Atmosfēras loma Zemes dzīvē

Atmosfēra ir skābekļa avots, ko cilvēki elpo. Tomēr, paceļoties augstumā, kopējais atmosfēras spiediens pazeminās, kā rezultātā samazinās parciālais skābekļa spiediens.

Cilvēka plaušās ir aptuveni trīs litri alveolārā gaisa. Ja atmosfēras spiediens ir normāls, tad parciālais skābekļa spiediens alveolārajā gaisā būs 11 mm Hg. Art., Oglekļa dioksīda spiediens - 40 mm Hg. Art., un ūdens tvaiki - 47 mm Hg. Art. Palielinoties augstumam, skābekļa spiediens samazinās, un ūdens tvaiku un oglekļa dioksīda spiediens plaušās kopumā paliks nemainīgs - aptuveni 87 mm Hg. Art. Kad gaisa spiediens ir vienāds ar šo vērtību, skābeklis pārtrauks plūst plaušās.

Atmosfēras spiediena pazemināšanās dēļ 20 km augstumā šeit uzvārīsies ūdens un intersticiāls ķermeņa šķidrums cilvēka organismā. Ja neizmantosiet spiediena kabīni, tādā augstumā cilvēks nomirs gandrīz acumirklī. Tāpēc no cilvēka ķermeņa fizioloģisko īpašību viedokļa "kosmoss" rodas no 20 km augstuma virs jūras līmeņa.

Atmosfēras loma Zemes dzīvē ir ļoti liela. Tā, piemēram, pateicoties blīvajiem gaisa slāņiem – troposfērai un stratosfērai, cilvēki ir pasargāti no radiācijas iedarbības. Kosmosā, retinātā gaisā, augstumā virs 36 km, darbojas jonizējošais starojums. Augstumā virs 40 km - ultravioletais.

Paceļoties virs Zemes virsmas augstumā virs 90-100 km, notiks pakāpeniska vājināšanās un pēc tam pilnīga atmosfēras apakšējā slānī novēroto cilvēkiem pazīstamo parādību izzušana:

Skaņa neizplatās.

Nav aerodinamiskā spēka un pretestības.

Siltums netiek nodots konvekcijas ceļā utt.

Atmosfēras slānis aizsargā Zemi un visus dzīvos organismus no kosmiskā starojuma, no meteorītiem, ir atbildīgs par sezonālo temperatūras svārstību regulēšanu, ikdienas līdzsvarošanu un izlīdzināšanu. Ja uz Zemes nebūtu atmosfēras, dienas temperatūra svārstītos +/-200°C robežās. Atmosfēras slānis ir dzīvību veicinošs "buferis" starp zemes virsmu un kosmosu, mitruma un siltuma nesējs, atmosfērā notiek fotosintēzes un enerģijas apmaiņas procesi - svarīgākie biosfēras procesi.

Atmosfēras slāņi secībā no Zemes virsmas

Atmosfēra ir slāņveida struktūra, kas ir šādi atmosfēras slāņi secībā no Zemes virsmas:

Troposfēra.

Stratosfēra.

Mezosfēra.

Termosfēra.

Eksosfēra

Katram slānim nav asu robežu starp tiem, un to augstumu ietekmē platums un gadalaiki. Šī slāņveida struktūra veidojās dažādu augstumu temperatūras izmaiņu rezultātā. Pateicoties atmosfērai, mēs redzam mirgojošas zvaigznes.

Zemes atmosfēras struktūra pa slāņiem:

No kā sastāv Zemes atmosfēra?

Katrs atmosfēras slānis atšķiras pēc temperatūras, blīvuma un sastāva. Kopējais atmosfēras biezums ir 1,5-2,0 tūkstoši km. No kā sastāv Zemes atmosfēra? Šobrīd tas ir gāzu maisījums ar dažādiem piemaisījumiem.

Troposfēra

Zemes atmosfēras struktūra sākas ar troposfēru, kas ir aptuveni 10-15 km augsta atmosfēras apakšējā daļa. Šeit koncentrējas lielākā daļa atmosfēras gaisa. Raksturīga troposfēras iezīme ir temperatūras pazemināšanās par 0,6 ˚C, paceļoties uz augšu ik pēc 100 metriem. Troposfēra sevī ir koncentrējusi gandrīz visus atmosfēras ūdens tvaikus, un šeit veidojas arī mākoņi.

Troposfēras augstums mainās katru dienu. Turklāt tā vidējā vērtība mainās atkarībā no platuma grādiem un gada sezonas. Troposfēras vidējais augstums virs poliem ir 9 km, virs ekvatora - aptuveni 17 km. Gada vidējā gaisa temperatūra virs ekvatora ir tuvu +26 ˚C, virs Ziemeļpola -23 ˚C. Troposfēras robežas augšējā līnija virs ekvatora ir gada vidējā temperatūra aptuveni -70 ˚C, bet virs ziemeļpola vasarā -45 ˚C un ziemā -65 ˚C. Tādējādi, jo lielāks augstums, jo zemāka temperatūra. Saules stari brīvi iziet cauri troposfērai, sildot Zemes virsmu. Saules izstaroto siltumu aiztur oglekļa dioksīds, metāns un ūdens tvaiki.

Stratosfēra

Virs troposfēras slāņa atrodas stratosfēra, kuras augstums ir 50-55 km. Šī slāņa īpatnība ir temperatūras paaugstināšanās ar augstumu. Starp troposfēru un stratosfēru atrodas pārejas slānis, ko sauc par tropopauzi.

Apmēram no 25 kilometru augstuma stratosfēras slāņa temperatūra sāk paaugstināties un, sasniedzot maksimālo augstumu 50 km, iegūst vērtības no +10 līdz +30 ˚C.

Stratosfērā ir ļoti maz ūdens tvaiku. Dažreiz aptuveni 25 km augstumā var atrast diezgan plānus mākoņus, kurus sauc par "perlamutru". Dienā tie nav pamanāmi, bet naktī tie spīd, pateicoties saules apgaismojumam, kas atrodas zem horizonta. Perlamutra mākoņu sastāvs ir pārdzesēti ūdens pilieni. Stratosfēru galvenokārt veido ozons.

Mezosfēra

Mezosfēras slāņa augstums ir aptuveni 80 km. Šeit, paceļoties uz augšu, temperatūra pazeminās un pie augšējās robežas sasniedz vairākus desmitus C˚ zem nulles. Mezosfērā var novērot arī mākoņus, kas, domājams, veidojušies no ledus kristāliem. Šos mākoņus sauc par "sudrabaini". Mezosfērai ir raksturīga aukstākā temperatūra atmosfērā: no -2 līdz -138 ˚C.

Termosfēra

Šis atmosfēras slānis ieguva savu nosaukumu augstās temperatūras dēļ. Termosfēra sastāv no:

Jonosfēra.

eksosfēras.

Jonosfērai raksturīgs retināts gaiss, kura katrs centimetrs 300 km augstumā sastāv no 1 miljarda atomu un molekulu, bet 600 km augstumā - vairāk nekā 100 miljonus.

Jonosfērai ir raksturīga arī augsta gaisa jonizācija. Šie joni sastāv no lādētiem skābekļa atomiem, lādētām slāpekļa atomu molekulām un brīvajiem elektroniem.

Eksosfēra

No 800-1000 km augstuma sākas eksosfēras slānis. Gāzes daļiņas, īpaši vieglās, šeit pārvietojas lielā ātrumā, pārvarot gravitācijas spēku. Šādas daļiņas to straujās kustības dēļ izlido no atmosfēras kosmosā un izklīst. Tāpēc eksosfēru sauc par izkliedes sfēru. Kosmosā pārsvarā lido ūdeņraža atomi, kas veido augstākos eksosfēras slāņus. Pateicoties daļiņām atmosfēras augšējos slāņos un saules vēja daļiņām, mēs varam novērot ziemeļblāzmu.

Satelīti un ģeofizikālās raķetes ļāva konstatēt planētas radiācijas jostas, kas sastāv no elektriski lādētām daļiņām - elektroniem un protoniem, klātbūtni atmosfēras augšējos slāņos.

Mezosfēra

Atrodas virs stratosfēras, tas ir apvalks, kurā līdz 80-85 km augstumam temperatūra nokrīt līdz minimumam atmosfērai kopumā. Rekordzemas temperatūras līdz -110°C fiksētas ar meteoroloģiskām raķetēm, kuras tika palaistas no ASV un Kanādas iekārtas Fort Čērčilā (Kanāda). Mezosfēras augšējā robeža (mezopauze) aptuveni sakrīt ar rentgenstaru aktīvās absorbcijas apgabala apakšējo robežu un Saules ultravioletā starojuma īsāko viļņa garumu, ko pavada gāzes sasilšana un jonizācija.

Polārajos reģionos vasarā mezopauzē bieži parādās mākoņu sistēmas, kas aizņem lielu platību, bet kurām ir neliela vertikālā attīstība. Šādi naktī spīdoši mākoņi nereti ļauj konstatēt liela mēroga viļņotas gaisa kustības mezosfērā. Šo mākoņu sastāvs, mitruma un kondensācijas kodolu avoti, dinamika un saistība ar meteoroloģiskajiem faktoriem joprojām nav pietiekami pētīta.

Termosfēra

Tas ir atmosfēras slānis, kurā temperatūra nepārtraukti paaugstinās. Tā jauda var sasniegt 600 km. Spiediens un līdz ar to gāzes blīvums pastāvīgi samazinās līdz ar augstumu. Netālu no zemes virsmas 1 m3 gaisa satur apm. 2,5 × 1025 molekulas, aptuveni augstumā. 100 km, termosfēras apakšējos slāņos - aptuveni 1019, 200 km augstumā, jonosfērā - 5×1015 un, pēc aprēķiniem, augstumā apm. 850 km - aptuveni 1012 molekulas. Starpplanētu telpā molekulu koncentrācija ir 108-109 uz 1 m3.

Augstumā apm. 100 km, molekulu skaits ir mazs, un tās reti saduras viena ar otru. Vidējais attālums, ko nobrauc haotiski kustīga molekula pirms sadursmes ar citu līdzīgu molekulu, tiek saukts par tās vidējo brīvo ceļu. Slānis, kurā šī vērtība palielinās tik daudz, ka starpmolekulāru vai starpatomu sadursmju iespējamību var neņemt vērā, atrodas uz robežas starp termosfēru un pārklājošo apvalku (eksosfēru), un to sauc par termisko pauzi. Termopauze atrodas aptuveni 650 km attālumā no zemes virsmas.

Noteiktā temperatūrā molekulas kustības ātrums ir atkarīgs no tās masas: vieglākas molekulas pārvietojas ātrāk nekā smagās. Atmosfēras lejasdaļās, kur brīvais ceļš ir ļoti īss, gāzu atdalīšanās pēc to molekulmasas nav manāma, bet tā izteikta virs 100 km. Turklāt Saules ultravioletā un rentgena starojuma ietekmē skābekļa molekulas sadalās atomos, kuru masa ir puse no molekulas masas. Tāpēc, attālinoties no Zemes virsmas, atomu skābeklis kļūst arvien svarīgāks atmosfēras sastāvā un apm. 200 km kļūst par tā galveno sastāvdaļu. Augstāk, aptuveni 1200 km attālumā no Zemes virsmas, dominē vieglās gāzes – hēlijs un ūdeņradis. Tie ir atmosfēras ārējais slānis. Šī atdalīšana pēc svara, ko sauc par difūzo atdalīšanu, ir līdzīga maisījumu atdalīšanai ar centrifūgu.

Eksosfēra

eksosfēra sauc par atmosfēras ārējo slāni, kas tiek piešķirts, pamatojoties uz temperatūras izmaiņām un neitrālās gāzes īpašībām. Molekulas un atomi eksosfērā gravitācijas ietekmē riņķo ap Zemi ballistiskās orbītās. Dažas no šīm orbītām ir paraboliskas un līdzīgas šāviņu trajektorijām. Molekulas var riņķot ap Zemi un eliptiskās orbītās, piemēram, pavadoņi. Dažām molekulām, galvenokārt ūdeņradim un hēlijam, ir atvērtas trajektorijas un tās nonāk kosmosā.

Atmosfēra(no grieķu atmos - tvaiks un sfarija - bumba) - Zemes gaisa apvalks, kas rotē ar to. Atmosfēras attīstība bija cieši saistīta ar uz mūsu planētas notiekošajiem ģeoloģiskajiem un ģeoķīmiskiem procesiem, kā arī ar dzīvo organismu darbību.

Atmosfēras apakšējā robeža sakrīt ar Zemes virsmu, jo gaiss iekļūst mazākajās augsnes porās un izšķīst pat ūdenī.

Augšējā robeža 2000-3000 km augstumā pakāpeniski nonāk kosmosā.

Ar skābekli bagāta atmosfēra padara dzīvību iespējamu uz Zemes. Atmosfēras skābekli elpošanas procesā izmanto cilvēki, dzīvnieki un augi.

Ja nebūtu atmosfēras, Zeme būtu klusa kā Mēness. Galu galā skaņa ir gaisa daļiņu vibrācija. Debesu zilā krāsa ir izskaidrojama ar to, ka saules stari, izejot cauri atmosfērai, it kā caur objektīvu, sadalās to sastāvdaļkrāsās. Šajā gadījumā zilās un zilās krāsas stari ir izkliedēti visvairāk.

Atmosfēra saglabā lielāko daļu Saules ultravioletā starojuma, kas negatīvi ietekmē dzīvos organismus. Tas arī uztur siltumu uz Zemes virsmas, neļaujot mūsu planētai atdzist.

Atmosfēras struktūra

Atmosfērā var izdalīt vairākus slāņus, kas atšķiras pēc blīvuma un blīvuma (1. att.).

Troposfēra

Troposfēra- zemākais atmosfēras slānis, kura biezums virs poliem ir 8-10 km, mērenā platuma grādos - 10-12 km un virs ekvatora - 16-18 km.

Rīsi. 1. Zemes atmosfēras uzbūve

Gaiss troposfērā tiek uzkarsēts no zemes virsmas, t.i., no zemes un ūdens. Tāpēc gaisa temperatūra šajā slānī samazinās līdz ar augstumu vidēji par 0,6 ° C uz katriem 100 m. Troposfēras augšējā robežā tā sasniedz -55 ° C. Tajā pašā laikā ekvatora reģionā pie troposfēras augšējās robežas gaisa temperatūra ir -70 °С, bet Ziemeļpola reģionā -65 °С.

Apmēram 80% atmosfēras masas koncentrējas troposfērā, atrodas gandrīz visi ūdens tvaiki, notiek pērkona negaiss, vētras, mākoņi un nokrišņi, kā arī vertikāla (konvekcija) un horizontāla (vēja) gaisa kustība.

Var teikt, ka laika apstākļi galvenokārt veidojas troposfērā.

Stratosfēra

Stratosfēra- atmosfēras slānis, kas atrodas virs troposfēras 8 līdz 50 km augstumā. Debesu krāsa šajā slānī šķiet violeta, kas izskaidrojams ar gaisa retumu, kura dēļ saules stari gandrīz neizkliedējas.

Stratosfēra satur 20% no atmosfēras masas. Gaiss šajā slānī ir retināts, ūdens tvaiku praktiski nav, tāpēc mākoņi un nokrišņi gandrīz neveidojas. Taču stratosfērā vērojamas stabilas gaisa plūsmas, kuru ātrums sasniedz 300 km/h.

Šis slānis ir koncentrēts ozons(ozona ekrāns, ozonosfēra), slānis, kas absorbē ultravioletos starus, neļaujot tiem nokļūt uz Zemi un tādējādi aizsargājot dzīvos organismus uz mūsu planētas. Ozona ietekmē gaisa temperatūra pie stratosfēras augšējās robežas ir robežās no -50 līdz 4-55 °C.

Starp mezosfēru un stratosfēru ir pārejas zona - stratopauze.

Mezosfēra

Mezosfēra- atmosfēras slānis, kas atrodas 50-80 km augstumā. Gaisa blīvums šeit ir 200 reizes mazāks nekā uz Zemes virsmas. Debesu krāsa mezosfērā šķiet melna, zvaigznes ir redzamas dienas laikā. Gaisa temperatūra pazeminās līdz -75 (-90)°C.

80 km augstumā sākas termosfēra. Gaisa temperatūra šajā slānī strauji paaugstinās līdz 250 m augstumam, un pēc tam kļūst nemainīga: 150 km augstumā tā sasniedz 220-240 °C; 500-600 km augstumā tas pārsniedz 1500 °C.

Mezosfērā un termosfērā kosmisko staru ietekmē gāzes molekulas sadalās lādētās (jonizētās) atomu daļiņās, tāpēc šo atmosfēras daļu sauc jonosfēra- ļoti retināta gaisa slānis, kas atrodas augstumā no 50 līdz 1000 km un sastāv galvenokārt no jonizētiem skābekļa atomiem, slāpekļa oksīda molekulām un brīvajiem elektroniem. Šim slānim ir raksturīga augsta elektrifikācija, un no tā, tāpat kā no spoguļa, tiek atstaroti gari un vidēji radioviļņi.

Jonosfērā rodas polārblāzmas - retināto gāzu mirdzums no Saules lidojošu elektriski lādētu daļiņu ietekmē - un tiek novērotas krasas magnētiskā lauka svārstības.

Eksosfēra

Eksosfēra- atmosfēras ārējais slānis, kas atrodas virs 1000 km. Šo slāni sauc arī par izkliedes sfēru, jo gāzes daļiņas šeit pārvietojas lielā ātrumā un var tikt izkliedētas kosmosā.

Atmosfēras sastāvs

Atmosfēra ir gāzu maisījums, kas sastāv no slāpekļa (78,08%), skābekļa (20,95%), oglekļa dioksīda (0,03%), argona (0,93%), neliela daudzuma hēlija, neona, ksenona, kriptona (0,01%), ozons un citas gāzes, bet to saturs ir niecīgs (1. tabula). Mūsdienu Zemes gaisa sastāvs tika izveidots pirms vairāk nekā simts miljoniem gadu, taču krasi pieaugošā cilvēka ražošanas aktivitāte tomēr izraisīja tā izmaiņas. Pašlaik ir vērojams CO 2 satura pieaugums par aptuveni 10-12%.

Gāzes, kas veido atmosfēru, pilda dažādas funkcionālas lomas. Taču šo gāzu galveno nozīmi galvenokārt nosaka tas, ka tās ļoti spēcīgi absorbē starojuma enerģiju un tādējādi būtiski ietekmē Zemes virsmas un atmosfēras temperatūras režīmu.

1. tabula. Sausā atmosfēras gaisa ķīmiskais sastāvs zemes virsmas tuvumā

	Tilpuma koncentrācija. %	Molekulmasa, vienības
Skābeklis
Oglekļa dioksīds
Slāpekļa oksīds
	0 līdz 0,00001
Sēra dioksīds	no 0 līdz 0,000007 vasarā; 0 līdz 0,000002 ziemā
	No 0 līdz 0,000002	46,0055/17,03061
Azoga dioksīds
Oglekļa monoksīds

slāpeklis, visizplatītākā gāze atmosfērā, ķīmiski maz aktīva.

Skābeklis, atšķirībā no slāpekļa, ir ķīmiski ļoti aktīvs elements. Skābekļa specifiskā funkcija ir heterotrofo organismu organisko vielu, iežu un nepilnīgi oksidētu gāzu oksidēšana, ko atmosfērā izdala vulkāni. Bez skābekļa nenotiktu mirušo organisko vielu sadalīšanās.

Oglekļa dioksīda loma atmosfērā ir ārkārtīgi liela. Tas nokļūst atmosfērā degšanas, dzīvo organismu elpošanas, sabrukšanas procesu rezultātā un, pirmkārt, ir galvenais būvmateriāls organisko vielu radīšanai fotosintēzes laikā. Turklāt liela nozīme ir oglekļa dioksīda īpašībai pārraidīt īsviļņu saules starojumu un absorbēt daļu termiskā garo viļņu starojuma, kas radīs tā saukto siltumnīcas efektu, kas tiks apspriests tālāk.

Ietekmi uz atmosfēras procesiem, īpaši stratosfēras termisko režīmu, iedarbojas arī ozons.Šī gāze kalpo kā dabisks saules ultravioletā starojuma absorbētājs, un saules starojuma absorbcija izraisa gaisa sildīšanu. Kopējā ozona satura atmosfērā mēneša vidējās vērtības mainās atkarībā no apgabala platuma un gadalaika 0,23-0,52 cm robežās (tas ir ozona slāņa biezums pie zemes spiediena un temperatūras). Ir vērojams ozona satura pieaugums no ekvatora līdz poliem un gada svārstības ar minimumu rudenī un maksimumu pavasarī.

Par atmosfēras raksturīgo īpašību var saukt faktu, ka galveno gāzu (slāpekļa, skābekļa, argona) saturs nedaudz mainās līdz ar augstumu: 65 km augstumā atmosfērā slāpekļa saturs ir 86%, skābekļa - 19, argons - 0,91, 95 km augstumā - slāpeklis 77, skābeklis - 21,3, argons - 0,82%. Atmosfēras gaisa sastāva noturība vertikāli un horizontāli tiek uzturēta ar tā sajaukšanos.

Papildus gāzēm gaiss satur ūdens tvaiki un cietās daļiņas. Pēdējiem var būt gan dabiska, gan mākslīga (antropogēna) izcelsme. Tie ir ziedu putekšņi, sīki sāls kristāli, ceļu putekļi, aerosola piemaisījumi. Kad saules stari iekļūst logā, tos var redzēt ar neapbruņotu aci.

Īpaši daudz cieto daļiņu ir pilsētu un lielo industriālo centru gaisā, kur aerosoliem tiek pievienotas kaitīgo gāzu emisijas un to piemaisījumi, kas veidojas degvielas sadegšanas laikā.

Aerosolu koncentrācija atmosfērā nosaka gaisa caurspīdīgumu, kas ietekmē Saules starojumu, kas sasniedz Zemes virsmu. Lielākie aerosoli ir kondensācijas kodoli (no lat. kondensācija- sablīvēšana, sabiezēšana) - veicina ūdens tvaiku pārvēršanos ūdens pilienos.

Ūdens tvaiku vērtību galvenokārt nosaka tas, ka tas aizkavē zemes virsmas garo viļņu termisko starojumu; ir liela un maza mitruma ciklu galvenā saite; paaugstina gaisa temperatūru, kad ūdens gultnes kondensējas.

Ūdens tvaiku daudzums atmosfērā mainās laikā un telpā. Tādējādi ūdens tvaiku koncentrācija pie zemes virsmas svārstās no 3% tropos līdz 2-10 (15)% Antarktīdā.

Vidējais ūdens tvaiku saturs atmosfēras vertikālajā kolonnā mērenajos platuma grādos ir aptuveni 1,6-1,7 cm (tāds biezums būs kondensēto ūdens tvaiku slānim). Informācija par ūdens tvaikiem dažādos atmosfēras slāņos ir pretrunīga. Piemēram, tika pieņemts, ka augstuma diapazonā no 20 līdz 30 km īpatnējais mitrums stipri palielinās līdz ar augstumu. Tomēr turpmākie mērījumi liecina par lielāku stratosfēras sausumu. Acīmredzot īpatnējais mitrums stratosfērā ir maz atkarīgs no auguma un ir 2–4 mg/kg.

Ūdens tvaiku satura mainīgumu troposfērā nosaka iztvaikošanas, kondensācijas un horizontālās transporta mijiedarbība. Ūdens tvaiku kondensācijas rezultātā veidojas mākoņi un nokrišņi lietus, krusas un sniega veidā.

Ūdens fāzu pāreju procesi notiek galvenokārt troposfērā, tāpēc mākoņi stratosfērā (20-30 km augstumā) un mezosfērā (pie mezopauzes), ko sauc par perlamutru un sudrabu, ir novērojami salīdzinoši reti. , savukārt troposfēras mākoņi bieži klāj aptuveni 50% no visas zemes virsmas.

Ūdens tvaiku daudzums, ko var saturēt gaisā, ir atkarīgs no gaisa temperatūras.

1 m 3 gaisa temperatūrā -20 ° C var saturēt ne vairāk kā 1 g ūdens; 0 ° C temperatūrā - ne vairāk kā 5 g; pie +10 °С - ne vairāk kā 9 g; pie +30 °С - ne vairāk kā 30 g ūdens.

Secinājums: Jo augstāka gaisa temperatūra, jo vairāk tajā var būt ūdens tvaiku.

Gaiss var būt bagāts un nav piesātināts tvaiks. Tātad, ja +30 ° C temperatūrā 1 m 3 gaisa satur 15 g ūdens tvaiku, gaiss nav piesātināts ar ūdens tvaikiem; ja 30 g - piesātināts.

Absolūtais mitrums- tas ir ūdens tvaiku daudzums, kas atrodas 1 m 3 gaisa. To izsaka gramos. Piemēram, ja viņi saka "absolūtais mitrums ir 15", tas nozīmē, ka 1 ml satur 15 g ūdens tvaiku.

Relatīvais mitrums- šī ir faktiskā ūdens tvaiku satura attiecība (procentos) 1 m 3 gaisa pret ūdens tvaiku daudzumu, ko var saturēt 1 m L noteiktā temperatūrā. Piemēram, ja radio laika ziņas pārraidīšanas laikā ziņoja, ka relatīvais mitrums ir 70%, tas nozīmē, ka gaiss satur 70% ūdens tvaiku, ko tas spēj noturēt noteiktā temperatūrā.

Jo lielāks ir gaisa relatīvais mitrums, t. jo tuvāk gaiss ir piesātinājumam, jo ​​lielāka iespēja, ka tas nokritīs.

Vienmēr augsts (līdz 90%) relatīvais mitrums ir novērojams ekvatoriālajā zonā, jo visu gadu ir augsta gaisa temperatūra un notiek liela iztvaikošana no okeānu virsmas. Tikpat augsts relatīvais mitrums ir polārajos reģionos, bet tikai tāpēc, ka zemā temperatūrā pat neliels ūdens tvaiku daudzums padara gaisu piesātinātu vai tuvu piesātinājumam. Mērenajos platuma grādos relatīvais mitrums mainās sezonāli – ziemā tas ir augstāks un vasarā zemāks.

Īpaši zems gaisa relatīvais mitrums ir tuksnešos: tur 1 m 1 gaisa satur divas līdz trīs reizes mazāk ūdens tvaiku, nekā tas ir iespējams noteiktā temperatūrā.

Lai mērītu relatīvo mitrumu, tiek izmantots higrometrs (no grieķu higros - mitrs un metreco - es mēru).

Atdzesēts, piesātināts gaiss nespēj sevī noturēt tādu pašu ūdens tvaiku daudzumu, tas sabiezē (kondensējas), pārvēršoties miglas pilienos. Skaidrā vēsā naktī vasarā var novērot miglu.

Mākoņi- tā ir tā pati migla, tikai tā veidojas nevis pie zemes virsmas, bet noteiktā augstumā. Gaisam paceļoties, tas atdziest un tajā esošie ūdens tvaiki kondensējas. Iegūtie sīkie ūdens pilieni veido mākoņus.

piedalās mākoņu veidošanā īpaša lieta suspendēts troposfērā.

Mākoņiem var būt dažāda forma, kas ir atkarīga no to veidošanās apstākļiem (14.tabula).

Zemākie un smagākie mākoņi ir slāņu mākoņi. Tie atrodas 2 km augstumā no zemes virsmas. 2 līdz 8 km augstumā novērojami gleznaināki gubu mākoņi. Augstākie un gaišākie ir spalvu mākoņi. Tie atrodas 8 līdz 18 km augstumā virs zemes virsmas.

ģimenes	Mākoņu veidi	Izskats
A. Augšējie mākoņi - virs 6 km	I. Pinnate	Vītņveida, šķiedraina, balta
	II. cirrocumulus	Slāņi un izciļņi no mazām pārslām un cirtas, balti
	III. Cirrostratus	Caurspīdīgs bālgans plīvurs
B. Vidējā slāņa mākoņi - virs 2 km	IV. Altocumulus	Baltas un pelēkas krāsas slāņi un izciļņi
	V. Altostratificēts	Gluds plīvurs pienaini pelēkā krāsā
B. Apakšējie mākoņi - līdz 2 km	VI. Nimbostrāts	Ciets bezveidīgs pelēks slānis
	VII. Stratocumulus	Pelēcīgi necaurspīdīgi slāņi un izciļņi
	VIII. slāņains	Izgaismots pelēks plīvurs
D. Vertikālās attīstības mākoņi - no apakšējā līdz augšējam līmenim	IX. Cumulus	Nūjas un kupoli koši balti, vējā saplēstām malām
	X. Cumulonimbus	Spēcīgas gubu formas masas tumšā svina krāsā

Atmosfēras aizsardzība

Galvenie avoti ir rūpniecības uzņēmumi un automašīnas. Lielajās pilsētās galveno transporta ceļu gāzes piesārņojuma problēma ir ļoti aktuāla. Tāpēc daudzās lielajās pasaules pilsētās, arī mūsu valstī, ir ieviesta automašīnu izplūdes gāzu toksicitātes vides kontrole. Pēc speciālistu domām, dūmi un putekļi gaisā var uz pusi samazināt saules enerģijas plūsmu uz zemes virsmu, kas novedīs pie dabas apstākļu maiņas.

Mezosfēra

Stratosfēra

Virs troposfēras atrodas stratosfēra (no grieķu "stratium" - grīdas segums, slānis). Tās masa ir 20% no atmosfēras masas.

Stratosfēras augšējā robeža atrodas no Zemes virsmas augstumā:

Tropu platuma grādos (ekvators) 50 - 55 km .:

Mērenā platuma grādos līdz 50 km.;

Polārajos platuma grādos (polos) 40 - 50 km.

Stratosfērā gaiss, paceļoties, uzsilst, savukārt gaisa temperatūra līdz ar augstumu paaugstinās vidēji par 1–2 grādiem uz 1 km. paceļas un sasniedz līdz +50 0 C pie augšējās robežas.

Temperatūras paaugstināšanās līdz ar augstumu galvenokārt ir saistīta ar ozonu, kas absorbē saules starojuma ultravioleto daļu. 20 - 25 km augstumā no Zemes virsmas ir ļoti plāns (tikai dažus centimetrus) ozona slānis.

Stratosfēra ir ļoti nabadzīga ar ūdens tvaiku, šeit nav nokrišņu, lai gan dažreiz 30 km augstumā. veidojas mākoņi.

Pamatojoties uz novērojumiem stratosfērā, konstatēti turbulenti traucējumi un spēcīgi vēji, kas pūš dažādos virzienos. Tāpat kā troposfērā, tiek atzīmēti spēcīgi gaisa virpuļi, kas ir īpaši bīstami ātrgaitas lidmašīnām.

sauca stiprs vējš strūklas straumes trieciens šaurās zonās gar mēreno platuma grādu robežām, kas vērstas pret poliem. Tomēr šīs zonas var pārvietoties, pazust un atkal parādīties. Strūklas plūsmas parasti iekļūst tropopauzē un parādās troposfēras augšdaļā, taču to ātrums strauji samazinās, samazinoties augstumam.

Iespējams, ka daļa no stratosfērā nonākošās enerģijas (galvenokārt tērēta ozona veidošanai) ir saistīta ar atmosfēras frontēm, kur ievērojami zem tropopauzes fiksētas plašas stratosfēras gaisa plūsmas un troposfēras gaiss tiek iesūknēts stratosfēras apakšējos slāņos. .

Virs stratopauzes atrodas mezosfēra (no grieķu "mesos" - vidus).

Mezosfēras augšējā robeža atrodas augstumā no Zemes virsmas:

Tropu platuma grādos (ekvators) 80 - 85 km .;

Mērenā platuma grādos līdz 80 km .;

Polārajos platuma grādos (polos) 70 - 80 km.

Mezosfērā temperatūra pazeminās līdz -60 0 C. - 1000 0 C. pie tās augšējās robežas.

Polārajos reģionos vasarā mezopauzē bieži parādās mākoņu sistēmas, kas aizņem lielu platību, bet kurām ir neliela vertikālā attīstība. Šādi naktī spīdoši mākoņi nereti ļauj konstatēt liela mēroga viļņotas gaisa kustības mezosfērā. Šo mākoņu sastāvs, mitruma un kondensācijas kodolu avoti, dinamika un saistība ar meteoroloģiskajiem faktoriem joprojām nav pietiekami pētīta.

Virs mezopauzes atrodas termosfēra (no grieķu "termoss" - silts).

Termosfēras augšējā robeža atrodas augstumā no Zemes virsmas:

Tropu platuma grādos (ekvatorā) līdz 800 km;

Mērenā platuma grādos līdz 700 km .;

Polārajos platuma grādos (polos) līdz 650 km.

Termosfērā temperatūra atkal paaugstinās, augšējos slāņos sasniedzot 2000 0 C.

Jāpiebilst, ka augstumi 400 - 500 km. un augstāk, gaisa temperatūru nevar noteikt ne ar vienu no zināmajām metodēm, jo ​​atmosfēra ir ārkārtīgi reti sastopama. Gaisa temperatūra šādos augstumos ir jāvērtē pēc gāzes daļiņu enerģijas, kas pārvietojas gāzes plūsmās.

Gaisa temperatūras paaugstināšanās termosfērā ir saistīta ar ultravioletā starojuma absorbciju un jonu un elektronu veidošanos atmosfērā esošo gāzu atomos un molekulās.

Termosfērā spiediens un līdz ar to arī gāzes blīvums pakāpeniski samazinās līdz ar augstumu. Zemes virsmas tuvumā 1 m 3. gaiss satur apmēram 2,5x10 25 molekulas, aptuveni 100 km augstumā termosfēras apakšējos slāņos 1 m 3 gaisa satur apmēram 2,5x10 25 molekulas. 200 km augstumā, jonosfērā 1 m 3 augstumā. gaiss satur 5x10 15 molekulas. Apmēram 850 km augstumā. 1 m laikā. gaiss satur 10 12 molekulas. Starpplanētu telpā molekulu koncentrācija ir 10 8 - 10 9 uz 1 m 3 . Apmēram 100 km augstumā. molekulu skaits ir mazs, taču tās savā starpā saduras reti. Vidējais attālums, ko nobrauc haotiski kustīga molekula pirms sadursmes ar citu līdzīgu molekulu, tiek saukts par tās vidējo brīvo ceļu.

Noteiktā temperatūrā molekulas ātrums ir atkarīgs no tās masas: vieglākas molekulas pārvietojas ātrāk nekā smagākas. Atmosfēras lejasdaļās, kur brīvais ceļš ir ļoti īss, gāzu atdalīšanās pēc to molekulmasas nav manāma, bet tā izteikta virs 100 km. Turklāt Saules ultravioletā un rentgena starojuma ietekmē skābekļa molekulas sadalās atomos, kuru masa ir puse no molekulas masas. Tāpēc, attālinoties no Zemes virsmas, atmosfēras skābeklis kļūst arvien svarīgāks atmosfēras sastāvā aptuveni 200 km augstumā. kļūst par galveno sastāvdaļu.

Augšā, aptuveni 1200 km attālumā. no Zemes virsmas dominē vieglās gāzes hēlijs un ūdeņradis. Tie ir atmosfēras ārējais slānis.

Šo izplešanos pēc svara sauc par difūzu izplešanos, kas atgādina maisījumu atdalīšanu, izmantojot centrifūgu.

Troposfēra

Tā augšējā robeža atrodas 8-10 km augstumā polārajos, 10-12 km mērenajos un 16-18 km tropiskajos platuma grādos; zemāks ziemā nekā vasarā. Apakšējais, galvenais atmosfēras slānis satur vairāk nekā 80% no kopējās atmosfēras gaisa masas un aptuveni 90% no visiem atmosfērā esošajiem ūdens tvaikiem. Troposfērā turbulence un konvekcija ir ļoti attīstīta, parādās mākoņi, attīstās cikloni un anticikloni. Temperatūra samazinās līdz ar augstumu ar vidējo vertikālo gradientu 0,65°/100 m

tropopauze

Pārejas slānis no troposfēras uz stratosfēru, atmosfēras slānis, kurā apstājas temperatūras pazemināšanās ar augstumu.

Stratosfēra

Atmosfēras slānis atrodas 11 līdz 50 km augstumā. Raksturīgas ir nelielas temperatūras izmaiņas 11-25 km slānī (stratosfēras apakšējais slānis) un tās paaugstināšanās 25-40 km slānī no -56,5 līdz 0,8 °C (augšējais stratosfēras slānis jeb inversijas apgabals). Sasniedzot vērtību aptuveni 273 K (gandrīz 0 °C) aptuveni 40 km augstumā, temperatūra saglabājas nemainīga līdz aptuveni 55 km augstumam. Šo nemainīgas temperatūras reģionu sauc par stratopauzi, un tā ir robeža starp stratosfēru un mezosfēru.

Stratopauze

Atmosfēras robežslānis starp stratosfēru un mezosfēru. Vertikālajā temperatūras sadalījumā ir maksimums (apmēram 0 °C).

Mezosfēra

Mezosfēra sākas 50 km augstumā un stiepjas līdz 80-90 km. Temperatūra pazeminās līdz ar augstumu ar vidējo vertikālo gradientu (0,25-0,3)°/100 m. Galvenais enerģijas process ir starojuma siltuma pārnese. Sarežģīti fotoķīmiskie procesi, kuros iesaistīti brīvie radikāļi, vibrācijas ierosinātas molekulas utt., izraisa atmosfēras luminiscenci.

mezopauze

Pārejas slānis starp mezosfēru un termosfēru. Vertikālajā temperatūras sadalījumā ir minimums (apmēram -90 °C).

Karmana līnija

Augstums virs jūras līmeņa, ko parasti uzskata par robežu starp Zemes atmosfēru un kosmosu. Karmanas līnija atrodas 100 km augstumā virs jūras līmeņa.

Zemes atmosfēras robeža

Termosfēra

Augšējā robeža ir aptuveni 800 km. Temperatūra paaugstinās līdz 200-300 km augstumam, kur tā sasniedz 1500 K vērtības, pēc tam saglabājas gandrīz nemainīga līdz pat lielam augstumam. Ultravioletā un rentgena saules starojuma un kosmiskā starojuma ietekmē gaiss tiek jonizēts (“polārās gaismas”) - galvenie jonosfēras apgabali atrodas termosfēras iekšpusē. Augstumā virs 300 km dominē atomu skābeklis. Termosfēras augšējo robežu lielā mērā nosaka Saules pašreizējā aktivitāte. Zemas aktivitātes periodos ir manāms šī slāņa izmēra samazinājums.

Termopauze

Atmosfēras apgabals virs termosfēras. Šajā reģionā saules starojuma absorbcija ir niecīga, un temperatūra faktiski nemainās līdz ar augstumu.

Eksosfēra (izkliedējošā sfēra)

Atmosfēras slāņi līdz 120 km augstumam

Eksosfēra - izkliedes zona, termosfēras ārējā daļa, kas atrodas virs 700 km. Gāze eksosfērā ir ļoti reti sastopama, un līdz ar to tās daļiņas noplūst starpplanētu telpā (izkliede).

Līdz 100 km augstumam atmosfēra ir viendabīgs, labi sajaukts gāzu maisījums. Augstākos slāņos gāzu sadalījums augstumā ir atkarīgs no to molekulmasām, smagāko gāzu koncentrācija samazinās ātrāk, attālinoties no Zemes virsmas. Gāzes blīvuma samazināšanās dēļ temperatūra pazeminās no 0 °C stratosfērā līdz –110 °C mezosfērā. Taču atsevišķu daļiņu kinētiskā enerģija 200–250 km augstumā atbilst ~150 °C temperatūrai. Virs 200 km ir novērojamas būtiskas temperatūras un gāzes blīvuma svārstības laikā un telpā.

Aptuveni 2000-3500 km augstumā eksosfēra pakāpeniski pāriet tā sauktajā tuvā kosmosa vakuumā, kas ir piepildīts ar ļoti retām starpplanētu gāzes daļiņām, galvenokārt ūdeņraža atomiem. Bet šī gāze ir tikai daļa no starpplanētu matērijas. Otru daļu veido putekļiem līdzīgas komētas un meteoriskas izcelsmes daļiņas. Papildus ārkārtīgi retajām putekļiem līdzīgām daļiņām šajā telpā iekļūst saules un galaktikas izcelsmes elektromagnētiskais un korpuskulārais starojums.

Troposfēra veido aptuveni 80% no atmosfēras masas, stratosfēra veido apmēram 20%; mezosfēras masa ir ne vairāk kā 0,3%, termosfēra ir mazāka par 0,05% no kopējās atmosfēras masas. Pamatojoties uz elektriskām īpašībām atmosfērā, izšķir neitrosfēru un jonosfēru. Pašlaik tiek uzskatīts, ka atmosfēra stiepjas līdz 2000-3000 km augstumam.

Atkarībā no gāzes sastāva atmosfērā izšķir homosfēru un heterosfēru. Heterosfēra ir zona, kurā gravitācija ietekmē gāzu atdalīšanu, jo to sajaukšanās šādā augstumā ir niecīga. No tā izriet heterosfēras mainīgais sastāvs. Zem tā atrodas labi sajaukta, viendabīga atmosfēras daļa, ko sauc par homosfēru. Robežu starp šiem slāņiem sauc par turbopauzi, un tā atrodas aptuveni 120 km augstumā.