyka opisuje ogólny stan substancji: solidny, ciecz, gaz i tak dalej.
Atmosfera jest medium gazowym otaczającym planetę. Atmosfera Ziemi umożliwia swobodny ruch i przepuszcza światło, tworząc przestrzeń, w której kwitnie życie.
Obszar od powierzchni ziemi do wysokości około 16 kilometrów (mniej od równika do biegunów, również zależy od pory roku) nazywany jest troposferą. Troposfera to warstwa zawierająca około 80% powietrza w atmosferze i prawie całą parę wodną. To tutaj zachodzą procesy, które kształtują pogodę. Ciśnienie i temperatura spadają wraz z wysokością. Przyczyną spadku temperatury powietrza jest proces adiabatyczny, gdy gaz rozpręża się, ochładza się. Na górnej granicy troposfery wartości mogą sięgać -50, -60 stopni Celsjusza.
Dalej jest Stratosfera. Rozciąga się do 50 kilometrów. W tej warstwie atmosfery temperatura wzrasta wraz z wysokością, osiągając w najwyższym punkcie wartość około 0 C. Wzrost temperatury spowodowany jest procesem pochłaniania promieni ultrafioletowych przez warstwę ozonową. Promieniowanie powoduje reakcję chemiczną. Cząsteczki tlenu rozkładają się na pojedyncze atomy, które mogą łączyć się z normalnymi cząsteczkami tlenu, tworząc ozon.
Promieniowanie słoneczne o długości fali od 10 do 400 nanometrów jest klasyfikowane jako ultrafioletowe. Im krótsza długość fali promieniowania UV, tym większe zagrożenie dla żywych organizmów. Tylko niewielka część promieniowania dociera do powierzchni Ziemi, co więcej, do mniej aktywnej części jej widma. Ta cecha natury pozwala uzyskać zdrową opaleniznę.
Kolejna warstwa atmosfery to mezosfera. Granice od około 50 km do 85 km. W mezosferze stężenie ozonu, który może zatrzymywać energię UV, jest niskie, więc temperatura zaczyna spadać wraz z wysokością. W punkcie szczytowym temperatura spada do -90 C, niektóre źródła podają wartość -130 C. Większość meteoroidów spala się w tej warstwie atmosfery.
Warstwa atmosfery, która rozciąga się od wysokości 85 km do odległości 600 km od Ziemi, nazywana jest termosferą. Termosfera jako pierwsza napotkała promieniowanie słoneczne, w tym tzw. ultrafiolet próżniowy.
Próżniowe promieniowanie UV jest opóźniane przez powietrze, ogrzewając w ten sposób tę warstwę atmosfery do ogromnych temperatur. Jednakże, ponieważ ciśnienie tutaj jest niezwykle niskie, ten pozornie żarzący się gaz nie ma takiego samego wpływu na obiekty, jak w warunkach na powierzchni Ziemi. Wręcz przeciwnie, przedmioty umieszczone w takim środowisku ostygną.
Na wysokości 100 km przechodzi linia warunkowa „Linia Karmana”, która jest uważana za początek kosmosu.
Zorze polarne występują w termosferze. W tej warstwie atmosfery słoneczny wiatr oddziałuje z polem magnetycznym planety.
Ostatnią warstwą atmosfery jest egzosfera, zewnętrzna powłoka rozciągająca się na tysiące kilometrów. Egzosfera jest praktycznie pustym miejscem, jednak liczba wędrujących tu atomów jest o rząd wielkości większa niż w przestrzeni międzyplanetarnej.
Osoba oddycha powietrzem. Normalne ciśnienie to 760 milimetrów słupa rtęci. Na wysokości 10 000 m ciśnienie wynosi około 200 mm. rt. Sztuka. Na tej wysokości człowiek prawdopodobnie może oddychać, przynajmniej nie przez długi czas, ale wymaga to przygotowania. Państwo będzie oczywiście niesprawne.
Skład gazowy atmosfery: 78% azotu, 21% tlenu, około jednego procenta argonu, wszystko inne to mieszanina gazów stanowiąca najmniejszy ułamek całości.
Gazowa otoczka, która otacza naszą planetę Ziemię, znana jako atmosfera, składa się z pięciu głównych warstw. Warstwy te powstają na powierzchni planety, z poziomu morza (czasami poniżej) i wznoszą się w przestrzeń kosmiczną w następującej kolejności:
Schemat głównych warstw atmosfery ziemskiej
Pomiędzy każdą z tych pięciu głównych warstw znajdują się strefy przejściowe zwane „pauzami”, w których zachodzą zmiany temperatury, składu i gęstości powietrza. Wraz z przerwami atmosfera ziemska składa się w sumie z 9 warstw.
Ze wszystkich warstw atmosfery troposfera jest tą, którą najlepiej znamy (czy zdajesz sobie z tego sprawę, czy nie), ponieważ żyjemy na jej dnie - na powierzchni planety. Otacza powierzchnię Ziemi i rozciąga się w górę na kilka kilometrów. Słowo troposfera oznacza „zmianę piłki”. Bardzo trafna nazwa, ponieważ w tej warstwie dzieje się codzienna pogoda.
Zaczynając od powierzchni planety, troposfera wznosi się na wysokość od 6 do 20 km. Dolna jedna trzecia warstwy najbliżej nas zawiera 50% wszystkich gazy atmosferyczne. To jedyna część całej kompozycji atmosfery, która oddycha. Ze względu na to, że powietrze jest ogrzewane od dołu przez powierzchnię ziemi, pochłaniając energia cieplna Słońce wraz ze wzrostem wysokości obniża temperaturę i ciśnienie w troposferze.
Na górze znajduje się cienka warstwa zwana tropopauzą, która jest tylko buforem między troposferą a stratosferą.
Stratosfera to kolejna warstwa atmosfery. Rozciąga się od 6-20 km do 50 km nad powierzchnią ziemi. Jest to warstwa, w której lata większość komercyjnych samolotów i balonów.
Tutaj powietrze nie płynie w górę iw dół, ale porusza się równolegle do powierzchni w bardzo szybkich prądach powietrza. Wraz ze wznoszeniem się, temperatura wzrasta dzięki obfitości naturalnego ozonu (O 3 ) - produktu ubocznego promieniowania słonecznego i tlenu, który ma zdolność pochłaniania szkodliwych promienie ultrafioletowe słońce (każdy wzrost temperatury wraz z wysokością w meteorologii jest znany jako „inwersja”).
Ponieważ stratosfera ma więcej ciepłe temperatury poniżej i chłodniej powyżej konwekcja (pionowy ruch mas powietrza) jest rzadkością w tej części atmosfery. W rzeczywistości burzę szalejącą w troposferze można zobaczyć ze stratosfery, ponieważ warstwa działa jak „czapka” konwekcji, przez którą chmury burzowe nie przenikają.
Za stratosferą ponownie pojawia się warstwa buforowa, tym razem zwana stratopauzą.
Mezosfera znajduje się około 50-80 km od powierzchni Ziemi. Górna mezosfera to najzimniejsze naturalne miejsce na Ziemi, gdzie temperatury mogą spaść poniżej -143°C.
Po mezosferze i mezopauzie znajduje się termosfera, znajdująca się między 80 a 700 km nad powierzchnią planety i zawierająca mniej niż 0,01% całkowitego powietrza w powłoce atmosferycznej. Temperatury dochodzą tu do +2000 °C, ale ze względu na silne rozrzedzenie powietrza i brak cząsteczek gazu do wymiany ciepła, te wysokie temperatury postrzegany jako bardzo zimny.
Na wysokości około 700-10 000 km nad powierzchnią ziemi znajduje się egzosfera - zewnętrzna krawędź atmosfery, granicząca z przestrzenią. Tutaj satelity meteorologiczne krążą wokół Ziemi.
Jonosfera nie jest osobną warstwą i tak naprawdę termin ten odnosi się do atmosfery znajdującej się na wysokości od 60 do 1000 km. Obejmuje najwyższe części mezosfery, całą termosferę i część egzosfery. Jonosfera otrzymała swoją nazwę, ponieważ to w tej części atmosfery promieniowanie słoneczne jest zjonizowane podczas przechodzenia przez nią pola magnetyczne Ląduje na i . Zjawisko to jest obserwowane z ziemi jako zorza polarna.
Atmosfera to gazowa powłoka naszej planety, która obraca się wraz z Ziemią. Gaz w atmosferze nazywa się powietrzem. Atmosfera styka się z hydrosferą i częściowo pokrywa litosferę. Ale trudno jest określić górne granice. Konwencjonalnie przyjmuje się, że atmosfera rozciąga się w górę na około trzy tysiące kilometrów. Tam płynnie płynie w pozbawioną powietrza przestrzeń.
Tworzenie skład chemiczny atmosfera zaczęła się około czterech miliardów lat temu. Początkowo atmosfera składała się wyłącznie z lekkich gazów – helu i wodoru. Według naukowców, wstępnym warunkiem powstania powłoki gazowej wokół Ziemi były erupcje wulkaniczne, które wraz z lawą wyemitowały ogromną ilość gazów. Następnie rozpoczęła się wymiana gazowa z przestrzeniami wodnymi, z żywymi organizmami, z produktami ich działalności. Skład powietrza stopniowo się zmieniał i nowoczesna forma powstała kilka milionów lat temu.
Głównymi składnikami atmosfery są azot (około 79%) i tlen (20%). Pozostały procent (1%) stanowią gazy: argon, neon, hel, metan, dwutlenek węgla, wodór, krypton, ksenon, ozon, amoniak, dwutlenek siarki i azot, podtlenek azotu i tlenek węgla wchodzące w skład tego procent.
Ponadto powietrze zawiera parę wodną i cząstki stałe (pyłki roślin, kurz, kryształki soli, zanieczyszczenia aerozolowe).
W ostatnie czasy naukowcy odnotowują nie jakościową, ale ilościową zmianę niektórych składników powietrza. A powodem tego jest osoba i jej działalność. Tylko w ciągu ostatnich 100 lat dwutlenek węgla znacznie wzrosła! Jest to obarczone wieloma problemami, z których najbardziej globalnym jest zmiana klimatu.
Atmosfera odgrywa kluczową rolę w kształtowaniu klimatu i pogody na Ziemi. Wiele zależy od ilości światła słonecznego, charakteru podłoża i cyrkulacji atmosferycznej.
Spójrzmy na czynniki w kolejności.
1. Atmosfera przenosi ciepło promieni słonecznych i pochłania szkodliwe promieniowanie. Starożytni Grecy wiedzieli, że promienie Słońca padają na różne części Ziemi pod różnymi kątami. Samo słowo „klimat” w tłumaczeniu ze starożytnej greki oznacza „stok”. Tak więc na równiku promienie słoneczne padają prawie pionowo, ponieważ jest tu bardzo gorąco. Im bliżej biegunów, tym większy kąt nachylenia. A temperatura spada.
2. Z powodu nierównomiernego nagrzewania się Ziemi w atmosferze powstają prądy powietrzne. Są one klasyfikowane według ich wielkości. Najmniejsze (dziesiątki i setki metrów) to wiatry lokalne. Potem następują monsuny i pasaty, cyklony i antycyklony, planetarne strefy czołowe.
Wszystkie te masy powietrza nieustannie się poruszają. Niektóre z nich są dość statyczne. Na przykład pasaty wiejące z subtropików w kierunku równika. Ruch innych jest w dużej mierze zależny od ciśnienia atmosferycznego.
3. Kolejnym czynnikiem wpływającym na kształtowanie się klimatu jest ciśnienie atmosferyczne. To ciśnienie powietrza na powierzchni ziemi. Jak wiadomo, masy powietrza przemieszczają się z obszaru o wysokim ciśnieniu atmosferycznym w kierunku obszaru, w którym to ciśnienie jest niższe.
W sumie jest 7 stref. Równik - strefa niskie ciśnienie. Dalej, po obu stronach równika aż do trzydziestych szerokości geograficznych - region wysokie ciśnienie. Od 30° do 60° - znowu niskie ciśnienie. A od 60° do biegunów – strefa wysokiego ciśnienia. Między tymi strefami krążą masy powietrza. Te, które płyną z morza na ląd, przynoszą deszcz i złą pogodę, a te, które wieją z kontynentów, przynoszą pogodną i suchą pogodę. W miejscach zderzenia prądów powietrza tworzą się strefy frontu atmosferycznego, które charakteryzują się opadami i niesprzyjającą, wietrzną pogodą.
Naukowcy udowodnili, że nawet samopoczucie człowieka zależy od ciśnienia atmosferycznego. Zgodnie z międzynarodowymi standardami normalne ciśnienie atmosferyczne wynosi 760 mm Hg. kolumna w 0°C. Liczba ta jest obliczana dla tych obszarów lądu, które są prawie na równi z poziomem morza. Ciśnienie spada wraz z wysokością. Dlatego na przykład w Petersburgu 760 mm Hg. - jest normą. Ale dla Moskwy, która znajduje się wyżej, normalne ciśnienie wynosi 748 mm Hg.
Nacisk zmienia się nie tylko w pionie, ale także w poziomie. Jest to szczególnie odczuwalne podczas przechodzenia cyklonów.
Atmosfera przypomina ciasto warstwowe. A każda warstwa ma swoje własne cechy.
. Troposfera to warstwa najbliższa Ziemi. „Grubość” tej warstwy zmienia się wraz z oddalaniem się od równika. Powyżej równika warstwa ciągnie się w górę na 16-18 km, w strefach umiarkowanych - na 10-12 km, na biegunach - na 8-10 km.
To tutaj zawarte jest 80% całkowitej masy powietrza i 90% pary wodnej. Tworzą się tu chmury, powstają cyklony i antycyklony. Temperatura powietrza zależy od wysokości terenu. Średnio spada o 0,65°C na każde 100 metrów.
. tropopauza- warstwa przejściowa atmosfery. Jego wysokość wynosi od kilkuset metrów do 1-2 km. Temperatura powietrza latem jest wyższa niż zimą. Na przykład nad biegunami zimą -65 ° C. A nad równikiem o każdej porze roku jest -70 ° C.
. Stratosfera- jest to warstwa, której górna granica biegnie na wysokości 50-55 kilometrów. Turbulencja jest tu niewielka, zawartość pary wodnej w powietrzu jest znikoma. Ale dużo ozonu. Jego maksymalne stężenie występuje na wysokości 20-25 km. W stratosferze temperatura powietrza zaczyna rosnąć i osiąga +0,8 ° C. Wynika to z faktu, że warstwa ozonowa oddziałuje z promieniowaniem ultrafioletowym.
. Stratopauza- niska warstwa pośrednia między stratosferą a podążającą za nią mezosferą.
. Mezosfera- górna granica tej warstwy wynosi 80-85 kilometrów. Tu zachodzą złożone procesy fotochemiczne z udziałem wolnych rodników. To oni zapewniają tej delikatnej, niebieskiej poświaty naszej planety, która jest widoczna z kosmosu.
Większość komet i meteorytów spala się w mezosferze.
. mezopauza- kolejna warstwa pośrednia, której temperatura powietrza wynosi co najmniej -90 °.
. Termosfera- dolna granica zaczyna się na wysokości 80 - 90 km, a górna granica warstwy przechodzi w przybliżeniu na znak 800 km. Temperatura powietrza rośnie. Może wahać się od +500°C do +1000°C. W ciągu dnia wahania temperatury sięgają setek stopni! Ale powietrze tutaj jest tak rozrzedzone, że rozumienie terminu „temperatura”, tak jak sobie to wyobrażamy, nie jest tutaj właściwe.
. Jonosfera- łączy mezosferę, mezopauzę i termosferę. Powietrze składa się tu głównie z cząsteczek tlenu i azotu, a także z quasi-neutralnej plazmy. promienie słoneczne, wpadając w jonosferę silnie jonizują cząsteczki powietrza. W dolnej warstwie (do 90 km) stopień jonizacji jest niski. Im wyższy, tym większa jonizacja. Tak więc na wysokości 100-110 km elektrony są skoncentrowane. Przyczynia się to do odbicia krótkich i średnich fal radiowych.
Najważniejszą warstwą jonosfery jest górna, która znajduje się na wysokości 150-400 km. Jego osobliwością jest to, że odbija fale radiowe, co przyczynia się do transmisji sygnałów radiowych na duże odległości.
To w jonosferze występuje takie zjawisko jak zorza polarna.
. Egzosfera- składa się z atomów tlenu, helu i wodoru. Gaz w tej warstwie jest bardzo rozrzedzony, a atomy wodoru często uciekają w przestrzeń kosmiczną. Dlatego ta warstwa nazywana jest „strefą rozproszenia”.
Pierwszym naukowcem, który zasugerował, że nasza atmosfera ma wagę, był Włoch E. Torricelli. Na przykład Ostap Bender w powieści „Złoty cielę” ubolewał, że każda osoba była ściskana przez słup powietrza o wadze 14 kg! Ale wielki strateg trochę się mylił. Dorosła osoba odczuwa nacisk 13-15 ton! Ale nie czujemy tej ciężkości, ponieważ ciśnienie atmosferyczne jest równoważone ciśnieniem wewnętrznym człowieka. Waga naszej atmosfery wynosi 5 300 000 000 000 000 ton. Liczba ta jest kolosalna, choć stanowi zaledwie jedną milionową wagi naszej planety.
