Atmosfääri roll Maa elus

Atmosfäär on hapniku allikas, mida inimesed hingavad. Kõrgusele tõustes aga kogu atmosfäärirõhk langeb, mille tulemusena väheneb hapniku osarõhk.

Inimese kopsud sisaldavad ligikaudu kolm liitrit alveolaarset õhku. Kui õhurõhk on normaalne, on hapniku osarõhk alveolaarses õhus 11 mm Hg. Art., Süsinikdioksiidi rõhk - 40 mm Hg. Art., ja veeaur - 47 mm Hg. Art. Kõrguse suurenemisega hapniku rõhk väheneb ning veeauru ja süsinikdioksiidi rõhk kopsudes kokku jääb samaks - ligikaudu 87 mm Hg. Art. Kui õhurõhk on selle väärtusega võrdne, lakkab hapnik kopsudesse voolamast.

Atmosfäärirõhu languse tõttu 20 km kõrgusel hakkab siin keema inimkehas vesi ja interstitsiaalne kehavedelik. Kui te survekabiini ei kasuta, sureb inimene sellisel kõrgusel peaaegu silmapilkselt. Seetõttu pärineb "kosmos" inimkeha füsioloogiliste omaduste seisukohalt 20 km kõrguselt merepinnast.

Atmosfääri roll Maa elus on väga suur. Nii on inimesed näiteks tänu tihedatele õhukihtidele - troposfäärile ja stratosfäärile kaitstud kiirguse eest. Kosmoses, haruldases õhus, üle 36 km kõrgusel, toimib ioniseeriv kiirgus. Üle 40 km kõrgusel - ultraviolettkiirgus.

Maapinnast kõrgemale üle 90–100 km kõrgusele tõusmisel toimub järkjärguline nõrgenemine ja seejärel atmosfääri alumises kihis täheldatud inimestele tuttavate nähtuste täielik kadumine:

Heli ei levi.

Puudub aerodünaamiline jõud ja takistus.

Soojust ei edastata konvektsiooniga jne.

Atmosfäärikiht kaitseb Maad ja kõiki elusorganisme kosmilise kiirguse, meteoriitide eest, vastutab hooajaliste temperatuurikõikumiste reguleerimise, igapäevaste tasakaalustamise ja võrdsustamise eest. Atmosfääri puudumisel Maal kõiguks ööpäevane temperatuur +/-200°C piires. Atmosfäärikiht on elu andev "puhver" maapinna ja avakosmose vahel, niiskuse ja soojuse kandja, atmosfääris toimuvad fotosünteesi ja energiavahetuse protsessid – kõige olulisemad biosfääri protsessid.

Atmosfääri kihid Maa pinnast alates

Atmosfäär on kihiline struktuur, milleks on Maa pinnast lähtudes järgmised atmosfääri kihid:

Troposfäär.

Stratosfäär.

Mesosfäär.

Termosfäär.

Eksosfäär

Iga kihi vahel ei ole teravaid piire ning nende kõrgust mõjutavad laiuskraad ja aastaajad. See kihiline struktuur tekkis erinevatel kõrgustel temperatuurimuutuste tulemusena. Tänu atmosfäärile näeme sädelevaid tähti.

Maa atmosfääri struktuur kihtide kaupa:

Millest koosneb maa atmosfäär?

Iga atmosfäärikiht erineb temperatuuri, tiheduse ja koostise poolest. Atmosfääri kogupaksus on 1,5-2,0 tuhat km. Millest koosneb maa atmosfäär? Praegu on see erinevate lisanditega gaaside segu.

Troposfäär

Maa atmosfääri struktuur saab alguse troposfäärist, mis on umbes 10-15 km kõrgune atmosfääri alumine osa. Siin on koondunud suurem osa atmosfääriõhust. Troposfääri iseloomulik tunnus on temperatuuri langus 0,6 ˚C, kui tõusete iga 100 meetri järel. Troposfäär on endasse koondanud peaaegu kogu atmosfääri veeauru, siin tekivad ka pilved.

Troposfääri kõrgus muutub iga päev. Lisaks varieerub selle keskmine väärtus sõltuvalt laiuskraadist ja aastaajast. Troposfääri keskmine kõrgus pooluste kohal on 9 km, ekvaatori kohal - umbes 17 km. Aasta keskmine õhutemperatuur on ekvaatori kohal +26 ˚C ja põhjapooluse kohal -23 ˚C. Troposfääri piiri ülemine joon ekvaatori kohal on aasta keskmine temperatuur umbes –70 ˚C ning põhjapooluse kohal suvel –45 ˚C ja talvel –65 ˚C. Seega, mida kõrgem on kõrgus, seda madalam on temperatuur. Päikesekiired läbivad vabalt troposfääri, soojendades Maa pinda. Päikese poolt kiirgavat soojust hoiavad kinni süsihappegaas, metaan ja veeaur.

Stratosfäär

Troposfääri kihi kohal asub stratosfäär, mille kõrgus on 50-55 km. Selle kihi eripära on temperatuuri tõus koos kõrgusega. Troposfääri ja stratosfääri vahel asub üleminekukiht, mida nimetatakse tropopausiks.

Ligikaudu 25 kilomeetri kõrguselt hakkab stratosfäärikihi temperatuur tõusma ja saavutab maksimaalselt 50 km kõrguse saavutamisel väärtused +10 kuni +30 ˚C.

Stratosfääris on väga vähe veeauru. Mõnikord võib umbes 25 km kõrgusel kohata üsna õhukesi pilvi, mida nimetatakse "pärlmutteriks". Päeval ei ole nad märgatavad, kuid öösel helendavad päikesevalguse tõttu, mis jääb horisondi alla. Pärlmutterpilvede koostis on ülejahtunud veepiisad. Stratosfäär koosneb peamiselt osoonist.

Mesosfäär

Mesosfääri kihi kõrgus on ligikaudu 80 km. Siin ülespoole tõustes temperatuur langeb ja ülemisel piiril jõuab see väärtusteni, mis on mitukümmend C˚ alla nulli. Mesosfääris võib täheldada ka pilvi, mis on oletatavasti tekkinud jääkristallidest. Neid pilvi nimetatakse hõbedaseks. Mesosfääri iseloomustab atmosfääri külmim temperatuur: -2 kuni -138 ˚C.

Termosfäär

See atmosfäärikiht sai oma nime kõrgete temperatuuride tõttu. Termosfäär koosneb:

Ionosfäär.

eksosfäärid.

Ionosfääri iseloomustab haruldane õhk, mille iga sentimeeter 300 km kõrgusel koosneb 1 miljardist aatomist ja molekulist ning 600 km kõrgusel enam kui 100 miljonist.

Ionosfääri iseloomustab ka kõrge õhuionisatsioon. Need ioonid koosnevad laetud hapnikuaatomitest, lämmastikuaatomite laetud molekulidest ja vabadest elektronidest.

Eksosfäär

800-1000 km kõrguselt algab eksosfäärikiht. Gaasiosakesed, eriti kerged, liiguvad siin suure kiirusega, ületades gravitatsioonijõu. Sellised osakesed lendavad oma kiire liikumise tõttu atmosfäärist välja avakosmosesse ja hajuvad. Seetõttu nimetatakse eksosfääri dispersioonisfääriks. Kosmosesse lendavad valdavalt vesinikuaatomid, mis moodustavad eksosfääri kõrgeimad kihid. Tänu atmosfääri ülemistes kihtides ja päikesetuule osakestele saame jälgida virmalisi.

Satelliidid ja geofüüsikalised raketid võimaldasid tuvastada elektriliselt laetud osakestest - elektronidest ja prootonitest - koosneva planeedi kiirgusvöö ülaosa atmosfääri.

Mesosfäär

See asub stratosfääri kohal ja on kest, milles kuni 80–85 km kõrguseni langeb temperatuur atmosfääri kui terviku jaoks miinimumini. USA-Kanada rajatisest Fort Churchillis (Kanada) saadetud meteoroloogilised raketid registreerisid rekordmadalad temperatuurid kuni -110 °C. Mesosfääri ülempiir (mesopaus) langeb ligikaudu kokku röntgenikiirguse ja Päikese lühima lainepikkusega ultraviolettkiirguse aktiivse neeldumise piirkonna alumise piiriga, millega kaasneb gaasi kuumutamine ja ioniseerimine.

Suvel polaaraladel tekivad mesopausis sageli pilvesüsteemid, mis hõivavad suure ala, kuid millel on vähe vertikaalset arengut. Sellised öösel helendavad pilved võimaldavad sageli tuvastada ulatuslikku lainetavat õhuliikumist mesosfääris. Nende pilvede koostist, niiskuse ja kondensatsioonituumade allikaid, dünaamikat ja seost meteoroloogiliste teguritega ei ole veel piisavalt uuritud.

Termosfäär

See on atmosfäärikiht, milles temperatuur pidevalt tõuseb. Selle võimsus võib ulatuda 600 km-ni. Gaasi rõhk ja sellest tulenevalt ka tihedus vähenevad pidevalt kõrgusega. Maapinna lähedal sisaldab 1 m3 õhku u. 2,5×1025 molekuli, kõrgusel ca. 100 km, termosfääri alumistes kihtides - ligikaudu 1019, 200 km kõrgusel, ionosfääris - 5×1015 ja arvutuste kohaselt ca kõrgusel. 850 km - ligikaudu 1012 molekuli. Planeetidevahelises ruumis on molekulide kontsentratsioon 108-109 1 m3 kohta.

Kõrgusel ca. 100 km kaugusel on molekulide arv väike ja nad põrkuvad üksteisega harva. Keskmist vahemaad, mille kaootiliselt liikuv molekul läbib enne teise sarnase molekuliga kokkupõrget, nimetatakse selle keskmiseks vabaks teeks. Kiht, milles see väärtus suureneb nii palju, et molekulidevaheliste või aatomitevaheliste kokkupõrgete tõenäosust saab tähelepanuta jätta, asub termosfääri ja pealiskihi (eksosfääri) vahelisel piiril ning seda nimetatakse termiliseks pausiks. Termopaus asub umbes 650 km kaugusel maapinnast.

Teatud temperatuuril sõltub molekuli liikumise kiirus selle massist: kergemad molekulid liiguvad kiiremini kui rasked. Madalamates atmosfäärikihtides, kus vaba tee on väga lühike, gaaside molekulmassi järgi eraldumist märgata ei ole, kuid see väljendub üle 100 km. Lisaks lagunevad Päikese ultraviolett- ja röntgenikiirguse mõjul hapnikumolekulid aatomiteks, mille mass on pool molekuli massist. Seetõttu muutub Maa pinnalt eemaldudes aatomihapnik atmosfääri koostises ja u. kõrgusel üha olulisemaks. 200 km saab selle põhikomponendiks. Kõrgemal, umbes 1200 km kaugusel Maa pinnast, domineerivad kerged gaasid – heelium ja vesinik. Need on atmosfääri välimine kiht. See massi järgi eraldamine, mida nimetatakse difuusseks eraldamiseks, sarnaneb segude eraldamisega tsentrifuugiga.

Eksosfäär

eksosfäär nimetatakse atmosfääri välimiseks kihiks, mis määratakse neutraalse gaasi temperatuuri ja omaduste muutuste alusel. Eksosfääris olevad molekulid ja aatomid tiirlevad gravitatsiooni mõjul ballistilistel orbiitidel ümber Maa. Mõned neist orbiitidest on paraboolsed ja sarnased mürskude trajektooridega. Molekulid võivad tiirelda ümber Maa ja elliptilistel orbiitidel, nagu satelliidid. Mõned molekulid, peamiselt vesinik ja heelium, on avatud trajektooridega ja lähevad avakosmosesse.

Atmosfäär(kreeka keelest atmos - aur ja spharia - pall) - Maa õhukest, mis pöörleb koos sellega. Atmosfääri areng oli tihedalt seotud meie planeedil toimuvate geoloogiliste ja geokeemiliste protsessidega, aga ka elusorganismide tegevusega.

Atmosfääri alumine piir langeb kokku Maa pinnaga, kuna õhk tungib pinnase väikseimatesse pooridesse ja lahustub isegi vees.

Ülemine piir 2000–3000 km kõrgusel läheb järk-järgult avakosmosesse.

Hapnikurikas atmosfäär teeb elu Maal võimalikuks. Inimesed, loomad ja taimed kasutavad õhuhapnikku hingamisprotsessis.

Kui atmosfääri poleks, oleks Maa vaikne nagu Kuu. Heli on ju õhuosakeste vibratsioon. Taeva sinine värv on seletatav asjaoluga, et päikesekiired, mis läbivad atmosfääri otsekui läätse kaudu, lagunevad nende komponentvärvideks. Sel juhul on sinise ja sinise värvi kiired kõige rohkem hajutatud.

Atmosfäär hoiab kinni suurema osa Päikese ultraviolettkiirgusest, millel on kahjulik mõju elusorganismidele. Samuti hoiab see soojust Maa pinnal, takistades meie planeedi jahtumist.

Atmosfääri struktuur

Atmosfääris võib eristada mitut kihti, mis erinevad tiheduse ja tiheduse poolest (joonis 1).

Troposfäär

Troposfäär- atmosfääri madalaim kiht, mille paksus pooluste kohal on 8-10 km, parasvöötme laiuskraadidel - 10-12 km ja ekvaatori kohal - 16-18 km.

Riis. 1. Maa atmosfääri ehitus

Troposfääri õhku soojendatakse maapinnalt, st maalt ja veest. Seetõttu langeb õhutemperatuur selles kihis koos kõrgusega iga 100 m kohta keskmiselt 0,6 °C. Troposfääri ülemisel piiril ulatub see -55 °C-ni. Samal ajal on troposfääri ülemise piiri ekvaatori piirkonnas õhutemperatuur -70 °С ja põhjapooluse piirkonnas -65 °С.

Umbes 80% atmosfääri massist on koondunud troposfääri, paikneb peaaegu kogu veeaur, esineb äikest, torme, pilvi ja sademeid ning toimub vertikaalne (konvektsioon) ja horisontaalne (tuul) õhu liikumine.

Võime öelda, et ilm kujuneb peamiselt troposfääris.

Stratosfäär

Stratosfäär- atmosfäärikiht, mis asub troposfääri kohal 8–50 km kõrgusel. Selle kihi taeva värvus näib olevat lilla, mis on seletatav õhu vähenemisega, mille tõttu päikesekiired peaaegu ei haju.

Stratosfäär sisaldab 20% atmosfääri massist. Selle kihi õhk on haruldane, veeauru praktiliselt pole ja seetõttu pilvi ja sademeid peaaegu ei teki. Stratosfääris täheldatakse aga stabiilseid õhuvoolusid, mille kiirus ulatub 300 km/h.

See kiht on kontsentreeritud osoon(osooniekraan, osonosfäär), kiht, mis neelab ultraviolettkiiri, takistades nende edasipääsu Maale ja kaitstes seeläbi meie planeedi elusorganisme. Tänu osoonile on õhutemperatuur stratosfääri ülemisel piiril vahemikus -50 kuni 4-55 °C.

Mesosfääri ja stratosfääri vahel on üleminekuvöönd - stratopaus.

Mesosfäär

Mesosfäär- 50-80 km kõrgusel asuv atmosfäärikiht. Õhutihedus on siin 200 korda väiksem kui Maa pinnal. Taeva värvus mesosfääris tundub must, tähti on näha päeval. Õhutemperatuur langeb -75 (-90)°С-ni.

80 km kõrgusel algab termosfäär.Õhutemperatuur selles kihis tõuseb järsult 250 m kõrgusele ja muutub seejärel konstantseks: 150 km kõrgusel ulatub 220-240 °C; 500-600 km kõrgusel ületab 1500 °C.

Mesosfääris ja termosfääris lagunevad gaasimolekulid kosmiliste kiirte toimel laetud (ioniseeritud) aatomite osakesteks, mistõttu seda atmosfääriosa nimetatakse nn. ionosfäär- 50–1000 km kõrgusel asuv väga haruldane õhukiht, mis koosneb peamiselt ioniseeritud hapnikuaatomitest, lämmastikoksiidi molekulidest ja vabadest elektronidest. Seda kihti iseloomustab kõrge elektrifitseerimine ning sellelt peegelduvad pikad ja keskmised raadiolained nagu peeglist.

Ionosfääris tekivad aurorad - haruldaste gaaside kuma Päikeselt lendavate elektriliselt laetud osakeste mõjul - ja täheldatakse magnetvälja järske kõikumisi.

Eksosfäär

Eksosfäär- atmosfääri välimine kiht, mis asub üle 1000 km. Seda kihti nimetatakse ka hajumissfääriks, kuna gaasiosakesed liiguvad siin suurel kiirusel ja võivad kosmosesse hajuda.

Atmosfääri koostis

Atmosfäär on gaaside segu, mis koosneb lämmastikust (78,08%), hapnikust (20,95%), süsinikdioksiidist (0,03%), argoonist (0,93%), vähesel määral heeliumist, neoonist, ksenoonist, krüptoonist (0,01%), osooni ja muid gaase, kuid nende sisaldus on tühine (tabel 1). Maa õhu kaasaegne koostis pandi paika enam kui sada miljonit aastat tagasi, kuid järsult suurenenud inimtootmisaktiivsus viis sellegipoolest selle muutumiseni. Praegu on CO 2 sisalduse tõus umbes 10-12%.

Atmosfääri moodustavad gaasid täidavad erinevaid funktsionaalseid rolle. Nende gaaside põhilise tähtsuse määrab aga eelkõige see, et nad neelavad väga tugevalt kiirgusenergiat ja avaldavad seega olulist mõju Maa pinna ja atmosfääri temperatuurirežiimile.

Tabel 1. Maapinna lähedal asuva kuiva atmosfääriõhu keemiline koostis

	Mahukontsentratsioon. %	Molekulmass, ühikud
Hapnik
Süsinikdioksiid
Dilämmastikoksiid
	0 kuni 0,00001
Vääveldioksiid	suvel 0 kuni 0,000007; 0 kuni 0,000002 talvel
	0 kuni 0,000002	46,0055/17,03061
Asogdioksiid
Vingugaas

lämmastik, kõige levinum gaas atmosfääris, keemiliselt vähe aktiivne.

Hapnik, erinevalt lämmastikust, on keemiliselt väga aktiivne element. Hapniku spetsiifiline funktsioon on heterotroofsete organismide, kivimite ja vulkaanide poolt atmosfääri paisatavate mittetäielikult oksüdeerunud gaaside orgaanilise aine oksüdeerimine. Ilma hapnikuta ei toimuks surnud orgaanilise aine lagunemist.

Süsinikdioksiidi roll atmosfääris on erakordselt suur. See satub atmosfääri põlemisprotsesside, elusorganismide hingamise ja lagunemise tulemusena ning on ennekõike peamine ehitusmaterjal orgaanilise aine tekkeks fotosünteesi käigus. Lisaks on väga oluline süsihappegaasi omadus edastada lühilainelist päikesekiirgust ja neelata osa termilisest pikalainelisest kiirgusest, mis tekitab nn kasvuhooneefekti, millest tuleb juttu allpool.

Samuti avaldavad mõju atmosfääri protsessidele, eriti stratosfääri termilisele režiimile osoon. See gaas toimib päikese ultraviolettkiirguse loomuliku neelajana ja päikesekiirguse neeldumine viib õhu soojendamiseni. Atmosfääri koguosoonisisalduse igakuised keskmised väärtused varieeruvad sõltuvalt piirkonna laiuskraadist ja aastaajast vahemikus 0,23–0,52 cm (see on osoonikihi paksus maapinna rõhul ja temperatuuril). Osoonisisaldus suureneb ekvaatorilt poolustele ja aastane kõikumine on minimaalne sügisel ja maksimum kevadel.

Atmosfääri iseloomulikuks omaduseks võib nimetada asjaolu, et peamiste gaaside (lämmastik, hapnik, argoon) sisaldus muutub kõrgusega veidi: 65 km kõrgusel atmosfääris on lämmastiku sisaldus 86%, hapniku - 19, argoon - 0,91, 95 km kõrgusel - lämmastik 77, hapnik - 21,3, argoon - 0,82%. Atmosfääriõhu koostise püsivus vertikaalselt ja horisontaalselt säilib selle segunemisega.

Lisaks gaasidele sisaldab õhk veeaur ja tahked osakesed. Viimased võivad olla nii loodusliku kui ka kunstliku (antropogeense) päritoluga. Need on õietolm, tillukesed soolakristallid, teetolm, aerosoollisandid. Kui päikesekiired aknast läbi tungivad, on neid palja silmaga näha.

Eriti palju on tahkeid osakesi linnade ja suurte tööstuskeskuste õhus, kus aerosoolidele lisatakse kütuse põlemisel tekkivaid kahjulikke gaase ja nende lisandeid.

Aerosoolide kontsentratsioon atmosfääris määrab õhu läbipaistvuse, mis mõjutab Maa pinnale jõudvat päikesekiirgust. Suurimad aerosoolid on kondensatsioonituumad (alates lat. kondensatsioon- tihendamine, paksenemine) - aitavad kaasa veeauru muutumisele veepiiskadeks.

Veeauru väärtuse määrab eelkõige see, et see aeglustab maapinna pikalainelist soojuskiirgust; kujutab endast suurte ja väikeste niiskustsüklite peamist lüli; tõstab veetemperatuuri kondenseerumisel.

Veeauru hulk atmosfääris on ajas ja ruumis erinev. Seega ulatub veeauru kontsentratsioon maapinna lähedal 3%-st troopikas kuni 2-10 (15)%-ni Antarktikas.

Keskmine veeauru sisaldus atmosfääri vertikaalses veerus parasvöötme laiuskraadidel on umbes 1,6–1,7 cm (sellise paksusega on kondenseerunud veeauru kiht). Teave veeauru kohta atmosfääri erinevates kihtides on vastuoluline. Eeldati näiteks, et kõrgusvahemikus 20–30 km suureneb eriniiskus kõrgusega tugevalt. Hilisemad mõõtmised näitavad aga stratosfääri suuremat kuivust. Ilmselt sõltub stratosfääri eriniiskus vähe kõrgusest ja on 2–4 mg/kg.

Veeauru sisalduse muutlikkus troposfääris on määratud aurustumise, kondenseerumise ja horisontaalse transpordi koosmõjul. Veeauru kondenseerumise tulemusena tekivad pilved ja sademed vihma, rahe ja lumena.

Vee faasisiirete protsessid toimuvad peamiselt troposfääris, mistõttu on stratosfääris (20-30 km kõrgusel) ja mesosfääris (mesopausi lähedal) pilvi, mida nimetatakse pärlmutter- ja hõbedaseks, suhteliselt harva täheldatud. , samas kui troposfääri pilved katavad sageli umbes 50% kogu Maa pinnast.

Õhus sisalduva veeauru hulk sõltub õhu temperatuurist.

1 m 3 õhku temperatuuril -20 ° C ei tohi sisaldada rohkem kui 1 g vett; temperatuuril 0 ° C - mitte rohkem kui 5 g; +10 °С juures - mitte rohkem kui 9 g; +30 °С juures - mitte rohkem kui 30 g vett.

Järeldus: Mida kõrgem on õhutemperatuur, seda rohkem veeauru see võib sisaldada.

Õhk võib olla rikas ja ei ole küllastunud aur. Seega, kui temperatuuril +30 ° C sisaldab 1 m 3 õhku 15 g veeauru, ei ole õhk veeauruga küllastunud; kui 30 g - küllastunud.

Absoluutne niiskus- see on veeauru kogus, mis sisaldub 1 m 3 õhus. Seda väljendatakse grammides. Näiteks kui öeldakse "absoluutne õhuniiskus on 15", tähendab see, et 1 ml sisaldab 15 g veeauru.

Suhteline niiskus- see on 1 m 3 õhu tegeliku veeauru sisalduse suhe (protsentides) veeauru kogusesse, mida antud temperatuuril võib sisaldada 1 m L. Näiteks kui raadio teatas ilmateate edastamise ajal, et suhteline õhuniiskus on 70%, tähendab see, et õhk sisaldab 70% veeaurust, mida see antud temperatuuril suudab hoida.

Mida suurem on suhteline õhuniiskus, t. mida lähemal on õhk küllastumisele, seda suurem on tõenäosus, et see langeb.

Ekvatoriaalvööndis on alati kõrge (kuni 90%) suhteline õhuniiskus, kuna õhutemperatuur on aastaringselt kõrge ja ookeanide pinnalt toimub suur aurustumine. Sama kõrge suhteline õhuniiskus on polaaraladel, kuid ainult seetõttu, et madalatel temperatuuridel muudab õhu küllastunud või küllastuslähedaseks isegi väike kogus veeauru. Parasvöötme laiuskraadidel on suhteline õhuniiskus hooajaliselt erinev – talvel on see kõrgem ja suvel madalam.

Õhu suhteline niiskus on eriti madal kõrbetes: seal on 1 m 1 õhus kaks kuni kolm korda vähem veeauru, kui antud temperatuuril on võimalik.

Suhtelise õhuniiskuse mõõtmiseks kasutatakse hügromeetrit (kreeka keelest hygros - märg ja metreco - ma mõõdan).

Küllastunud õhk ei suuda jahutamisel endas sama palju veeauru säilitada, see pakseneb (kondenseerub), muutudes udupiiskadeks. Selgel jahedal ööl võib suvel täheldada udu.

Pilved- see on sama udu, ainult et see moodustub mitte maapinnal, vaid teatud kõrgusel. Kui õhk tõuseb, see jahtub ja selles olev veeaur kondenseerub. Saadud pisikesed veepiisad moodustavad pilved.

osaleb pilvede tekkes tahked osakesed hõljuvad troposfääris.

Pilved võivad olla erineva kujuga, mis sõltub nende tekketingimustest (tabel 14).

Madalaimad ja raskeimad pilved on kihtpilved. Need asuvad maapinnast 2 km kõrgusel. 2–8 km kõrgusel on näha maalilisemaid rünkpilvi. Kõige kõrgemad ja heledamad on rünkpilved. Need asuvad maapinnast 8–18 km kõrgusel.

peredele	Pilvede tüübid	Välimus
A. Ülemised pilved - üle 6 km	I. Pinnate	Niitjas, kiuline, valge
	II. tsirrocumulus	Väikeste helveste ja lokkide kihid ja servad, valged
	III. Cirrostratus	Läbipaistev valkjas loor
B. Keskmise kihi pilved - üle 2 km	IV. Altocumulus	Valge ja halli värvi kihid ja servad
	V. Altostratus	Piimjashalli värvi sile loor
B. Madalamad pilved - kuni 2 km	VI. Nimbostratus	Tahke vormitu hall kiht
	VII. Stratocumulus	Läbipaistmatud kihid ja servad hallid
	VIII. kihiline	Valgustatud hall loor
D. Vertikaalse arengu pilved – alumisest kuni ülemise astmeni	IX. Cumulus	Klubid ja kuplid säravvalged, tuule käes rebenenud servadega
	X. Cumulonimbus	Tumeda pliivärvi võimsad kummulikujulised massid

Atmosfääri kaitse

Peamised allikad on tööstusettevõtted ja autod. Suurtes linnades on peamiste transporditeede gaasisaaste probleem väga terav. Seetõttu on paljudes maailma suurlinnades, sealhulgas meie riigis, kasutusele võetud autode heitgaaside mürgisuse keskkonnakontroll. Asjatundjate sõnul võivad õhus leiduv suits ja tolm vähendada poole võrra päikeseenergia voolu maapinnale, mis toob kaasa looduslike tingimuste muutumise.

Mesosfäär

Stratosfäär

Troposfääri kohal asub stratosfäär (kreeka keelest "stratium" - põrandakate, kiht). Selle mass moodustab 20% atmosfääri massist.

Stratosfääri ülemine piir asub Maa pinnast kõrgusel:

Troopilistel laiuskraadidel (ekvaator) 50–55 km .:

Parasvöötme laiuskraadidel kuni 50 km.;

Polaarsetel laiuskraadidel (poolustel) 40 - 50 km.

Stratosfääris õhk soojeneb tõustes, samal ajal tõuseb õhutemperatuur koos kõrgusega keskmiselt 1–2 kraadi 1 km kohta. tõuseb ja ulatub ülemisel piiril kuni +50 0 C-ni.

Temperatuuri tõus koos kõrgusega on peamiselt tingitud osoonist, mis neelab päikesekiirguse ultraviolettosa. 20 - 25 km kõrgusel Maa pinnast on väga õhuke (vaid mõne sentimeetri pikkune) osoonikiht.

Stratosfäär on väga veeauruvaene, siin pole sademeid, kuigi kohati 30 km kõrgusel. tekivad pilved.

Stratosfääris tehtud vaatluste põhjal on kindlaks tehtud turbulentsed häired ja eri suundadest puhuvad tugevad tuuled. Nagu troposfääris, täheldatakse võimsaid õhukeerisid, mis on eriti ohtlikud kiiretele lennukitele.

kutsusid tugevad tuuled reaktiivvoolud puhuge kitsastes vööndites piki parasvöötme laiuskraadide piire pooluste poole. Need tsoonid võivad aga nihkuda, kaduda ja uuesti ilmuda. Joavoolud tungivad tavaliselt läbi tropopausi ja ilmuvad troposfääri ülaossa, kuid nende kiirus väheneb kõrguse vähenedes kiiresti.

Võimalik, et osa stratosfääri sisenevast (peamiselt osooni tekkeks kulutatud) energiast on seotud atmosfäärifrontidega, kus on registreeritud ulatuslikke stratosfääri õhuvoogusid oluliselt allpool tropopausi ning troposfääriõhk tõmmatakse stratosfääri alumistesse kihtidesse. .

Stratopausi kohal asub mesosfäär (kreeka keelest "mesos" - keskmine).

Mesosfääri ülemine piir asub Maa pinnast kõrgel:

Troopilistel laiuskraadidel (ekvaator) 80–85 km .;

Parasvöötme laiuskraadidel kuni 80 km .;

Polaarsetel laiuskraadidel (poolustel) 70 - 80 km.

Mesosfääris langeb temperatuur -60 0 C. - 1000 0 C. selle ülemisel piiril.

Suvel polaaraladel tekivad mesopausis sageli pilvesüsteemid, mis hõivavad suure ala, kuid millel on vähe vertikaalset arengut. Sellised öösel helendavad pilved võimaldavad sageli tuvastada ulatuslikku lainetavat õhuliikumist mesosfääris. Nende pilvede koostist, niiskuse ja kondensatsioonituumade allikaid, dünaamikat ja seost meteoroloogiliste teguritega ei ole veel piisavalt uuritud.

Mesopausi kohal on termosfäär (kreeka keelest "termos" - soe).

Termosfääri ülemine piir asub Maa pinnast kõrgel:

Troopilistel laiuskraadidel (ekvaatoril) kuni 800 km;

Parasvöötme laiuskraadidel kuni 700 km .;

Polaarsetel laiuskraadidel (poolustel) kuni 650 km.

Termosfääris tõuseb temperatuur uuesti, ulatudes ülemistes kihtides 2000 0 C-ni.

Tuleb märkida, et kõrgused 400 - 500 km. ja kõrgemal, ei saa õhutemperatuuri määrata ühegi tuntud meetodiga, kuna õhkkond on äärmiselt haruldane. Õhutemperatuuri sellistel kõrgustel tuleb hinnata gaasivoogudes liikuvate gaasiosakeste energia järgi.

Õhutemperatuuri tõus termosfääris on seotud ultraviolettkiirguse neeldumisega ning ioonide ja elektronide moodustumisega atmosfääris sisalduvate gaaside aatomites ja molekulides.

Termosfääris väheneb rõhk ja sellest tulenevalt ka gaasi tihedus järk-järgult kõrgusega. Maapinna läheduses 1 m 3 kaugusel. õhk sisaldab umbes 2,5x10 25 molekuli, umbes 100 km kõrgusel termosfääri alumistes kihtides sisaldab 1 m 3 õhku umbes 2,5x10 25 molekuli. 200 km kõrgusel, ionosfääris 1 m 3 kõrgusel. õhk sisaldab 5x10 15 molekuli. Umbes 850 km kõrgusel. 1 m pärast. õhk sisaldab 10 12 molekuli. Planeetidevahelises ruumis on molekulide kontsentratsioon 10 8 - 10 9 1 m 3 kohta. Umbes 100 km kõrgusel. molekulide arv on väike, kuid nad põrkuvad omavahel harva. Keskmist vahemaad, mille kaootiliselt liikuv molekul läbib enne teise sarnase molekuliga kokkupõrget, nimetatakse selle keskmiseks vabaks teeks.

Teatud temperatuuril sõltub molekuli liikumise kiirus selle massist: kergemad molekulid liiguvad kiiremini kui raskemad. Madalamates atmosfäärikihtides, kus vaba tee on väga lühike, gaaside molekulmassi järgi eraldumist märgata ei ole, kuid see väljendub üle 100 km. Lisaks lagunevad Päikese ultraviolett- ja röntgenikiirguse mõjul hapnikumolekulid aatomiteks, mille mass on pool molekuli massist. Seetõttu muutub Maa pinnast eemaldudes atmosfääri hapnik umbes 200 km kõrgusel atmosfääri koostises üha olulisemaks. muutub peamiseks koostisosaks.

Üleval, umbes 1200 km kaugusel. Maa pinnalt domineerivad kerged gaasid heelium ja vesinik. Need on atmosfääri välimine kiht.

Seda massilist paisumist nimetatakse hajuspaisumiseks, mis meenutab segude eraldamist tsentrifuugi abil.

Troposfäär

Selle ülempiir on polaaraladel 8-10 km, parasvöötme 10-12 km ja troopilistel laiuskraadidel 16-18 km kõrgusel; talvel madalam kui suvel. Atmosfääri alumine, põhikiht sisaldab üle 80% atmosfääriõhu kogumassist ja umbes 90% kogu atmosfääris leiduvast veeaurust. Troposfääris on turbulents ja konvektsioon kõrgelt arenenud, tekivad pilved, tekivad tsüklonid ja antitsüklonid. Temperatuur langeb koos kõrgusega ja keskmine vertikaalne gradient on 0,65°/100 m

tropopaus

Üleminekukiht troposfäärist stratosfääri, atmosfääri kiht, milles temperatuuri langus kõrgusega peatub.

Stratosfäär

Atmosfääri kiht, mis asub 11–50 km kõrgusel. Tüüpiline on kerge temperatuurimuutus 11-25 km kihis (stratosfääri alumine kiht) ja selle tõus 25-40 km kihis –56,5-lt 0,8 °C-le (ülemine stratosfääri kiht ehk inversioonipiirkond). Olles saavutanud umbes 40 km kõrgusel väärtuse umbes 273 K (peaaegu 0 °C), püsib temperatuur konstantsena kuni umbes 55 km kõrguseni. Seda püsiva temperatuuriga piirkonda nimetatakse stratopausiks ja see on stratosfääri ja mesosfääri vaheline piir.

Stratopaus

Atmosfääri piirkiht stratosfääri ja mesosfääri vahel. Vertikaalses temperatuurijaotuses on maksimum (umbes 0 °C).

Mesosfäär

Mesosfäär algab 50 km kõrguselt ja ulatub 80-90 km kõrgusele. Temperatuur langeb kõrgusega keskmise vertikaalse gradiendiga (0,25-0,3)°/100 m Peamine energiaprotsess on kiirgussoojuse ülekanne. Komplekssed fotokeemilised protsessid, milles osalevad vabad radikaalid, vibratsiooniga ergastatud molekulid jne, põhjustavad atmosfääri luminestsentsi.

mesopaus

Üleminekukiht mesosfääri ja termosfääri vahel. Vertikaalses temperatuurijaotuses on miinimum (umbes -90 °C).

Karmani liin

Kõrgus merepinnast, mida tinglikult aktsepteeritakse Maa atmosfääri ja kosmose vahelise piirina. Karmana liin asub 100 km kõrgusel merepinnast.

Maa atmosfääri piir

Termosfäär

Ülemine piir on umbes 800 km. Temperatuur tõuseb 200-300 km kõrgusele, kus see jõuab väärtusteni suurusjärgus 1500 K, misjärel püsib see peaaegu muutumatuna kuni suurtel kõrgustel. Päikese ultraviolett- ja röntgenkiirguse ning kosmilise kiirguse mõjul õhk ioniseerub ("polaartuled") - ionosfääri peamised piirkonnad asuvad termosfääri sees. Kõrgusel üle 300 km on ülekaalus aatomihapnik. Termosfääri ülemise piiri määrab suuresti Päikese hetkeaktiivsus. Madala aktiivsusega perioodidel on selle kihi suurus märgatavalt vähenenud.

Termopaus

Atmosfääri piirkond termosfääri kohal. Selles piirkonnas on päikesekiirguse neeldumine tühine ja temperatuur ei muutu tegelikult kõrgusega.

Eksosfäär (dispersiooni sfäär)

Atmosfäärikihid kuni 120 km kõrguseni

Eksosfäär - hajuv tsoon, termosfääri välimine osa, mis asub 700 km kohal. Eksosfääris leiduv gaas on väga haruldane ja seetõttu lekivad selle osakesed planeetidevahelisse ruumi (hajumine).

Kuni 100 km kõrguseni on atmosfäär homogeenne, hästi segunenud gaaside segu. Kõrgemates kihtides sõltub gaaside jaotus kõrguses nende molekulmassidest, raskemate gaaside kontsentratsioon väheneb Maa pinnast kaugenedes kiiremini. Gaasi tiheduse vähenemise tõttu langeb temperatuur stratosfääris 0 °C-lt mesosfääris −110 °C-ni. Üksikute osakeste kineetiline energia 200–250 km kõrgusel vastab aga temperatuurile ~150 °C. Üle 200 km täheldatakse olulisi temperatuuri ja gaasi tiheduse kõikumisi ajas ja ruumis.

Umbes 2000-3500 km kõrgusel läheb eksosfäär järk-järgult nn lähikosmose vaakumisse, mis on täidetud planeetidevahelise gaasi väga haruldaste osakestega, peamiselt vesinikuaatomitega. Kuid see gaas on vaid osa planeetidevahelisest ainest. Teine osa koosneb komeedi ja meteoriidi päritolu tolmutaolistest osakestest. Lisaks üliharuldastele tolmutaolistele osakestele tungib sellesse ruumi ka päikese- ja galaktilist päritolu elektromagnetiline ja korpuskulaarne kiirgus.

Troposfäär moodustab umbes 80% atmosfääri massist, stratosfäär umbes 20%; mesosfääri mass ei ületa 0,3%, termosfäär on alla 0,05% atmosfääri kogumassist. Atmosfääri elektriliste omaduste põhjal eristatakse neutrosfääri ja ionosfääri. Praegu arvatakse, et atmosfäär ulatub 2000-3000 km kõrgusele.

Sõltuvalt gaasi koostisest atmosfääris eristatakse homosfääri ja heterosfääri. Heterosfäär on piirkond, kus gravitatsioon mõjutab gaaside eraldumist, kuna nende segunemine sellisel kõrgusel on tühine. Sellest tuleneb heterosfääri muutuv koostis. Selle all asub hästi segunenud homogeenne osa atmosfäärist, mida nimetatakse homosfääriks. Nende kihtide vahelist piiri nimetatakse turbopausiks ja see asub umbes 120 km kõrgusel.