Atmosferin Dünya'nın yaşamındaki rolü

Atmosfer, insanların soluduğu oksijen kaynağıdır. Bununla birlikte, irtifaya çıktıkça, toplam atmosferik basınç düşer ve kısmi oksijen basıncında bir azalmaya neden olur.

İnsan akciğerleri yaklaşık üç litre alveolar hava içerir. Atmosfer basıncı normal ise alveolar havadaki kısmi oksijen basıncı 11 mm Hg olacaktır. Art., karbondioksit basıncı - 40 mm Hg. Sanat ve su buharı - 47 mm Hg. Sanat. Rakım arttıkça oksijen basıncı azalır ve toplamda akciğerlerdeki su buharı ve karbondioksit basıncı sabit kalır - yaklaşık 87 mm Hg. Sanat. Hava basıncı bu değere eşit olduğunda, akciğerlere oksijen akışı duracaktır.

20 km yükseklikte atmosfer basıncının düşmesi nedeniyle insan vücudundaki su ve interstisyel vücut sıvısı burada kaynar. Basınçlı bir kabin kullanmazsanız, böyle bir yükseklikte bir kişi neredeyse anında ölecektir. Bu nedenle, insan vücudunun fizyolojik özellikleri açısından "uzay", deniz seviyesinden 20 km yükseklikten kaynaklanmaktadır.

Atmosferin Dünya'nın yaşamındaki rolü çok büyüktür. Örneğin, yoğun hava katmanları - troposfer ve stratosfer sayesinde insanlar radyasyona maruz kalmaktan korunur. Uzayda, nadir bulunan havada, 36 km'nin üzerinde bir yükseklikte iyonlaştırıcı radyasyon etki eder. 40 km'nin üzerinde bir yükseklikte - ultraviyole.

Dünya yüzeyinin üzerinde 90-100 km'nin üzerinde bir yüksekliğe çıkarken, kademeli bir zayıflama olacak ve daha sonra alt atmosferik katmanda gözlemlenen insanlara aşina olan fenomenlerin tamamen ortadan kalkması olacak:

Ses yayılmaz.

Aerodinamik kuvvet ve sürtünme yoktur.

Isı konveksiyon vb. ile aktarılmaz.

Atmosferik katman, Dünya'yı ve tüm canlı organizmaları kozmik radyasyondan, meteorlardan korur, mevsimsel sıcaklık dalgalanmalarını düzenlemek, günlük olanları dengelemek ve eşitlemekle sorumludur. Dünya'da bir atmosferin yokluğunda, günlük sıcaklık +/-200С˚ içinde dalgalanacaktır. Atmosferik katman, dünyanın yüzeyi ile dış uzay arasında hayat veren bir "tampon", nem ve ısı taşıyıcısıdır; atmosferde fotosentez ve enerji alışverişi süreçleri gerçekleşir - en önemli biyosferik süreçler.

Dünya yüzeyinden itibaren atmosferin katmanları

Atmosfer, Dünya yüzeyinden itibaren sırasıyla atmosferin aşağıdaki katmanları olan katmanlı bir yapıdır:

Troposfer.

Stratosfer.

Mezosfer.

termosfer.

Ekzosfer

Her katmanın aralarında keskin sınırları yoktur ve yükseklikleri enlem ve mevsimlerden etkilenir. Bu katmanlı yapı, farklı yüksekliklerdeki sıcaklık değişimleri sonucu oluşmuştur. Parıldayan yıldızları görmemiz atmosfer sayesindedir.

Katmanlara göre Dünya atmosferinin yapısı:

Dünyanın atmosferi neyden yapılmıştır?

Her atmosferik katman sıcaklık, yoğunluk ve bileşim bakımından farklılık gösterir. Atmosferin toplam kalınlığı 1.5-2.0 bin km'dir. Dünyanın atmosferi neyden yapılmıştır? Şu anda, çeşitli safsızlıklara sahip bir gaz karışımıdır.

Troposfer

Dünya atmosferinin yapısı, atmosferin yaklaşık 10-15 km yüksekliğindeki alt kısmı olan troposfer ile başlar. Atmosferik havanın çoğunun yoğunlaştığı yer burasıdır. Troposferin karakteristik bir özelliği, her 100 metrede bir yükseldikçe sıcaklığın 0,6 ˚C düşmesidir. Troposfer, neredeyse tüm atmosferik su buharını kendi içinde yoğunlaştırmıştır ve burada da bulutlar oluşur.

Troposferin yüksekliği günlük olarak değişir. Ayrıca, ortalama değeri enlem ve yılın mevsimine bağlı olarak değişir. Troposferin kutupların üzerindeki ortalama yüksekliği 9 km, ekvatorun üzerinde - yaklaşık 17 km. Ekvator üzerinde yıllık ortalama hava sıcaklığı +26 ˚C'ye yakın ve Kuzey Kutbu üzerinde -23 ˚C'dir. Ekvatorun üzerindeki troposfer sınırının üst çizgisi, yıllık ortalama sıcaklık yaklaşık -70 ˚C ve kuzey kutbu üzerinde yazın -45 ˚C ve kışın -65 ˚C'dir. Bu nedenle, yükseklik ne kadar yüksek olursa, sıcaklık o kadar düşük olur. Güneş ışınları troposferden serbestçe geçerek Dünya'nın yüzeyini ısıtır. Güneş tarafından yayılan ısı karbondioksit, metan ve su buharı tarafından tutulur.

Stratosfer

Troposfer tabakasının üstünde, yüksekliği 50-55 km olan stratosfer bulunur. Bu katmanın özelliği, yükseklikle sıcaklığın artmasıdır. Troposfer ile stratosfer arasında tropopoz adı verilen bir geçiş tabakası bulunur.

Yaklaşık 25 kilometre yükseklikten stratosferik tabakanın sıcaklığı artmaya başlar ve maksimum 50 km yüksekliğe ulaştığında +10 ila +30 ˚C arasında değerler alır.

Stratosferde çok az su buharı vardır. Bazen yaklaşık 25 km yükseklikte "sedef" olarak adlandırılan oldukça ince bulutlar bulabilirsiniz. Gündüzleri fark edilmezler, ancak geceleri ufkun altındaki güneşin aydınlatması nedeniyle parlarlar. Sedef bulutlarının bileşimi aşırı soğutulmuş su damlacıklarıdır. Stratosfer çoğunlukla ozondan oluşur.

mezosfer

Mezosfer tabakasının yüksekliği yaklaşık 80 km'dir. Burada yukarıya doğru yükseldikçe sıcaklık düşer ve en üst sınırda sıfırın altında birkaç onlarca C˚ değerlerine ulaşır. Mezosferde, muhtemelen buz kristallerinden oluşan bulutlar da gözlemlenebilir. Bu bulutlara "gümüş" denir. Mezosfer, atmosferdeki en soğuk sıcaklık ile karakterize edilir: -2 ila -138 ˚C.

termosfer

Bu atmosferik katman, adını yüksek sıcaklıklardan almıştır. Termosfer şunlardan oluşur:

İyonosfer.

exospheres.

İyonosfer, her santimetresi 300 km yükseklikte 1 milyar atom ve molekülden oluşan ve 600 km yükseklikte - 100 milyondan fazla olan nadir hava ile karakterize edilir.

İyonosfer ayrıca yüksek hava iyonizasyonu ile karakterize edilir. Bu iyonlar, yüklü oksijen atomlarından, yüklü azot atomları moleküllerinden ve serbest elektronlardan oluşur.

Ekzosfer

800-1000 km yükseklikten ekzosferik katman başlar. Gaz parçacıkları, özellikle hafif olanlar, yerçekimi kuvvetini yenerek burada büyük bir hızla hareket eder. Bu tür parçacıklar, hızlı hareketlerinden dolayı atmosferden uzaya uçar ve dağılır. Bu nedenle, ekzosfer saçılma küresi olarak adlandırılır. Ekzosferin en yüksek katmanlarını oluşturan, uzaya uçan ağırlıklı olarak hidrojen atomlarıdır. Üst atmosferdeki parçacıklar ve güneş rüzgarının parçacıkları sayesinde kuzey ışıklarını gözlemleyebiliriz.

Uydular ve jeofizik roketler, elektrik yüklü parçacıklardan - elektronlar ve protonlardan oluşan gezegenin radyasyon kuşağının üst atmosferinde varlığını belirlemeyi mümkün kıldı.

mezosfer

Stratosferin üzerinde yer alan, 80-85 km yüksekliğe kadar sıcaklığın bir bütün olarak atmosfer için minimuma düştüğü bir kabuktur. -110°C'ye kadar düşen rekor düşük sıcaklıklar, Fort Churchill'deki (Kanada) ABD-Kanada tesisinden fırlatılan meteorolojik roketlerle kaydedildi. Mezosferin üst sınırı (mezopoz), yaklaşık olarak X-ışınının aktif absorpsiyon bölgesinin alt sınırı ve gazın ısınması ve iyonlaşmasının eşlik ettiği Güneş'in en kısa dalga boyundaki ultraviyole radyasyonu ile çakışır.

Yaz aylarında kutup bölgelerinde, bulut sistemleri genellikle geniş bir alanı kaplayan, ancak dikey gelişimi çok az olan mezopozda ortaya çıkar. Geceleri parlayan bu tür bulutlar, genellikle mezosferdeki büyük ölçekli dalgalı hava hareketlerini tespit etmeyi mümkün kılar. Bu bulutların bileşimi, nem kaynakları ve yoğuşma çekirdekleri, dinamikleri ve meteorolojik faktörlerle ilişkisi hala yeterince incelenmemiştir.

termosfer

Sıcaklığın sürekli arttığı atmosfer tabakasıdır. Gücü 600 km'ye ulaşabilir. Bir gazın basıncı ve dolayısıyla yoğunluğu, yükseklikle sürekli olarak azalır. Dünya yüzeyine yakın 1 m3 hava yaklaşık olarak içerir. 2.5×1025 molekül, yakl. 100 km, termosferin alt katmanlarında - yaklaşık 1019, 200 km yükseklikte, iyonosferde - 5×1015 ve hesaplamalara göre, yaklaşık olarak. 850 km - yaklaşık 1012 molekül. Gezegenler arası uzayda, moleküllerin konsantrasyonu 1 m3 başına 108-109'dur.

Yaklaşık bir yükseklikte. 100 km, moleküllerin sayısı azdır ve nadiren birbirleriyle çarpışırlar. Rastgele hareket eden bir molekülün başka bir benzer molekülle çarpışmadan önce kat ettiği ortalama mesafeye ortalama serbest yolu denir. Bu değerin, moleküller arası veya atomlar arası çarpışma olasılığının ihmal edilebileceği kadar arttığı katman, termosfer ile üstteki kabuk (ekzosfer) arasındaki sınırda bulunur ve termal duraklama olarak adlandırılır. Termopoz, dünya yüzeyinden yaklaşık 650 km uzaklıktadır.

Belirli bir sıcaklıkta, bir molekülün hareket hızı kütlesine bağlıdır: daha hafif moleküller ağır olanlardan daha hızlı hareket eder. Serbest yolun çok kısa olduğu alt atmosferde, gazların moleküler ağırlıklarına göre gözle görülür bir ayrımı yoktur, ancak 100 km'nin üzerinde ifade edilir. Ek olarak, Güneş'ten gelen ultraviyole ve X-ışını radyasyonunun etkisi altında, oksijen molekülleri, kütlesi molekülün kütlesinin yarısı olan atomlara ayrılır. Bu nedenle, Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça, atomik oksijen atmosferin bileşiminde ve yakl. 200 km ana bileşeni haline gelir. Daha yüksek, Dünya yüzeyinden yaklaşık 1200 km uzaklıkta, hafif gazlar - helyum ve hidrojen - baskındır. Atmosferin en dış tabakasıdır. Dağınık ayırma olarak adlandırılan bu ağırlık ayırma, bir santrifüj kullanılarak karışımların ayrılmasına benzer.

Ekzosfer

ekzosfer atmosferin dış tabakası olarak adlandırılan, sıcaklıktaki değişikliklere ve nötr gazın özelliklerine göre tahsis edilir. Ekzosferdeki moleküller ve atomlar, yerçekiminin etkisi altında balistik yörüngelerde Dünya'nın etrafında döner. Bu yörüngelerin bazıları parabolik ve mermilerin yörüngelerine benzer. Moleküller, Dünya'nın etrafında ve uydular gibi eliptik yörüngelerde dönebilir. Başta hidrojen ve helyum olmak üzere bazı moleküllerin açık yörüngeleri vardır ve uzaya giderler.

Atmosfer(Yunanca atmosferden - buhar ve spharia - top) - onunla dönen Dünya'nın hava kabuğu. Atmosferin gelişimi, gezegenimizde meydana gelen jeolojik ve jeokimyasal süreçlerin yanı sıra canlı organizmaların faaliyetleri ile yakından bağlantılıydı.

Atmosferin alt sınırı, havanın topraktaki en küçük gözeneklere nüfuz etmesi ve suda bile çözünmesi nedeniyle Dünya'nın yüzeyi ile çakışmaktadır.

2000-3000 km yükseklikteki üst sınır yavaş yavaş uzaya geçer.

Oksijen açısından zengin atmosfer, Dünya'da yaşamı mümkün kılar. Atmosferik oksijen, insanlar, hayvanlar ve bitkiler tarafından nefes alma sürecinde kullanılır.

Atmosfer olmasaydı, Dünya ay kadar sessiz olurdu. Sonuçta ses, hava parçacıklarının titreşimidir. Gökyüzünün mavi rengi, atmosferden geçen güneş ışınlarının, sanki bir mercekten geçer gibi, bileşen renklerine ayrıştırılmasıyla açıklanır. Bu durumda, en çok mavi ve mavi renklerin ışınları dağılır.

Atmosfer, canlı organizmalar üzerinde zararlı bir etkiye sahip olan Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun çoğunu tutar. Aynı zamanda ısıyı Dünya'nın yüzeyinde tutar ve gezegenimizin soğumasını engeller.

atmosferin yapısı

Atmosferde yoğunluk ve yoğunluk bakımından farklılık gösteren birkaç katman ayırt edilebilir (Şekil 1).

Troposfer

Troposfer- kutupların üzerindeki kalınlığı 8-10 km, ılıman enlemlerde - 10-12 km ve ekvatorun üstünde - 16-18 km olan atmosferin en düşük tabakası.

Pirinç. 1. Dünya atmosferinin yapısı

Troposferdeki hava, dünya yüzeyinden, yani karadan ve sudan ısıtılır. Bu nedenle, bu katmandaki hava sıcaklığı, yükseklikle her 100 m'de ortalama 0,6 °C azalır, troposferin üst sınırında -55 °C'ye ulaşır. Aynı zamanda, troposferin üst sınırındaki ekvator bölgesinde, hava sıcaklığı -70 °С ve Kuzey Kutbu bölgesinde -65 °С'dir.

Atmosfer kütlesinin yaklaşık %80'i troposferde yoğunlaşır, hemen hemen tüm su buharı bulunur, gök gürültülü fırtınalar, fırtınalar, bulutlar ve yağış meydana gelir ve dikey (konveksiyon) ve yatay (rüzgar) hava hareketi meydana gelir.

Havanın ağırlıklı olarak troposferde oluştuğunu söyleyebiliriz.

Stratosfer

Stratosfer- 8 ila 50 km yükseklikte troposferin üzerinde bulunan atmosfer tabakası. Bu katmandaki gökyüzünün rengi mor görünür, bu da güneş ışınlarının neredeyse dağılmaması nedeniyle havanın seyrekleşmesiyle açıklanır.

Stratosfer, atmosfer kütlesinin %20'sini içerir. Bu katmandaki hava seyrekleşir, pratikte su buharı yoktur ve bu nedenle bulutlar ve yağış neredeyse oluşmaz. Bununla birlikte, hızı 300 km / s'ye ulaşan stratosferde kararlı hava akımları gözlenir.

Bu katman konsantre ozon(ozon perdesi, ozonosfer), ultraviyole ışınlarını emen, onların Dünya'ya geçmesini engelleyen ve böylece gezegenimizdeki canlı organizmaları koruyan bir tabaka. Ozon nedeniyle, stratosferin üst sınırındaki hava sıcaklığı -50 ile 4-55 °C arasındadır.

Mezosfer ve stratosfer arasında bir geçiş bölgesi vardır - stratopoz.

mezosfer

mezosfer- 50-80 km yükseklikte bulunan bir atmosfer tabakası. Buradaki hava yoğunluğu, Dünya yüzeyinden 200 kat daha azdır. Mezosferdeki gökyüzünün rengi siyah görünür, gündüzleri yıldızlar görünür. Hava sıcaklığı -75 (-90)°С'ye düşer.

80 km yükseklikte başlar termosfer. Bu katmandaki hava sıcaklığı keskin bir şekilde 250 m yüksekliğe yükselir ve daha sonra sabit hale gelir: 150 km yükseklikte 220-240 °C'ye ulaşır; 500-600 km yükseklikte 1500 °C'yi aşıyor.

Mezosfer ve termosferde, kozmik ışınların etkisi altında, gaz molekülleri yüklü (iyonize) atom parçacıklarına ayrılır, bu nedenle atmosferin bu kısmına denir. iyonosfer- 50 ila 1000 km yükseklikte bulunan, esas olarak iyonize oksijen atomları, nitrik oksit molekülleri ve serbest elektronlardan oluşan çok nadir bir hava tabakası. Bu katman, yüksek elektriklenme ile karakterize edilir ve uzun ve orta radyo dalgaları, aynadan olduğu gibi ondan yansıtılır.

İyonosferde auroralar ortaya çıkar - Güneş'ten uçan elektrik yüklü parçacıkların etkisi altında nadir gazların parlaması - ve manyetik alanda keskin dalgalanmalar gözlenir.

Ekzosfer

Ekzosfer- 1000 km'nin üzerinde bulunan atmosferin dış tabakası. Gaz parçacıkları burada yüksek hızda hareket ettiğinden ve uzaya saçılabildiğinden bu katmana saçılma küresi de denir.

Atmosferin bileşimi

Atmosfer, nitrojen (%78.08), oksijen (%20.95), karbondioksit (%0.03), argon (%0.93), az miktarda helyum, neon, ksenon, kripton (%0.01), ozon ve diğer gazlar, ancak içerikleri ihmal edilebilir (Tablo 1). Dünya havasının modern bileşimi yüz milyon yıldan daha uzun bir süre önce kuruldu, ancak keskin bir şekilde artan insan üretim faaliyeti yine de değişmesine yol açtı. Şu anda, CO2 içeriğinde yaklaşık %10-12 oranında bir artış var.

Atmosferi oluşturan gazlar çeşitli fonksiyonel roller üstlenirler. Bununla birlikte, bu gazların asıl önemi, öncelikle, radyan enerjiyi çok güçlü bir şekilde emmeleri ve dolayısıyla Dünya yüzeyinin ve atmosferinin sıcaklık rejimi üzerinde önemli bir etkiye sahip olmaları gerçeğiyle belirlenir.

Tablo 1. Dünya yüzeyine yakın kuru atmosferik havanın kimyasal bileşimi

	Hacim konsantrasyonu. %	Molekül ağırlığı, birimler
Oksijen
Karbon dioksit
azot oksit
	0 ila 0.00001
Kükürt dioksit	0'dan 0,000007'ye yaz aylarında; kışın 0 ila 0,000002
	0'dan 0.000002'ye	46,0055/17,03061
azog dioksit
Karbonmonoksit

Azot, atmosferdeki en yaygın gaz, kimyasal olarak az aktif.

Oksijen azottan farklı olarak, kimyasal olarak çok aktif bir elementtir. Oksijenin özel işlevi, heterotrofik organizmaların organik maddelerinin, kayaların ve volkanlar tarafından atmosfere salınan tam olarak oksitlenmemiş gazların oksidasyonudur. Oksijen olmadan, ölü organik maddenin ayrışması olmazdı.

Karbondioksitin atmosferdeki rolü son derece büyüktür. Atmosfere yanma, canlı organizmaların solunumu, çürüme süreçleri sonucunda girer ve her şeyden önce fotosentez sırasında organik maddenin oluşturulması için ana yapı malzemesidir. Ek olarak, karbondioksitin kısa dalgalı güneş radyasyonunu iletme ve termal uzun dalga radyasyonunun bir kısmını emme özelliği, aşağıda tartışılacak olan sera etkisini yaratacak olan büyük önem taşımaktadır.

Atmosferik süreçler üzerindeki etki, özellikle stratosferin termal rejimi üzerindeki etki, aynı zamanda aşağıdakiler tarafından da uygulanır: ozon. Bu gaz, güneş ultraviyole radyasyonunun doğal bir emicisi olarak hizmet eder ve güneş radyasyonunun emilmesi, havanın ısınmasına yol açar. Atmosferdeki toplam ozon içeriğinin aylık ortalama değerleri, bölgenin enlemine ve mevsime bağlı olarak 0.23-0.52 cm arasında değişmektedir (bu, ozon tabakasının zemin basıncı ve sıcaklığındaki kalınlığıdır). Ekvatordan kutuplara doğru ozon içeriğinde bir artış ve sonbaharda minimum ve ilkbaharda maksimum olmak üzere yıllık bir değişim vardır.

Atmosferin karakteristik bir özelliği, ana gazların (azot, oksijen, argon) içeriğinin yükseklikle biraz değişmesi olarak adlandırılabilir: atmosferde 65 km yükseklikte, azot içeriği% 86, oksijen - 19, argon - 0.91, 95 km yükseklikte - nitrojen 77, oksijen - 21.3, argon - %0.82. Atmosferik havanın bileşiminin dikey ve yatay olarak sabitliği, karıştırılmasıyla korunur.

Gazlara ek olarak, hava şunları içerir: su buharı ve katı parçacıklar.İkincisi hem doğal hem de yapay (antropojenik) kökene sahip olabilir. Bunlar çiçek poleni, minik tuz kristalleri, yol tozu, aerosol safsızlıklarıdır. Güneş ışınları pencereden içeri girdiğinde çıplak gözle görülebilirler.

Özellikle şehirlerin ve büyük sanayi merkezlerinin havasında, zararlı gaz emisyonlarının ve yakıtın yanması sırasında oluşan safsızlıklarının aerosollere eklendiği birçok partikül madde vardır.

Atmosferdeki aerosollerin konsantrasyonu, Dünya yüzeyine ulaşan güneş radyasyonunu etkileyen havanın şeffaflığını belirler. En büyük aerosoller yoğunlaşma çekirdekleridir (lat. yoğunlaşma- sıkıştırma, kalınlaşma) - su buharının su damlacıklarına dönüşmesine katkıda bulunur.

Su buharının değeri, öncelikle, dünya yüzeyinin uzun dalgalı termal radyasyonunu geciktirmesi gerçeğiyle belirlenir; büyük ve küçük nem döngülerinin ana bağlantısını temsil eder; su yatakları yoğunlaştığında havanın sıcaklığını yükseltir.

Atmosferdeki su buharı miktarı zamana ve mekana göre değişir. Bu nedenle, dünya yüzeyine yakın su buharı konsantrasyonu, tropiklerde %3 ile Antarktika'da %2-10 (15) arasında değişmektedir.

Ilıman enlemlerde atmosferin dikey sütunundaki ortalama su buharı içeriği yaklaşık 1,6-1,7 cm'dir (yoğun su buharı tabakası böyle bir kalınlığa sahip olacaktır). Atmosferin farklı katmanlarındaki su buharı hakkında bilgiler çelişkilidir. Örneğin, 20 ila 30 km arasındaki yükseklik aralığında, özgül nemin yükseklikle güçlü bir şekilde arttığı varsayılmıştır. Bununla birlikte, sonraki ölçümler stratosferin daha büyük bir kuruluğuna işaret ediyor. Görünüşe göre, stratosferdeki özgül nem, yüksekliğe çok az bağlıdır ve 2-4 mg/kg'dır.

Troposferdeki su buharı içeriğinin değişkenliği, buharlaşma, yoğuşma ve yatay taşımanın etkileşimi ile belirlenir. Su buharının yoğunlaşması sonucunda bulutlar oluşur ve yağmur, dolu ve kar şeklinde yağışlar oluşur.

Suyun faz geçiş süreçleri esas olarak troposferde ilerler, bu nedenle sedef ve gümüş olarak adlandırılan stratosferde (20-30 km rakımlarda) ve mezosferde (mezopoza yakın) bulutların nispeten nadiren gözlenmesinin nedeni budur. Troposferik bulutlar genellikle tüm dünya yüzeylerinin yaklaşık %50'sini kaplar.

Havada bulunabilecek su buharı miktarı havanın sıcaklığına bağlıdır.

-20 ° C sıcaklıkta 1 m3 hava, 1 g'dan fazla su içeremez; 0 °C'de - en fazla 5 g; +10 °С'de - en fazla 9 g; +30 °С'de - en fazla 30 g su.

Çözüm: Hava sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla su buharı içerebilir.

hava olabilir zengin ve doymamış buhar. Bu nedenle, +30 ° C sıcaklıkta 1 m3 hava 15 g su buharı içeriyorsa, hava su buharına doymamıştır; 30 g - doymuşsa.

Mutlak nem- bu, 1 m3 havanın içerdiği su buharı miktarıdır. Gram olarak ifade edilir. Örneğin, "mutlak nem 15'tir" derlerse, bu, 1 mL'nin 15 g su buharı içerdiği anlamına gelir.

Bağıl nem- bu, 1 m3 havadaki gerçek su buharı içeriğinin, belirli bir sıcaklıkta 1 m L'de bulunabilecek su buharı miktarına oranıdır (yüzde olarak). Örneğin, hava raporunun iletimi sırasında radyo, bağıl nemin %70 olduğunu bildirdiyse, bu, havanın belirli bir sıcaklıkta tutabileceği su buharının %70'ini içerdiği anlamına gelir.

Havanın bağıl nemi arttıkça, t. hava doygunluğa ne kadar yakınsa, düşme olasılığı o kadar artar.

Ekvator bölgesinde her zaman yüksek (% 90'a kadar) bağıl nem gözlenir, çünkü yıl boyunca yüksek bir hava sıcaklığı vardır ve okyanusların yüzeyinden büyük bir buharlaşma vardır. Aynı yüksek bağıl nem kutup bölgelerindedir, ancak bunun nedeni düşük sıcaklıklarda az miktarda su buharının bile havayı doymuş veya doygunluğa yakın hale getirmesidir. Ilıman enlemlerde bağıl nem mevsimsel olarak değişir - kışın daha yüksek ve yazın daha düşüktür.

Havanın bağıl nemi çöllerde özellikle düşüktür: 1 m 1 hava, belirli bir sıcaklıkta mümkün olan su buharı miktarından iki ila üç kat daha az içerir.

Bağıl nemi ölçmek için bir higrometre kullanılır (Yunanca higros - ıslak ve metreco - ölçerim).

Soğuduğunda, doymuş hava aynı miktarda su buharını kendi içinde tutamaz, kalınlaşır (yoğuşur), sis damlacıklarına dönüşür. Sis, yazın açık ve serin bir gecede gözlemlenebilir.

Bulutlar- bu aynı sis, sadece dünya yüzeyinde değil, belirli bir yükseklikte oluşuyor. Hava yükseldikçe soğur ve içindeki su buharı yoğunlaşır. Ortaya çıkan küçük su damlacıkları bulutları oluşturur.

bulutların oluşumunda görev alır partikül madde troposferde asılı kalır.

Bulutlar, oluşum koşullarına bağlı olarak farklı bir şekle sahip olabilir (Tablo 14).

En alçak ve en ağır bulutlar stratus bulutlarıdır. Dünya yüzeyinden 2 km yükseklikte bulunurlar. 2 ila 8 km yükseklikte, daha pitoresk kümülüs bulutları gözlemlenebilir. En yükseği ve en hafifi sirrus bulutlarıdır. Dünya yüzeyinden 8 ila 18 km yükseklikte bulunurlar.

aileler	Bulut çeşitleri	Görünüm
A. Üst bulutlar - 6 km'nin üzerinde	I. Pinnate	İpliksi, lifli, beyaz
	II. sirrokümülüs	Küçük pullardan ve buklelerden oluşan katmanlar ve çıkıntılar, beyaz
	III. sirrostratus	Şeffaf beyazımsı peçe
B. Orta katmanın bulutları - 2 km'nin üzerinde	IV. altokümülüs	Beyaz ve gri katmanlar ve sırtlar
	V. Altostratus	Sütlü gri renkli pürüzsüz peçe
B. Alt bulutlar - 2 km'ye kadar	VI. Nimbostratus	Katı şekilsiz gri katman
	VII. stratokümülüs	Opak katmanlar ve gri sırtlar
	VIII. katmanlı	ışıklı gri peçe
D. Dikey gelişim bulutları - alt katmandan üst katmana	IX. Kümülüs	Sopalar ve kubbeler, rüzgarda yırtılmış kenarları olan parlak beyaz
	X. Kümülonimbüs	Güçlü kümülüs şeklindeki koyu kurşun renkli kütleler

Atmosferik koruma

Ana kaynaklar sanayi kuruluşları ve otomobillerdir. Büyük şehirlerde, ana ulaşım yollarının gaz kirliliği sorunu çok akut. Bu nedenle ülkemiz de dahil olmak üzere dünyanın birçok büyük şehrinde araba egzoz gazlarının toksisitesinin çevresel kontrolü getirilmiştir. Uzmanlara göre, havadaki duman ve toz, güneş enerjisinin yeryüzüne akışını yarı yarıya azaltabilir ve bu da doğal koşullarda bir değişikliğe yol açacaktır.

mezosfer

Stratosfer

Troposferin üstünde stratosfer bulunur (Yunanca "stratium" - döşeme, katman). Kütlesi atmosferin kütlesinin %20'sidir.

Stratosferin üst sınırı, Dünya yüzeyinden şu yükseklikte bulunur:

Tropik enlemlerde (ekvator) 50 - 55 km.:

50 km'ye kadar ılıman enlemlerde;

Kutup enlemlerinde (kutuplar) 40 - 50 km.

Stratosferde, hava yükseldikçe ısınır, hava sıcaklığı ise yükseklikle birlikte 1 km'de ortalama 1-2 derece yükselir. yükselir ve üst sınırda +50 0 C'ye kadar ulaşır.

Yükseklikle birlikte sıcaklıktaki artış, esas olarak güneş radyasyonunun ultraviyole kısmını emen ozondan kaynaklanır. Dünya yüzeyinden 20 - 25 km yükseklikte, çok ince (sadece birkaç santimetre) bir ozon tabakası vardır.

Stratosfer su buharı bakımından çok fakirdir, bazen 30 km yükseklikte olmasına rağmen burada yağış yoktur. bulutlar oluşur.

Stratosferdeki gözlemlere dayanarak, türbülanslı rahatsızlıklar ve farklı yönlerden esen kuvvetli rüzgarlar tespit edilmiştir. Troposferde olduğu gibi, özellikle yüksek hızlı uçaklar için tehlikeli olan güçlü hava girdapları not edilir.

güçlü rüzgarlar denir jet akımları kutuplara bakan ılıman enlemlerin sınırları boyunca dar bölgelerde darbe. Ancak bu bölgeler kayabilir, kaybolabilir ve yeniden ortaya çıkabilir. Jet akımları genellikle tropopoza nüfuz eder ve üst troposferde görülür, ancak hızları azalan irtifa ile hızla düşer.

Stratosfere giren (esas olarak ozon oluşumuna harcanan) enerjinin bir kısmının, tropopozun önemli ölçüde altında yoğun stratosferik hava akışlarının kaydedildiği ve troposferik havanın stratosferin alt katmanlarına çekildiği atmosferik cephelerle ilişkili olması mümkündür. .

Stratopozun üstünde mezosfer bulunur (Yunanca "mezos" - orta).

Mezosferin üst sınırı, Dünya yüzeyinden bir yükseklikte bulunur:

Tropik enlemlerde (ekvator) 80 - 85 km;

80 km'ye kadar ılıman enlemlerde;

Kutup enlemlerinde (kutuplar) 70 - 80 km.

Mezosferde sıcaklık üst sınırında -60 0 C - 1000 0 C'ye düşer.

Yaz aylarında kutup bölgelerinde, bulut sistemleri genellikle geniş bir alanı kaplayan, ancak dikey gelişimi çok az olan mezopozda ortaya çıkar. Geceleri parlayan bu tür bulutlar, genellikle mezosferdeki büyük ölçekli dalgalı hava hareketlerini tespit etmeyi mümkün kılar. Bu bulutların bileşimi, nem kaynakları ve yoğuşma çekirdekleri, dinamikleri ve meteorolojik faktörlerle ilişkisi hala yeterince incelenmemiştir.

Mezopozun üstünde termosfer bulunur (Yunanca "termos" dan - sıcak).

Termosferin üst sınırı, Dünya yüzeyinden bir yükseklikte bulunur:

800 km'ye kadar tropikal enlemlerde (ekvator);

700 km'ye kadar ılıman enlemlerde;

650 km'ye kadar kutup enlemlerinde (kutuplarda).

Termosferde sıcaklık tekrar yükselir, üst katmanlarda 2000 0 C'ye ulaşır.

400 - 500 km rakımlarda olduğuna dikkat edilmelidir. ve üzerinde hava sıcaklığı, atmosferin aşırı derecede seyrek olması nedeniyle bilinen yöntemlerden herhangi biri ile belirlenemez. Bu irtifalardaki hava sıcaklığı, gaz akışlarında hareket eden gaz parçacıklarının enerjisinden değerlendirilmelidir.

Termosferdeki hava sıcaklığındaki artış, ultraviyole radyasyonun emilmesi ve atmosferde bulunan atomlarda ve gaz moleküllerinde iyon ve elektron oluşumu ile ilişkilidir.

Termosferde, basınç ve dolayısıyla gazın yoğunluğu, yükseklikle kademeli olarak azalır. Dünya yüzeyinin yakınında 1 m3. hava yaklaşık 2.5x10 25 molekül içerir, termosferin alt katmanlarında yaklaşık 100 km yükseklikte 1 m3 hava yaklaşık 2.5x10 25 molekül içerir. 200 km yükseklikte, İyonosferde 1 m 3'te. hava 5x10 15 molekül içerir. Yaklaşık 850 km yükseklikte. 1m içinde. hava 10 12 molekül içerir. Gezegenler arası uzayda, moleküllerin konsantrasyonu 1 m3 başına 10 8 - 109'dur. Yaklaşık 100 km yükseklikte. moleküllerin sayısı azdır, ancak nadiren birbirleriyle çarpışırlar. Kaotik olarak hareket eden bir molekülün başka bir benzer molekülle çarpışmadan önce kat ettiği ortalama mesafeye ortalama serbest yolu denir.

Belirli bir sıcaklıkta, bir molekülün hareket hızı kütlesine bağlıdır: daha hafif moleküller ağır olanlardan daha hızlı hareket eder. Serbest yolun çok kısa olduğu alt atmosferde, gazların moleküler ağırlıklarına göre gözle görülür bir ayrımı yoktur, ancak 100 km'nin üzerinde ifade edilir. Ek olarak, Güneş'ten gelen ultraviyole ve X-ışını radyasyonunun etkisi altında, oksijen molekülleri, kütlesi molekülün kütlesinin yarısı olan atomlara ayrılır. Bu nedenle, Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça, atmosferik oksijen, yaklaşık 200 km yükseklikte atmosferin bileşiminde giderek daha önemli hale gelir. ana bileşen olur.

Yukarıda, yaklaşık 1200 km uzaklıkta. hafif gazlar helyum ve hidrojen Dünya yüzeyinden hakimdir. Atmosferin en dış tabakasıdır.

Ağırlıkça bu genişlemeye, bir santrifüj kullanılarak karışımların ayrılmasını hatırlatan, yaygın genişleme denir.

Troposfer

Üst sınırı kutuplarda 8-10 km, ılıman iklimlerde 10-12 km ve tropikal enlemlerde 16-18 km yükseklikte; kışın yazdan daha düşüktür. Atmosferin alt, ana tabakası, atmosferdeki toplam hava kütlesinin %80'inden fazlasını ve atmosferde bulunan tüm su buharının yaklaşık %90'ını içerir. Troposferde türbülans ve konveksiyon oldukça gelişmiştir, bulutlar ortaya çıkar, siklonlar ve antisiklonlar gelişir. Ortalama 0,65 °/100 m dikey eğim ile sıcaklık yükseklikle azalır

tropopoz

Troposferden stratosfere geçiş katmanı, atmosferin yükseklikle birlikte sıcaklıktaki düşüşün durduğu katmandır.

Stratosfer

11 ila 50 km yükseklikte bulunan atmosfer tabakası. 11-25 km'lik katmanda (stratosferin alt katmanı) sıcaklıkta hafif bir değişiklik ve bunun 25-40 km'lik katmanda −56,5'ten 0,8 °C'ye (üst stratosfer katmanı veya inversiyon bölgesi) artması tipiktir. Yaklaşık 40 km yükseklikte yaklaşık 273 K (neredeyse 0 °C) değerine ulaşan sıcaklık, yaklaşık 55 km yüksekliğe kadar sabit kalır. Bu sabit sıcaklık bölgesine stratopoz denir ve stratosfer ile mezosfer arasındaki sınırdır.

Stratopoz

Atmosferin stratosfer ile mezosfer arasındaki sınır tabakası. Dikey sıcaklık dağılımında bir maksimum vardır (yaklaşık 0 °C).

mezosfer

Mezosfer 50 km yükseklikte başlar ve 80-90 km'ye kadar uzanır. Sıcaklık, ortalama dikey eğim (0.25-0.3)°/100 m ile yükseklikle azalır Ana enerji süreci radyan ısı transferidir. Serbest radikalleri, titreşimle uyarılmış molekülleri vb. içeren karmaşık fotokimyasal süreçler, atmosferik ışıldamaya neden olur.

mezopoz

Mezosfer ve termosfer arasındaki geçiş katmanı. Dikey sıcaklık dağılımında bir minimum vardır (yaklaşık -90 °C).

Karman Hattı

Geleneksel olarak Dünya'nın atmosferi ile uzay arasındaki sınır olarak kabul edilen deniz seviyesinden rakım. Karmana hattı, deniz seviyesinden 100 km yükseklikte yer almaktadır.

Dünya'nın atmosfer sınırı

termosfer

Üst sınır yaklaşık 800 km'dir. Sıcaklık 200-300 km irtifalara yükselir, burada 1500 K mertebesinde değerlere ulaşır, daha sonra yüksek irtifalara kadar neredeyse sabit kalır. Ultraviyole ve x-ışını güneş radyasyonu ve kozmik radyasyonun etkisi altında hava iyonlaşır ("kutup ışıkları") - iyonosferin ana bölgeleri termosferin içinde bulunur. 300 km'nin üzerindeki irtifalarda, atomik oksijen baskındır. Termosferin üst sınırı, büyük ölçüde Güneş'in mevcut aktivitesi tarafından belirlenir. Düşük aktivite dönemlerinde, bu tabakanın boyutunda gözle görülür bir azalma olur.

termopoz

Atmosferin termosferin üzerindeki bölgesi. Bu bölgede güneş ışınımının absorpsiyonu önemsizdir ve sıcaklık aslında yükseklikle değişmez.

Exosphere (saçılma küresi)

120 km yüksekliğe kadar atmosfer katmanları

Exosphere - termosferin dış kısmı, 700 km'nin üzerinde bulunan saçılma bölgesi. Ekzosferdeki gaz çok seyrektir ve bu nedenle parçacıkları gezegenler arası boşluğa sızar (dağılma).

100 km yüksekliğe kadar atmosfer homojen, iyi karışmış bir gaz karışımıdır. Daha yüksek katmanlarda, gazların yükseklik dağılımı moleküler kütlelerine bağlıdır, daha ağır gazların konsantrasyonu Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça daha hızlı azalır. Gaz yoğunluğunun azalması nedeniyle, stratosferde 0 °C olan sıcaklık, mezosferde -110 °C'ye düşer. Bununla birlikte, 200-250 km yükseklikteki bireysel parçacıkların kinetik enerjisi ~150 °C sıcaklığa karşılık gelir. 200 km'nin üzerinde, zaman ve uzayda sıcaklık ve gaz yoğunluğunda önemli dalgalanmalar gözlenir.

Yaklaşık 2000-3500 km yükseklikte, ekzosfer yavaş yavaş, çoğunlukla hidrojen atomları olmak üzere oldukça nadir gezegenler arası gaz parçacıklarıyla dolu olan yakın uzay boşluğuna geçer. Ancak bu gaz, gezegenler arası maddenin sadece bir parçasıdır. Diğer kısım, kuyruklu yıldız ve meteorik kökenli toz benzeri parçacıklardan oluşur. Son derece nadir bulunan toz benzeri parçacıklara ek olarak, güneş ve galaktik kaynaklı elektromanyetik ve parçacık radyasyonu bu alana nüfuz eder.

Troposfer atmosfer kütlesinin yaklaşık %80'ini, stratosfer ise yaklaşık %20'sini oluşturur; mezosferin kütlesi% 0,3'ten fazla değil, termosfer atmosferin toplam kütlesinin% 0,05'inden az. Atmosferdeki elektriksel özelliklere göre nötrosfer ve iyonosfer ayırt edilir. Şu anda atmosferin 2000-3000 km yüksekliğe kadar uzandığına inanılıyor.

Atmosferdeki gazın bileşimine bağlı olarak homosfer ve heterosfer ayırt edilir. Heterosfer, gazların böyle bir yükseklikte karışması önemsiz olduğundan, yerçekiminin gazların ayrılması üzerinde etkisinin olduğu bir alandır. Dolayısıyla heterosferin değişken bileşimini takip eder. Aşağıda, atmosferin iyi karışmış, homojen bir parçası olan homosfer bulunur. Bu katmanlar arasındaki sınıra turbopause denir ve yaklaşık 120 km yükseklikte bulunur.