Как называется ближайший к земной поверхности слой атмосферы: Ваш браузер устарел

Атмосфера

Назад Далее

Атмосфера — смесь различных газов, окру укающих Землю. Эти газы обеспечивают жизнь всем живым организмам. Атмосфера дает нам воздух и защищает от вредного воздействия солнечных лучей. Благодаря своей массе и земному притяжению она удерживается вокруг планеты. Кроме того, слой атмосферы (толщиной около 480 км) служит щитом от бомбардировки странствующими в космосе метеорами.

Атмосфера состоит из смеси 10 различных газов, преимущественно азота (около 78%) и кислорода (21%). Оставшийся один процент приходится в основном на аргон плюс небольшие количества углекислого газа, гелия и неона.

Данные газы являются инертными (они не вступают в химические реакции с другими веществами). Крошечную долю атмосферы составляют также двуокись серы, аммиак, угарный газ, озон (родственный кислороду газ) и водяные пары. И, наконец, в атмосфере содержатся загрязняющие вещества, такие как газообразные загрязнения, частицы дыма, соль, пыль и вулканический пепел.

Эта смесь газов и мельчайших твердых частиц состоит из четырех основных слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы и термосферы. Первый слой -тропосфера — является самым тонким, заканчиваясь на высоте около 12 км над землей. Но даже этот потолок непреодолим для самолетов, которые летают, как правило, на высоте 9-11 км. Это самый теплый слой, поскольку солнечные лучи отражаются от земной поверхности и нагревают воздух. По мере удаления от земли температура воздуха падает до -55°С в верхней части тропосферы. Далее идет стратосфера, которая простирается до высоты около 50 км над поверхностью. В верхней части тропосферы находится озоновый слой.

Здесь температура выше, чем в тропосфере, так как озон задерживает значительную часть губительного ультрафиолетового излучения. Однако экологи обеспокоены тем, что загрязняющие вещества разрушают этот слой. Над стратосферой (50-70 км) находится мезосфера. В пределах мезосферы, при температуре около -225°С, имеется мезопауза — самая холодная область атмосферы. Здесь так холодно, что образуются облака изо льда, которые можно наблюдать поздно вечером, когда заходящее солнце подсвечивает их снизу. Метеоры, летящие к Земле, обычно сгорают в мезосфере. Несмотря на то, что воздух здесь очень разрежен, трение, возникающее при столкновении метеора с молекулами кислорода, создает сверхвысокую температуру.

Последний основной стон атмосферы, отделяющий Землю от космоса, называется термосферой. Он находится на высоте примерно 100 км от земной поверхности и состоит из ионосферы и магнитосферы. В ионосфере солнечная радиация вызывает ионизацию. Именно здесь частицы получают электрический заряд.

Когда они проносятся через атмосферу, можно наблюдать находящееся на большой высоте полярное сияние. Кроме того, ионосфера отражает радиоволны, обеспечивая возможность дальней радиосвязи Выше расположена магнитосфера, которая представляет собой наружный край магнитного поля Земли. Она действует как гигантский магнит и защищает Землю, улавливая частицы большой энергии. Термосфера имеет наименьшую плотность среди всех слоев, атмосфера постепенно исчезает и сливается с космическим пространством.

ТРОПОСФЕРА

Это ближайший к земной поверхности и самый плотный слой атмосферы. В нем содержится 80% воздушной массы всех слоев. Здесь находятся системы формирования погоды нашей планеты и биосфера. Приземная температура понижается на 6,5 градусов с каждым километром до достижения тропопаузы. Последняя играет роль переходной зоны между тропосферой и следующим слоем.

СТРАТОСФЕРА

В нижней части этого слоя наблюдается температура около -55°С Выше она возрастает до приповерхностной температуры благодаря теплу, получаемому от озона, который защищает Землю от ультрафиолетовых лучей.

Находящаяся на высоте 50 км стратопауза отделяет стратосферу от следующего слоя.

МЕЗОСФЕРА

Внутри этого слоя происходит очень быстрое уменьшение температуры. Разреженность воздуха здесь намного больше, и температура падает до -90°С в мезопаузе — зоне минимальной температуры в атмосфере.

ТЕРМОСФЕРА

В этом самом тонком слое содержится лишь 0,001% воздушной массы атмосферы. В пределах термосферы находятся ионосфера и магнитосфера. Здесь температура повышается и может достигать 1200°С на высоте 480 км.

Системы формирования погоды всего мира находятся в тропосфере. Они возникают в результате совместного воздействия на атмосферу солнечной радиации и вращения Земли. Движение воздуха, известное как ветер, происходит, когда теплые воздушные массы поднимаются вверх, вытесняемые холодными. Воздух больше всего прогревается на экваторе, где солнце находится в зените, и становится холоднее по мере приближения к полюсам.

Часть атмосферы, наполненная жизнью, называется биосферой. Она простирается от высоты птичьего полета до поверхности и в глубь земли и океана. В границах биосферы происходит тонкий процесс обеспечения баланса между растительной и животной жизнью. Животные потребляют кислород и выдыхают углекислый газ, который «впитывают» зеленые растения в результате фотосинтеза, используя энергию солнечного света для выделения кислорода в воздух. Так обеспечивается замкнутый цикл, от которого зависит выживание всех животных и растений.

Назад Далее

Вверх

©Кузина  Алена г. Белгород  [email protected]

Часть атмосферы земли.

Земная атмосфера

> Атмосфера Земли

Описание атмосферы Земли для детей всех возрастов: из чего состоит воздух, наличие газов, слои с фото, климат и погода третьей планеты Солнечной системы.

Для самых маленьких уже известно, что Земля выступает единственной планетой в нашей системе, которая обладает жизнеспособной атмосферой. Газовое покрывало не только богато на воздух, но и защищает нас от чрезмерного нагрева и солнечного излучения. Важно объяснить детям , что система устроена невероятно удачно, ведь позволяет поверхности прогреваться днем и остывать ночью, сохраняя допустимый баланс.

Начать объяснение для детей можно с того, что шар земной атмосферы распространяется на 480 км, но большая часть находится в 16 км от поверхности. Чем больше высота, тем ниже давление. Если брать уровень моря, то там давление равняется 1 кг на квадратный сантиметр. А вот на высоте в 3 км, оно изменится – 0.7 кг на квадратный сантиметр. Конечно, в таких условиях дышать сложнее (дети могли это прочувствовать, если когда-нибудь отправлялись в поход в горы).

Состав воздуха Земли — объяснение для детей

Среди газов различают:

  • Азот – 78%.
  • Кислород – 21%.
  • Аргон – 0.93%.
  • Двуокись углерода – 0.038%.
  • В небольших количествах есть также водяной пар и прочие примеси газов.

Атмосферные слои Земли — объяснение для детей

Родители или учителя в школе должны напомнить, что земная атмосфера делится на 5 уровней: экзосфера, термосфера, мезосфера, стратосфера и тропосфера. С каждым слоем атмосфера растворяется все больше, пока газы окончательно не рассеются в пространстве.

Тропосфера – находится ближе всего к поверхности. С толщиною в 7-20 км она составляет половину земной атмосферы. Чем ближе к Земле, тем сильнее прогревается воздух. Здесь собран почти весь водяной пар и пыль. Дети могут не удивляться, что именно на этом уровне плавают облака.

Стратосфера начинается от тропосферы и поднимается на 50 км над поверхностью. Здесь много озона, нагревающего атмосферу и спасающего от вредного солнечного излучения. Воздух в 1000 раз тоньше, чем над уровнем моря и необычайно сухой. Именно поэтому здесь прекрасно себя чувствуют самолеты.

Мезосфера: от 50 км до 85 км над поверхностью. Вершина называется мезопаузой и выступает наиболее прохладным местом в земной атмосфере (-90°C). Ее очень сложно исследовать, потому что туда не могут подобраться реактивные самолеты, а орбитальная высота спутников чересчур высока. Ученые лишь знают, что именно здесь сгорают метеоры.

Термосфера: 90 км и между 500-1000 км. Температура достигает 1500°C. Ее считают частью земной атмосферы, но важно объяснить детям , что плотность воздуха здесь настолько низкая, что большая часть воспринимается уже как космическое пространство. Фактически именно здесь размещаются космические шаттлы и Международная космическая станция. Кроме того, здесь образуются полярные сияния. Заряженные космические частицы соприкасаются с атомами и молекулами термосферы, переводя их на более высокий энергетический уровень. Благодаря этому мы и видим эти фотоны света в виде полярного сияния.

Экзосфера – наивысший слой. Невероятно тонкая линия слияния атмосферы с космосом. Состоит из широко рассеянных водородных и гелиевых частичек.

Климат и погода Земли — объяснение для детей

Для самых маленьких нужно объяснить , что Земле удается удерживать множество живых видов благодаря региональному климату, который представлен экстремальным холодом на полюсах и тропическим теплом на экваторе. Дети должны знать, что региональный климат – это погода, которая в конкретном участке остается неизменной 30 лет. Конечно, иногда она может меняться на несколько часов, но по больше части остается стабильной.

Кроме того, выделяют и глобальный земной климат – средний показатель регионального. Он изменялся в течении всей человеческой истории. Сегодня наблюдается стремительное потепление. Ученые бьют тревогу, так как парниковые газы, вызванные человеческой деятельностью, удерживают тепло в атмосфере, рискуя превратить нашу планету в Венеру.

Состав Земли. Воздух

Воздух — это механическая смесь из различных газов, составляющих атмосферу Земли. Воздух необходим для дыхания живых организмов, находит широкое применение в промышленности.

То, что воздух представляет собой именно смесь, а не однородную субстанцию, было доказано в ходе экспериментов шотландского учёного Джозефа Блэка. В ходе одного из них учёный обнаружил, что при нагревании белой магнезии (углекислый магний) выделяется «связанный воздух», то есть углекислый газ, и образуется жжёная магнезия (окись магния). При обжиге известняка, напротив, происходит удаление «связанного воздуха». На основе этих экспериментов учёный сделал вывод, что различие между углекислыми и едкими щелочами заключается в том, что в состав первых входит углекислый газ, являющийся одной из составных частей воздуха. Сегодня же мы знаем, что кроме углекислого, в состав земного воздуха входят:

Указанное в таблице соотношение газов в земной атмосфере характерно для её нижних слоёв, до высоты 120 км. В этих областях лежит хорошо перемешанная, однородная по составу область, называемая гомосферой. Выше гомосферы лежит гетеросфера, для которой характерно разложение молекул газов на атомы и ионы. Области отделены друг от друга турбопаузой.

Химическая реакция, при которой под воздействием солнечного и космического излучения происходит разложение молекул на атомы, называется фотодиссоциацией. При распаде молекулярного кислорода образуется атомарный кислород, являющийся основным газом атмосферы на высотах свыше 200 км. На высотах от 1200 км начинают преобладать водород и гелий, являющиеся наиболее лёгкими из газов.

Поскольку основная масса воздуха сосредоточена в 3 нижних атмосферных слоях, изменения состава воздуха на высотах более 100 км не оказывают заметного влияния на общий состав атмосферы.

Азот — самый распространенный газ, на долю которого приходится более трёх четвертей объёма земного воздуха. Современный азот образовался при окислении ранней аммиачно-водородной атмосферы молекулярным кислородом, который образуется в процессе фотосинтеза. В настоящее время небольшое количество азота в атмосферу поступает в результате денитрификации — процесса восстановления нитратов до нитритов, с последующим образованием газообразных оксидов и молекулярного азота, который производится анаэробными прокариотами. Часть азота в атмосферу поступает при вулканических извержениях.

В верхних слоях атмосферы при воздействии электрических разрядов при участии озона молекулярный азот окисляется до монооксида азота:

N 2 + O 2 → 2NO

В обычных условиях монооксид тотчас же вступает в реакцию с кислородом с образованием закиси азота:

2NO + O 2 → 2N 2 O

Азот является важнейшим химическим элементом земной атмосферы. Азот входит в состав белков, обеспечивает минеральное питание растений. Он определяет скорость биохимических реакций, играет роль разбавителя кислорода.

Вторым по распространённости газом атмосферы Земли является кислород. Образование этого газа связывают с фотосинтезирующей деятельностью растений и бактерий. И чем более разнообразными и многочисленными становились фотосинтезирующие организмы, тем более значительным становился процесс содержания кислорода в атмосфере. Небольшое количество тяжёлого кислорода выделяется при дегазации мантии.

В верхних слоях тропосферы и стратосферы под воздействием ультрафиолетового солнечного излучения (обозначим его как hν) образуется озон:

O 2 + hν → 2O

В результате действия того же ультрафиолетового излучения происходит и распад озона:

О 3 + hν → О 2 + О

О 3 + O → 2О 2

В результате первой реакции образуется атомарный кислород, в результате второй — молекулярный кислород. Все 4 реакции носят название «механизм Чепмена», по имени британского учёного Сидни Чепмена открывшего их в 1930 году.

Кислород служит для дыхания живых организмов. С его помощью происходят процессы окисления и горения.

Озон служит для защиты живых организмов от ультрафиолетового излучения, которое вызывает необратимые мутации. Наибольшая концентрация озона наблюдается в нижней стратосфере в пределах т.н. озонового слоя или озонового экрана, лежащего на высотах 22-25 км. Содержание озона невелико: при нормальном давлении весь озон земной атмосферы занимал бы слой толщиной всего 2,91 мм.

Образование третьего по распространенности в атмосфере газа аргона, а также неона, гелия, криптона и ксенона связывают с вулканическими извержениями и распадом радиоактивных элементов.

В частности гелий является продуктом радиоактивного распада урана, тория и радия: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (в этих реакция α-частица является ядром гелия, которая в процессе потери энергии захватывает электроны и становится 4 He).

Аргон образуется в процессе распада радиоактивного изотопа калия: 40 K → 40 Ar + γ.

Неон улетучивается из изверженных пород.

Криптон образуется как конечный продукт распада урана (235 U и 238 U) и тория Th.

Основная масса атмосферного криптона образовалась ещё на ранних стадиях эволюции Земли как результат распада трансурановых элементов с феноменально малым периодом полураспада или поступила из космоса, содержание криптона в котором в десять миллионов раз выше чем на Земле.

Ксенон является результатом деления урана, но основная масса этого газа осталась с ранних стадий образования Земли, от первичной атмосферы.

Углекислый газ поступает в атмосферу в результате вулканических извержений и в процессе разложения органического вещества. Его содержание в атмосфере средних широт Земли сильно различается в зависимости от сезонов года: зимой количество CO 2 возрастает, а летом — снижается. Связано данное колебание с деятельностью растений, которые используют углекислый газ в процессе фотосинтеза.

Водород образуется в результате разложения воды солнечным излучением. Но, будучи самым лёгким из газов, входящих в состав атмосферы, постоянно улетучивается в космическое пространство, и потому содержание его в атмосфере очень невелико.

Водяной пар является результатом испарения воды с поверхности озёр, рек, морей и суши.

Концентрация основных газов в нижних слоях атмосферы, за исключением водяных паров и углекислого газа, постоянна. В небольших количествах в атмосфере содержатся оксид серы SO 2 , аммиак NH 3 , монооксид углерода СО, озон O 3 , хлороводород HCl, фтороводород HF, монооксид азота NO, углеводороды, пары ртути Hg, йода I 2 и многие другие. В нижнем атмосферном слое тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц.

Источниками твёрдых частиц в атмосфере Земли являются вулканические извержения, пыльца растений, микроорганизмы, а в последнее время и деятельность человека, например, сжигание ископаемого топлива в процессе производства. Мельчайшие частицы пыли, которые являющиеся ядрами конденсации, служат причинами образования туманов и облаков. Без твёрдых частиц, постоянно присутствующих в атмосфере, на Землю не выпадали бы осадки.

СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

Атмосфе́ра (от. др.-греч. ἀτμός — пар и σφαῖρα — шар) — газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства.

Физические свойства

Толщина атмосферы — примерно 120 км от поверхности Земли. Суммарная масса воздуха в атмосфере — (5,1-5,3)·10 18 кг. Из них масса сухого воздуха составляет (5,1352 ±0,0003)·10 18 кг, общая масса водяных паров в среднем равна 1,27·10 16 кг.

Молярная масса чистого сухого воздуха составляет 28,966 г/моль, плотность воздуха у поверхности моря приблизительно равна 1,2 кг/м 3 . Давление при 0 °C на уровне моря составляет 101,325 кПа; критическая температура — −140,7 °C; критическое давление — 3,7 МПа; C p при 0 °C — 1,0048·10 3 Дж/(кг·К), C v — 0,7159·10 3 Дж/(кг·К) (при 0 °C). Растворимость воздуха в воде (по массе) при 0 °C — 0,0036 %, при 25 °C — 0,0023 %.

За «нормальные условия» у поверхности Земли приняты: плотность 1,2 кг/м 3 , барометрическое давление 101,35 кПа, температура плюс 20 °C и относительная влажность 50 %. Эти условные показатели имеют чисто инженерное значение.

Атмосфера имеет слоистое строение. Слои атмосферы отличаются друг от друга температурой воздуха, его плотностью, количеством водяного пара в воздухе и другими свойствами.

Тропосфе́ра (др.-греч. τρόπος — «поворот», «изменение» и σφαῖρα — «шар») — нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8-10 км, в умеренных широтах до 10-12 км, на экваторе — 16-18 км.

При подъёме в тропосфере температура понижается в среднем на 0,65 К через каждые 100 м и достигает 180-220 K в верхней части. Этот верхний слой тропосферы, в котором снижение температуры с высотой прекращается, называюттропопаузой. Следующий, расположенный выше тропосферы, слой атмосферы называется стратосфера.

В тропосфере сосредоточено более 80 % всей массы атмосферного воздуха, сильно развиты турбулентность и конвекция, сосредоточена преобладающая часть водяного пара, возникают облака, формируются и атмосферные фронты, развиваютсяциклоны и антициклоны, а также другие процессы, определяющие погоду и климат. Происходящие в тропосфере процессы обусловлены, прежде всего, конвекцией.

Часть тропосферы, в пределах которой на земной поверхности возможно зарождение ледников, называется хионосфера .

Тропопа́уза (от греч. τροπος — поворот, изменение и παῦσις — остановка, прекращение) — слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры с высотой; переходный слой от тропосферы к стратосфере. В земной атмосфере тропопауза расположена на высотах от 8-12 км (над уровнем моря) в полярных районах и до 16-18 км над экватором. Высота тропопаузы зависит также от времени года (летом тропопауза расположена выше, чем зимой) и циклонической деятельности (в циклонах она ниже, а в антициклонах — выше)

Толщина тропопаузы составляет от нескольких сотен метров до 2-3 километров. В субтропиках наблюдаются разрывы тропопаузы, обусловленные мощными струйными течениями. Тропопауза над отдельными районами часто разрушается и формируется заново.

Стратосфе́ра (от лат. stratum — настил, слой) — слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11-25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25-40 км от −56,5 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузойи является границей между стратосферой и мезосферой. Плотность воздуха в стратосфере в десятки и сотни раз меньше чем на уровне моря.

Именно в стратосфере располагается слой озоносферы («озоновый слой») (на высоте от 15-20 до 55-60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере. Озон (О 3) образуется в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте ~30 км. Общая масса О 3 составила бы при нормальном давлении слой толщиной 1,7-4,0 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни ультрафиолетового излучения Солнца. Разрушение О 3 происходит при его взаимодействии со свободными радикалами, NO, галогенсодержащими соединениями (в т. ч. «фреонами»).

В стратосфере задерживается большая часть коротковолновой части ультрафиолетового излучения (180-200 нм) и происходит трансформация энергии коротких волн. Под влиянием этих лучей изменяются магнитные поля, распадаются молекулы, происходит ионизация, новообразование газов и других химических соединений. Эти процессы можно наблюдать в виде северных сияний, зарниц и других свечений.

В стратосфере и более высоких слоях под воздействием солнечной радиации молекулы газов диссоциируют — на атомы (выше 80 км диссоциируют СО 2 и Н 2 , выше 150 км — О 2 , выше 300 км — N 2). На высоте 200-500 км в ионосфере происходит также ионизация газов, на высоте 320 км концентрация заряженных частиц (О + 2 , О − 2 , N + 2) составляет ~ 1/300 от концентрации нейтральных частиц. В верхних слоях атмосферы присутствуют свободные радикалы — ОН , НО 2 и др.

В стратосфере почти нет водяного пара.

Полёты в стратосферу начались в 1930-годах. Широко известен полёт на первом стратостате (FNRS-1), который совершили Огюст Пикар и Пауль Кипфер 27 мая 1931 г. на высоту 16,2 км. Современные боевые и сверхзвуковые коммерческие самолёты летают в стратосфере на высотах в основном до 20 км (хотя динамический потолок может быть значительно выше). Высотные метеозонды поднимаются до 40 км; рекорд для беспилотного аэростата составляет 51,8 км.

В последнее время в военных кругах США большое внимание уделяют освоению слоёв стратосферы выше 20 км, часто называемых «предкосмосом» (англ. « near space » ). Предполагается, что беспилотные дирижабли и самолёты на солнечной энергии (наподобие NASA Pathfinder) смогут длительное время находиться на высоте порядка 30 км и обеспечивать наблюдением и связью очень большие территории, оставаясь при этом малоуязвимыми для средств ПВО; такие аппараты будут во много раз дешевле спутников.

Стратопа́уза — слой атмосферы, являющийся пограничным между двумя слоями, стратосферой и мезосферой. В стратосфере температура повышается с увеличением высоты, а стратопауза является слоем, где температура достигает максимума. Температура стратопаузы — около 0 °C.

Данное явление наблюдается не только на Земле, но и на других планетах, имеющих атмосферу.

На Земле стратопауза находится на высоте 50 — 55 км над уровнем моря. Атмосферное давление составляет около 1/1000 от давления на уровне моря.

Мезосфе́ра (от греч. μεσο- — «средний» и σφαῖρα — «шар», «сфера») — слой атмосферы на высотах от 40-50 до 80-90 км. Характеризуется повышением температуры с высотой; максимум (порядка +50°C) температуры расположен на высоте около 60 км, после чего температура начинает убывать до −70° или −80°C. Такое понижение температуры связано с энергичным поглощением солнечной радиации (излучения) озоном. Термин принят Географическим и геофизическим союзом в 1951 году.

Газовый состав мезосферы, как и расположенных ниже атмосферных слоев, постоянен и содержит около 80 % азота и 20 % кислорода.

Мезосфера отделяется от нижележащей стратосферы стратопаузой, а от вышележащей термосферы — мезопаузой. Мезопауза в основном совпадает с турбопаузой.

Метеоры начинают светиться и, как правило, полностью сгорают в мезосфере.

В мезосфере могут появляться серебристые облака.

Для полётов мезосфера представляет собой своего рода «мёртвую зону» — воздух здесь слишком разрежен, чтобы поддерживать самолёты или аэростаты (на высоте 50 км плотность воздуха в 1000 раз меньше, чем на уровне моря), и в то же время слишком плотен для полётов искусственных спутников на такой низкой орбите. Прямые исследования мезосферы проводятся в основном с помощью суборбитальных метеорологических ракет; в целом мезосфера изучена хуже других слоёв атмосферы, в связи с чем учёные прозвали её «игноросферой».

Мезопа́уза

Мезопа́уза — слой атмосферы, разделяющий мезосферу и термосферу. На Земле располагается на высоте 80-90 км над уровнем моря. В мезопаузе находится температурный минимум, который составляет около −100 °C. Ниже (начиная от высоты около 50 км) температура падает с высотой, выше (до высоты около 400 км) — снова растёт. Мезопауза совпадает с нижней границей области активного поглощения рентгеновского и наиболее коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца. На этой высоте наблюдаются серебристые облака.

Мезопауза есть не только на Земле, но и на других планетах, имеющих атмосферу.

Линия Ка́рмана — высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом.

В соответствии с определением Международной авиационной федерации (ФАИ), линия Кармана находится на высоте 100 км над уровнем моря.

Название высота получила по имени Теодора фон Кармана, американского учёного венгерского происхождения. Он первый определил, что примерно на этой высоте атмосфера становится настолько разрежённой, что аэронавтика становится невозможной, так как скорость летательного аппарата, необходимая для создания достаточной подъёмной силы, становится больше первой космической скорости, и поэтому для достижения бо́льших высот необходимо пользоваться средствамикосмонавтики.

Атмосфера Земли продолжается и за линией Кармана. Внешняя часть земной атмосферы, экзосфера, простирается до высоты 10 тыс. км и более, на такой высоте атмосфера состоит в основном из атомов водорода, способных покидать атмосферу.

Достижение Линии Кармана являлось первым условием для получения приза Ansari X Prize, так как это является основанием для признания полёта космическим.

АТМОСФЕРА
газовая оболочка, окружающая небесное тело. Ее характеристики зависят от размера, массы, температуры, скорости вращения и химического состава данного небесного тела, а также определяются историей его формирования начиная с момента зарождения. Атмосфера Земли образована смесью газов, называемой воздухом. Ее основные составляющие — азот и кислород в соотношении приблизительно 4:1. На человека оказывает воздействие главным образом состояние нижних 15-25 км атмосферы, поскольку именно в этом нижнем слое сосредоточена основная масса воздуха. Наука, изучающая атмосферу, называется метеорологией, хотя предметом этой науки являются также погода и ее влияние на человека. Состояние верхних слоев атмосферы, расположенных на высотах от 60 до 300 и даже 1000 км от поверхности Земли, также изменяется. Здесь развиваются сильные ветры, штормы и проявляются такие удивительные электрические явления, как полярные сияния. Многие из перечисленных феноменов связаны с потоками солнечной радиации, космического излучения, а также магнитным полем Земли. Высокие слои атмосферы — это также и химическая лаборатория, поскольку там в условиях, близких к вакууму, некоторые атмосферные газы под влиянием мощного потока солнечной энергии вступают в химические реакции. Наука, изучающая эти взаимосвязанные явления и процессы, называется физикой высоких слоев атмосферы.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ
Размеры. Пока ракеты-зонды и искусственные спутники не исследовали внешние слои атмосферы на расстояниях, в несколько раз превосходящих радиус Земли, считалось, что по мере удаления от земной поверхности атмосфера постепенно становится более разреженной и плавно переходит в межпланетное пространство. Сейчас установлено, что потоки энергии из глубоких слоев Солнца проникают в космическое пространство далеко за орбиту Земли, вплоть до внешних пределов Солнечной системы. Этот т.н. солнечный ветер обтекает магнитное поле Земли, формируя удлиненную «полость», внутри которой и сосредоточена земная атмосфера. Магнитное поле Земли заметно сужено с обращенной к Солнцу дневной стороны и образует длинный язык, вероятно выходящий за пределы орбиты Луны, — с противоположной, ночной стороны. Граница магнитного поля Земли называется магнитопаузой. С дневной стороны эта граница проходит на расстоянии около семи земных радиусов от поверхности, но в периоды повышенной солнечной активности оказывается еще ближе к поверхности Земли. Магнитопауза является одновременно границей земной атмосферы, внешняя оболочка которой называется также магнитосферой, так как в ней сосредоточены заряженные частицы (ионы), движение которых обусловлено магнитным полем Земли. Общий вес газов атмосферы составляет приблизительно 4,5*1015 т. Таким образом, «вес» атмосферы, приходящийся на единицу площади, или атмосферное давление, составляет на уровне моря примерно 11 т/м2.
Значение для жизни. Из сказанного выше следует, что Землю от межпланетного пространства отделяет мощный защитный слой. Космическое пространство пронизано мощным ультрафиолетовым и рентгеновским излучением Солнца и еще более жестким космическим излучением, и эти виды радиации губительны для всего живого. На внешней границе атмосферы интенсивность излучения смертоносна, но значительная его часть задерживается атмосферой далеко от поверхности Земли. Поглощением этого излучения объясняются многие свойства высоких слоев атмосферы и особенно происходящие там электрические явления. Самый нижний, приземный слой атмосферы особенно важен для человека, который обитает в месте контакта твердой, жидкой и газообразной оболочек Земли. Верхняя оболочка «твердой» Земли называется литосферой. Около 72% поверхности Земли покрыто водами океанов, составляющими большую часть гидросферы. Атмосфера граничит как с литосферой, так и с гидросферой. Человек живет на дне воздушного океана и вблизи или выше уровня океана водного. Взаимодействие этих океанов является одним из важных факторов, определяющих состояние атмосферы.
Состав. Нижние слои атмосферы состоят из смеси газов (см. табл.). Кроме приведенных в таблице, в виде небольших примесей в воздухе присутствуют и другие газы: озон, метан, такие вещества, как оксид углерода (СО), оксиды азота и серы, аммиак.

СОСТАВ АТМОСФЕРЫ


В высоких слоях атмосферы состав воздуха меняется под воздействием жесткого излучения Солнца, которое приводит к распаду молекул кислорода на атомы. Атомарный кислород является основным компонентом высоких слоев атмосферы. Наконец, в наиболее удаленных от поверхности Земли слоях атмосферы главными компонентами становятся самые легкие газы — водород и гелий. Поскольку основная масса вещества сосредоточена в нижних 30 км, то изменения состава воздуха на высотах более 100 км не оказывают заметного влияния на общий состав атмосферы.
Энергообмен. Солнце является главным источником энергии, поступающей на Землю. Находясь на расстоянии ок. 150 млн. км от Солнца, Земля получает примерно одну двухмиллиардную часть излучаемой им энергии, главным образом в видимой части спектра, которую человек называет «светом». Большая часть этой энергии поглощается атмосферой и литосферой. Земля также излучает энергию, в основном в виде длинноволновой инфракрасной радиации. Таким образом устанавливается равновесие между получаемой от Солнца энергией, нагреванием Земли и атмосферы и обратным потоком тепловой энергии, излучаемой в пространство. Механизм этого равновесия крайне сложен. Пыль и молекулы газов рассеивают свет, частично отражая его в мировое пространство. Еще большую часть приходящей радиации отражают облака. Часть энергии поглощается непосредственно молекулами газов, но в основном — горными породами, растительностью и поверхностными водами. Водяной пар и углекислый газ, присутствующие в атмосфере, пропускают видимое излучение, но поглощают инфракрасное. Тепловая энергия накапливается главным образом в нижних слоях атмосферы. Подобный эффект возникает в теплице, когда стекло пропускает свет внутрь и почва нагревается. Поскольку стекло относительно непрозрачно для инфракрасной радиации, в парнике аккумулируется тепло. Нагрев нижних слоев атмосферы за счет присутствия водяного пара и углекислого газа часто называют парниковым эффектом. Существенную роль в сохранении тепла в нижних слоях атмосферы играет облачность. Если облака рассеиваются или возрастает прозрачность воздушных масс, температура неизбежно понижается по мере того, как поверхность Земли беспрепятственно излучает тепловую энергию в окружающее пространство. Вода, находящаяся на поверхности Земли, поглощает солнечную энергию и испаряется, превращаясь в газ — водяной пар, который выносит огромное количество энергии в нижние слои атмосферы. При конденсации водяного пара и образовании при этом облаков или тумана эта энергия освобождается в виде тепла. Около половины солнечной энергии, достигающей земной поверхности, расходуется на испарение воды и поступает в нижние слои атмосферы. Таким образом, вследствие парникового эффекта и испарения воды атмосфера прогревается снизу. Этим отчасти объясняется высокая активность ее циркуляции по сравнению с циркуляцией Мирового океана, который прогревается только сверху и потому значительно стабильнее атмосферы.
См. также МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ . Помимо общего нагревания атмосферы солнечным «светом», значительное прогревание некоторых ее слоев происходит за счет ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца. Строение. По сравнению с жидкостями и твердыми телами, в газообразных веществах сила притяжения между молекулами минимальна. По мере увеличения расстояния между молекулами газы способны расширяться беспредельно, если им ничто не препятствует. Нижней границей атмосферы является поверхность Земли. Строго говоря, этот барьер непроницаем, так как газообмен происходит между воздухом и водой и даже между воздухом и горными породами, но в данном случае этими факторами можно пренебречь. Поскольку атмосфера является сферической оболочкой, у нее нет боковых границ, а имеются только нижняя граница и верхняя (внешняя) граница, открытая со стороны межпланетного пространства. Через внешнюю границу происходит утечка некоторых нейтральных газов, а также поступление вещества из окружающего космического пространства. Большая часть заряженных частиц, за исключением космических лучей, обладающих высокой энергией, либо захватывается магнитосферой, либо отталкивается ею. На атмосферу действует также сила земного притяжения, которая удерживает воздушную оболочку у поверхности Земли. Атмосферные газы сжимаются под действием собственного веса. Это сжатие максимально у нижней границы атмосферы, поэтому и плотность воздуха здесь наибольшая. На любой высоте над земной поверхностью степень сжатия воздуха зависит от массы вышележащего столба воздуха, поэтому с высотой плотность воздуха уменьшается. Давление, равное массе вышележащего столба воздуха, приходящейся на единицу площади, находится в прямой зависимости от плотности и, следовательно, также понижается с высотой. Если бы атмосфера представляла собой «идеальный газ» с не зависящим от высоты постоянным составом, неизменной температурой и на нее действовала бы постоянная сила тяжести, то давление уменьшалось бы в 10 раз на каждые 20 км высоты. Реальная атмосфера незначительно отличается от идеального газа примерно до высоты 100 км, а затем давление с высотой убывает медленнее, так как изменяется состав воздуха. Небольшие изменения в описанную модель вносит и уменьшение силы тяжести по мере удаления от центра Земли, составляющее вблизи земной поверхности ок. 3% на каждые 100 км высоты. В отличие от атмосферного давления температура с высотой не понижается непрерывно. Как показано на рис. 1, она убывает приблизительно до высоты 10 км, а затем вновь начинает расти. Это происходит при поглощении ультрафиолетовой солнечной радиации кислородом. При этом образуется газ озон, молекулы которого состоят из трех атомов кислорода (О3). Он тоже поглощает ультрафиолетовое излучение, и поэтому этот слой атмосферы, называемый озоносферой, нагревается. Выше температура вновь понижается, так как там гораздо меньше молекул газа, и соответственно сокращается поглощение энергии. В еще более высоких слоях температура вновь повышается вследствие поглощения атмосферой наиболее коротковолнового ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца. Под воздействием этого мощного излучения происходит ионизация атмосферы, т.е. молекула газа теряет электрон и приобретает положительный электрический заряд. Такие молекулы становятся положительно заряженными ионами. Благодаря наличию свободных электронов и ионов этот слой атмосферы приобретает свойства электропроводника. Полагают, что температура продолжает повышаться до высот, где разреженная атмосфера переходит в межпланетное пространство. На расстоянии нескольких тысяч километров от поверхности Земли, вероятно, преобладают температуры от 5000° до 10 000° С. Хотя молекулы и атомы имеют очень большие скорости движения, а следовательно, и высокую температуру, этот разреженный газ не является «горячим» в привычном смысле. Из-за мизерного количества молекул на больших высотах их суммарная тепловая энергия весьма невелика. Таким образом, атмосфера состоит из отдельных слоев (т.е. серии концентрических оболочек, или сфер), выделение которых зависит от того, какое свойство представляет наибольший интерес. На основании осредненного распределения температур метеорологи разработали схему строения идеальной «средней атмосферы» (см. рис. 1).

Тропосфера — нижний слой атмосферы, простирающийся до первого термического минимума (т.н. тропопаузы). Верхняя граница тропосферы зависит от географической широты (в тропиках — 18-20 км, в умеренных широтах — ок. 10 км) и времени года. Национальная метеорологическая служба США провела зондирование вблизи Южного полюса и выявила сезонные изменения высоты тропопаузы. В марте тропопауза находится на высоте ок. 7,5 км. С марта до августа или сентября происходит неуклонное охлаждение тропосферы, и ее граница на короткий период в августе или сентябре поднимается приблизительно до высоты 11,5 км. Затем с сентября по декабрь она быстро понижается и достигает своего самого низкого положения — 7,5 км, где и остается до марта, испытывая колебания в пределах всего 0,5 км. Именно в тропосфере в основном формируется погода, которая определяет условия существования человека. Большая часть атмосферного водяного пара сосредоточена в тропосфере, и поэтому здесь главным образом и формируются облака, хотя некоторые из них, состоящие из ледяных кристаллов, встречаются и в более высоких слоях. Для тропосферы характерны турбулентность и мощные воздушные течения (ветры) и штормы. В верхней тропосфере существуют сильные воздушные течения строго определенного направления. Турбулентные вихри, подобные небольшим водоворотам, образуются под воздействием трения и динамического взаимодействия между медленно и быстро движущимися воздушными массами. Поскольку в этих высоких слоях облачности обычно нет, такую турбулентность называют «турбулентностью ясного неба».
Стратосфера. Вышележащий слой атмосферы часто ошибочно описывают как слой со сравнительно постоянными температурами, где ветры дуют более или менее устойчиво и где метеорологические элементы мало меняются. Верхние слои стратосферы нагреваются при поглощении кислородом и озоном солнечного ультрафиолетового излучения. Верхняя граница стратосферы (стратопауза) проводится там, где температура несколько повышается, достигая промежуточного максимума, который нередко сопоставим с температурой приземного слоя воздуха. На основе наблюдений, проведенных с помощью самолетов и шаров-зондов, приспособленных для полетов на постоянной высоте, в стратосфере установлены турбулентные возмущения и сильные ветры, дующие в разных направлениях. Как и в тропосфере, отмечаются мощные воздушные вихри, которые особенно опасны для высокоскоростных летательных аппаратов. Сильные ветры, называемые струйными течениями, дуют в узких зонах вдоль границ умеренных широт, обращенных к полюсам. Однако эти зоны могут смещаться, исчезать и появляться вновь. Струйные течения обычно проникают в тропопаузу и проявляются в верхних слоях тропосферы, но их скорость быстро уменьшается с понижением высоты. Возможно, часть энергии, поступающей в стратосферу (главным образом затрачиваемой на образование озона), оказывает воздействие на процессы в тропосфере. Особенно активное перемешивание связано с атмосферными фронтами, где обширные потоки стратосферного воздуха были зарегистрированы существенно ниже тропопаузы, а тропосферный воздух вовлекался в нижние слои стратосферы. Значительные успехи были достигнуты в изучении вертикальной структуры нижних слоев атмосферы в связи с совершенствованием техники запуска на высоты 25-30 км радиозондов. Мезосфера, располагающаяся выше стратосферы, представляет собой оболочку, в которой до высоты 80-85 км происходит понижение температуры до минимальных показателей для атмосферы в целом. Рекордно низкие температуры до -110° С были зарегистрированы метеорологическими ракетами, запущенными с американо-канадской установки в Форт-Черчилле (Канада). Верхний предел мезосферы (мезопауза) примерно совпадает с нижней границей области активного поглощения рентгеновского и наиболее коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца, что сопровождается нагреванием и ионизацией газа. В полярных регионах летом в мезопаузе часто появляются облачные системы, которые занимают большую площадь, но имеют незначительное вертикальное развитие. Такие светящиеся по ночам облака часто позволяют обнаруживать крупномасштабные волнообразные движения воздуха в мезосфере. Состав этих облаков, источники влаги и ядер конденсации, динамика и связь с метеорологическими факторами пока еще недостаточно изучены. Термосфера представляет собой слой атмосферы, в котором непрерывно повышается температура. Его мощность может достигать 600 км. Давление и, следовательно, плотность газа с высотой постоянно уменьшаются. Вблизи земной поверхности в 1 м3 воздуха содержится ок. 2,5ґ1025 молекул, на высоте ок. 100 км, в нижних слоях термосферы, — приблизительно 1019, на высоте 200 км, в ионосфере, — 5*10 15 и, по расчетам, на высоте ок. 850 км — примерно 1012 молекул. В межпланетном пространстве концентрация молекул составляет 10 8-10 9 на 1 м3. На высоте ок. 100 км количество молекул невелико, и они редко сталкиваются между собой. Среднее расстояние, которое преодолевает хаотически движущаяся молекула до столкновения с другой такой же молекулой, называется ее средним свободным пробегом. Слой, в котором эта величина настолько увеличивается, что вероятностью межмолекулярных или межатомных столкновений можно пренебречь, находится на границе между термосферой и вышележащей оболочкой (экзосферой) и называется термопаузой. Термопауза отстоит от земной поверхности примерно на 650 км. При определенной температуре скорость движения молекулы зависит от ее массы: более легкие молекулы движутся быстрее тяжелых. В нижней атмосфере, где свободный пробег очень короткий, не наблюдается заметного разделения газов по их молекулярному весу, но оно выражено выше 100 км. Кроме того, под воздействием ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца молекулы кислорода распадаются на атомы, масса которых составляет половину массы молекулы. Поэтому по мере удаления от поверхности Земли атомарный кислород приобретает все большее значение в составе атмосферы и на высоте ок. 200 км становится ее главным компонентом. Выше, приблизительно на расстоянии 1200 км от поверхности Земли, преобладают легкие газы — гелий и водород. Из них и состоит внешняя оболочка атмосферы. Такое разделение по весу, называемое диффузным расслоением, напоминает разделение смесей с помощью центрифуги. Экзосферой называется внешний слой атмосферы, выделяемый на основе изменений температуры и свойств нейтрального газа. Молекулы и атомы в экзосфере вращаются вокруг Земли по баллистическим орбитам под воздействием силы тяжести. Некоторые из этих орбит параболические и похожи на траектории метательных снарядов. Молекулы могут вращаться вокруг Земли и по эллиптическим орбитам, как спутники. Некоторые молекулы, в основном водорода и гелия, имеют разомкнутые траектории и уходят в космическое пространство (рис. 2).



СОЛНЕЧНО-ЗЕМНЫЕ СВЯЗИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА АТМОСФЕРУ
Атмосферные приливы. Притяжение Солнца и Луны вызывает в атмосфере приливы, подобные земным и морским приливам. Но атмосферные приливы имеют существенное отличие: атмосфера сильнее всего реагирует на притяжение Солнца, тогда как земная кора и океан — на притяжение Луны. Это объясняется тем, что атмосфера нагревается Солнцем и в дополнение к гравитационному возникает мощный термальный прилив. В целом механизмы образования атмосферных и морских приливов сходны, за исключением того, что для прогноза реакции воздуха на гравитационные и термические воздействия необходимо учитывать его сжимаемость и распределение температуры. Не до конца понятно, почему полусуточные (12-часовые) солнечные приливы в атмосфере преобладают над суточными солнечными и полусуточными лунными приливами, хотя движущие силы двух последних процессов гораздо мощнее. Раньше считалось, что в атмосфере возникает резонанс, усиливающий именно колебания с 12-часовым периодом. Однако наблюдения, проведенные при помощи геофизических ракет, свидетельствуют об отсутствии температурных причин такого резонанса. При решении этой проблемы, вероятно, следует учитывать все гидродинамические и термические особенности атмосферы. У земной поверхности близ экватора, где влияние приливных колебаний максимально, оно обеспечивает изменение атмосферного давления на 0,1%. Скорость приливных ветров составляет ок. 0,3 км/ч. Благодаря сложной термической структуре атмосферы (особенно наличию минимума температуры в мезопаузе) приливные воздушные течения усиливаются, и, например, на высоте 70 км их скорость примерно в 160 раз выше, чем у земной поверхности, что имеет важные геофизические последствия. Считается, что в нижней части ионосферы (слой Е) приливные колебания перемещают ионизированный газ вертикально в магнитном поле Земли, и следовательно, здесь возникают электрические токи. Эти постоянно возникающие системы токов на поверхности Земли устанавливаются по возмущениям магнитного поля. Суточные вариации магнитного поля достаточно хорошо согласуются с расчетными величинами, что убедительно свидетельствует в пользу теории приливных механизмов «атмосферного динамо». Электрические токи, возникающие в нижней части ионосферы (слой Е), должны куда-то перемещаться, и, следовательно, цепь должна замкнуться. Аналогия с динамо-машиной становится полной, если рассматривать встречное движение как работу двигателя. Предполагается, что обратная циркуляция электрического тока осуществляется в более высоком слое ионосферы (F), и этим встречным потоком могут объясняться некоторые своеобразные черты этого слоя. Наконец, приливный эффект должен порождать также горизонтальные потоки в слое Е и, следовательно, в слое F.
Ионосфера. Пытаясь объяснить механизм возникновения полярных сияний, ученые 19 в. предположили, что в атмосфере существует зона с электрически заряженными частицами. В 20 в. экспериментально были получены убедительные доказательства существования на высотах от 85 до 400 км слоя, отражающего радиоволны. В настоящее время известно, что его электрические свойства являются результатом ионизации атмосферного газа. Поэтому обычно этот слой называют ионосферой. Воздействие на радиоволны происходит главным образом из-за наличия в ионосфере свободных электронов, хотя механизм распространения радиоволн связан с наличием крупных ионов. Последние также представляют интерес при изучении химических свойств атмосферы, поскольку они активнее нейтральных атомов и молекул. Химические реакции, протекающие в ионосфере, играют важную роль в ее энергетическом и электрическом балансе.
Нормальная ионосфера. Наблюдения, проведенные при помощи геофизических ракет и спутников, дали массу новой информации, свидетельствующей, что ионизация атмосферы происходит под воздействием солнечной радиации широкого спектра. Основная ее часть (более 90%) сосредоточена в видимой части спектра. Ультрафиолетовое излучение с меньшей длиной волны и большей энергией, чем у фиолетовых световых лучей, испускается водородом внутренней части атмосферы Солнца (хромосферы), а рентгеновское излучение, обладающее еще более высокой энергией, — газами внешней оболочки Солнца (короны). Нормальное (среднее) состояние ионосферы обусловлено постоянным мощным излучением. Регулярные изменения происходят в нормальной ионосфере под воздействием суточного вращения Земли и сезонных различий угла падения солнечных лучей в полдень, но происходят также непредсказуемые и резкие изменения состояния ионосферы.
Возмущения в ионосфере. Как известно, на Солнце возникают мощные циклически повторяющиеся возмущения, которые достигают максимума каждые 11 лет. Наблюдения по программе Международного геофизического года (МГГ) совпали с периодом наиболее высокой солнечной активности за весь срок систематических метеорологических наблюдений, т.е. с начала 18 в. В периоды высокой активности яркость некоторых областей на Солнце возрастает в несколько раз, и они посылают мощные импульсы ультрафиолетового и рентгеновского излучения. Такие явления называются вспышками на Солнце. Они продолжаются от нескольких минут до одного-двух часов. Во время вспышки извергается солнечный газ (в основном протоны и электроны), и элементарные частицы устремляются в космическое пространство. Электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца в моменты таких вспышек оказывает сильное воздействие на атмосферу Земли. Первоначальная реакция отмечается через 8 мин после вспышки, когда интенсивное ультрафиолетовое и рентгеновское излучение достигает Земли. В результате резко повышается ионизация; рентгеновские лучи проникают в атмосферу до нижней границы ионосферы; количество электронов в этих слоях возрастает настолько, что радиосигналы почти полностью поглощаются («гаснут»). Дополнительное поглощение радиации вызывает нагрев газа, что способствует развитию ветров. Ионизированный газ является электрическим проводником, и когда он движется в магнитном поле Земли, проявляется эффект динамо-машины и возникает электрический ток. Такие токи могут в свою очередь вызывать заметные возмущения магнитного поля и проявляться в виде магнитных бурь. Эта начальная фаза занимает лишь короткое время, соответствующее продолжительности солнечной вспышки. Во время мощных вспышек на Солнце в космическое пространство устремляется поток ускоренных частиц. Когда он направлен в сторону Земли, наступает вторая фаза, оказывающая большое влияние на состояние атмосферы. Многие природные явления, среди которых наиболее известны полярные сияния, свидетельствуют о том, что значительное количество заряженных частиц достигает Земли (см. также ПОЛЯРНОЕ СИЯНИЕ). Тем не менее процессы отрыва этих частиц от Солнца, их траектории в межпланетном пространстве и механизмы взаимодействия с магнитным полем Земли и магнитосферой пока еще недостаточно изучены. Проблема усложнилась после открытия в 1958 Джеймсом Ван Алленом удерживаемых геомагнитным полем оболочек, состоящих из заряженных частиц. Эти частицы перемещаются из одного полушария в другое, вращаясь по спиралям вокруг силовых линий магнитного поля. Вблизи Земли на высоте, зависящей от формы силовых линий и от энергии частиц, располагаются «точки отражения», в которых частицы меняют направление движения на противоположное (рис. 3). Поскольку напряженность магнитного поля уменьшается с удалением от Земли, орбиты, по которым движутся эти частицы, несколько искажаются: электроны отклоняются к востоку, а протоны — к западу. Поэтому они распределяются в виде поясов вокруг земного шара.



Некоторые последствия нагрева атмосферы Солнцем. Солнечная энергия оказывает влияние на всю атмосферу. Выше уже упоминались пояса, образованные заряженными частицами в магнитном поле Земли и вращающиеся вокруг нее. Эти пояса ближе всего подходят к земной поверхности в приполярных районах (см. рис. 3), где наблюдаются полярные сияния. На рисунке 1 показано, что в районах проявления полярных сияний в Канаде температуры термосферы значительно выше, чем на Юго-Западе США. Вероятно, захваченные частицы отдают часть своей энергии в атмосферу, особенно при столкновении с молекулами газа вблизи точек отражения, и сходят со своих прежних орбит. Так происходит нагрев высоких слоев атмосферы в зоне полярных сияний. Еще одно важное открытие было сделано при изучении орбит искусственных спутников. Луиджи Яккиа, астроном из Смитсоновской астрофизической обсерватории, полагает, что небольшие отклонения этих орбит обусловлены изменениями плотности атмосферы при ее нагреве Солнцем. Он предположил существование на высоте более 200 км в ионосфере максимума концентрации электронов, который не соответствует солнечному полудню, а под воздействием силы трения запаздывает по отношению к нему примерно на два часа. В это время значения плотности атмосферы, обычные для высоты 600 км, наблюдаются на уровне ок. 950 км. Кроме того, максимум концентрации электронов испытывает нерегулярные колебания вследствие кратковременных вспышек ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца. Л.Яккиа обнаружил также кратковременные колебания плотности воздуха, соответствующие вспышкам на Солнце и возмущениям магнитного поля. Эти явления объясняются вторжением частиц солнечного происхождения в атмосферу Земли и нагревом тех ее слоев, где проходят орбиты спутников.
АТМОСФЕРНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
В приземном слое атмосферы небольшая часть молекул подвергается ионизации под воздействием космических лучей, излучения радиоактивных горных пород и продуктов распада радия (в основном радона) в самом воздухе. В процессе ионизации атом теряет электрон и приобретает положительный заряд. Свободный электрон быстро соединяется с другим атомом, образуя отрицательно заряженный ион. Такие парные положительные и отрицательные ионы имеют молекулярные размеры. Молекулы в атмосфере стремятся группироваться вокруг этих ионов. Несколько молекул, объединившихся с ионом, образуют комплекс, называемый обычно «легким ионом». В атмосфере присутствуют также комплексы молекул, известные в метеорологии под названием ядер конденсации, вокруг которых при насыщении воздуха влагой начинается процесс конденсации. Эти ядра представляют собой частички соли и пыли, а также загрязняющих веществ, поступающих в воздух от промышленных и других источников. Легкие ионы часто присоединяются к таким ядрам, образуя «тяжелые ионы». Под воздействием электрического поля легкие и тяжелые ионы перемещаются из одних областей атмосферы в другие, перенося электрические заряды. Хотя обычно атмосфера не считается электропроводной средой, она все же обладает небольшой проводимостью. Поэтому оставленное на воздухе заряженное тело медленно утрачивает свой заряд. Проводимость атмосферы возрастает с высотой из-за увеличения интенсивности космического излучения, уменьшения потерь ионов в условиях более низкого давления (и, следовательно, при большем среднем свободном пробеге), а также из-за меньшего количества тяжелых ядер. Проводимость атмосферы достигает максимальной величины на высоте ок. 50 км, т.н. «уровне компенсации». Известно, что между поверхностью Земли и «уровнем компенсации» постоянно существует разность потенциалов в несколько сотен киловольт, т.е. постоянное электрическое поле. Выяснилось, что разность потенциалов между некоторой точкой, находящейся в воздухе на высоте нескольких метров, и поверхностью Земли очень велика — более 100 В. Атмосфера имеет положительный заряд, а земная поверхность заряжена отрицательно. Поскольку электрическое поле — область, в каждой точке которой имеется некоторое значение потенциала, можно говорить о градиенте потенциала. В ясную погоду в пределах нижних нескольких метров напряженность электрического поля атмосферы почти постоянна. Из-за различий электропроводности воздуха в приземном слое градиент потенциала подвержен суточным колебаниям, ход которых существенно меняется от места к месту. При отсутствии локальных источников загрязнения воздуха — над океанами, высоко в горах или в полярных районах — суточный ход градиента потенциала в ясную погоду одинаков. Величина градиента зависит от всемирного, или среднего гринвичского, времени (UТ) и достигает максимума в 19 ч. Э. Эплтон предположил, что этот максимум электропроводности, вероятно, совпадает с наибольшей грозовой активностью в планетарном масштабе. Разряды молний во время гроз переносят отрицательный заряд к поверхности Земли, поскольку основания наиболее активных кучево-дождевых грозовых облаков обладают значительным отрицательным зарядом. Верхние части грозовых облаков обладают положительным зарядом, который, по расчетам Хольцера и Саксона, во время гроз стекает с их вершин. Без постоянного пополнения заряд земной поверхности был бы нейтрализован за счет проводимости атмосферы. Предположение о том, что разность потенциалов между земной поверхностью и «уровнем компенсации» поддерживается благодаря грозам, подкрепляется статистическими данными. Например, максимальное число гроз отмечается в долине р. Амазонки. Чаще всего грозы бывают там в конце дня, т.е. ок. 19 ч среднего гринвичского времени, когда градиент потенциала максимален в любой точке земного шара. Более того, сезонные вариации формы кривых суточного хода градиента потенциала тоже находятся в полном соответствии с данными о глобальном распределении гроз. Некоторые исследователи утверждают, что источник электрического поля Земли, возможно, имеет внешнее происхождение, поскольку электрические поля, как полагают, существуют в ионосфере и магнитосфере. Этим обстоятельством, вероятно, объясняется возникновение очень узких удлиненных форм полярных сияний, похожих на кулисы и арки
(см. также ПОЛЯРНОЕ СИЯНИЕ). Благодаря наличию градиента потенциала и проводимости атмосферы между «уровнем компенсации» и поверхностью Земли начинают двигаться заряженные частицы: положительно заряженные ионы — по направлению к земной поверхности, а отрицательно заряженные — вверх от нее. Сила этого тока составляет ок. 1800 А. Хотя эта величина кажется большой, необходимо помнить, что она распределяется по всей поверхности Земли. Сила тока в столбе воздуха с площадью основания 1 м2 составляет лишь 4*10 -12 А. С другой стороны, сила тока при разряде молнии может достигать нескольких ампер, хотя, конечно, такой разряд имеет малую продолжительность — от долей секунды до целой секунды или немного больше при повторных разрядах. Молния представляет большой интерес не только как своеобразное явление природы. Она дает возможность наблюдать электрический разряд в газовой среде при напряжении в несколько сотен миллионов вольт и расстоянии между электродами в несколько километров. В 1750 Б. Франклин предложил Лондонскому королевскому обществу поставить опыт с железной штангой, укрепленной на изолирующем основании и установленной на высокой башне. Он ожидал, что при приближении грозового облака к башне на верхнем конце первоначально нейтральной штанги сосредоточится заряд противоположного знака, а на нижнем — заряд того же знака, что у основания облака. Если напряженность электрического поля при разряде молнии возрастет достаточно сильно, заряд с верхнего конца штанги будет частично стекать в воздух, а штанга приобретет заряд того же знака, что и основание облака. Предложенный Франклином эксперимент не был осуществлен в Англии, однако его поставил в 1752 в Марли под Парижем французский физик Жан д»Аламбер. Он использовал вставленную в стеклянную бутылку (служившую изолятором) железную штангу длиной 12 м, но не помещал ее на башню. 10 мая его ассистент сообщил, что, когда грозовое облако находилось над штангой, при поднесении к ней заземленной проволоки возникали искры. Сам Франклин, не зная об успешном опыте, реализованном во Франции, в июне того же года провел свой знаменитый эксперимент с воздушным змеем и наблюдал электрические искры на конце привязанной к нему проволоки. На следующий год, изучая заряды, собранные со штанги, Франклин установил, что основания грозовых облаков обычно заряжены отрицательно. Более детальные исследования молний стали возможны в конце 19 в. благодаря совершенствованию методов фотографии, особенно после изобретения аппарата с вращающимися линзами, что позволило фиксировать быстро развивающиеся процессы. Такой фотоаппарат широко использовался при изучении искровых разрядов. Было установлено, что существует несколько типов молний, причем наиболее распространены линейные, плоские (внутриоблачные) и шаровые (воздушные разряды). Линейные молнии представляют собой искровой разряд между облаком и земной поверхностью, следующий по каналу с направленными вниз ответвлениями. Плоские молнии возникают внутри грозового облака и выглядят как вспышки рассеянного света. Воздушные разряды шаровых молний, начинающиеся от грозового облака, часто направлены горизонтально и не достигают земной поверхности.



Разряд молнии обычно состоит из трех или более повторных разрядов — импульсов, следующих по одному и тому же пути. Интервалы между последовательными импульсами очень коротки, от 1/100 до 1/10 с (этим обусловлено мерцание молнии). В целом вспышка длится около секунды или меньше. Типичный процесс развития молнии можно описать следующим образом. Сначала сверху к земной поверхности устремляется слабо светящийся разряд-лидер. Когда он ее достигнет, ярко светящийся обратный, или главный, разряд проходит от земли вверх по каналу, проложенному лидером. Разряд-лидер, как правило, движется зигзагообразно. Скорость его распространения колеблется от ста до нескольких сотен километров в секунду. На своем пути он ионизирует молекулы воздуха, создавая канал с повышенной проводимостью, по которому обратный разряд движется вверх со скоростью приблизительно в сто раз большей, чем у разряда-лидера. Размер канала определить трудно, однако диаметр разряда-лидера оценивается в 1-10 м, а обратного разряда — в несколько сантиметров. Разряды молнии создают радиопомехи, испуская радиоволны в широком диапазоне — от 30 кГц до сверхнизких частот. Наибольшее излучение радиоволн находится, вероятно, в диапазоне от 5 до 10 кГц. Такие низкочастотные радиопомехи «сосредоточены» в пространстве между нижней границей ионосферы и земной поверхностью и способны распространяться на расстояния в тысячи километров от источника.
ИЗМЕНЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ
Воздействие метеоров и метеоритов. Хотя иногда метеорные дожди производят глубокое впечатление своими световыми эффектами, отдельные метеоры видны довольно редко. Гораздо многочисленнее невидимые метеоры, слишком малые, чтобы быть различимыми в момент их поглощения атмосферой. Некоторые из мельчайших метеоров, вероятно, совершенно не нагреваются, а лишь захватываются атмосферой. Эти мелкие частицы с размерами от нескольких миллиметров до десятитысячных долей миллиметра называются микрометеоритами. Количество ежесуточно поступающего в атмосферу метеорного вещества составляет от 100 до 10 000 т, причем большая часть этого вещества приходится на микрометеориты. Поскольку метеорное вещество частично сгорает в атмосфере, ее газовый состав пополняется следами различных химических элементов. Например, каменные метеоры привносят в атмосферу литий. Сгорание металлических метеоров приводит к образованию мельчайших сферических железных, железоникелевых и других капелек, которые проходят сквозь атмосферу и осаждаются на земной поверхности. Их можно обнаружить в Гренландии и Антарктиде, где почти без изменений годами сохраняются ледниковые покровы. Океанологи находят их в донных океанических отложениях. Большая часть метеорных частиц, поступивших в атмосферу, осаждается примерно в течение 30 суток. Некоторые ученые считают, что эта космическая пыль играет важную роль в формировании таких атмосферных явлений, как дождь, поскольку служит ядрами конденсации водяного пара. Поэтому предполагают, что выпадение осадков статистически связано с крупными метеорными дождями. Однако некоторые специалисты полагают, что, поскольку общее поступление метеорного вещества во много десятков раз превышает его поступление даже с крупнейшим метеорным дождем, изменением в общем количестве этого вещества, происходящим в результате одного такого дождя, можно пренебречь. Однако несомненно, что наиболее крупные микрометеориты и, конечно, видимые метеориты оставляют длинные следы ионизации в высоких слоях атмосферы, главным образом в ионосфере. Такие следы можно использовать для дальней радиосвязи, так как они отражают высокочастотные радиоволны. Энергия поступающих в атмосферу метеоров расходуется главным образом, а может быть и полностью, на ее нагревание. Это одна из второстепенных составляющих теплового баланса атмосферы.
Углекислый газ промышленного происхождения. В каменноугольном периоде на Земле была широко распространена древесная растительность. Большая часть диоксида углерода, поглощенного в то время растениями, накопилась в залежах угля и в нефтеносных отложениях. Огромные запасы этих полезных ископаемых человек научился использовать в качестве источника энергии и сейчас быстрыми темпами возвращает углекислый газ в круговорот веществ. В ископаемом состоянии находится, вероятно, ок. 4*10 13 т углерода. За последнее столетие человечество сожгло столько ископаемого топлива, что примерно 4*10 11 т углерода вновь поступило в атмосферу. В настоящее время в атмосфере присутствует ок. 2*10 12 т углерода, а в ближайшие сто лет за счет сжигания ископаемого топлива эта цифра, возможно, удвоится. Однако не весь углерод останется в атмосфере: часть его растворится в водах океана, часть будет поглощена растениями, а часть — связана в процессе выветривания горных пород. Пока нельзя предсказать, сколько углекислого газа будет содержаться в атмосфере или какое именно воздействие он окажет на климат земного шара. Тем не менее считается, что любое увеличение его содержания вызовет потепление, хотя вовсе не обязательно, что любое потепление существенно повлияет на климат. Концентрация углекислого газа в атмосфере, по результатам измерений, заметно увеличивается, хотя и небыстрыми темпами. Климатические данные по Шпицбергену и станции Литтл-Америка на шельфовом леднике Росса в Антарктиде свидетельствуют о повышении средних годовых температур примерно за 50-летний период соответственно на 5° и 2,5° С.
Воздействие космического излучения. При взаимодействии обладающих высокой энергией космических лучей с отдельными составляющими атмосферы образуются радиоактивные изотопы. Среди них выделяется изотоп углерода 14С, накапливающийся в растительных и животных тканях. Путем измерения радиоактивности органических веществ, которые давно не обмениваются углеродом с окружающей средой, можно определить их возраст. Радиоуглеродный метод зарекомендовал себя как наиболее надежный способ датирования ископаемых организмов и предметов материальной культуры, возраст которых не превышает 50 тыс. лет. Для датирования материалов, имеющих возраст в сотни тысяч лет, можно будет использовать другие радиоактивные изотопы с большими периодами полураспада, если будет решена принципиальная задача измерения крайне низких уровней радиоактивности
(см. также РАДИОУГЛЕРОДНОЕ ДАТИРОВАНИЕ).
ПРОИСХОЖДЕНИЕ АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ
Историю образования атмосферы пока не удалось восстановить абсолютно достоверно. Тем не менее выявлены некоторые вероятные изменения ее состава. Становление атмосферы началось сразу после формирования Земли. Имеются довольно веские основания полагать, что в процессе эволюции Праземли и обретения ею близких к современным размеров и массы она практически полностью утратила свою первоначальную атмосферу. Считается, что на раннем этапе Земля находилась в расплавленном состоянии и ок. 4,5 млрд. лет назад оформилась в твердое тело. Этот рубеж принимается за начало геологического летоисчисления. С этого времени происходила и медленная эволюция атмосферы. Некоторые геологические процессы, как, например, излияния лавы при извержениях вулканов, сопровождались выбросом газов из недр Земли. В их состав, вероятно, входили азот, аммиак, метан, водяной пар, оксид и диоксид углерода. Под воздействием солнечной ультрафиолетовой радиации водяной пар разлагался на водород и кислород, но освободившийся кислород вступал в реакцию с оксидом углерода с образованием углекислого газа. Аммиак разлагался на азот и водород. Водород в процессе диффузии поднимался вверх и покидал атмосферу, а более тяжелый азот не мог улетучиться и постепенно накапливался, становясь основным ее компонентом, хотя некоторая его часть связывалась в ходе химических реакций. Под воздействием ультрафиолетовых лучей и электрических разрядов смесь газов, вероятно присутствовавших в первоначальной атмосфере Земли, вступала в химические реакции, в результате которых происходило образование органических веществ, в частности аминокислот. Следовательно, жизнь могла зародиться в атмосфере, принципиально отличной от современной. С появлением примитивных растений начался процесс фотосинтеза (см. также ФОТОСИНТЕЗ), сопровождавшийся выделением свободного кислорода. Этот газ, особенно после диффузии в верхние слои атмосферы, стал защищать ее нижние слои и поверхность Земли от опасных для жизни ультрафиолетового и рентгеновского излучений. По оценкам, наличие всего 0,00004 современного объема кислорода могло привести к формированию слоя с вдвое меньшей, чем сейчас, концентрацией озона, что тем не менее обеспечивало весьма существенную защиту от ультрафиолетовых лучей. Вероятно также, что в первичной атмосфере содержалось много углекислого газа. Он расходовался в ходе фотосинтеза, и его концентрация должна была уменьшаться по мере эволюции мира растений, а также из-за поглощения в ходе некоторых геологических процессов. Поскольку парниковый эффект связан с присутствием углекислого газа в атмосфере, некоторые ученые полагают, что колебания его концентрации являются одной из важных причин таких крупномасштабных климатических изменений в истории Земли, как ледниковые периоды. Присутствующий в современной атмосфере гелий, вероятно, большей частью является продуктом радиоактивного распада урана, тория и радия. Эти радиоактивные элементы испускают альфа-частицы, которые представляют собой ядра атомов гелия. Поскольку в ходе радиоактивного распада электрический заряд не образуется и не исчезает, на каждую альфа-частицу приходится два электрона. В итоге она соединяется с ними, образуя нейтральные атомы гелия. Радиоактивные элементы содержатся в минералах, рассеянных в толще горных пород, поэтому значительная часть гелия, образовавшегося в результате радиоактивного распада, сохраняется в них, очень медленно улетучиваясь в атмосферу. Некоторое количество гелия за счет диффузии поднимается вверх в экзосферу, но благодаря постоянному притоку от земной поверхности объем этого газа в атмосфере неизменен. На основании спектрального анализа света звезд и изучения метеоритов можно оценить относительное содержание различных химических элементов во Вселенной. Концентрация неона в космосе примерно в десять миллиардов раз выше, чем на Земле, криптона — в десять миллионов раз, а ксенона — в миллион раз. Отсюда следует, что концентрация этих инертных газов, изначально присутствовавших в земной атмосфере и не пополнявшихся в процессе химических реакций, сильно снизилась, вероятно, еще на этапе утраты Землей своей первичной атмосферы. Исключение составляет инертный газ аргон, поскольку в форме изотопа 40Ar он и сейчас образуется в процессе радиоактивного распада изотопа калия.
ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Многообразие оптических явлений в атмосфере обусловлено различными причинами. К наиболее распространенным феноменам относятся молния (см. выше) и весьма живописные северное и южное полярные сияния (см. также ПОЛЯРНОЕ СИЯНИЕ). Кроме того, особенно интересны радуга, гал, паргелий (ложное солнце) и дуги, корона, нимбы и призраки Броккена, миражи, огни святого Эльма, светящиеся облака, зеленые и сумеречные лучи. Радуга — самое красивое атмосферное явление. Обычно это огромная арка, состоящая из разноцветных полос, наблюдаемая, когда Солнце освещает лишь часть небосвода, а воздух насыщен капельками воды, например во время дождя. Разноцветные дуги располагаются в последовательности спектра (красная, оранжевая, желтая, зеленая, голубая, синяя, фиолетовая), однако цвета почти никогда не бывают чистыми, поскольку полосы взаимно перекрываются. Как правило, физические характеристики радуг существенно различаются, поэтому и по внешнему виду они весьма разнообразны. Их общей чертой является то, что центр дуги всегда располагается на прямой, проведенной от Солнца к наблюдателю. Главная радуга представляет собой дугу, состоящую из наиболее ярких цветов — красного на внешней стороне и фиолетового — на внутренней. Иногда видна только одна дуга, но часто с внешней стороны основной радуги появляется побочная. Она имеет не столь яркие цвета, как первая, а красная и фиолетовая полосы в ней меняются местами: красная располагается с внутренней стороны. Образование главной радуги объясняется двойным преломлением (см. также ОПТИКА) и однократным внутренним отражением лучей солнечного света (см. рис. 5). Проникая внутрь капли воды (А), луч света преломляется и разлагается, как при прохождении сквозь призму. Затем он достигает противоположной поверхности капли (В), отражается от нее и выходит из капли наружу (С). При этом луч света прежде, чем достичь наблюдателя, преломляется вторично. Исходный белый луч разлагается на лучи разных цветов с углом расхождения 2°. При образовании побочной радуги происходит двойное преломление и двойное отражение солнечных лучей (см. рис. 6). В этом случае свет преломляется, проникая внутрь капли через ее нижнюю часть (А), и отражается от внутренней поверхности капли сначала в точке В, затем в точке С. В точке D свет преломляется, выходя из капли в сторону наблюдателя.




На восходе и закате Солнца наблюдатель видит радугу в виде дуги, равной половине окружности, так как ось радуги параллельна горизонту. Если Солнце располагается выше над горизонтом, дуга радуги меньше половины окружности. Когда Солнце поднимается выше 42° над горизонтом, радуга исчезает. Везде, кроме высоких широт, радуга не может появиться в полдень, когда Солнце стоит слишком высоко. Интересно оценить расстояние до радуги. Хотя кажется, что разноцветная дуга расположена в одной плоскости, это — иллюзия. На самом деле радуга имеет огромную глубину, и ее можно представить в виде поверхности пустотелого конуса, в вершине которого находится наблюдатель. Ось конуса соединяет Солнце, наблюдателя и центр радуги. Наблюдатель смотрит как бы вдоль поверхности этого конуса. Два человека никогда не могут увидеть совершенно одинаковую радугу. Конечно, можно наблюдать в целом один и тот же эффект, но две радуги занимают различное положение и образованы разными капельками воды. Когда дождь или водяная пыль образуют радугу, полный оптический эффект достигается за счет суммарного воздействия всех капелек воды, пересекающих поверхность конуса радуги с наблюдателем в вершине. Роль каждой капли мимолетна. Поверхность конуса радуги состоит из нескольких слоев. Быстро пересекая их и проходя при этом через серию критических точек, каждая капля мгновенно разлагает солнечный луч на весь спектр в строго определенной последовательности — от красного до фиолетового цвета. Множество капель таким же образом пересекает поверхность конуса, так что радуга представляется наблюдателю непрерывной как вдоль, так и поперек ее дуги. Гало — белые или радужные световые дуги и окружности вокруг диска Солнца или Луны. Они возникают вследствие преломления или отражения света находящимися в атмосфере кристаллами льда или снега. Кристаллы, формирующие гало, располагаются на поверхности воображаемого конуса с осью, направленной от наблюдателя (из вершины конуса) к Солнцу. При некоторых условиях атмосфера бывает насыщена мелкими кристаллами, многие грани которых образуют прямой угол с плоскостью, проходящей через Солнце, наблюдателя и эти кристаллы. Такие грани отражают поступающие лучи света с отклонением на 22°, образуя красноватое с внутренней стороны гало, но оно может состоять и из всех цветов спектра. Реже встречается гало с угловым радиусом 46°, располагающееся концентрически вокруг 22-градусного гало. Его внутренняя сторона тоже имеет красноватый оттенок. Причиной этого также является преломление света, происходящее в этом случае на образующих прямые углы гранях кристаллов. Ширина кольца такого гало превышает 2,5°. Как 46-градусные, так и 22-градусные гало, как правило, имеют наибольшую яркость в верхней и нижней частях кольца. Изредка встречающееся 90-градусное гало представляет собой слабо светящееся, почти бесцветное кольцо, имеющее общий центр с двумя другими гало. Если оно окрашено, то имеет красный цвет на внешней стороне кольца. Механизм возникновения такого типа гало до конца не выяснен (рис. 7).



Паргелии и дуги. Паргелический круг (или круг ложных солнц) — белое кольцо с центром в точке зенита, проходящее через Солнце параллельно горизонту. Причиной его образования служит отражение солнечного света от граней поверхностей кристаллов льда. Если кристаллы достаточно равномерно распределены в воздухе, становится видимым полный круг. Паргелии, или ложные солнца, — это ярко светящиеся пятна, напоминающие Солнце, которые образуются в точках пересечения паргелического круга с гало, имеющими угловые радиусы 22°, 46° и 90°. Наиболее часто образующийся и самый яркий паргелий формируется на пересечении с 22-градусным гало, обычно окрашенный почти во все цвета радуги. Ложные солнца на пересечениях с 46- и 90-градусными гало наблюдаются гораздо реже. Паргелии, возникающие на пересечениях с 90-градусными гало, называются парантелиями, или ложными противосолнцами. Иногда виден также антелий (противосолнце) — яркое пятно, расположенное на кольце паргелия точно напротив Солнца. Предполагается, что причиной возникновения этого явления служит двойное внутреннее отражение солнечного света. Отраженный луч проходит по тому же пути, что и падающий луч, но в обратном направлении. Околозенитная дуга, иногда неверно называемая верхней касательной дугой 46-градусного гало, — это дуга в 90° или меньше с центром в точке зенита, расположенная выше Солнца приблизительно на 46°. Она бывает видна редко и только в течение нескольких минут, имеет яркие цвета, причем красный цвет приурочен к внешней стороне дуги. Околозенитная дуга примечательна своей расцветкой, яркостью и четкими очертаниями. Еще один любопытный и очень редкий оптический эффект типа гало — дуги Ловица. Они возникают как продолжение паргелиев на пересечении с 22-градусным гало, проходят с внешней стороны гало и слегка вогнуты в сторону Солнца. Столбы беловатого света, как и разнообразные кресты, иногда видны на рассвете или на закате, особенно в полярных регионах, и могут сопутствовать как Солнцу, так и Луне. Временами наблюдаются лунные гало и другие эффекты, подобные описанным выше, причем наиболее обычное лунное гало (кольцо вокруг Луны) имеет угловой радиус 22°. Подобно ложным солнцам, могут возникать ложные луны. Короны, или венцы, — небольшие концентрические цветные кольца вокруг Солнца, Луны или других ярких объектов, которые наблюдаются время от времени, когда источник света находится за полупрозрачными облаками. Радиус короны меньше радиуса гало и составляет ок. 1-5°, ближайшим к Солнцу оказывается голубое или фиолетовое кольцо. Корона возникает при рассеивании света мелкими водяными капельками воды, образующими облако. Иногда корона выглядит как светящееся пятно (или ореол), окружающее Солнце (или Луну), которое завершается красноватым кольцом. В других случаях за пределами ореола видно не менее двух концентрических колец большего диаметра, очень слабо окрашенных. Это явление сопровождается радужными облаками. Иногда края очень высоко расположенных облаков окрашены в яркие цвета.
Глории (нимбы). В особых условиях возникают необычные атмосферные явления. Если Солнце находится за спиной наблюдателя, а его тень проецируется на близрасположенные облака или завесу тумана, при определенном состоянии атмосферы вокруг тени головы человека можно увидеть цветной светящийся круг — нимб. Обычно такой нимб образуется из-за отражения света капельками росы на травяном газоне. Глории также довольно часто можно обнаружить вокруг тени, которую отбрасывает самолет на нижележащие облака.
Призраки Броккена. В некоторых районах земного шара, когда тень находящегося на возвышенности наблюдателя при восходе или заходе Солнца сзади него падает на облака, расположенные на небольшом расстоянии, обнаруживается поразительный эффект: тень приобретает колоссальные размеры. Это происходит из-за отражения и преломления света мельчайшими капельками воды в тумане. Описанное явление носит название «призрак Броккена» по имени вершины в горах Гарц в Германии.
Миражи — оптический эффект, обусловленный преломлением света при прохождении через слои воздуха разной плотности и выражающийся в возникновении мнимого изображения. Удаленные объекты при этом могут оказаться поднятыми или опущенными относительно их действительного положения, а также могут быть искажены и приобрести неправильные, фантастические формы. Миражи часто наблюдаются в условиях жаркого климата, например над песчаными равнинами. Обычны нижние миражи, когда отдаленная, почти ровная поверхность пустыни приобретает вид открытой воды, особенно если смотреть с небольшого возвышения или просто находиться выше слоя нагретого воздуха. Подобная иллюзия обычно возникает на нагретой асфальтированной дороге, которая далеко впереди выглядит как водная поверхность. В действительности эта поверхность является отражением неба. Ниже уровня глаз в этой «воде» могут появиться объекты, обычно перевернутые. Над нагретой поверхностью суши формируется «воздушный слоеный пирог», причем ближайший к земле слой — самый нагретый и настолько разрежен, что световые волны, проходя через него, искажаются, так как скорость их распространения меняется в зависимости от плотности среды. Верхние миражи менее распространены и более живописны по сравнению с нижними. Удаленные объекты (часто находящиеся за морским горизонтом) вырисовываются на небе в перевернутом положении, а иногда выше появляется еще и прямое изображение того же объекта. Это явление типично для холодных регионов, особенно при значительной температурной инверсии, когда над более холодным слоем находится более теплый слой воздуха. Данный оптический эффект проявляется в результате сложных закономерностей распространения фронта световых волн в слоях воздуха с неоднородной плотностью. Время от времени возникают очень необычные миражи, особенно в полярных регионах. Когда миражи возникают на суше, деревья и другие компоненты ландшафта перевернуты. Во всех случаях в верхних миражах объекты видны более отчетливо, чем в нижних. Когда границей двух воздушных масс является вертикальная плоскость, порой наблюдаются боковые миражи.
Огни святого Эльма. Некоторые оптические явления в атмосфере (например, свечение и самое распространенное метеорологическое явление — молния) имеют электрическую природу. Гораздо реже встречаются огни святого Эльма — светящиеся бледно-голубые или фиолетовые кисти длиной от 30 см до 1 м и более, обычно на верхушках мачт или концах рей находящихся в море судов. Иногда кажется, что весь такелаж судна покрыт фосфором и светится. Огни святого Эльма порой возникают на горных вершинах, а также на шпилях и острых углах высоких зданий. Это явление представляет собой кистевые электрические разряды на концах электропроводников, когда в атмосфере вокруг них сильно повышается напряженность электрического поля. Блуждающие огоньки — слабое свечение голубоватого или зеленоватого цвета, которое иногда наблюдается на болотах, кладбищах и в склепах. Они часто выглядят как приподнятое примерно на 30 см над землей спокойно горящее, не дающее тепла, пламя свечи, на мгновение зависающее над объектом. Огонек кажется совершенно неуловимым и при приближении наблюдателя как бы перемещается в другое место. Причиной этого явления служит разложение органических остатков и самовозгорание болотного газа метана (СН4) или фосфина (РН3). Блуждающие огоньки имеют разную форму, иногда даже шаровидную. Зеленый луч — вспышка солнечного света изумрудно-зеленого цвета в тот момент, когда последний луч Солнца скрывается за горизонтом. Красная составляющая солнечного света исчезает первой, все прочие — по порядку вслед за ней, и последней остается изумрудно-зеленая. Это явление возникает, лишь когда над горизонтом остается только самый краешек солнечного диска, а иначе происходит смешение цветов. Сумеречные лучи — расходящиеся пучки солнечного света, которые становятся видимыми благодаря освещению ими пыли в высоких слоях атмосферы. Тени от облаков образуют темные полосы, а между ними распространяются лучи. Этот эффект наблюдается, когда Солнце находится низко над горизонтом перед рассветом или после заката.

Газовая оболочка, окружающая нашу планету Земля, известная как атмосфера, состоит из пяти основных слоев. Эти слои берут начало на поверхности планеты, от уровня моря (иногда ниже) и поднимаются до космического пространства в следующей последовательности:

  • Тропосфера;
  • Стратосфера;
  • Мезосфера;
  • Термосфера;
  • Экзосфера.

Схема основных слоев атмосферы Земли

В промежутке между каждым из этих основных пяти слоев находятся переходные зоны, называемые «паузами», где происходят изменения температуры, состава и плотности воздуха. Вместе с паузами, атмосфера Земли в общей сложности включает 9 слоев.

Тропосфера: где происходит погода

Из всех слоев атмосферы тропосфера является тем, с которым мы больше всего знакомы (осознаете ли вы это или нет), так как мы живем на ее дне — поверхности планеты. Она окутывает поверхность Земли и простирается вверх на несколько километров. Слово тропосфера означает «изменение шара». Очень подходящее название, так как этот слой, где происходит наша повседневная погода.

Начиная с поверхности планеты, тропосфера поднимается на высоту от 6 до 20 км. Нижняя треть слоя, ближайшая к нам, содержит 50% всех атмосферных газов. Это единственная часть всего состава атмосферы, которая дышит. Благодаря тому, что воздух нагревается снизу земной поверхностью, поглощающей тепловую энергию Солнца, с увеличением высоты температура и давление тропосферы понижаются.

На вершине находится тонкий слой, называемый тропопаузой, который является всего лишь буфером между тропосферой и стратосферой.

Стратосфера: дом озона

Стратосфера — следующий слой атмосферы. Он простирается от 6-20 км до 50 км над земной поверхностью Земли. Это слой, в котором летают большинство коммерческих авиалайнеров и путешествуют воздушные шары.

Здесь воздух не течет вверх и вниз, а движется параллельно поверхности в очень быстрых воздушных потоках. По мере того, как вы поднимаетесь, температура увеличивается, благодаря обилию природного озона (O 3) — побочного продукта солнечной радиации и кислорода, который обладает способностью поглощать вредные ультрафиолетовые лучи солнца (любое повышение температуры с высотой в метеорологии, известно как «инверсия»).

Поскольку стратосфера имеет более теплые температуры внизу и более прохладные наверху, конвекция (вертикальные перемещения воздушных масс) встречается редко в этой части атмосферы. Фактически, вы можете рассматривать из стратосферы бушующую в тропосфере бурю, поскольку слой действует как «колпачок» для конвекции, через который не проникают штормовые облака.

После стратосферы снова следует буферный слой, на этот раз называемый стратопаузой.

Мезосфера: средняя атмосфера

Мезосфера находится примерно на расстоянии 50-80 км от поверхности Земли. Верхняя область мезосферы является самым холодным естественным местом на Земле, где температура может опускаться ниже -143° C.

Термосфера: верхняя атмосфера

После мезосферы и мезопаузы следует термосфера, расположенная между 80 и 700 км над поверхностью планеты, и содержит менее 0,01% всего воздуха в атмосферной оболочке. Температуры здесь достигают до +2000° C, но из-за сильной разреженности воздуха и нехватки молекул газа для переноса тепла, эти высокие температуры воспринимаются, как очень холодные.

Экзосфера: граница атмосферы и космоса


На высоте около 700-10000 км над земной поверхностью находится экзосфера — внешний край атмосферы, граничащий с космосом. Здесь метеорологические спутники вращаются вокруг Земли.

Как насчет ионосферы?

Ионосфера не является отдельным слоем, а на самом деле этот термин используется для обозначения атмосферы на высоте от 60 до 1000 км. Она включает в себя самые верхние части мезосферы, всю термосферу и часть экзосферы. Ионосфера получила свое название, потому что в этой части атмосферы излучение Солнца ионизируется, когда проходит магнитные поля Земли на и . Это явления наблюдается с земли как северное сияние.

Строение атмосферы и изменение температуры по высоте


из «Рассеивание вентиляционных выбросов химических предприятий»

Атмосфера имеет слоистое строение. Ближайший к земной поверхности слой — тропосфера — в умеренных широтах простирается на высоту 10—12 км, а над экватором — на высоту 16—18 км. Выше тропосферы расположена стратосфера, имеющая толщину слоя около 80 км и, наконец, ионосфера. [c.10]
Тропосфера почти совершенно прозрачна по отношению к проходящей через нее коротковолновой солнечной радиации, но имеющийся в ней водяной пар сильно поглощает длинноволновое (тепловое) излучение Земли. Точной верхней границы атмосферы указать нельзя, так как плотность воздуха непрерывно убывает с высотой. У поверхности Земли плотность сухого воздуха при 0°С в среднем равна 1290 г/м , на высоте 10 км она около 400 г/м , а на высоте 20 км — примерно 90 г/м . [c.10]
Поскольку тропосфера прозрачна по отношению к солнечным лучам, она нагревается главным образом от земной поверхности, что обусловливает вертикальное перемешивание воздуха, конденсацию водяного пара, образование облаков и выпадение осадков. В тропосфере температура падает с высотой в среднем на 0,5— 0,6 °С на каждые 100 м. [c.10]
В стратосфере на высоте 15—60 км содержится ничтожное количество озона, который интенсивно поглощает ультрафиолетовые лучи, поэтому снижение температуры прекращается, а на высоте 30—40 км начинается значительный рост температуры, достигающий — -75°С на высоте 60 км, после чего температура вновь понижается, достигая —75 °С на высоте около 80 км (рис. 1.1). [c.10]
В стратосфере почти нет водяного пара, там нет облаков, способных давать осадки. [c.10]
Распределение температуры в атмосфере зависит от географической широты, а в нижних слоях атмосферы и от свойств земной поверхности, а также в значительной мере обусловливается неравномерным распределением суши и моря на Земле. [c.10]
Неравномерное распределение температуры приводит к неравномерному распределению давления. В результате этого возникают воздушные течения, которые создают так называемую общук циркуляцию атмосферы. [c.10]
Способность воздушной массы к диффузии сильно зависит от распределения температуры по вертикали. Изменение температуры в атмосфере на каждые 100 м высоты называется температурным градиентом. При неизменной температуре на всех высотах вертикальный градиент температуры называют изотермическим. Особый интерес представляет такой градиент температуры в атмосфере, при котором масса воздуха перемещается с одного уровня на другой так, что эта масса постоянно имеет плотность окружающей среды. [c.11]
Поскольку изменение состояния, т. е. температуры, давления и плотности газа, происходящее без теплообмена с окружающей средой, является адиабатическим, градиент температуры, с которым это связано, называют сухоадиабатическим градиентом температуры или просто адиабатическим градиентом. Численно он соответствует уменьшению температуры на 1 °С на 100 м высоты. Если температура в атмосфере уменьшается с высотой быстрее этой величины, то градиент температуры называется сверхадиабатичес-ким. [c.11]

Вернуться к основной статье

Нагревание поверхности земли — Энциклопедия по машиностроению XXL

Ветер. Ввиду неодинакового нагревания поверхности земли в различных её частях, по-разному нагреваются и воздушные слои, прилегающие к земной поверхности, что влечёт за собой неравномерность в плотности и давлении воздуха. Это же в свою очередь ведёт к перемещению воздушных масс из областей с более высоким давлением в области пониженного давления воздуха, т. е. к образованию воздушных течений.  [c.631]

Поглощение солнечной энергии осуществляется главным образом водяным паром, углекислым газом и озоном, вследствие чего создается парниковый эффект , приводящий к дополнительному нагреванию поверхности Земли. Поскольку воздух вблизи поверхности более теплый и легкий, чем воздух сверху, то он всплывает вверх (вертикальная конвекция), и нижний слой атмосферы перемешивается. Поэтому распределение температуры, изображенное на рис. 2.16, является результатом динамического равновесия атмосферы в поле силы тяжести, при котором соблюдается баланс энергии. Радиационное равновесие можно рассчитать, если принять во внимание, что в нижнем слое атмосферы основным физическим фактором, отвечающим за достижение равновесия, является поглощение радиации водяным паром. Па больших высотах доминирующим является поглощение углекислым газом и озоном.  [c.37]


Пример. Направление ветров. Неодинаковое нагревание земной атмосферы в экваториальной и полярной зонах приводит к возникновению горизонтального перепада давления вдоль меридианов однако основная составляющая скорости ветров направлена вдоль параллелей. Это объясняется вращением Земли (рис. 3.33). Как показать, что установившееся движение невязкого тАза вдоль поверхности Земли совершается параллельно изобарам (линиям постоянного атмосферного давления) Каково будет распределение ветров вокруг местной зоны высокого атмосферного давления (антициклона) в северном полушарии  [c.108]

Полученный результат можно рассматривать как некоторое приближение [21] ), описывающее нагревание Солнцем поверхности Земли в равноденствие первая строка в соотношениях (9.14) соответствует условиям в ночное время, вторая — условиям в дневное время.  [c.81]

Влияние ветра на ход звуковых лучей. Говоря о распространении звука, мы предполагали, что воздух, в котором распространяется звук, однороден и неподвижен. С таким именно случаем мы имеем дело в закрытых помещениях. Но в свободной атмосфере воздух, как правило, никогда не находится в покое. Только в редкие дни в течение года бывает полное отсутствие ветра или штиль. Но и тогда благодаря неравномерному нагреванию земной поверхности имеются восходящие и нисходящие токи воздуха (конвекция). К тому же обычно, если на поверхности земли ветра и нет, на некоторой высоте ветер имеется, о чём мы можем судить хотя бы по движению облаков. Скорость ветра часто меняется в течение суток — как по величине, так и по направлению. Средняя скорость ветра обычно составляет несколько метров в секунду, а в сильно ветреные дни её величина доходит до 10 м/сек и больше.  [c.219]

Турбулентное движение воздуха можно представить следующим образом. Атмосферные процессы, такие, например, как трение воздушного потока о поверхность земли и образование вследствие этого профиля скорости ветра с большими вертикальными градиентами, термическая конвекция, связанная с неодинаковым нагреванием различных участков подстилающей поверхности, изменение поля температуры и скорости ветра в результате облако-образования и т. п. [3], приводят к образованию крупномасштабных вихрей. Характерный размер этих вихрей о называется внешним масштабом турбулентности. Если число Рейнольдса Lo/v, где —разница скоростей на расстоянии 1о, ве-  [c. 11]

При определении равновесной температуры на поверхности Земли нужно иметь в виду наличие атмосферы, которая вносит очень заметные поправки в величину температуры равновесия, обусловленной солнечным излучением. Это происходит вследствие конвекции, отнимающей тепло от нагреваемого тела. Поэтому получаемые из повседневного опыта данные о нагревании тел не могут быть распространены на случай, когда тело находится в пустоте мирового пространства некоторые тела, нагревающиеся в воздухе сильнее, чем другие, имеют в пустоте более низкую температуру.  [c.103]


Характер внешних источников тепла зависит от участка полета или места расположения КА. Ниже рассматриваются внешние тепловые потоки только на этапах орбитального полета и перелета между планетами. При этом будем полагать, что высота орбитального полета для Земли — более 200 км и нагреванием поверхности вследствие соударения с молекулами и атомами воздуха, а также рекомбинации атомов кислорода можно пренебречь высота орбитального полета для Марса — более 100 км для Венеры — 300 км.[c.32]

Энергия, необходимая для возникновения таких явлений, обеспечивается солнцем в виде излучаемого им тепла. Солнце является первичным источником энергии, другим ее источником, непосредственно влияющим на атмосферу, служит поверхность Земли. В самом деле, атмосфера в значительной степени остается проницаемой для солнечной радиации подобно стеклянной крыше теплицы. Поэтому можно считать, что та часть солнечной радиации, которая не отражается (или не рассеивается) в космическое пространство, почти полностью поглощается землей, которая при нагревании испускает энер- ГИЮ в виде эффективного излучения земной поверхности. Его характерные длины волн (порядка 10 мкм) больше аналогичных величин солнечной радиации, переходящей в тепло. Атмосфера в основном прозрачная к солнечной радиации, но закрытая для излучения земной поверхности, поглощает испускаемое землей тепло и частично излучает его обратно к поверхности земли.  [c.9]

Важнейшим свойством тропосферы является убывание температуры с высотой. Средний вертикальный градиент температуры тропосферы составляет 6 град/км (в нижней половине тропосферы около 5 град км, в верхней — 7 град км). Среднегодовая температура воздуха на верхней границе тропосферы в полярных областях составляет — 55° и в районе тропиков — 80°. Верхняя граница тропосферы определяется по прекращению падения температуры с высотой. Причиной постепенного убывания температуры воздуха с высотой является то, что тропосфера почти прозрачна для солнечных лучей и, пропуская эти лучи, практически не нагревается. Основной поток солнечной энергии поглощается поверхностью Земли —ее подстилающим слоем ). Нагретая поверхность Земли, в свою очередь, является источником тепловой радиации, которая прогревает тропосферу снизу вверх. Важную роль в нагревании тропосферы играет также конвекция. Непосредственно прилегающие в поверхности Земли массы воздуха приобретают более высокую температуру и поднимаются вверх их место занимает холодный воздух, который также, в свою очередь, нагревается и т. д. Таким образом, тропосфера прогревается снизу вверх, причем возникающие в ней из-за неравномерного нагревания отдельных участков поверхности Земли восходящие и нисходящие  [c.220]

Химические порошки применяют для тушения горящих электродвигателей, двигателей внутреннего сгорания, ацетилена и других веществ, которые нельзя тушить водой. Главным компонентом этих порошков является двууглекислая сода, смешиваемая с песком, инфузорной землей, тальком. При тушении сухим порошком пламя сбивается твердой массой порошка и засыпается им, а образующийся при нагревании и разложении двууглекислой соды углекислый газ изолирует горящий предмет от доступа кислорода воздуха. Кроме того, на разложение соды расходуется часть тепла, что вызывает охлаждение поверхности горящего вещества.  [c.312]

Сплав У ( игрек или уай ) — весьма распространенный сплав, идущий и на фасонное литье и на обработку давлением имеет состав 4% Си, 2% N1 и 1,5% Мд. Сплав, отлитый в землю или кокиль, имеет механич. качества, не отличающиеся от качеств других литейных сплавов с медью, но после термообработки значительно повышает их. Особенно ценен он тем, что понижение прочности его при повышенных темп-рах относительно меньше, чем у других сплавов, что в соединении с малым уд. в. и обеспечило ему применение для поршней, головок цилиндров и пр. деталей, подвергающихся в работе нагреванию. В табл. 14 приводятся свойства сплава У литого и после обработки, к-рая заключается в нагреве до г°ок. 520° в течение 5—6 ч. с закалкой в горячей воде и последующем старении при комнатной температуре в течение 5—7 дней или отпуске при температуре 100— 120° в течение нескольких часов (2—6 час.). Перегрев выше температуры 520° опасен, так как при температуре 525° появляются пузыри на поверхности.  [c.310]


Иногда вблизи земной поверхности из-за сильного нагревания или охлаждения возникают большие градиенты показателя преломления воздуха. Тогда шарообразность Земли можно не учитывать. Если градиент п направлен вертикально, то можно воспользоваться формулой (4.3), полагая в ней р = а, л = Го. В результате получится  [c.34]

Основным внешним источником тепла при полете в космосе является лучистая энергия от Солнца, Земли и планет. При полетах в окрестности Земли или планет на низких высотах некоторое влияние на нагревание может оказывать соударение с поверхностью аппарата атомов и молекул атмосферы.  [c.478]

Нагревание отраженными лучами зависит от формы и ориентировки летящего тела, а также от взаимного расположения Солнца, Земли и рассматриваемого тела. Полное количество солнечной энергии, отраженной единицей поверхности планеты, определяется выражением  [c.484]

Наиболее пристальное внимание при изучении фотоснимков Марса привлекли многочисленные протоки — русла протяженностью до сотен километров, которые, по-ви-димому, были вырыты в далеком прошлом планеты текущей водой. (Замечу в скобках, что эти русла не видны с Земли и не имеют никакого отношения к каналам Довела.) Среди них встречаются извилистые речные русла, образующие вместе со своими притоками типичную систему водостока. Источником воды в этих случаях мог быть лежащий под поверхностью лед (вечная мерзлота), который таял в результате нагревания, вызванного внутренней активностью, а образовавшаяся при этом вода просачивалась на поверхность. Некоторые русла начинаются внезапно, имея вид очень крупных образований, как бы созданных внезапным катастрофическим наводнением…  [c.765]

Давление и плотность воздуха в А. с высотой убывает. Темп-ра меняется с высотой более сложно, и в зависимости от её распределения А. подразделяют на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу. В А. рассеивается и поглощается солн. и земная радиация, в свою очередь А. сама явл. источником И К излучения. Между земной поверхностью и А. происходит обмен теплотой и влагой, обусловливающий пост, круговорот воды с образованием облаков и выпадением осадков. А. обладает электрич. полем, в ней возникают разл. электрич., оптич. и акустич. явления. Воздух А. находится в непрерывном движении. Неравномерность нагревания А. способствует её общей циркуляции, к-рая влияет на погоду и климат Земли.  [c.35]

Так, например, в результате неравномерного нагревания поверхности земли у полюсов и на экваторе получается картина, схематично изображенная на фиг. 146. Поверхности равного давления можно считать приблизительно параллельными поверхности земли, тогда как поверхности равной температуры идут, опускаясь от экватора к полюсу. Так как эти поверхности пересекаются, то возникает вращение частиц, от которого получается циркуляционное движение в направлении, указанном стре.пкой (от grad р к grad Г). Воздух движется у земли от полюсов к экватору, у экватора поднимается, в верхних слоях течет от экватора к полюсу и у полюса опускается вниз. Ветер, который происходит от этого циркуляционного движения, называется, как известно, пассатом (или антипассатом).[c.353]

Следует учитывать, что глубина промерзания грунта неодинакова не только в разных районах, но и в одном и том же районе. Она зависит от характера грунта и наличия растительного покрова, от наличия грунтовых вод, толщины снежнего покрова и условий нагревания поверхности земли солнцем.  [c.121]

ТРОПОСФЕРА — ближайший к земной поверхности слой атмосферы, простирающийся в полярных и умеренных широтах до высоты 8—11 км, а в тропиках — до 15—18 км. В Т. сосредоточено около 1/5 массы атмосферы и почти весь водяной пар, конденсация к-рого вызывает образование облаков и связанных с ними осадков. В Т., особенно в пограничном слое, сильно развита турбулентность, резко увеличивающая вязкость воздуха и вызывающая его вертикальное и горизонтальное перемешивание. Т. к. воз-71,ух слабо поглощает солнечную радиацию, основным источником тепловой энергии для Т. служит поверхность Земли. От нее тепло передается вверх инфракрасным излучением, к-рое поглощается содержащимися в воздухе водяным паром и углекислым газом. Кроме того, происходит вертикальный турбулентный перенос тенла. Па локальные характеристики темп-рного поля влияет тепло фазовых переходов воды и адиабатич. нагревание и охлаждение при вертикальных перемещениях воздуха. В среднем в Т. темп-ра падает с высотой на 6,5 град/км. Темп-ра на каждом из уровней испытывает, кроме периодических (суточных и годовых), также и непериодич. колебания, вызываемые перемещением воздушных масс из одних районов в другие. Относит, изменчивость вертикальных градиентов темп-ры менее значительна, но и они меняются в широких пределах. Особенно велики периодические и непериодич. колебания значений темп-ры, влажности, давления, ветра и их градиентов в пограничном слое. Давление воздуха на уровне моря в среднем близко к 1013. мб, но горизонтальное его распределение из-за неодинаковости степени нагревания поверхности Земли в разных районах и др. причин весьма сложно и быстро меняется со временем, что связано с возникновением и эволюцией циклопов, антициклонов и их перемещением. Горизонт, градиенты давления приводят к образованию ветров, на направление и скорость к-рых влияют также силы вязкости (в пограничном слое) и силы инерции. В движениях большого масштаба особенно велика роль Кориолиса силы. Основной перенос воздуха в Т. идет с запада на восток, скорость его растет с высотой на 1—4 м/сек на км. Наиболее сильны ветры в струйных течениях. О влиянии Т. на распространение радиоволн см. Распространение радиоволн.  [c.204]

Движение воздуха. Нагревание Л. в разных частях Земли неодинаково. Особенно большие контрасты темп-ры у поверхности Земли существуют между экватором и полюсами из-за различия прихода солнечной энергии на разных широтах. Наряду с этим на распределение темп-ры влияет расположение континентов и океанов. Из-за высоких теплоёмкости и тенлопроводиости океанич. вод океаны значительно ослабляют колебания темп-ры, к-рые возникают в результате измеиений прихода солнечной радиации в течение года. В связи с )Т)1М в средних и высоких широтах телп[-ра воздуха над океанами лед ом заметно ниже, чем над контииентамн, а зимой — выше.[c.134]


Лзмерения температуры Земли вблизи ее поверхности производились в течение многих лет на многочисленных метеорологических станциях, расположенных в различных частях света. Полученные результаты показали, что колебания температуры поверхности, вызываемые нагреванием в течение дня и охлаждением в течение ночи, не влияют на температуру Земли на глубине, превышающей 0,9—1,2 м, тогда как годовые изменения, обусловленные охлаждением зимой и нагреванием летом, можно наблюдать на глубине, достигающей 18—21 м. На больших глубинах температура остается практически постоянной и не зависит от перемен, происходящих на поверхности Земли. Другими словами, тепловые волны, вызываемые изменением температуры поверхности, затухают на глубине 18—21 м, и колебания температуры наблюдаются только в самом верхнем слое земной коры.  [c.85]

К иным результатам приводят цифры табл. 5. Если выразим в процентах относительную долю участия отдельных полос в нагревании частицы воздуха при = О, т.е. у самой поверхности Земли, то придем к следуюгцим цифрам  [c.670]

Значение отражения лучистой энергии от земной поверхности выясняется из табл. 6 и 7. Прежде всего отметим, что значение этого фактора для нагревания всей атмосферы в целом не слигаком велико. Но отногаению к излучению Солнца, поглогцаемому всей атмосферой при отсутствии отражения от поверхности Земли, добавочное поглогцение, вызываемое отражением, выражается следуюгцими цифрами  [c.670]

Значительно более заметным, по крайней мере вблизи от поверхности Земли, является влияние отражения на нагревание воздуха в данной точке (рассчитанное на единицу объема). Если мы, как и в предыдугцем случае, будем выражать это влияние в процентах по отногаению к нагреванию нри отсутствии отражения, то в непосредственной близости от поверхности Земли w = 0) будем иметь  [c. 670]

Температурный эффект обусловен тем, что при нагревании атмосферы она р асширяется и область генерации мезонов первичными частицами как бы отодвигается от поверхности Земли. В результате мезоны проходят больший путь и поэтому несколько большая доля их успевает распасться. Этот эффект дает около  [c.288]

При этом отдельные капли воздуха могут настолько увеличиться, что начнут падать на поверхность земли в виде дождя. Если потом масса воздуха переваливает через горный хребет и попадает снова в долину, то она нагревается сначала опять по влажной адиабате, так как часть тепла при испарени и еще продолжающего существовать облака снова переходит в скрытую форму. Начиная с момента С, когда последние капли облака уже перешли в газообразное состояние, нагревание происходит по сухой адиабате, так что воздух при достижении йм вновь первоначальной высоты О окажется значительно нагретым. Описанные здесь в кратких чертах превращения воздуха лежат в основе явления так называемого фена. Таким образом большие горные цепи могут становиться как бы разделами погоды. Дождливые области являются всегда местами восходящих влажных токов воздуха места же сзади горных  [c.42]

Мы говорили о турбулентном движении в трубах (так называемая внутренняя задача) не меньший интерес представляет изучение турбулентности при обтекании (внешняя задача) наконец, в отличие от турбулентности механического происхождения, можно говорить о турбулентности происхождения термического (например, о турбулентности, возникающей в воздухе близ поверхности земли при отсутствии ветра, но при неравномерном нагревании почвы), или о турбулентности смешанного, термическо-механического происхождения (теплотехнические задачи, общая атмосферная турбулентность).  [c.659]

КОНВЕКЦИЯ, перенос энергии токами подвижной материальной среды. Важнейший случай К.—-тепловая К. Конвекционные тепловые токи наблюдаются 1) в жидких веществах, особенно с плохой теплопроводностью, когда нагревание идет с нижних слоев (напр, в баках для кипячения с нижней топкой) 2) в газах (конвекционные токи в комнате, в атмосфере), когда нижний слой от нагревания расширяется и всплывает наверх, а на его место опускаются более тяжелые массы из верхних слоев, благодаря чему устанавливается круговой конвекционный ток. Тепловая К. играет большую роль в технике так, на К. основано устройство тдяного отопления (см.). Конвекционные токи необходимо устранять при тепловых изоляциях напр, в пустотелых конструкциях стен обязательно устраиваются между тенками поперечные перегородки в шахматном порядке в войлочных, шерстяных и т. п. изоляциях назначение волосков—затруднять движение воздуха и этим уменьшать тепловую К. Конвекционные токи необходимо принимать во внимание при устройстве вентиляции помещений. Громадное значение К. играет ив круговороте атмосферного воздуха все ветры и воздушные течения—конвекционного характера. Конвекционные токи в атмосфере возникают 1) вследствие нагревания нижних слоев воздуха поверхностью земли, нагретой в свою очередь солнечными лучами 2) вследствие нагревания нижних слоев воздуха при конденсации водяных паров, выделяющих скрытую теплоту 3) под влиянием охлаждения верхних слоев вследствие лучеиспускания. Конвекционный характер носят также тепловые и холодные течения в океанах, морях, озерах и пр. водоемах. Но здесь помимо тепловой конвекции имеет место гидростатическая, вызываемая изменением удельного веса в верхних слоях воды благодаря примеси более тяжелых загрязненных проточных вод.  [c.395]

Предупреждение окисления заливаемой поверхности н нарушения в результате этого плотности сцепления залитого металла с основным обеспечивается созданием внутри формы восстановнтельной атмосферы. 1аибо.пее просто это может быть достигнуто путем применения стержней, изготовленных из смеси древесного угля в порошке 50%, глины серой 15% и формовочной земли 35%. При нагревании перед заливкой формы с таким стержнем до температуры 900—950° С внутри нее автоматически создается восстановительная атмосфера окиси углерода, являющейся в пределах температур 645— 685° С ц выше энергичным восстановителем окислов железа.  [c.350]

Детали сложной конфигурации с тонкими стенками и мелкозернистой структурой рекомендуется сваривать прутками марки А. Для тяжелых толстостенных деталей и изделий, подвергающихся длительному нагреву, следует применять прутки марки Б. Диаметры прутков 8—16 мм. Поверхность прутка должна быть очищена от литейной корки. Хорошие результаты дают прутки, отлитые в металлические формы или в графитизированную землю. Применение флюса при сварке обязательно. В качестве флюса берут буру техническую безводную КааВ407. Обычная кристаллическая бура содержит кристаллическую воду, которая ухудшает ее флюсующие свойства. При нагревании буры до 400° С она расплавляется и превращается в стекловидную массу. После остывания ее растирают в мелкий кристаллический порошок и используют при сварке. Хорошие результаты дает флюс ФНЧ-1 следующего состава бура 23%, сода 27%, азотнокислый натрий 50%.  [c.64]

Свойства С. Распространение света связано с переносом энергии и количества движения. Поглощаясь в веществе, свет производит нагревание, химич. реакции и прочие изменения и оказывает давление на вещество. Только по этим действиям, обусловленным энергией и количеством движения С., можно вообще судить о его реальности и свойствах. По своей природе С. есть явление динамическое покоящегося С. не существует, и скорость есть его основное свойство. Никаких теоретич. оснований для расчета скорости С. не существует эта величина находится эмпирически. Скорость С. определена с большою точностью земными и астрономич, методами Наиболее достоверная цифра, полученная для скорости С. в пространстве, лишенном вещества, по измерениям Май-кельсона составляет 2d9 796 1 UMj n. Эта величина получена в условиях опыта на земной поверхности и для видимого С. Нет однако оснований сомневаться, что для межзвездных пространств и других видов С. скорость имеет то же значение. Наблюдения над переменными звездами, удаленными от земли на колоссальные расстояния, показывают, что по крайней мере для видимого С. скорость в пустом пространстве с громадной степенью точности не зависит от цветности. Менее точные измерения с радиоволнами и лучами Рентгена показывают, что их скорость (в пределах ошибок опыта) совпадает с цифрой Майкельсона. В веществе скорость С. зависит от цветности, как обнаруживают явления дисперсии (см. Дисперсия света). Теоретически показатель преломления  [c.145]


Рис. 53. Летом, когда зимний снег стаял и земля нагрета, полярный континентальный воздух подвергается более быстрым изменениям, которые происходят как в области формирования, так и при движении воздуха из этой области. Ввиду нагревания снизу воздух становится слегка неустойчивым в области формирования, но остается еще совершенно ясным, как показано в левой части рисунка. Летом полярный континентальный воздух попадает в США реже, чем зимой, так как общая циркуляция атмосферы менее интенсивна. Когда воздух двигается на юг в теплое время года, содержание влаги в нем (удельная влажность) гораздо выше, чем зимой. Вследствие конвекции, вызванной нагреванием снизу, содержание влаги увеличивается и в верхних слоях, так как восходящие потоки воздуха поднимают влагу с поверхности вверх, распределяя ее более равномерно по всей воздушной массе. Температура воздуха сравнительно низка, но разность между ночными и дневными температурами велика ввиду сильного нагревания днем и охлаждения ночью. После полудня часто возникает конвекция, достаточная для образования небольших кучевых облаков (в виде комков ваты), как показано в середине рисунка. Спустя более продолжительное время, когда воздух получит значительное количество влаги, оставаясь неподвижным над юго-восточными областями страны, образуются большие кучевые облака (как показано В прарой части рисунка), иногда разражающиеся местными грозами,
Так же как и на измеритель Бениоффа, на лазерный измеритель деформаций влияют атмосферные условия. Изменения температуры, давления и состава воздуха создают турбулентность, которая может исказить лазерный луч. Поэтому 1020-метровая труба установки в ущелье Стивенса откачана. Фактически весь световой путь установки заключен в трубе. Только миллиметр воздуха отделяет основные зеркала от торцов трубы, закрытых оптическими стеклами с покрытием, уменьшающим потери на отражение. Кроме того, установка помещена глубоко под землей, изолирующей ее от случайных тепловых деформаций, обусловленных ежедневным нагреванием и охлаждением земной поверхности. Эти деформации обычно не интересуют исследователей. Установка в ущелье Стивенса и некоторые другие лазерные измерители определяют изменения в деформациях Земли, регистрируя движение интерференционных полос. Для слежения за движением полос в измерителе в ущелье Стивенса применен тот же механизм, что и для слежения за звездой в космических навигационных датчиках. Он представляет собой зеркальный гальванометр. Зеркало направляет свет от полосы на фотоумножитель, управляющий в свою очередь током в гальванометре. Когда фотоумножитель регистрирует уменьшение освещенности, что означает смещение с зеркала света от центра полосы, ток через гальванометр увеличивается и поворачивает зеркало снова к центру полосы. В следящем механизме можно использовать также пьезокристалл или датчик автоматической подстройки широкополосного усилителя.  [c.131]

Земная поверхность неоднородна суша, океаны, горы, леса обусловливают различное нагревание новерхности под одной и той же широтой. Вра-гцение Земли также вызьшает отклонения воздушных течений. Все эти причины осложняют обшую циркуляцию атмосферы. Возникает ряд отдельных циркуляции, в той или иной степени связанных друг с другом.  [c.46]


Где начинается граница космоса? — РИА Новости, 26.05.2021

Немного истории. То, что за пределами земной атмосферы действует жесткое космическое излучение, было известно давно. Однако четко определить границы атмосферы, измерить силу электромагнитных потоков и получить их характеристики не удавалось до начала запусков искусственных спутников Земли. Между тем, основной космической задачей, как СССР, так и Соединенных Штатов в середине 50-х годов была подготовка пилотируемого полета. Это, в свою очередь, требовало ясных знаний относительно условий сразу за пределами земной атмосферы.

Уже на втором советском спутнике, запущенном в ноябре 1957 г., находились датчики для измерения солнечного ультрафиолетового, рентгеновского и других видов космического излучения. Принципиально важным для успешного осуществления пилотируемых полетов стало открытие в 1958 г. двух радиационных поясов вокруг Земли.

Но вернемся к установленным канадскими учеными из Университета Калгари 118 км. А почему, собственно, такая высота? Ведь, так называемая «линия Кармана», неофициально признанная границей между атмосферой и космосом, «проходит» по 100-километровой отметке. Именно там плотность воздуха уже столь мала, что летательный аппарат должен двигаться с первой космической скоростью (примерно 7,9 км/с) для предотвращения падения на Землю. Но в таком случае ему уже не требуются и аэродинамические поверхности (крыло, стабилизаторы). На основании этого Всемирная ассоциация аэронавтики приняла высоту 100 км в качестве водораздела между аэронавтикой и астронавтикой.

Но степень разреженности атмосферы — далеко не единственный параметр, определяющий границу космоса. Тем более что «земной воздух» на высоте 100 км не заканчивается. А как, скажем, меняется состояние того или иного вещества с увеличением высоты? Может это и есть главное, что определяет начало космоса? Американцы, в свою очередь, считают любого, кто побывал на высоте 80 км, истинным астронавтом.

В Канаде решили выявить значение параметра, который, как представляется, имеет значение для всей нашей планеты. Они решили выяснить, на какой высоте заканчивается влияние атмосферных ветров и начинается воздействие потоков космических частиц.

Для этой цели в Канаде разработали специальный прибор STII ( Super — Thermal Ion Imager), который вывели на орбиту с космодрома на Аляске два года назад. С его помощью и было установлено, что граница между атмосферой и космосом расположена на высоте 118 километров над уровнем моря.

При этом сбор данных длился всего лишь пять минут, пока несущий его спутник поднимался на установленную для него высоту в 200 км. Таков единственный способ собрать информацию, поскольку эта отметка находится слишком высоко для стратосферных зондов и слишком низко для исследования со спутников. Впервые при исследовании были учтены все составляющие, в том числе движение воздуха в самых верхних слоях атмосферы.

Приборы, подобные STII, появятся для продолжения исследований приграничных областей космоса и атмосферы в качестве полезного груза на спутниках Европейского космического агентства, срок активного существования которых составит четыре года. Это важно, т.к. продолжение исследований пограничных регионов позволит узнать много новых фактов о воздействии космического излучения на климат Земли, о том, какое воздействие энергия ионов имеет на окружающую нас среду.

 Изменение интенсивности солнечной радиации, напрямую связанное с появлением пятен на нашем светиле, каким-то образом влияет на температуру атмосферы, и последователи аппарата STII могут быть использованы для обнаружения этого влияния. Уже сегодня в Калгари разработали 12 различных анализирующих устройств, предназначенных для изучения различных параметров ближнего космоса.

Но говорить о том, что начало космоса ограничили 118 км не приходится. Ведь со своей стороны правы и те, кто считает настоящим космосом высоту в 21 миллион километров! Именно там практически исчезает воздействие гравитационного поля Земли. Что ждет исследователей на такой космической глубине? Ведь дальше Луны (384 000 км) мы не забирались.

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции

Воздух нагревается от подстилающей поверхности в горах. Солнечные лучи сильно рассеиваются и приносят на Землю меньше тепла. Приземный слой воздуха нагревается от подстилающей поверхности, следовательно, температура воздуха уменьшается от экватора к полюс

Видеоурок 2: Атмосфера строение, значение, изучение

Лекция: Атмосфера. Состав, строение, циркуляция. Распределение тепла и влаги на Земле. Погода и климат

Атмосфера

Атмосферу можно назвать всепроникающей оболочкой. Её газообразное состояние позволяет заполнить микроскопические отверстия в почве, вода растворена в воде, животные, растения и человек не могут существовать без воздуха.

Условная мощность оболочки 1500 км. Верхние её границы растворяются в космосе и четко не обозначены. Давление атмосферы на уровне моря при 0 ° С равно 760 мм. рт. ст. Газовая оболочка на 78% состоит их азота, 21% — кислород, 1% других газов (озон, гелий, водяной пар, углекислый газ). Плотность воздушной оболочки изменяется с поднятием в высоту: чем выше, тем воздух разреженнее. Вот почему у альпинистов может быть кислородное голодание. У самой поверхности земли наибольшая плотность.

Состав, строение, циркуляция

В оболочке выделяют слои:

Тропосфера , толщиной 8-20 км. Причем у полюсов толщина тропосферы меньше, чем на экваторе. В этом небольшом слое сконцентрировано около 80% всей массы воздуха. Тропосфера имеет свойство нагреваться от поверхности земли, поэтому у самой земли её температура выше. С поднятием вверх на 1 км. температура воздушной оболочки уменьшается на 6°С. В тропосфере происходит активное передвижение воздушных масс в вертикальном и горизонтальном направлении. Именно эта оболочка является «фабрикой» погоды. В ней формируются циклоны и антициклоны, дуют западные и восточные ветры. В ней сосредоточены все водяные пары, которые конденсируются и проливаются дожем или снегом. Этот слой атмосферы содержит примеси: дым, пепел, пыль, копоть, все, чем мы дышим. Пограничный со стратосферой слой называется тропопауза. Здесь снижение температуры заканчивается.

Примерные границы стратосферы 11-55 км. До 25 км. Происходят незначительные изменения температуры, а выше она начинается подниматься от -56°С до 0°С на высоте 40 км. Ещё километров 15 температура не меняется, этот слой назвали стратопаузой. Стратосфера в своем составе содержит озон (О3), защитный барьер для Земли. Благодаря наличию озонового слоя на поверхность земли не проникают губительные лучи ультрафиолета. Последнее время антропогенная деятельность привела к разрушению этого слоя и образованию «озоновых дыр». Ученые утверждают, что причиной возникновения «дыр», является повышенная концентрация свободных радикалов и фреона. Под влиянием солнечных излучений происходит разрушение молекул газов, этот процесс сопровождается свечением (северное сияние).

От 50-55 км. начинается следующий слой – мезосфера , которая поднимается до80-90 км. В этом слое температура понижается, на высоте 80 км равна -90°С. В тропосфере температура опять поднимается до нескольких сот градусов. Термосфера простирается вверх до 800 км. Верхние границы экзосферы не определяются, так как газ рассеивается и частично уходит в космическое пространство.

Тепло и влага

Распределение солнечного тепла на планете зависит от широты места. Экватор и тропики получают большее количество солнечной энергии, так как угол падения солнечных лучей около 90°. Чем ближе к полюсам, угол падения лучей уменьшается, соответственно количество тепла тоже уменьшается. Солнечные лучи, проходя через воздушную оболочку, не нагревают её. Лишь попадая на землю, солнечное тепло поглощается поверхностью земли, а потом от подстилающей поверхности нагревается воздух. Тоже происходит и в океане, за исключением того, что вода нагревается медленнее, чем земля, и медленнее остывает. Поэтому близость морей и океанов оказывает влияние на формирование климата. Летом морской воздух приносит нам прохладу и осадки, зимой потепление, так как поверхность океана еще не растратила свое тепло, накопленное за лето, а земная поверхность быстро остыла. Морские воздушные массы формируются над поверхностью воды, следовательно, они насыщены водяными парами. Двигаясь над сушей, воздушные массы теряют влагу, принося осадки. Континентальные воздушные массы, формируются над поверхностью земли, как правило, они сухие. Наличие континентальных воздушных масс летом приносит жаркую погоду, зимой – ясную морозную.

Погода и климат

Погода – состояние тропосферы в данном месте за определенный промежуток времени.

Климат – многолетний режим погоды, характерный для данной местности.

Погода может меняться в течение суток. Климат – характеристика более постоянная. Каждой физико-географической области характерен определенный тип климата. Климат формируется в результате взаимодействия и взаимовлияния нескольких факторов: широта места, господствующие воздушные массы, рельеф подстилающей поверхности, наличие подводных течений, наличие или отсутствие водных объектов.

На земной поверхности существуют пояса низкого и высокого атмосферного давления. Экваториальный и умеренный пояса низкого давления, на полюсах и в тропиках давление высокое. Воздушные массы перемещаются из области высокого давления в область низкого. Но так как наша Земля вращается, эти направления отклоняются, в северном полушарии вправо, в южном – влево. Из тропического пояса на экватор дуют пассаты, из тропического пояса в умеренный дуют западные ветры, из полюсов в умеренный пояс дуют полярные восточные ветры. Но в каждом поясе участки суши чередуются с акваториями. В зависимости от того, над суше или над океаном сформировалась воздушная масса, она может принести проливные дожди или ясную солнечную поверхность. На количество влаги в воздушных массах влияет рельеф подстилающей поверхности. Над равнинными территориями насыщенные влагой воздушные массы проходят без препятствий. Но если на пути встречаются горы, тяжелый влажный воздух не может переместиться через горы, и вынужден терять часть, а то и всю влагу на склоне гор. Восточное побережье Африки имеет гористую поверхность (Драконовы горы). Воздушные массы, формирующиеся над Индийским океаном, насыщены влагой, но всю воду теряют на побережье, вглубь материка приходит жаркий сухой ветер. Вот почему большая часть южной Африки занята пустынями.

Лучи Солнца, как уже говорилось, проходя через атмосферу, испытывают некоторые изменения и часть тепла отдают атмосфере. Но это тепло, распределенное по всей толще атмосферы, дает очень небольшой эффект в смысле нагревания. На температурные условия нижних слоев атмосферы основное влияние оказывает температура земной поверхности. От нагретой поверхности суши и воды нагреваются нижние слои атмосферы, от охлажденной поверхности охлаждаются. Таким образом, основным источником нагревания и охлаждения нижних слоев атмосферы является именно земная поверхность. Однако термин «земная поверхность» в данном случае (т. е. при рассмотрении процессов, совершающихся в атмосфере) иногда удобнее заменять термином подстилающая поверхность. С термином земная поверхность мы чаще всего связываем представление о форме поверхности с учетом суши и моря, тогда как термин подстилающая поверхность обозначает земную поверхность со всеми присущими ей свойствами, важными для атмосферы (формой, характером пород, цветом, температурой, влажностью, растительным покровом и т. д.).

Отмеченные нами обстоятельства заставляют нас в первую очередь остановить свое внимание на температурных условиях земной поверхности, или, точнее, подстилающей поверхности.

Баланс тепла на подстилающей поверхности. Температура подстилающей поверхности определяется соотношением прихода и расхода тепла. Приходо-расходный баланс тепла на земной поверхности в дневное время складывается из следующих величин: приход — тепло, поступающее от прямой и рассеянной солнечной радиации; расход — а) отражение от земной поверхности части солнечной радиации, б) на испарение, в) земное излучение, г) отдача тепла прилегающим слоям воздуха, д) передача тепла в глубь почвы.

В ночное время слагающие приходо-расходного баланса тепла на подстилающей поверхности меняются. Ночью отсутствует солнечная радиация; тепло может поступать от воздуха (если его температура окажется выше температуры земной поверхности) и от нижних слоев почвы. Вместо испарения на поверхности почвы может быть конденсация водяных паров; выделяемое при этом тепло поглощается земной поверхностью.

Если баланс тепла положительный (приход тепла больше расхода), то температура подстилающей поверхности повышается; если же баланс отрицательный (приход меньше расхода), то температура понижается.

Условия нагревания поверхности суши и поверхности воды весьма различны. Остановимся сначала на условиях нагревания суши.

Нагревание суши. Поверхность суши не однородна. В одних местах обширные просторы степей, лугов и пашен, в других — леса и болота, втретьих — почти лишенные растительного покрова пустыни. Понятно, что условия нагревания земной поверхности в каждом из приведенных нами случаев далеко не одинаковы. Проще всего они будут там, где земная поверхность не покрыта растительностью. На этих простейших случаях мы в первую очередь и остановимся.

Для измерения температуры поверхностного слоя почвы применяется обычный ртутный термометр. Термометр кладется на незатененном месте, но так, чтобы нижняя половина резервуара с ртутью находилась в толще грунта. Если почва покрыта травой, то траву необходимо подстричь (иначе исследуемый участок почвы будет затененным). Однако нужно сказать, что этот способ нельзя считать совершенно точным. Для получения более точных данных употребляют электротермометры.

Измерение температуры почвы на глубине 20-40 см производят почвенными ртутными термометрами. Для измерения же более глубоких слоев (от 0,1 ж до 3, а иногда и более метров) употребляются так называемые вытяжные термометры. Это по сути дела те же ртутные термометры, но только вложенные в эбонитовую трубку, которая зарывается в землю на требуемую глубину (рис. 34).

В дневные часы, особенно летом, поверхность почвы сильно нагревается, а за ночь сильно охлаждается. Обычно максимум температуры бывает около 13 час, а минимум — перед восходом Солнца. Разность между наибольшей и наименьшей температурами называют амплитудой суточных колебаний. В летнее время амплитуда значительно больше, чем в зимнее. Так, например, для Тбилиси в июле она достигает 30°, а в январе 10°. В годовом ходе температуры на поверхности почвы максимум обычно наблюдается в июле, а минимум в январе. От верхнего нагретого слоя почвы тепло частью передается воздуху, частью слоям, расположенным глубже. Ночью — процесс обратный. Глубина, на которую проникает суточное колебание температуры, зависит от теплопроводности почвы. Но в общем она невелика и колеблется приблизительно от 70 до 100 см. При этом суточная амплитуда с глубиной очень быстро уменьшается. Так, если на поверхности почвы суточная амплитуда равна 16°, то на глубине 12 см она уже только 8°, на глубине 24 см — 4°, а на глубине 48 см -1°. Из сказанного ясно, что поглощаемое почвой тепло накапливается главным образом в ее верхнем слое, толщина которого измеряется сантиметрами. Но этот верхний слой почвы как раз и является тем главным источником тепла, от которого зависит температура

примыкающего к почве слоя воздуха.

Значительно глубже проникают годовые колебания. В умеренных широтах, где годовая амплитуда особенно велика, колебания температуры затухают на глубине 20-30 м.

Передача температур внутрь Земли происходит довольно медленно. В среднем на каждый метр глубины колебания температуры запаздывают на 20-30 суток. Таким образом, самые высокие температуры, которые на поверхности Земли наблюдаются в июле, на глубине 5 м окажутся в декабре или январе, а самые низкие в июле.

Влияние растительного и снежного покрова. Растительный покров затеняет земную поверхность и тем самым уменьшает приток тепла к почве. В ночное время, наоборот, растительный покров предохраняет почву от лучеиспускания. Кроме того, растительный покров испаряет воду, на что тоже расходуется часть лучистой энергии Солнца. В результате почвы, покрытые растительностью, днем нагреваются меньше. Особенно это заметно в лесу, где летом почва значительно холоднее, чем в поле.

Еще большее влияние оказывает снежный покров, который благодаря малой теплопроводности защищает почву от чрезмерного зимнего охлаждения. Из наблюдений, производимых в Лесном (близ Ленинграда), оказалось, что почва, лишенная снежного покрова, в феврале в среднем на 7° холоднее, чем почва, покрытая снегом (данные выведены на основании 15-летних наблюдений). В отдельные годы зимой разность температуры доходила до 20-30°. Из тех же наблюдений оказалось, что почвы, лишенные снежного покрова, промерзли до 1,35 м глубины, тогда как под снежным покровом промерзание не глубже 40 см.

Промерзание почв и вечная мерзлота . Вопрос о глубине промерзания почв имеет большое практическое значение. Достаточно вспомнить постройку водопроводов, водохранилищ и других подобных сооружений. В средней полосе Европейской части СССР глубина промерзания колеблется в пределах от 1 до 1,5 м, в южных районах — от 40 до 50 см. В Восточной Сибири, где зимы холоднее и снежный покров очень мал, глубина промерзания доходит до нескольких метров. При этих условиях за летний период грунт успевает оттаять только с поверхности, а глубже остается постоянно мерзлый горизонт, известный под названием вечной мерзлоты. Площадь, где встречается вечная мерзлота, огромна. В СССР (главным образом в Сибири) она занимает свыше 9 млн. км 2 . Нагревание водной поверхности. Теплоемкость воды в два раза больше теплоемкости пород, слагающих сушу. Это значит, что при одних и тех же условиях, за определенный период времени, поверхность суши успеет нагреться вдвое больше, нежели поверхность воды. Кроме того, вода при нагревании испаряется, на что затрачивается также немалое

количество тепловой энергии. И, наконец, необходимо отметить еще одну очень важную причину, замедляющую нагревание: это перемешивание верхних слоев воды благодаря волнению и конвекционным токам (до глубины 100 и даже 200 м).

Из всего сказанного ясно, что поверхность воды нагревается значительно медленнее, чем поверхность суши. В результате суточная и годовая амплитуды температуры поверхности моря во много раз меньше суточной и годовой амплитуды поверхности суши.

Однако благодаря большей теплоемкости и более глубокому прогреванию водная поверхность накапливает тепла гораздо больше, чем поверхность суши. В результате средняя температура поверхности океанов согласно вычислениям превосходит среднюю температуру воздуха всего земного шара на 3°. Из всего сказанного ясно, что условия нагревания воздуха над поверхностью моря в значительной степени отличаются от условий суши. Коротко эти различия можно охарактеризовать так:

1) в областях с большой суточной амплитудой (тропическая зона) ночью температура моря выше, чем температура суши, аднем явление обратное;

2) в областях с большой годовой амплитудой (умеренная и полярная зона) поверхность моря осенью и зимой теплее, а летом и весной холоднее, чем поверхность суши;

3) поверхность моря получает тепла меньше, чем поверхность суши, но удерживает его дольше и расходует равномернее. В результате поверхность моря в среднем теплее поверхности суши.

Методы и приборы для измерения температуры воздуха. Температура воздуха измеряется обычно при помощи ртутных термометров. В холодных странах, где температура воздуха опускается ниже точки замерзания ртути (ртуть замерзает при — 39°), применяются спиртовые термометры.

При измерении температуры воздуха необходимо термометры помещать в защите, чтобы оградить их от прямого действия солнечной радиации и от земного излучения. У нас в СССР для этих целей используется психрометрическая (жалюзная) деревянная будка (рис. 35), которая устанавливается на высоте 2 м от поверхности почвы. Все четыре стенки этой будки сделаны из двойного ряда наклонных планок в виде жалюзи, крыша двойная, дно состоит из трех досок, расположенных на разной высоте. Такое устройство психрометрической будки обеспечивает защиту термометров от попадания на них прямой солнечной радиации и вместе с тем позволяет воздуху свободно проникать в нее. Для уменьшения нагревания будки она окрашивается в белый цвет. Дверцы будки открываются на север, чтобы при отсчетах на термометры не падали солнечные лучи.

В метеорологии известны различные по устройству и назначению термометры. Из них наиболее распространенными являются: психрометрический термометр, термометр-пращ, максимальный и минимальный термометры.

является основным, принятым в настоящее время для определения температуры воздуха в срочные часы наблюдения. Это ртутный термометр (рис. 36) со вставной шкалой, цена деления которой 0°,2. При определении температуры воздуха психрометрическим термометром его устанавливают в вертикальном положении. В районах с низкими температурами воздуха, кроме ртутного психрометрического термометра, применяют при температурах ниже 20° аналогичный спиртовой термометр.

В экспедиционных условиях для определения температуры воздуха применяют термометр-пращ (рис. 37). Этот прибор представляет собой небольшой ртутный термометр со шкалой палочного типа; деления на шкале нанесены через 0°,5. ОК верхнему концу термометра привязывается шнурок, при помощи которого во время измерения температуры термометр быстро вращают над головой, чтобы ртутный резервуар его приходил в соприкосновение с большими массами воздуха и меньше сам нагревался от солнечной радиации. После вращения термометра-праща в течение 1-2 мин. производят отсчет температуры, при этом нужно прибор располагать в тени, чтобы на него не попадала прямая солнечная радиация.

служит для определения наивысшей температуры, наблюдавшейся за какой-либо истекший промежуток времени. В отличие от обычных ртутных термометров у максимального термометра (рис. 38) в дно ртутного резервуара впаян стеклянный штифтик, верхний конец которого немного входит в капиллярный сосуд, сильно сужая его отверстие. При поднятии температуры воздуха ртуть в резервуаре расширяется и устремляется в капиллярный сосуд. Его суженное отверстие при этом не является большим препятствием. Столбик ртути в капиллярном сосуде будет подниматься, пока повышается температура воздуха. Когда же температура начнет понижаться, ртуть в резервуаре станет сжиматься и оторвется от столбика ртути в капиллярном сосуде из-за наличия стеклянного штифтика. После каждого отсчета термометр встряхивают, как это делают и с медицинским термометром. При наблюдениях максимальный термометр кладется горизонтально, так как капилляр этого термометра сравнительно широк и ртуть в нем пои наклонном положении может перемещаться вне зависимости от температуры. Цена деления шкалы максимального термометра 0°,5.

Для определения наименьшей температуры за определенный период времени применяется минимальный термометр (рис. 39). Минимальный термометр — спиртовой. Шкала его разделена на 0°,5. При измерениях минимальный термометр, так же как и максимальный, устанавливается в горизонтальном положении. В капиллярном сосуде минимального термометра внутри спирта помещен маленький штифтик из темного стекла и с утолщенными концами. При понижении температуры столбик спирта укорачивается и поверхностная пленка спирта будет перемещать штифтик

тик к резервуару. Если затем начнется повышение температуры, то столбик спирта будет удлиняться, а штифтик останется на месте, фиксируя минимальную температуру.

Для непрерывной регистрации изменения температуры воздуха в течение суток пользуются самопишущими приборами — термографами.

В настоящее время в метеорологии применяют два вида термографов: биметаллические и манометрические. Наибольшим распространением пользуются термометры с биметаллическим приемником.

(рис. 40) имеет в качестве приемника температуры биметаллическую (двойную) пластинку. Эта пластинка состоит из двух тонких спаянных между собой разнородных металлических пластиночек, обладающих различным температурным коэффициентом расширения. Один конец биметаллической пластинки закреплен в приборе неподвижно, другой свободный. При изменении температуры воздуха металлические пластиночки будут по-разному деформироваться и в связи с этим свободный конец биметаллической пластинки будет изгибаться в ту или другую сторону. А эти движения биметаллической пластинки посредством системы рычагов передаются стрелке, к которой прикреплено перо. Перо, перемещаясь вверх и вниз, чертит кривую линию хода изменения температуры на бумажной ленте, навернутой на барабан, вращающийся вокруг оси при помощи часового механизма.


У манометрических термографов приемником температуры служит изогнутая латунная трубка, заполненная жидкостью или газом. В остальном они аналогичны биметаллическим термографам. При повышении температуры объем жидкости (газа) увеличивается, при понижении уменьшается. Изменение объема жидкости (газа) деформирует стенки трубки, а это в свою очередь через систему рычагов передается стрелке с пером.

Вертикальное распределение температур в атмосфере. Нагревание атмосферы, как мы уже говорили, совершается двумя основными путями. Первый — это непосредственное поглощение солнечного и земного излучения, второй — передача тепла от нагретой земной поверхности. Первый путь достаточно освещался в главе о солнечной радиации. Остановимся на втором пути.

Передача тепла от земной поверхности в верхние слои атмосферы осуществляется тремя путями: молекулярной теплопроводностью, тепловой конвекцией и при помощи турбулентного перемешивания воздуха. Молекулярная теплопроводность воздуха очень мала, поэтому этот способ нагревания атмосферы не играет большой роли. Наибольшее значение в этом отношении имеет тепловая конвекция и турбулентность в атмосфере.

Нижние слои воздуха, нагреваясь, расширяются, уменьшают свою плотность и поднимаются вверх. Возникающие вертикальные (конвекционные) токи переносят тепло в верхние слои атмосферы. Однако этот перенос (конвекция) совершается не просто. Поднимающийся теплый воздух, вступая в условия меньшего атмосферного давления, расширяется. Процесс расширения связан с затратой энергии, в результате чего воздух охлаждается. Из физики известно, что температура восходящей массы воздуха при подъеме на каждые 100 м понижается приблизительно на 1°.

Однако приведенный нами вывод относится только к сухому или влажному, но ненасыщенному воздуху. Насыщенный же воздух при охлаждении конденсирует водяные пары; при этом происходит выделение тепла (скрытой теплоты парообразования), и это тепло повышает температуру воздуха. В результате при поднятии насыщенного влагой воздуха на каждые 100 м температура понижается не на 1°, а приблизительно на 0°,6.

При опускании воздуха происходит процесс обратный. Здесь на каждые 100 м опускания температура воздуха повышается на 1°. Степень влажности воздуха в данном случае роли не играет, потому что при повышении температуры воздух удаляется от насыщения.

Если принять во внимание, что влажность воздуха подвержена сильным колебаниям, то вся сложность условий нагревания нижних слоев атмосферы становится очевидной. В общем же, как уже в своем месте говорилось, в тропосфере наблюдается постепенное понижение температуры воздуха с высотой. И у верхней границы тропосферы температура воздуха ниже на 60-65° по сравнению с температурой воздуха у поверхности Земли.

Суточный ход амплитуды температуры воздуха с высотой убывает довольно быстро. Суточная амплитуда на высоте 2000 м выражается лишь десятыми долями градуса. Что же касается годовых колебаний, то они гораздо больше. Наблюдения показали, что они убывают до высоты 3 км. Выше 3 км наблюдается нарастание, которое увеличивается до 7-8 км высоты, а потом снова убывает приблизительно до 15 км.

Температурная инверсия. Бывают случаи когда нижние приземные слои воздуха могут оказаться холоднее выше лежащих. Это явление носит название температурной инверсии ; резко температурная инверсия выражается там, где в холодные периоды стоит безветренная погода. В странах с продолжительной холодной зимой температурная инверсия составляет зимой обычное явление. Особенно ярко она выражена в Восточной Сибири, где благодаря господствующему высокому давлению и безветрию температура переохлажденного воздуха на дне долин бывает исключительно низка. В качестве примера можно указать на Верхоянскую или Оймяконскую впадины, где температура воздуха снижается до -60 и даже -70°, тогда как на склонах окружающих гор она значительно выше.

Происхождение температурных инверсий бывает различное. Они могут образовываться в результате стекания охлажденного воздуха со склонов гор в замкнутые котловины, вследствие сильного излучения земной поверхности (радиационная инверсия), при адвекции теплого воздуха, обычно ранней весной, над снежным покровом (снежная инверсия), при наступлении холодных масс воздуха на теплые (фронтовая инверсия), благодаря турбулентному перемешиванию воздуха (инверсия турбулентности), при адиабатическом опускании масс воздуха, имеющих устойчивую стратификацию (инверсия сжатия).

Заморозки. В переходные сезоны года весной и осенью, когда температура воздуха бывает выше 0°, нередко в утренние часы наблюдаются на поверхности почвы заморозки. По своему происхождению заморозки подразделяют на два типа: радиационные и адвективные.

Радиационные заморозки образуются в результате выхолаживания в ночное время подстилающей поверхности вследствие земного излучения или по причине стекания со склонов возвышенностей в понижения холодного воздуха с температурой ниже 0°. Возникновению радиационных заморозков способствует отсутствие облаков в ночное время, малая влажность воздуха и безветренная погода.

Адвективные заморозки возникают в результате вторжения на ту или иную территорию холодных воздушных масс (арктических или континентальных полярных масс). В этих случаях заморозки носят более устойчивый характер и охватывают значительные площади.

Заморозки, в особенности поздневесенние, часто приносят огромный вред сельскому хозяйству, так как нередко низкие температуры, наблюдаемые во время заморозков, губят сельскохозяйственные растения. Поскольку основной причиной заморозков является охлаждение подстилающей поверхности земным излучением, то борьба с ними идет по линии искусственного уменьшения излучения земной поверхности. Уменьшить величину такого излучения можно путем задымления (при сжигании соломы, навоза, хвои и другого горючего материала), искусственного увлажнения воздуха и создания тумана. Для защиты ценных сельскохозяйственных культур от заморозков иногда применяют непосредственный обогрев растений различными способами или строят навесы из полотна, соломенных и камышовых матов и других материалов; подобные навесы уменьшают охлаждение земной поверхности и препятствуют возникновению заморозков.

Суточный ход температуры воздуха. Ночью поверхность Земли все время излучает тепло и постепенно охлаждается. Вместе с земной поверхностью охлаждается и нижний слой воздуха. Зимой момент наибольшего охлаждения обыкновенно бывает незадолго до восхода Солнца. При восходе Солнца лучи падают на земную поверхность под очень острыми углами и почти ее не нагревают, тем более что Земля продолжает излучать тепло в мировое пространство. По мере того как Солнце поднимается все выше и выше, угол падения лучей увеличивается, и приход солнечного тепла становится больше расхода тепла, излучаемого Землей. С этого момента температура поверхности Земли, а потом и температура воздуха начинает повышаться. И чем выше поднимается Солнце, тем круче падают лучи и выше поднимается температура земной поверхности и воздуха.

После полудня приток тепла от Солнца начинает уменьшаться, но температура воздуха продолжает подниматься, потому что убыль солнечной радиации восполняется излучением тепла с земной поверхности. Однако долго так продолжаться не может, и наступает момент, когда земное излучение уже не может покрывать убыли солнечного излучения. Этот момент в наших широтах зимой наступает около двух, а летом около трех часов пополудни. После этого момента начинается постепенное падение температуры, вплоть до восхода Солнца в следующее утро. Этот суточный ход температуры очень хорошо виден на схеме (рис. 41).

В различных поясах земного шара суточный ход температур воздуха весьма различен. На море, как уже говорилось, суточная амплитуда очень небольшая. В пустынных странах, где почвы не покрыты растительностью, днем поверхность Земли нагревается до 60-80°, а ночью охлаждается до 0°, суточные амплитуды достигают 60 и более градусов.

Годовой ход температур воздуха. Наибольшее количество солнечного тепла земная поверхность в северном полушарии получает в конце июня. В июле солнечная радиация уменьшается, но эта убыль восполняется все еще достаточно сильной солнечной радиацией и излучением сильно нагретой земной поверхности. В результате температура воздуха в июле оказывается выше, чем в июне. На морском берегу и на островах наибольшие температуры воздуха наблюдаются не в июле, а в августе. Это объясняется


тем, что водная поверхность дольше нагревается и медленнее расходует свое тепло. Приблизительно то же происходит и в зимние месяцы. Наименьшее количество солнечного тепла земная поверхность получает в конце декабря, а самые низкие температуры воздуха наблюдаются в январе, когда увеличивающийся приход солнечного тепла еще не может покрыть расхода тепла, являющегося результатом земного излучения. Таким образом, самым теплым месяцем для суши является июль, а самым холодным январь.

Годовой ход температуры воздуха для различных частей земного шара весьма различен (рис. 42). Прежде всего он, конечно, определяется широтой места. В зависимости от широты выделяют четыре основных типа годового хода температуры.

1. Экваториальный тип. Он отличается очень малой амплитудой. Для внутренних частей материков она около 7°, для побережий около 3°, на океанах 1°. Наиболее теплые периоды совпадают с зенитным положением Солнца на экваторе (во время весеннего и осеннего равноденствия), а холодные сезоны — в периоды летнего и зимнего солнцестояния. Таким образом, в течение года здесь сменяются два теплых и два холодных периода, разница между которыми очень небольшая.

2. Тропический тип. Наивысшее положение Солнца наблюдается в период летнего солнцестояния, наинизшее в период зимнего солнцестояния. В результате в течение года — один период максимальных температур и один период минимальных. Амплитуда также невелика: на побережье — около 5-6°, а внутри материка — около 20°.

3. Тип умеренного пояса. Здесь наивысшие температуры в июле и минимальные в январе (в южном полушарии обратно). Кроме этих двух крайних периодов лета и зимы, выделяются еще два переходных периода: весна и осень. Годовые амплитуды очень большие: в прибрежных странах 8°, внутри континентов до 40°.

4. Полярный тип. Он характеризуется очень продолжительной зимой и коротким летом. Внутри континентов в зимнее время устанавливаются большие холода. Амплитуда у побережья около 20-25°, внутри же континента более 60°. В качестве примера исключительно больших зимних холодов и годовых амплитуд можно привести Верхоянск, где зафиксирован абсолютный минимум температур воздуха -69°,8 и где средняя температура января -51°, а июля -+-.15°; абсолютный максимум доходит до +33°,7.


Приглядываясь к температурным условиям каждого из приведенных здесь типов годового хода температуры, мы прежде всего должны отметить бросающееся в глаза различие между температурами морских побережий и внутренних частей континентов. Это различие уже давно заставило выделить два типа климатов: морской и континентальный. В пределах одной и той же широты суша летом теплее, а зимой холоднее, чем море. Так, например, у берегов Бретани температура января 8°, в южной Германии на той же широте 0°, а в Нижнем Поволжье -8°. Еще больше различия в тех случаях, когда мы сравниваем температуры океанических станций со станциями материков. Так, на Фарерских островах (ст. Грохавы) самый холодный месяц (март) имеет среднюю температуру +3°, а самый теплый (июль) +11°. В Якутске, расположенном на тех же широтах, средняя температура января — 43°, а средняя температура июля +19°.

Изотермы. Различные условия нагревания в связи с широтой места и влиянием моря создают весьма сложную картину распределения температур по земной поверхности. Чтобы представить себе это расположение на географической карте, места с одинаковыми температурами соединяют линиями, известными под названием изотерм. Ввиду того что высота станций над уровнем моря различна, а высота оказывает значительное влияние на температуры, принято величины температур, полученных на метеостанциях, приводить к уровню моря. На карты наносят обычно изотермы средних месячных и средних годовых температур.

Январские и июльские изотермы. Наиболее яркую и наиболее характерную картину распределения температур дают карты январских и июльских изотерм (рис. 43, 44).

Рассмотрим сначала карту январских изотерм. Здесь прежде всего бросается в глаза согревающее влияние Атлантического океана, и, в частности, теплого течения Гольфстрим на Европу, а также охлаждающее влияние широких площадей суши в умеренных и полярных странах северного полушария. Особенно велико это влияние в Азии, где замкнутые изотермы в — 40,- 44 и — 48° окружают полюс холода. Бросается в глаза сравнительно малое отклонение изотерм от направления параллелей в умеренно-холодной зоне южного полушария, что является следствием преобладания там обширных водных площадей. На карте июльских изотерм резко выявляется более высокая температура материков по сравнению с океанами на тех же широтах.

Годовые изотермы и тепловые пояса Земли. Чтобы получить представление о распределении тепла по земной поверхности в среднем за целый год, пользуются картами годовых изотерм (рис. 45). По этим картам видно, что самые теплые места не совпадают с экватором.

Математической границей между жарким и умеренным поясом являются тропики. Действительная же граница, которую обычно проводят по годовой изотерме в 20°, заметно не совпадает с тропиками. На суше она чаше всего перемещается в сторону полюсов, а в океанах, особенно под влиянием холодных течений, в сторону экватора.

Гораздо труднее провести границу между холодными и умеренными поясами. Для этого лучше всего подходит не годовая, а июльская изотерма в 10°. Севернее этой границы лесная растительность не заходит. На суше всюду господствует тундра. Эта граница с полярным кругом не совпадает. По-видимому, также не совпадают с математическими полюсами самые холодные пункты земного шара. Те же карты годовых изотерм дают нам возможность заметить, что северное полушарие во всех широтах несколько теплее южного и что западные берега материков в средних и высоких широтах значительно теплее восточных.

Изаномалы. Прослеживая по карте ход январских и июльских изотерм, легко можно заметить, что температурные условия на одних и тех же широтах земного шара различны. При этом одни пункты имеют меньшую температуру, чем средняя температура для данной параллели, а другие, наоборот, большую. Отклонение температуры воздуха какого-либо пункта от средней температуры параллели, на которой этот пункт расположен, носит название температурной аномалии.

Аномалии могут быть положительными и отрицательными в зависимости от того, больше или меньше температура данного пункта по сравнению с средней температурой параллели. Если температура пункта выше средней температуры для данной параллели, то аномалия считается положительной,



при обратном соотношении температур аномалия отрицательная.

Линии на карте, соединяющие места земной поверхности с одинаковыми величинами температурных аномалий, называются изаномалами температуры (рис. 46 и 47). Из карты изаномал января видно, что в этот месяц материки Азия и Северная Америка имеют температуру воздуха ниже средней январской температуры для этих широт. Атлантический и



Тихий океаны, а также Европа, наоборот, имеют положительную температурную аномалию. Такое распределение температурных аномалий объясняется тем, что зимой суша охлаждается быстрее, чем водные пространства.


В июле положительная аномалия наблюдается на материках. Над океанами же северного полушария в это время отрицательная температурная аномалия.

— Источник—

Половинкин, А.А. Основы общего землеведения/ А.А. Половинкин.- М.: Государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР, 1958.- 482 с.

Post Views: 1 391

Наша планета имеет шарообразную форму, поэтому солнечные лучи падают на земную поверхность под разными углами и нагревают её неравномерно. На экваторе, где солнечные лучи падают отвесно, поверхность Земли нагревается сильнее. Чем ближе к полюсам, тем меньше угол падения солнечных лучей и тем слабее нагревается поверхность.

В полярных областях лучи как будто скользят по планете и почти не нагревают её. К тому же, проходя в атмосфере длинный путь,

Известно, что земная ось наклонена к плоскости орбиты, по которой Земля вращается вокруг Солнца, поэтому Северное и Южное полушария нагреваются неравномерно в зависимости от времён года, что тоже влияет на температуру воздуха.

В любой точке Земли температура воздуха изменяется в течение суток и в течение года. Она зависит от того, как высоко стоит Солнце над горизонтом, и от продолжительности дня. В течение суток самая высокая температура наблюдается в 14-15 часов, а самая низкая — вскоре после восхода Солнца.

Изменение температуры от экватора к полюсам зависит не только от географической широты места, но и от планетарного переноса тепла из низких широт в высокие, от распределения на поверхности планеты материков и океанов, которые по-

разному нагреваются Солнцем и по-разному отдают тепло, а также от положения горных хребтов и океанических течений. Например, Северное полу-

шарие теплее Южного, потому что в южной полярной области находится крупный материк Антарктида, покрытый ледяным панцирем.

На картах температуру воздуха над земной поверхностью показывают с помощью изотерм — линий, соединяющих точки с одинаковой температурой. Изотермы близки к параллелям только там, где пересекают океаны, и сильно изгибаются над материками.

Интенсивность нагрева поверхности Земли в зависимости от падения солнечных лучей

Области, где солнечные лучи сильно нагревают поверхность Земли

Области, где солнечные лучи нагревают поверхность Земли слабее

Области, где солнечные лучи почти не нагревают Землю

На основе карт изотерм на планете выделяют тепловые пояса . Жаркий пояс расположен в экваториальных широтах между среднегодовыми изотермами +20 °С. Умеренные пояса находятся к северу и югу от жаркого и ограничены изотермами + 10 °С. Два холодных пояса лежат между изотермами + 10 °С и 0 °С, а у Северного и Южного полюсов находятся пояса мороза.

С высотой температура воздуха убывает в среднем на 6 °С при подъёме на 1 км.

Осенью и весной нередко случаются заморозки — понижение температуры воздуха ночью ниже 0 °С, в то время как среднесуточные температуры держатся выше нуля. Заморозки чаще всего происходят в ясные тихие ночи, когда на данную территорию поступают достаточно холодные воздушные массы, например, из Арктики. При заморозках воздух значительно охлаждается у земной поверхности, над холодным слоем воздуха оказывается тёплый, и происходит температурная инверсия — повышение температуры с высотой. Она часто наблюдается в полярных областях, где в ночные часы земная поверхность сильно охлаждается.

Ночные заморозки

Тепловые пояса Земли

В атмосфере вода находится в трех агрегатных состояниях — газообразном (водяной пар), жидком (капли дождя) и твердом (кристаллики снега и льда). По сравнению со всей массой воды на планете, в атмосфере её совсем немного — около 0,001%, но её значение огромно. Облака и водяные пары поглощают и отражают избыток солнечной радиации, а также регулируют ее поступление на Землю. Одновременно они задерживают встречное тепловое излучение, идущее от поверхности Земли в межпланетное пространство. Содержание воды в атмосфере определяет погоду и климат местности. От него зависит, какая установится температура, образуются ли облака над данной территорией, пойдёт ли из облаков дождь, выпадет ли роса.

Три состояния воды

Водяной пар непрерывно поступает в атмосферу, испаряясь с поверхности водоёмов и почвы. Его выделяют и растения — этот процесс называется транспирацией . Молекулы воды сильно притягиваются друг к другу благодаря силам межмолекулярного притяжения, и Солнцу приходится тратить очень много энергии, чтобы разделить их и превратить в пар. На создание одного грамма водяного пара затрачивается 537 калорий солнечной энергии. Нет ни одного вещества, у которого удельная теплота испарения была бы больше, чем у воды. Подсчитано, что за одну минуту Солнце испаряет на Земле миллиард тонн воды. Водяной пар поднимается в атмосферу вместе с

восходящими потоками воздуха. Охлаждаясь, он конденсируется, образуются облака, и при этом выделяется огромное количество энергии, которую водяной пар возвращает атмосфере. Именно эта энергия заставляет дуть ветры, переносит сотни миллиардов тонн воды в облаках и увлажняет дождями поверхность Земли.

Испарение состоит в том, что молекулы воды, отрываясь от водной поверхности или влажной почвы, переходят в воздух и превращаются в молекулы водяного пара. В воздухе они двигаются самостоятельно и переносятся ветром, а их место занимают новые испарившиеся молекулы. Одновременно с испарением с поверхности почвы и водоёмов происходит и обратный процесс — молекулы воды из воздуха переходят в воду или почву. Воздух, в котором количество испаряющихся молекул водяного пара равно количеству возвратившихся молекул, называется насыщенным, а сам процесс — насыщением. Чем больше температура воздуха, тем больше водяного пара может в нём содержаться. Так, в 1м3 возду-

АЭРОПЛАНКТОН

Американский микробиолог Паркер установил, что воздух содержит большое количество органических веществ и множество микроорганизмов, в том числе водоросли, часть из которых находится в активном состоянии. Временным местопребыванием этих организмов могут быть, например, кучевые облака. Приемлемая для протекания жизненных процессов температура, вода, микроэлементы, лучистая энергия — всё это создает благоприятные условия для фотосинтеза, обмена веществ и роста клеток. По мнению Паркера, «облака представляют собой живые экологические системы», дающие многоклеточным микроорганизмам возможность жить и размножаться.

ха при температуре +20 °С может содержаться 17 г водяного пара, а при температуре -20 °С только 1 г водяного пара.

При малейшем понижении температуры насыщенный водяным паром воздух уже не способен больше вместить влагу и из него выпадают атмосферные осадки, например, образуется туман или выпадает роса. Водяной пар при этом конденсируется — переходит из газообразного состояния в жидкое. Температура, при которой находящийся в воздухе водяной пар насытит его и начнётся конденсация, называется точка росы .

Влажность воздуха характеризуется несколькими показателями.

Абсолютная влажность воздуха — количество водяного пара, содержащегося в воздухе, выраженное в граммах на кубический метр, иногда ещё называется упругостью или плотностью водяного пара. При температуре 0 °С абсолютная влажность насыщенного воздуха — 4,9 г/м 3 . В экваториальных широтах абсолютная влажность воздуха составляет около 30 г/м 3 , а в приполярных

областях — 0,1 г/м3 .

Процентное отношение количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к количеству водяного пара, которое может содержаться в воздухе

при данной температуре, называется

относительной

влажностью воздуха . Она показывает степень насыщения воздуха водяным паром. Если, например, относительная влажность равна 50%, это значит, что воздух содержит только половину водяного пара из того количества, которое он мог бы вместить при данной температуре. В экваториальных широтах и в полярных районах относительная влажность воздуха всегда высока. На экваторе при большой облачности температура воздуха не слишком высока, а содержание влаги в нём значительно. В высоких широтах влагосодержание воздуха низкое, но и температура не большая, особенно зимой. Очень низкая относительная влажность воздуха характерна для тропических пустынь — 50% и ниже.

Облака бывают самые разные. В хмурый дождливый день их плотные серые слои низко висят над Землёй, мешая пробиться солнечным лучам. Летом по голубому небу друг за другом бегут причудливые белые «барашки», а иногда высоко-высоко, где серебристой звёздочкой летит самолёт, можно увидеть белоснежные прозрачные «перышки» и «коготки». Всё это облака — скопление в атмосфере капелек воды, кристаллов льда, а чаще тех и других одновременно.

Несмотря на всё разнообразие форм и видов облаков, причина их формирования одна. Облако образуется, потому что воздух, нагретый у поверхности Земли, поднимается вверх и постепенно охлаждается. На определённой высоте из него начинают конденсироваться (от лат. condensatio — сгущение) мельчайшие капельки воды, водяной пар переходит из газообразного состояния в жидкое. Это происходит оттого, что холодный воздух содержит меньше водяного пара, чем тёплый. Для начала процесса конденсации необходимо, чтобы в воздухе

присутствовали ядра конденсации — мельчайшие твёрдые частицы (пыль, соли и другие вещества), к которым могут прилипнуть молекулы воды.

Большая часть облаков образуется в тропосфере, но изредка они встречаются и в более высоких атмосферных слоях. Облака тропосферы условно разделяют на три яруса: нижний — до 2 км, средний — от 2 до 8 км и верхний ярус — от 8 до 18 км. По форме различают перистые , слоистые и кучевые облака, но их вид и строение настолько многообразны, что метеорологи выделяют типы, виды и отдельные разновидности облаков. Каждой форме облака соответствует специально

утверждённое латинское название. Например, высококучевые чечевицеобразные облака

называются Altocumulus Lenticularis. Длянижнегоярусахарактерны слоистые, слоисто-кучевые и слоисто-до-

ждевые облака. Они почти все-

гда непроницаемы для солнечных лучей и дают обложные и длительные осадки.

В нижнем ярусе могут образовываться кучевые и ку-

чево-дождевые облака.

Схема образования кучевого облака

Они нередко имеют вид башен или куполов, растущих вверх до 5-8 км и выше. Нижняя часть этих облаков — серая, а иногда иссиня-чёрная — состоит из воды, а верхняя — ярко-белая — из ледяных кристаллов. С кучевыми облаками связаны ливни, грозы и град.

Для среднего яруса характерны высокослоистые и высококучевые облака, состоящие из смеси капель, кристалликов льда и снежинок.

В верхнем ярусе образуются перистые, перистослоистые и перисто-кучевые облака. Через эти ледяные полупрозрачные облака хорошо видны Луна и Солнце. Перистые облака не несут осадков, но часто являются предвестниками перемены погоды.

Изредка на высоте 20-25 км формируются особые, очень лёгкие перламутровые облака , состоящие из переохлаждённых водяных капель. А ещё выше — на высоте 75-90 км — серебристые облака , состоящие из ледяных кристаллов. Днём эти облака увидеть невозможно, а ночью их освещает Солнце, находящееся под горизонтом, и они слабо блестят.

Степень покрытия неба облаками называется облачностью . Она измеряется в баллах по десятибалльной шкале (полная облачность — 10 баллов) или в процентах. Днём облака предохраняют поверхность планеты от чрезмерного нагрева солнечными лучами, а ночью препятствуют выхолаживанию. Облака покрывают почти половину земного шара, их больше в областях пониженного давления (там, где воздух поднимается) и особенного много над океанами, где в воздухе содержится больше влаги, чем над материками.

Ливни и моросящие дожди, пушистый лёгкий снег

и обильные снегопады, град и капли росы, густые туманы и кристаллики изморози на ветках деревьев — вот что такое атмосферные осадки. Это вода в твёрдом или жидком состоянии, которая выпадает из облаков или осаждается на поверхности Земли, а также на различных предметах непосредственно из воздуха в результате конденсации водяного пара.

Облака состоят из мельчайших капель диаметром от 0,05 до 0,1 мм. Они настолько малы, что могут свободно парить в воздухе. Когда температура в облаке понижается, капель образуется всё больше

и больше, они сливаются, тяжелеют и, наконец, падают на Землю в виде дождя . Иногда температура

в облаке падает так низко, что капли, слива-

ясь, образуют кристаллики льда. Они летят вниз, попадают в более тёплые слои воздуха, тают и тоже проливаются дождём.

Летом обычно выпадает дождь, состоящий из крупных капель, потому что в это время земная поверхность интенсивно нагревается и насыщенный влагой воздух стремительно поднимается вверх. Весной и осенью чаще идут моросящие дожди, а иногда в воздухе висят мельчайшие водяные капельки — морось.

Случается, что летом сильные восходящие потоки воздуха поднимают влажный тёплый воздух на большую высоту, и тогда капли воды замерзают. Падая, они сталкиваются с другими каплями, которые прилипают к ним и тоже

замерзают. Образовавшиеся градины

поднимаются вверх вос-

ходящими потоками воздуха, постепенно на них нарастает несколько слоев льда, они тяжелеют и, наконец, падают на землю. Расколов градину, можно увидеть, как на её ядро нарастали слои льда, подобно годичным кольцам у дерева.

Осадки в виде снега выпадают тогда, когда облако находится в воздухе при температуре ниже 0 °С. Снежинки — это сложные кристаллики льда, шестилучевые звездочки различной формы, которые не повторя-

ют друг друга. Падая, они соединяются, образуя снежные хлопья.

Летом в течение дня Солнце хорошо прогревает поверх-

ность земли, нагревается и приземный слой возду-

ха. Вечером земля и воздух над ней ос-

тывают. Водяной пар, который содержался в тёплом воздухе, уже не может удерживаться в нём, конденсируется и выпадает в виде капель росы на земную поверхность, на траву, листья деревьев. Как только утром Солнце нагреет землю, приземный слой воздуха тоже нагреется и роса испарится.

Иней — это тонкий слой ледяных кристаллов различной формы, которые образуются при тех же условиях, что и роса, но при отрицательной температуре. Иней появляется в тихие ясные ночи на поверхности Земли, на траве и различных предметах, температура которых ниже температуры воздуха. При этом водяной пар превращается в ледяные кристаллы, минуя жидкое состояние. Этот процесс называется сублимацией .

В тихую, морозную погоду, когда образуется туман, на ветвях деревьях, тонких изгородях и проводах мельчайшие капли воды оседают в виде кристалликов льда. Так появляется из —

морозь.

Весной во время оттепелей иногда осадки выпадают в виде дождя и снега одновременно

Осадки на нашей планете распределены крайне неравномерно. В одних районах дожди льют каждый день и влаги на поверхность Земли поступает столько, что реки остаются полноводными весь год, а тропические леса поднимаются ярусами, закрывая солнечный свет. Но можно найти на планете и такие места, где несколько лет подряд с неба не падает ни капли дождя, высохшие русла временных водных потоков растрескиваются под лучами палящего Солнца, а скудные растения лишь благодаря длинным корням могут добраться до глубоких слоев подземных вод. В чём причина такой несправедливости?

Распределение осадков на земном шаре зависит от того, сколько облаков, содержащих влагу, образуется над данной территорией или сколько их может принести ветер. Очень важна температура воздуха, потому что интенсивное испарение влаги происходит именно при высокой температуре. Влага испаряется, поднимается вверх и на определённой высоте образуются облака.

Температура воздуха убывает от экватора к полюсам, следовательно, и количество выпадающих осадков максимально в экваториальных широтах и уменьшается к полюсам. Однако на суше распределение осадков зависит от целого ряда дополнительных факторов.

Над прибрежными территориями выпадает много осадков, а по мере удаления от океанов их количество уменьшается. Больше осадков на на-

На наветренные склоны гор осадков выпадает больше, чем на подветренные

ветренных склонах горных хребтов и значительно меньше на подветренных. Например, на атлантическом побережье Норвегии в Бергене выпадает 1730 мм осадков в год, а в Осло (за хребтом) только 560 мм. Невысокие горы тоже оказывают воздействие на распределение осадков — на за-

Над районами, где протекают тёплые течения, осадков выпадает больше, а там, где поблизости протекают холодные течения — меньше

падном склоне Урала, в Уфе, выпадает в среднем 600 мм осадков, а на восточном склоне, в Челябинске, — 370 мм.

На распределение осадков влияют и течения Мирового океана. Над районами, вблизи которых

КОЭФФИЦИЕНТ УВЛАЖНЕНИЯ

Часть выпавших атмосферных осадков испаряется с поверхности почвы, а часть просачивается вглубь.

Испаряемостью называют слой воды, исчисляемый в миллиметрах, который может испариться за год при климатических условиях определённой местности. Чтобы понять, как обеспечена территория влагой, используют коэффициент увлажнения К.

где R — годовое количество осадков, а Е — испаряемость.

Коэффициент увлажнения показывает соотношение тепла и влаги на данной территории, если К > 1 — то увлажнение считают избыточным, если К=1 — достаточным, а если К

Распределение осадков на земном шаре

проходят тёплые течения, количество осадков увеличивается, так как от тёплых водных масс воздух нагревается, он поднимается вверх и образуются облака с достаточной водностью. Над территориями, рядом с которыми проходят холодные течения, воздух охлаждается, опускается вниз, облака не образуются, и осадков выпадает значительно меньше.

Наибольшее количество осадков выпадает в бассейне Амазонки, у берега Гвинейского залива и в Индонезии. В некоторых районах Индонезии их максимальные значения достигают 7000 мм в год. В Индии в предгорьях Гималаев на высоте около 1300 м над уровнем моря находится самое дождливое место на Земле — Черапунджи (25,3° с.ш. и 91,8° в.д.), здесь выпадает в среднем более 11 000 мм осадков в год. Такое обилие влаги приносит в эти места влажный летний юго-западный муссон, который поднимается по крутым склонам гор, охлаждается и проливается мощным дождём.

Целями школьного этапа Олимпиады по географии являются: стимулирование интереса обучающихся к географии; выявление обучающихся, интересующихся географией; оценка знаний, умений и навыков, полученных обучающимися в школьном курсе географии; активизация творческих способностей обучающихся; выявление обучающихся, которые могут представлять свое учебное заведение на последующих этапах Олимпиады; популяризация географии как науки и школьного предмета.

Скачать:


Предварительный просмотр:

6 класс

Тесты: (за верный ответ 1 балл)

1. Дробь, показывающая, сколько километров на местности содержится в 1 см на карте, называется:

А) Численным масштабом;

Б) Именованным масштабом;

В) Линейным масштабом.

2. Самый крупный по площади материк:

А) Австралия; Б) Африка;

В) Евразия; Г) Антарктида.

3. Крупнейшие формы рельефа поверхности Земли:

А) Холмы и овраги; Б) Горы и равнины;

В) Возвышенности и плоскогорья; Г) Хребты и нагорья.

4. Выберите верное утверждение:

А) Америка- это самый крупный материк;

Б) Европа- это часть света;

В) На планете Земля 5 материков;

Г) Самый глубокий океан — Атлантический.

5. Ямало- Ненецкий автономный округ расположен на севере крупнейшей равнины планеты:

А) Восточно-Европейской; Б) Великих равнин;

В) Западно- Сибирской; Г) Среднесибирской. (5 баллов)

II . Исправьте географические ошибки: (за верный ответ- 1 балл)

Город Мадагаскар ________________;

Аравийский залив ________________;

Ладожское море___________________;

Остров Гималаи___________________;

Озеро Амазонка___________________;

Красное озеро ____________________;

Вулкан Гренландия________________. (7 баллов)

III. (за верный ответ 1 балл)

На южном полюсе холоднее, чем на северном

Берингов пролив открыл Витус Беринг

Карта имеет более крупный масштаб, чем топографический план

Азимут на восток означает 180 градусов

Самый большой остров в мире – это Сахалин

Самая высокая вершина мира называется Джомолунгма

На юге Евразия омывается Индийским океаном (3 балла)

IV. Расположите страны с запада на восток: (3 балла)

США, Япония, Индия, Испания, Германия, Китай, Украина

V. На Земле есть города, где в то время, когда в Ямало-Ненецком автономном округе наступает суровая зима, людям не требуются шубы, меховые шапки и перчатки. Выберите из перечисленных городов те, жители которых в январе не нуждаются в тёплой зимней одежде.

Канберра, Пекин, Париж, Буэнос-Айрес, Оттава. (2 балла)

ИТОГО: 20 баллов

Ключи к заданиям школьного этапа по географии в 6 классе:

Тесты:

А; 2. В; 3. Б; 4. Б; 5. В;

Остров Мадагаскар, Аравийский море, Ладожское озеро , горы Гималаи, река Амазонка, Красное море , остров Гренландия.

1,6,7

США, Испания, Германия, Украина, Индия, Китай, Япония

V. Канберра, Буэнос-Айрес.

Олимпиадные задания по географии, школьный этап

7 класс

Тесты: (за верный ответ 1 балл)

Какое утверждение о земной коре верно?

А) Земная кора под материками и океанами имеет одинаковое строение.

Б) Под океанами мощность земной коры больше, чем под материками.

В) Границы литосферных плит совпадают с контурами материков.

Г) Литосферные плиты медленно перемещаются по поверхности мантии.

2. Когда на всем земном шаре продолжительность дня равна продолжительности ночи?

3. Из- за разницы атмосферного давления над различными участками земной поверхности возникает (-ют):

А) ветер; Б) облака;

В) радуга; Г) туман.

4. Соотнесите названия стран и характерные для них особенности территории или географического положения.

А) «страна-материк»; 1. Австралия

Б) «карликовое государство»; 2. Монако

В) островное государство; 3. Монголия

Г) приморское положение; 4. Филиппины

Д) не имеет выхода к морю. 5. Франция

5. Этот океан расположен преимущественно в Южном полушарии, с небольшим количеством островов и слабой изрезанностью берегов. О каком океане идет речь?

А) Атлантическом; Б) Индийском;

В) Северном Ледовитом; Г) Тихом.

II. Определите, какие продукты вулканического извержения описываются в стихотворении А. С. Пушкина.

Везувий зев открыл –

Дым хлынул клубом – пламя

Широко развилось,

Как боевое знамя.

Земля волнуется –

С шатнувшихся колонн

Кумиры падают!

Народ, гонимый страхом,

Под каменным дождем,

Под воспаленным прахом.

Толпами, стар и млад,

Бежит из града вон. (3 балла)

Составьте логическую цепочку основных элементов мирового круговорота воды.

(3 балла)

Где находятся самые полноводные реки мира? Объясните причину их полноводности. (3 балла)

Определите, какие из перечисленных ветров относятся к постоянным: муссон, пассат, фен, бриз, стоковые, западные ветры.

(3 балла)

ИТОГО: 17 баллов

Ключи к заданиям школьного этапа по географии в 7 классе

Тесты

Г; 2. Б; 3. А; 4. А) — 1; Б) – 2; В) – 4; Г) – 5; Д) – 3,

Лава, вулканические бомбы, пепел.

Океан – пар – облака- осадки — суша — реки- океан

Самые полноводные реки находятся в экваториальных широтах. Это объясняется наибольшим количеством выпавших осадков в течение года. Среднегодовое количество осадков составляет 2000- 3000 мм. в год.

Постоянные ветры: пассат, западные ветры.

Олимпиадные задания по географии, школьный этап

8 класс

1. Какое растение типично для Австралии?

а) эвкалипт

б) баобаб

в) секвойя

г) гевея

2. Какие моря относятся к бассейну Атлантического океана?

а) Карибское и Черное в) Баренцево и Аравийское

б) Белое и Баренцево г) Тасманово и Берингово

3. Самые высокие горы на материке Евразия – это

а) Гималаи б) Тянь — Шань в) Кавказ г) Альпы

4. Ближайший к земной поверхности слой атмосферы называется?

а) тропосфера в) ионосфера

б) стратосфера г) термосфера

5. Определите, о какой природной зоне Африки идет речь: Здесь два сезона года – сухой зимний и влажный летний. Эта зона занимает около 40 % площади материка

а) зона влажных экваториальных лесов

б) зона саванн и редколесий

в) зона тропических пустынь

6. Фундамент Сибирской платформы выходит на поверхность в виде щитов?

а) Анабарский и Балтийский

б) Анабарский и Алданский

в) Алданский и Украинский

г) Украинский и Балтийский

7. Россия занимает ведущее место в мире по запасам:

а) природного газа, алмазов, угля

б) медных руд, угля, золота

в) золота, алмаз

8. Какие из перечисленных периодов относятся к палеозойской эре.

а) кембрий б) ордовик в) девон г) палеоген д) юрский е) четвертичный

9. Какую площадь имеют Восточно – Европейская равнина, Западно – Сибирская равнина, Среднесибирское плоскогорье.

10. В каких часовых поясах расположена наша страна? Сколько часовых поясов разделяет Чукотку и Калининградскую область?

11. С каким государством Россия имеет самую протяженную границу?

12. Установите соответствие:

Материк Высшая точка

А) Африка 1) гора Косцюшко

Б) Южная Америка 2) гора Джомолунгма

В) Северная Америка 3) гора Аконкагуа

Г) Австралия 4) гора Мак – Кинли

Д) Евразия 5) вулкан Килиманджаро

13. Дополните:

1) Наибольшие площади зона саванн и редколесий занимает в …………

2) Наиболее безжизненна зона ………. пустынь.

3) Леса полностью отсутствуют на материке ………..

4) Кампос – это природная зона, которая находиться на ………плоскогорье

14. Назовите крайние точки России? Укажите острова, полуострова, горы, на которых они находятся?

15. Назовите страны, которые соседствуют с Россией через морские границы?

16. С Атлантического океана на территорию России, как правило, приходят:

а) циклоны б) антициклоны в) холодный фронт г) стационарный фронт

17. Умеренно – резко континентальный тип климата в России характерен для:

а) Восточно – Европейской равнины

б) Западно – Сибирской равнины

в) Северо – Восточной Сибири

г) Дальнего Востока.

18. Какой стороне соответствует азимут 225 градусов?

а) Югу – западу

б) Югу – востоку

в) Северо – востоку

г) Северо – западу

19. Какой масштаб крупнее?

а) 1: 50 000

б) 1: 50 000 000

20. Топонимика – это область знаний, изучающая:

а) климатические особенности местности

б) рельеф

в) географические названия

г) животных

ИТОГО: 25 баллов

8 класса:

1. а — 1 балл

2. а — 1 балл

3. а — 1 балл

4. а — 1 балл

5. б — 1 балл

6. б — 1 балл

7. а — 1 балл

8. а, б, д — 2 балла

9. Восточно – Европейская – 4 млн.кв.км, Западно – Сибирская – 3 млн. кв.км, Среднесибирское плоскогорье – 3,5 млн. кв.км 2 балла

10. В России 9 часовых поясов, 8 поясов разделяют Чукотку и Калининградскую область.

1 балл

11. Казахстан 1 балл

12. а-5, б-3, в-4, г-1, д-2 2 балла

13. Африка, арктические, Антарктида, Бразильское. 2 балла

14. южная точка – г.Базардюзю на Кавказе

Северная точка – на материке мыс Челюскин, полуостров Таймыр,

На острове Рудольфа мыс Флигели

Западная точка – Балтийская коса

Восточная точка – на материке мыс Дежнева, на острове Ратманова

2 балла

15. США, Япония. – 1 балл

16. а — 1 балл

17. в — 1 балл

18. а — 1 балл

19. а — 1 балл

20. в — 1 балл

ИТОГО: 25 баллов

Олимпиадные задания по географии, школьный этап

9 класс

I. Определите, о ком из путешественников (географов) идёт речь?

Мореплаватель, который задумал, но не смог до конца совершить первое кругосветное путешествие. Это путешествие доказало наличие единого Мирового океана и шарообразности Земли.

Российский мореплаватель, адмирал, почетный член Петербургской АН, член-учредитель Русского географического общества, начальник первой русской кругосветной экспедиции на кораблях «Надежда» и «Нева», автор «Атласа Южного моря».

Итальянский путешественник, исследователь Китая, Индии. Первым наиболее подробно описал Азию.

Российский мореплаватель, первооткрыватель Антарктиды. Командовал шлюпом «Восток».

Английский мореплаватель. Возглавлял три кругосветных экспедиции, открыл множество островов в Тихом океане, выяснил островное положение Новой Зеландии, открыл Большой Барьерный Риф, восточное побережье Австралии, Гавайские острова.

II. Определите соответствие:

(за каждый верный ответ 1 балл)

III. Выберите верные утверждения.

Самые большие низменности России расположены к востоку от Енисея.

Сели, обвалы и осыпи чаще всего происходят в районах с большим уклоном местности.

Преобразование рельефа Восточно-Европейской равнины в значительной степени связано с четвертичным оледенением.

Западная Сибирь — главный район выращивания подсолнечника в России.

Кукуруза — важнейшая зерновая культура России.

Крупнейшие ГЭС России располагаются в Восточной Сибири.

Рис выращивают в России в пойме реки Кубань.

Старейший угольный бассейн в России — Подмосковный.

Для населения России характерно снижение численности.

Естественный прирост это разница между числом приехавших и уехавших людей

(за каждый верный ответ 1 балл)

IV. Воздух нагревается от подстилающей поверхности, в горах эта поверхность располагается ближе к Солнцу, и, следовательно, приток солнечной радиации с подъёмом вверх должен возрастать и температура увеличиваться. Однако, нам известно, что этого не происходит. Почему?

(за правильный ответ с доказательствами 5 баллов)

V. Вы работаете в крупной туристической фирме и вам необходимо разработать маршруты по Ямало- Ненецкому автономному округу, которые учитывали бы интересы следующих групп:

А) экологи, изучающие охраняемые памятники природы

Б) этнографы, изучающие быт северных народов

В) историки

ИТОГО: 35 баллов

Ключи к заданиям школьной олимпиады по географии для 9 класса:

(за каждый верный ответ 1 балл)

Магеллан

Крузенштерн

Марко Поло

Беллинсгаузен

Кук

1 — D ; 2- H ; 3 — E ; 4 — J ; 5 — I ; 6- G ; 7- B; 8- A ; 9 — C ; 10 — F

(за каждый верный ответ 1 балл)

III. 2, 3, 6, 7, 9 (за каждый верный ответ 1 балл)

IV. Во-первых, потому, что нагретый у земли воздух при удалении от нее быстро охлаждается, а во-вторых, потому, что в верхних слоях атмосферы воздух более разрежен, чем у поверхности земли. Чем ниже плотность воздуха, тем меньше передается тепла. Образно это можно объяснить так: чем выше плотность воздуха, тем больше молекул в единице объема, тем быстрее они двигаются и чаще сталкиваются, а такие столкновения, как и любое трение, вызывают выделение тепла. В-третьих, солнечные лучи на поверхность горных склонов всегда падают не отвесно, как на земную поверхность, а под углом. А, кроме того, горам мешают прогреваться плотные снеговые шапки, которыми они покрыты, — белый снег попросту отражает солнечные лучи. (за правильный ответ с доказательствами 5 баллов)

V . 501 и 503 стройки; по Верхнетазовскому и Гыданскому заповедникам, Мангазея, Салехард и т.д.

(3 балла за интересно составленный маршрут, + по 1 баллу за аннотацию каждого посещаемого объекта.)

Олимпиадные задания по географии, школьный этап

10 — 11 классы

1 . Какая вершина: Джомолунгма, Аконкагуа, Килиманджаро — дальше отстоит от центра Земли? (за верный ответ 1 балл)
2. Прочитайте фрагмент литературного произведения и ответьте на вопросы.

«…Клянусь вам, что этот край – самый любопытный на всем земном шаре! Его возникновение, природа, растения, животные, климат, его грядущее исчезновение – все это удивляло, удивляет и удивит ученых всего мира. Представьте себе, друзья мои, материк, который, образовываясь, поднимался из морских волн не своей центральной частью, а краями, как какое-то гигантское кольцо; материк, где, быть может, в середине имеется наполовину испарившееся внутреннее море; где реки с каждым днем все больше и больше высыхают; где не существует влаги ни в воздухе, ни в почве; где деревья ежегодно теряют не листья, а кору; где листья обращены к солнцу не своей поверхностью, а ребром и не дают тени; где леса низкорослы, а травы гигантской высоты; где животные необычны; где у четвероногих имеются клювы. Самая причудливая, самая нелогичная страна из всех, когда-либо существовавших…»

(за каждый верный ответ 1 балл)

3. Выберите федеративные государства с монархической формой правления

А) Саудовская Аравия Г) Россия Ж) Бельгия

Б) США Д) Индия З) Бразилия

В) Малайзия Е) Швейцария И) Франция

4 . В какой стране на португальском языке говорят в 18 раз больше людей, чем в Португалии?

1) Аргентина 2) Мексика 3) Бразилия 4) Перу (1 балл)

5. Исправьте географические ошибки

Остров Юкатан; Залив Ютландия; Карибское озеро; Река Гекла; Гора Меконг; Город Лабрадор; Страна Тегеран (за каждый правильный ответ 1 балл)

6 . Что расположено не в России

Атлас, Вогезы, Сунтар-Хаята, Ангара, Сихотэ-Алинь, Ньяса, Мак-Кинли

(за каждый правильный ответ 1 балл)

7 . Что лишнее и почему?

Великобритания, Швеция, Франция

Аргентина, Португалия, Перу

ФРГ, Литва, США

Грузия, Лихтенштейн, Армения

Мадагаскар, Италия, Филиппины

Теократическая, парламентская, абсолютная

Анкара, Ливерпуль, Глазго (7 баллов)

8 . Выберите правильные утверждения

Вторая по численности населения страна мира – США

Б) Самая высокая рождаемость в мире во Франции

В)Независимые государства называются суверенными

Г) Индия, Бразилия, Мексика – ключевые развивающиеся страны

Д) Рудные полезные ископаемые сопутствуют осадочному чехлу платформ

е) 88% необходимых человечеству продуктов дают обрабатываемые земли

ж) Пакистан имеет унитарную форму административного устройства

(за каждый правильный ответ 1 балл)

9 . Международная организация ОПЕК представляет собой

а) ассоциация государств Юго – Восточной Азии

б) организация стран – экспортеров нефти

в) Лигу арабских государств

Г) Североамериканскую ассоциацию свободной торговли. (1 балл)

10. Какой из городов – «миллионеров» России самый северный, восточный, южный и западный? Сколько городов – «миллионеров» в настоящее время в России? (3 балла)

11 . Назовите африканские страны:

а) Руанда, Барбадос, Эритрея б) Бурунди, Лесото, Сан – Томе, Свазиленд

в) Принсипи, Буркино – Фасо, Тонга г) Кабо – Верде, Бруней, Доминика (1 балл)

12. Определите страну по ее краткому описанию.

Это латиноамериканская страна была в прошлом испанской колонией. На ее территории находиться крупнейшее озеро материка. Богатые недра, обширные леса создают хорошие предпосылки для развития экономики, основой которой является нефтяная промышленность. (1 балл)

13. Определите страну по её краткому описанию.

Страна СНГ, имеет густую сеть железных дорог, крупный производитель зерна, подсолнечника и сахарной свеклы, есть мощный район черной металлургии вблизи месторождения угля, железной руды и марганца. (1 балл)

14. Вы знаете, что у жителей влажных тропических лесов никогда не бывает аллергии? Почему? Назовите не менее трёх причин. (3 балла)

15. Эти горы неоднократно являлись театром военных действий: в 218 г. до н.э. там был Ганнибал, в 58 г. до н.э.- Юлий Цезарь, в 1799- А. Суворов. Что это за горы? (1 балл)

ИТОГО: 40 баллов

Ключи к олимпиадным заданиям по географии 10-11 классы

Килиманджаро. (за верный ответ 1 балл)

Как называется материк, о котором идет речь? Австралия.

Какая природная зона занимает наибольшую территорию в пределах этого материка? Пустыня.

Какие необычные млекопитающие встречаются на этом материке? Кенгуру

Как называется «внутреннее море», упомянутое в тексте? Большой артезианский бассейн. В какой части материка расположена его самая высокая горная система? Юго-восточной (за каждый верный ответ 1 балл)

3. В,Ж (за каждый правильный ответ 1 балл)

4. Бразилия (за правильный ответ 1 балл)

5. Остров Юкатан полуостров , Залив Флорида полуостров , Карибское озеро море , Река Гекла вулкан , Гора Меконг река , Город Лабрадор полуостров , Страна Тегеран город . (за каждый правильный ответ 1 балл)

6 . Атлас, Вогезы, Ньяса, Мак-Кинли (за каждый правильный ответ 1 балл)

Франция не монархия, а республика

Португалия не в Юж. Америке

Литва не федерация, а унитарное гос-во

Лихтенштейн не на Кавказе

Италия не островное гос-во

парламентская – форма не у монархий

Анкара не город в Великобритании (за каждый правильный ответ 1 балл)

8 . в,г,е. (за каждый правильный ответ 1 балл)

9 . б (1 балл)

10 . Северный и западный – город Санкт – Петербург

Восточный – город – Новосибирск

Южный – Ростов – на Дону. Всего городов — миллионеров в России-12

(всего 3 балла)

Б (1 балл)

Венесуэла(1 балл)

Украина(1 балл)

1. Из-за обильных осадков в тропических лесах отсутствуют ветроопыляемые растения, а значит, пыльца, важнейший аллерген, не попадает в воздух. 2. Частые дожди промывают воздух, а значит, в нём мало пыли. 3. Влажные тропические леса расположены в странах, где химическая промышленность развита плохо, а значит, нет химических аллергенов. (всего 3 балла)

Альпы. (1 балл)

Задание 1

(10 баллов) Назовите имя путешественника. Он прошел Сибирь и Среднюю Азию, Крым и Кавказ, Северный Китай и Центральную Азию. Он изучал пески пустыни Каракумы и разработал теорию движущихся песков. За первые свои труды он был награжден серебряной и золотой медалями Русского географического общества. После экспедиции в Китай он стал известен всему миру как крупнейший исследователь Азии. Русское географическое общество наградило его высшей своей наградой – Большой золотой медалью. Многим он известен как автор увлекательных научно-фантастических романов.

Кто он? Какие его книги вы знаете? Какие географические объекты названы его именем?

Ответ:

Обручев. Книги «Плутония», «Земля Санникова», «Золотоискатели в пустыне», «В дебрях Центральной Азии». Имя Обручева носят горный хребет в Туве, гора в верховьях реки Витим, одна из вершин в Русском Алтае, оазис в Антарктиде.

Критерии оценивания: Правильное определение путешественника – 2 балла. За примеры книг ученого и перечисление географических объектов по 1 баллу. Итого 10 баллов.

Задание 2

(15 баллов) Воздух нагревается от подстилающей поверхности, в горах эта поверхность располагается ближе к Солнцу, и, следовательно, приток солнечной радиации с подъёмом вверх должен возрастать и температура увеличиваться. Однако, нам известно, что этого не происходит. Почему?

Ответ:

Во-первых, потому, что нагретый у земли воздух при удалении от нее быстро охлаждается, а во-вторых, потому, что в верхних слоях атмосферы воздух более разрежен, чем у земли. Чем ниже плотность воздуха, тем меньше передается тепла. Образно это можно объяснить так: чем выше плотность воздуха, тем больше молекул в единице объема, тем быстрее они двигаются и чаще сталкиваются, а такие столкновения, как и любое трение, вызывают выделение тепла. В-третьих, солнечные лучи на поверхность горных склонов всегда падают не отвесно, как на земную поверхность, а под углом. А, кроме того, горам мешают прогреваться плотные снеговые шапки, которыми они покрыты, — белый снег попросту отражает солнечные лучи.

Критерии оценивания: Выделение трех причин и их пояснение по 5 баллов. Итого 15 баллов.

Задание 3

(10 баллов) Назовите субъект РФ, для которого характерны следующие изображения.

Критерии оценивания: Итого 10 баллов.

Задание 4

Примерно за 10 дней до взрыва в этом районе произошло небольшое землетрясение. От этого землетрясения произошло вскрытие месторождения природного газа. Наличие месторождения газа в данном районе подтверждено исследованиями Сибирского НИИ геологии, геофизики и минерального сырья, о чем имеется официальное заключение института. В результате выхода газа на поверхности должны были образоваться кратеры. Эти кратеры имеются в реальности, были обнаружены еще экспедицией Кулика и по ошибке приняты за метеоритные воронки. Выходя в атмосферу, газ поднимался в верхние слои атмосферы, смешивался с воздухом и относился ветром. В верхних слоях атмосферы газ взаимодействовал с озоном. Происходило медленное окисление газа, сопровождающееся свечением.

Гипотеза выброса газа не объясняет наблюдение болида и плохо согласуется с отсутствием в эпицентре каналов выброса газа.

Есть предположение, что Тунгусский феномен – это взрыв «космического звездолета». Спустя 68 лет после Тунгусской катастрофы группа, посланная, нашла кусок «марсианского корабля» на берегу реки Вашка в Коми АССР.

Двое рыбачивших рабочих из поселка Ертош обнаружили на берегу необычный кусок металла весом в 1,5 кг.

Когда его случайно ударили о камень, он брызнул снопом искр. В необычном сплаве присутствовало около 67% цезия, 10% лантана, отделенного от всех лантановых металлов, что пока еще не удается сделать на Земле, и 8% ниобия. Вид обломка вызвал предположение, что он был частью кольца или сферы или цилиндра диаметром около 1,2м.

Все говорило о том, что сплав искусственного происхождения.

Так и не был получен ответ на вопрос: где и в каких аппаратах или двигателях могут применяться такие детали и сплавы

Комета.

Советский астроном,

Руководитель Лондонской обсерватории Кью-Ф. Уипл

Нет кратера. Нет никаких следов небесного тела на почве.

Световые явления в ночном небе в разных частях планеты, возможно, вызваны «пылесодержащим хвостом ядра такой малой кометы». Частицы пыли рассеялись в атмосфере планеты и отражали солнечный свет

Никто раньше не заметил приближение небесного тела.

Эксперименты

Никола Тесла

В подтверждение этой гипотезы сообщается, что якобы в то время у Теслы видели карту Сибири, включающую район, в котором произошел взрыв, а время проведения экспериментов непосредственно предшествовало «Тунгусскому диву»

Не существует документов, подтверждающих проведение эксперимента Н. Тесла. Сам он отрицал свою причастность к этому событию.

Критерии оценивания: За каждую предложенную гипотезу по 9 баллов: учитываются только те ответы, которые составлены согласно заданию (гипотеза и её автор 3 балла, наличие подтверждающих её аргументов — 3балла, наличие фактов, опровергающих гипотезу — 3 балла). Предполагается до 5 версий. Итого до 45 баллов.

Итого 100 баллов

Слои атмосферы. Верхние слои атмосферы На какой высоте плотные слои атмосферы

ВЕРХНИЕ СЛОИ АТМОСФЕРЫ

ВЕРХНИЕ СЛОИ АТМОСФЕРЫ , слои атмосферы от 50 км и выше, свободные от возмущений, вызванных погодой. Включают МЕЗОСФЕРУ, ТЕРМОСФЕРУ И ИОНОСФЕРУ. На этой высоте воздух разрежен, температура изменяется в пределах от -1100 °С на низком уровне до 250°-1500 °С на более высоком. На поведение верхних слоев атмосферы сильно влияют такие внеземные явления, как солнечная и КОСМИЧЕСКАЯ РАДИАЦИЯ, под действием которых молекулы атмосферного газа ионизируются и образуют ионосферу, а также атмосферные потоки, вызывающие турбулентность.

Научно-технический энциклопедический словарь .

Смотреть что такое «ВЕРХНИЕ СЛОИ АТМОСФЕРЫ» в других словарях:

    — (см. Атмосфера, Воздух) измеряется барометром и гипсотермометром (см.). По мере поднятия вверх от земной поверхности Д. уменьшается; но в каждом данном случае величина уменьшения давления может быть различная и находится в зависимости от… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

    Верхние слои атмосферы Земли, начиная от 50 80 км, характеризующиеся значительным содержанием ионов и свободных электронов. Повышенная ионизация воздуха в И. результат действия ультрафиолетового и рентгеновского излучений Солнца на молекулы… … Астрономический словарь

    Газовая оболочка, окружающая небесное тело. Ее характеристики зависят от размера, массы, температуры, скорости вращения и химического состава данного небесного тела, а также определяются историей его формирования начиная с момента зарождения.… … Энциклопедия Кольера

    Земля — (Earth) Планета Земля Строение Земли, эволюция жизни на Земле, животный и растительный мир, Земля в солнечной системе Содержание Содержание Раздел 1. Общая о планете земля. Раздел 2. Земля как планета. Раздел 3. Строение Земли. Раздел 4.… … Энциклопедия инвестора

    Структура облаков в атмосфере Венеры, сфотографированная зондом «Пионер Венера 1» в 1979 г. Характерная форма облаков в виде буквы V вызвана сильными ветрами вблизи экватора … Википедия

    Солнце и обращающиеся вокруг него небесные тела 9 планет, более 63 спутников, четыре системы колец у планет гигантов, десятки тысяч астероидов, несметное количество метеороидов размером от валунов до пылинок, а также миллионы комет. В… … Энциклопедия Кольера

    I Атмосфера Земли (от греч. atmos пар и sphaira шар), газовая оболочка, окружающая Землю. А. принято считать ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с Землёй как единое целое. Масса А. составляет около 5,15 1015… …

    — (от греч. atmos ‒ пар и sphaira ‒ шар), газовая оболочка, окружающая Землю. А. принято считать ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с Землёй как единое целое. Масса А. составляет около 5,15 1015 т. А. обеспечивает… … Большая советская энциклопедия

    У этого термина существуют и другие значения, см. Собаки в космосе (значения) … Википедия

    У этого термина существуют и другие значения, см. Ветер (значения). Ветроуказатель простейшее устройство для определения скорости и направления ветра, использующееся на аэродромах … Википедия

Книги

  • Песня песка , Василий Воронков. Уцелевшие после катастрофы города сотни лет окружены мертвыми песками. Из-за сильного излучения кораблям приходится подниматься в верхние слои атмосферы, чтобы пересечь разделяющую города…

Каждый грамотный человек должен знать не только то, что планету окружает атмосфера из смеси всевозможных газов, но и то, что существуют различные слои атмосферы, которые располагаются на неодинаковом удалении от поверхности Земли.

Наблюдая на небом, мы совершенно не видим ни его сложного устройства, ни неоднородного состава, ни других скрытых от глаз вещей. Но именно благодаря сложному и многокомпонентному составу воздушного слоя, вокруг планеты на ней и существуют такие условия, которые позволили возникнуть здесь жизни, расцвести растительности, появиться всему тому, что здесь когда бы то ни было.

Знания про предмет разговора дает людям уже 6 класс в школе, но некоторые до него еще не доучились, а некоторые были там так давно, что уже все позабыли. Тем не менее каждый образованный человек должен знать, из чего состоит мир вокруг него, особенно та его часть, от которой непосредственно зависит сама возможность его нормальной жизни.

Как называется каждый из слоев атмосферы, на какой высоте он находится, какую роль играет? Все эти вопросы будут рассмотрены ниже.

Строение атмосферы Земли

Глядя на небо, особенно когда оно совершенно безоблачно, очень сложно даже предположить, что оно имеет такую сложную и многослойную структуру, что температура там на различных высотах очень сильно отличается, и что именно там, в высоте, происходят важнейшие процессы для всей флоры и фауны на Земле.

Если бы не такой сложный состав газового покрова планеты, то здесь бы просто не было никакой жизни и даже возможности для ее зарождения.

Первые попытки изучить эту часть окружающего мира были предприняты еще древними греками, но те не могли зайти в своих умозаключениях слишком далеко, так как не обладали необходимой технической базой. Они не видели границы разных слоев, не могли измерить их температуру, изучить компонентный состав и т. д.

В основном только погодные явления наталкивали самые прогрессивные умы на размышления о том, что видимое небо не такое простое, как кажется.

Считается, что структура современной газовой оболочки вокруг Земли образовалась в три этапа. Сначала была первичная атмосфера из водорода и гелия, захваченных из космического пространства.

Потом извержение вулканов наполнило воздух массой других частиц, и возникла вторичная атмосфера. После прохождения всех основных химических реакций и процессов релаксации частиц, возникла нынешняя ситуация.

Слои атмосферы по порядку от поверхности земли и их характеристика

Структура газовой оболочки планеты достаточно сложная и многообразная. Рассмотрим ее более подробно, постепенно дойдя на самых верхних уровней.

Тропосфера

Если не считать пограничный слой, тропосфера представляет собой самый нижний слой атмосферы. Простирается она на высоту приблизительно 8-10 км над поверхностью земли в полярных регионах, на 10-12 км в умеренном климате, а в тропических частях – на 16-18 километров.

Интересный факт: это расстояние может меняться в зависимости от времени года – зимой оно несколько меньше, нежели летом.

Воздух тропосферы содержит в себе основную живительную силу для всего живого на земле. Здесь содержится около 80% от всего имеющегося атмосферного воздуха, более 90% водяного пара, именно здесь образуются облака, циклоны и прочие атмосферные явления.

Интересно отметить постепенное снижение температуры при поднятии от поверхности планеты. Ученые подсчитали, что на каждые 100 м высоты температура убывает примерно на 0,6-0,7 градусов.

Стратосфера

Следующий важнейший слой – стратосфера. Высота стратосферы составляет примерно 45-50 километров. Начинается она с 11 км и здесь уже преобладают отрицательные температуры, достигая целых -57°С.

Чем важен этот слой для человека, всех животных и растений? Именно здесь, на высоте 20-25 километров, находится озоновый слой – он задерживает ультрафиолетовые лучи, исходящие от солнца, и уменьшает их разрушительное воздействие на флору и фауну до приемлемого значения.

Очень интересно отметить, что стратосфера поглощает многие типы излучения, которые идут на землю от солнца, других звезд и космического пространства. Полученная энергия от этих частиц идет на ионизацию находящихся здесь молекул и атомов, появляются различные химические соединения.

Все это приводит к такому известному и красочному явлению, как северное сияние.

Мезосфера

Мезосфера начинается примерно с 50 и простирается до 90 километров. Градиент, или перепад температуры с изменением высоты, здесь уже не столь большой, как в нижних слоях. В верхних границах данной оболочки температура равна около -80°С. Состав этой области включает в себя примерно 80% азота, а также 20% кислорода.

Важно отметить, что мезосфера – своего рода мертвая зона для любых летательных устройств. Самолеты не могут здесь летать, так как воздух чрезмерно разрежен, спутники же на такой низкой высоте не летают, так как для них имеющаяся плотность воздуха очень большая.

Еще одна интересная характеристика мезосферы – именно здесь сгорают налетающие на планету метеориты. Изучение таких отдаленных от земли слоев происходит с помощью специальных ракет, но эффективность процесса невелика, поэтому изученность региона оставляет желать лучшего.

Термосфера

Сразу после рассмотренного слоя идет термосфера, высота в км которой простирается на целых 800 км. В некотором роде это уже почти открытый космос. Здесь наблюдается агрессивное воздействие космического излучения, радиации, солнечного излучения.

Все это порождает такое замечательное и красивое явление, как полярное сияние.

Самый низкий слой термосферы нагревается до температуры примерно 200 К и больше. Происходит это благодаря элементарным процессам между атомами и молекулами, их рекомбинацией и излучения.

Верхние слои же нагреваются благодаря протекающим здесь магнитным бурям, электрическим токам, которые при этом генерируются. Температура слоя неравномерна и может очень существенно колебаться.

В термосфере происходит полет большинства искусственных спутников, баллистических тел, пилотируемых станций и т.д. Также здесь производятся испытания запусков разного рода оружия, ракет.

Экзосфера

Экзосфера, или как она еще называется сфера рассеяния, — это самый верхний уровень нашей атмосферы, ее предел, за которым следует межпланетное космическое пространство. Начинается экзосфера с высоты примерно в 800-1000 километров.

Плотные слои остались позади и здесь воздух предельно разрежен, любые попавшие со стороны частицы просто уносятся в космос в силу очень слабого действия силы гравитации.

Заканчивается данная оболочка на высоте приблизительно 3000-3500 км , и здесь уже почти нет никаких частиц. Данная зона называется ближнекосмическим вакуумом. Здесь преобладают не отдельные частицы в своем обычном состоянии, а плазма, чаще всего полностью ионизированная.

Значение атмосферы в жизни Земли

Вот так выглядят все основные уровни устройства атмосферы нашей планеты. Подробная ее схема может включать и другие регионы, но они имеют уже второстепенное значение.

Важно отметить, что атмосфера играет для жизни на Земле решающую роль. Много озона в ее стратосфере позволяют флоре и фауне спасаться от убийственного действия радиации и излучения из космоса.

Также именно здесь формируется погода, происходят все атмосферные явления, зарождаются и умирают циклоны, ветры, устанавливается то или иное давление. Все это имеет прямое воздействие на состояние человека, всех живых организмов и растений.

Ближайший слой, тропосфера, дает нам возможность дышать, насыщает кислородом все живое и позволяет ему жить. Даже небольшие отклонения в структуре и компонентном составе атмосферы способны самым пагубным образом повлиять на все живое.

Именно поэтому сейчас развернулась такая кампания против вредных выбросов от авто и производства, экологи бьют тревогу по поводу толщины озонного шара, партия Зелёных и ей подобные ратуют за максимальное сохранение природы. Только так можно продлить нормальную жизнь на земле и не сделать ее невыносимой в климатическом плане.

Атмосфера имеет слоистую структуру. Границы между слоями не резкие и их высота зависит от широты и времени года. Слоистая структура — результат температурных изменений на разных высотах. Погода формируется в тропосфере (нижние примерно 10 км: около 6 км над полюсами и более 16 км над экватором). И верхняя граница тропософеры выше летом, чем зимой.

От поверхности Земли вверх эти слои:

Тропосфера

Стратосфера

Мезосфера

Термосфера

Экзосфера

Тропосфера

Нижняя часть атмосферы, до высоты 10-15 км, в которой сосредоточено 4/5 всей массы атмосферного воздуха, носит название тропосферы. Для нее характерно, что температура здесь с высотой падает в среднем на 0.6°/100 м (в отдельных случаях распределение температуры по вертикали варьирует в широких пределах). В тропосфере содержится почти весь водяной пар атмосферы и возникают почти все облака. Сильно развита здесь и турбулентность, особенно вблизи земной поверхности, а также в так называемых струйных течениях в верхней части тропосферы.

Высота, до которой простирается тропосфера, над каждым местом Земли меняется изо дня в день. Кроме того, даже в среднем она различна под разными широтами и в разные сезоны года. В среднем годовом тропосфера простирается над полюсами до высоты около 9 км, над умеренными широтами до 10-12 км и над экватором до 15-17 км. Средняя годовая температура воздуха у земной поверхности около +26° на экваторе и около -23° на северном полюсе. На верхней границе тропосферы над экватором средняя температура около -70°, над северным полюсом зимой около -65°, а летом около -45°.

Давление воздуха на верхней границе тропосферы соответственно ее высоте в 5-8 раз меньше, чем у земной поверхности. Следовательно, основная масса атмосферного воздуха находится именно в тропосфере. Процессы, происходящие в тропосфере, имеют непосредственное и решающее значение для погоды и климата у земной поверхности.

В тропосфере сосредоточен весь водяной пар и именно поэтому все облака образуются в пределах тропосферы. Температура уменьшается с высотой.

Солнечные лучи легко проходят через тропосферу, а тепло, которое излучает нагретая солнечными лучами Земля, накапливается в тропосфере: такие газы, как углекислый газ, метан а также пары воды удерживают тепло. Такой механизм прогревания атмосферы от Земли, нагретой солнечной радиацией, называется парниковый эффект. Именно потому, что источником тепла для атмосферы является Земля, температура воздуха с высотой уменьшается

Граница между турбулентной тропосферой и спокойной стратосферой называется тропопауза. Здесь образуются быстро движущиеся ветры, называемые «реактивные потоки».

Когда-то предполагали, что температура атмосферы падает и выше тропософеры, однако измерения в высоких слоях атмосферы показали, что это не так:сразу выше тропопаузы температура почти постоянна, а затем начинает увеличиваться Сильные горизонтальные ветры дуют в стратосфере не образуя турбулентности. Воздух стратосферы очень сухой и поэтому облака редки. Образуются так называемые перламутровые облака.

Стратосфера очень важна для жизни на Земле, так именно в этом слое находится небольшое количество озона, которое поглощает сильное ультрафиолетовое излучение, вредное для жизни. Поглощая ультрафиолетовое излучение, озон нагревает стратосферу.

Стратосфера

Над тропосферой до высоты 50-55 км лежит стратосфера, характеризующаяся тем, что температура в ней в среднем растет с высотой. Переходный слой между тропосферой и стратосферой (толщиной 1-2 км) носит название тропопаузы.

Выше были приведены данные о температуре на верхней границе тропосферы. Эти температуры характерны и для нижней стратосферы. Таким образом, температура воздуха в нижней стратосфере над экватором всегда очень низкая; притом летом много ниже, чем над полюсом.

Нижняя стратосфера более или менее изотермична. Но, начиная с высоты около 25 км, температура в стратосфере быстро растет с высотой, достигая на высоте около 50 км максимальных, притом положительных значений (от +10 до +30°). Вследствие возрастания температуры с высотой турбулентность в стратосфере мала.

Водяного пара в стратосфере ничтожно мало. Однако на высотах 20-25 км наблюдаются иногда в высоких широтах очень тонкие, так называемые перламутровые облака. Днем они не видны, а ночью кажутся светящимися, так как освещаются солнцем, находящимся под горизонтом. Эти облака состоят из переохлажденных водяных капелек. Стратосфера характеризуется еще тем, что преимущественно в ней содержится атмосферный озон, о чем было сказано выше

Мезосфера

Над стратосферой лежит слой мезосферы, примерно до 80 км. Здесь температура с высотой падает до нескольких десятков градусов ниже нуля. Вследствие быстрого падения температуры с высотой в мезосфере сильно развита турбулентность. На высотах, близких к верхней границе мезосферы (75-90 км), наблюдаются еще особого рода облака, также освещаемые солнцем в ночные часы, так называемые серебристые. Наиболее вероятно, что они состоят из ледяных кристаллов.

На верхней границе мезосферы давление воздуха раз в 200 меньше, чем у земной поверхности. Таким образом, в тропосфере, стратосфере и мезосфере вместе, до высоты 80 км, заключается больше чем 99,5% всей массы атмосферы. На вышележащие слои приходится ничтожное количество воздуха

На высоте около 50 км над Землей температура снова начинает падать, обозначая верхнюю границу стратосферы и начало следующего слоя — мезосферы. Мезосфера имеет самую холодную температуру в атмосфере: от -2 до — 138 градусов Цельсия. Здесь же находятся самые высокие облака: в ясную погоду их можно видеть при закате. Они называются noctilucent (светящиеся ночью).

Термосфера

Верхняя часть атмосферы, над мезосферой, характеризуется очень высокими температурами и потому носит название термосферы. В ней различаются, однако, две части: ионосфера, простирающаяся от мезосферы до высот порядка тысячи километров, и лежащая над нею внешняя часть — экзосфера, переходящая в земную корону.

Воздух в ионосфере чрезвычайно разрежен. Мы уже указывали, что на высотах 300-750 км его средняя плотность порядка 10-8-10-10 г/м3. Но и при такой малой плотности каждый кубический сантиметр воздуха на высоте 300 км еще содержит около одного миллиарда (109) молекул или атомов, а на высоте 600 км — свыше 10 миллионов (107). Это на несколько порядков больше, чем содержание газов в межпланетном пространстве.

Ионосфера, как говорит само название, характеризуется очень сильной степенью ионизации воздуха — содержание ионов здесь во много раз больше, чем в нижележащих слоях, несмотря на сильную общую разреженность воздуха. Эти ионы представляют собой в основном заряженные атомы кислорода, заряженные молекулы окиси азота и свободные электроны. Их содержание на высотах 100-400 км — порядка 1015-106 на кубический сантиметр.

В ионосфере выделяется несколько слоев, или областей, с максимальной ионизацией, в особенности на высотах 100- 120 км и 200-400 км. Но и в промежутках между этими слоями степень ионизации атмосферы остается очень высокой. Положение ионосферных слоев и концентрация ионов в них все время меняются. Спорадические скопления электронов с особенно большой концентрацией носят название электронных облаков.

От степени ионизации зависит электропроводность атмосферы. Поэтому в ионосфере электропроводность воздуха в общем в 1012 раз больше, чем у земной поверхности. Радиоволны испытывают в ионосфере поглощение, преломление и отражение. Волны длиной более 20 м вообще не могут пройти сквозь ионосферу: они отражаются уже электронными слоями небольшой концентрации в нижней части ионосферы (на высотах 70- 80 км). Средние и короткие волны отражаются вышележащими ионосферными слоями.

Именно вследствие отражения от ионосферы возможна дальняя связь на коротких волнах. Многократное отражение от ионосферы и земной поверхности позволяет коротким волнам зигзагообразно распространяться на большие расстояния, огибая поверхность Земного шара. Так как положение и концентрация ионосферных слоев непрерывно меняются, меняются и условия поглощения, отражения и распространения радиоволн. Поэтому для надежной радиосвязи необходимо непрерывное изучение состояния ионосферы. Наблюдения над распространением радиоволн как раз являются средством для такого исследования.

В ионосфере наблюдаются полярные сияния и близкое к ним по природе свечение ночного неба — постоянная люминесценция атмосферного воздуха, а также резкие колебания магнитного поля — ионосферные магнитные бури.

Ионизация в ионосфере обязана своим существованием действию ультрафиолетовой радиации Солнца. Ее поглощение молекулами атмосферных газов приводит к возникновению заряженных атомов и свободных электронов, о чем говорилось выше. Колебания магнитного поля в ионосфере и полярные сияния зависят от колебаний солнечной активности. С изменениями солнечной активности связаны изменения в потоке корпускулярной радиации, идущей от Солнца в земную атмосферу. А именно корпускулярная радиация имеет основное значение для указанных ионосферных явлений.

Температура в ионосфере растет с высотой до очень больших значений. На высотах около 800 км она достигает 1000°.

Говоря о высоких температурах ионосферы, имеют в виду то, что частицы атмосферных газов движутся там с очень большими скоростями. Однако плотность воздуха в ионосфере так мала, что тело, находящееся в ионосфере, например летящий спутник, не будет нагреваться путем теплообмена с воздухом. Температурный режим спутника будет зависеть от непосредственного поглощения им солнечной радиации и от отдачи его собственного излучения в окружающее пространство. Термосфера находится выше мезосферы на высоте от 90 до 500 км над поверхностью Земли. Молекулы газа здесь сильно рассеянны, поглощают рентгеновское излучение и коротковолновую часть ультрафиолетового излучения. Из-за этого температура может достигать 1000 градусов Цельсия.

Термосфера в основном соответствует ионосфере, где ионизированный газ отражает радиоволны обратно к Земле — это явление дает возможным устанавливать радиосвязь.

Экзосфера

Выше 800-1000 км атмосфера переходит в экзосферу и постепенно в межпланетное пространство. Скорости движения частиц газов, особенно легких, здесь очень велики, а вследствие чрезвычайной разреженности воздуха на этих высотах частицы могут облетать Землю по эллиптическим орбитам, не сталкиваясь между собою. Отдельные частицы могут при этом иметь скорости, достаточные для того, чтобы преодолеть силу тяжести. Для незаряженных частиц критической скоростью будет 11,2 км/сек. Такие особенно быстрые частицы могут, двигаясь по гиперболическим траекториям, вылетать из атмосферы в мировое пространство, «ускользать», рассеиваться. Поэтому экзосферу называют еще сферой рассеяния.

Ускользанию подвергаются преимущественно атомы водорода, который является господствующим газом в наиболее высоких слоях экзосферы.

Недавно предполагалось, что экзосфера, и с нею вообще земная атмосфера, кончается на высотах порядка 2000-3000 км. Но из наблюдений с помощью ракет и спутников создалось представление, что водород, ускользающий из экзосферы, образует вокруг Земли так называемую земную корону, простирающуюся более чем до 20 000 км. Конечно, плотность газа в земной короне ничтожно мала. На каждый кубический сантиметр здесь приходится в среднем всего около тысячи частиц. Но в межпланетном пространстве концентрация частиц (преимущественно протонов и электронов) по крайней мере, в десять раз меньше.

С помощью спутников и геофизических ракет установлено существование в верхней части атмосферы и в околоземном космическом пространстве радиационного пояса Земли, начинающегося на высоте нескольких сотен километров и простирающегося на десятки тысяч километров от земной поверхности. Этот пояс состоит из электрически заряженных частиц — протонов и электронов, захваченных магнитным полем Земли и движущихся с очень большими скоростями. Их энергия — порядка сотен тысяч электрон-вольт. Радиационный пояс постоянно теряет частицы в земной атмосфере и пополняется потоками солнечной корпускулярной радиации.

атмосфера температура стратосфера тропосфера

Атмосфера — это то, что обеспечивает возможность жизни на Земле. Самые первые сведения и факты об атмосфере мы получаем ещё в начальной школе. В старших классах мы уже подробнее знакомимся с этим понятием на уроках географии.

Понятие земной атмосферы

Атмосфера имеется не только у Земли, но и у других небесных тел. Так называют газовую оболочку, окружающую планеты. Состав этого газового слоя разных планет значительно отличается. Давайте рассмотрим основные сведения и факты об иначе называемой воздухом.

Самой важной её составляющей частью является кислород. Некоторые ошибочно думают, что земная атмосфера состоит полностью из кислорода, но на самом деле воздух — это смесь газов. В его составе 78% азота и 21% кислорода. Остальной один процент включает в себя озон, аргон, углекислый газ, водяные пары. Пусть процентное соотношение этих газов мало, но они выполняют важную функцию — поглощают значительную часть солнечной лучистой энергии, тем самым не дают светилу превратить всё живое на нашей планете в пепел. Свойства атмосферы изменяются в зависимости от высоты. Например, на высоте 65 км азот составляет 86%, а кислород — 19%.

Состав атмосферы Земли

  • Углекислый газ необходим для питания растений. В атмосфере он появляется в результате процесса дыхания живых организмов, гниения, горения. Отсутствие его в составе атмосферы сделало бы невозможным существование любых растений.
  • Кислород — жизненно важный для человека компонент атмосферы. Его наличие является условием для существования всех живых организмов. Он составляет около 20% от общего объёма атмосферных газов.
  • Озон — это естественный поглотитель солнечного ультрафиолетового излучения, которое пагубно влияет на живые организмы. Большая его часть формирует отдельный слой атмосферы — озоновый экран. В последнее время деятельность человека приводит к тому, что начинает постепенно разрушаться, но так как он имеет большую важность, то ведётся активная работа по его сохранению и восстановлению.
  • Водяной пар определяет влажность воздуха. Его содержание может быть разным в зависимости от различных факторов: температуры воздуха, территориального расположения, сезона. При низкой температуре водяного пара в воздухе совсем мало, может быть меньше одного процента, а при высокой его количество достигает 4%.
  • Кроме всего вышеперечисленного, в составе земной атмосферы всегда присутствует определённый процент твёрдых и жидких примесей . Это сажа, пепел, морская соль, пыль, капли воды, микроорганизмы. Попадать в воздух они могут как естественным, так и антропогенным путём.

Слои атмосферы

И температура, и плотность, и качественный состав воздуха неодинаковый на разной высоте. Из-за этого принято выделять разные слои атмосферы. Каждый из них имеет свою характеристику. Давайте узнаем, какие слои атмосферы различают:

  • Тропосфера — этот слой атмосферы находится ближе всего к поверхности Земли. Высота его — 8-10 км над полюсами и 16-18 км — в тропиках. Здесь находится 90% всего водяного пара, который имеется в атмосфере, поэтому происходит активное образование облаков. Также в этом слое наблюдаются такие процессы, как движение воздуха (ветра), турбулентность, конвекция. Температура колеблется от +45 градусов в полдень в тёплое время года в тропиках до -65 градусов на полюсах.
  • Стратосфера — второй по отдалённости от слой атмосферы. Находится на высоте от 11 до 50 км. В нижнем слое стратосферы температура приблизительно -55, в сторону удаления от Земли она повышается до +1˚С. Эта область называется инверсией и является границей стратосферы и мезосферы.
  • Мезосфера располагается на высоте от 50 до 90 км. Температура на её нижней границе — около 0, на верхней достигает -80…-90 ˚С. Метеориты, попадающие в атмосферу Земли, полностью сгорают в мезосфере, из-за этого здесь происходят свечения воздуха.
  • Термосфера имеет толщину приблизительно 700 км. В этом слое атмосферы возникают северные сияния. Появляются они за счёт под действием космического излучения и радиации, исходящей от Солнца.
  • Экзосфера — это зона рассеивания воздуха. Здесь концентрация газов небольшая и происходит их постепенный уход в межпланетное пространство.

Границей между земной атмосферой и космическими просторами принято считать рубеж в 100 км. Эту черту называют линией Кармана.

Давление атмосферы

Слушая прогноз погоды, мы часто слышим показатели атмосферного давления. Но что означает давление атмосферы, и как на нас это может повлиять?

Мы разобрались, что воздух состоит из газов и примесей. Каждая из этих составляющих имеет свой вес, а значит, и атмосфера не невесома, как считали до XVII века. Атмосферное давление — это сила, с которой все слои атмосферы давят на поверхность Земли и на все предметы.

Учёные провели сложные подсчёты и доказали, что на один квадратный метр площади атмосфера давит с силой 10 333 кг. Значит, человеческое тело подвержено давлению воздуха, вес которого равен 12-15 тонн. Почему же мы не ощущаем этого? Спасает нас своё внутреннее давление, которое и уравновешивает внешнее. Можно ощутить давление атмосферы, находясь в самолёте или высоко в горах, так как атмосферное давление на высоте значительно меньше. При этом возможен физический дискомфорт, закладывание ушей, головокружение.

Об атмосфере, окружающей можно сказать много всего. Мы знаем о ней множество интересных фактов, и некоторые из них могут казаться удивительными:

  • Вес земной атмосферы составляет 5 300 000 000 000 000 тонн.
  • Она способствует передаче звука. На высоте больше 100 км это свойство исчезает из-за изменения состава атмосферы.
  • Движение атмосферы спровоцировано неравномерным нагревом поверхности Земли.
  • Для определения температуры воздуха используют термометр, а для того, чтобы узнать силу давления атмосферы, — барометр.
  • Наличие атмосферы спасает нашу планету от 100 тонн метеоритов ежедневно.
  • Состав воздуха был фиксированным несколько сотен миллионов лет, но стал изменяться с началом бурной производственной деятельности.
  • Считается, что атмосфера простирается вверх на высоту 3000 км.

Значение атмосферы для человека

Физиологическая зона атмосферы составляет 5 км. На высоте 5000 м над уровнем моря у человека начинает проявляться кислородное голодание, что выражается в снижении его работоспособности и ухудшении самочувствия. Это показывает то, что человек не сможет выжить в пространстве, где нет этой удивительной смеси газов.

Все сведения и факты об атмосфере только подтверждают её важность для людей. Благодаря её наличию и появилась возможность развития жизни на Земле. Уже сегодня, оценив масштабы вреда, который человечество способно своими действиями наносить дающему жизнь воздуху, нам следует задуматься о дальнейших мерах сохранения и восстановления атмосферы.

Иногда атмосферу, толстым слоем окружающую нашу планету, называют пятым океаном. Недаром второе название самолета — воздушное судно. Атмосфера представляет собой смесь различных газов, среди которых преобладают азот и кислород. Именно благодаря последнему на планете возможна жизнь в той форме, к которой мы все привыкли. Кроме них, есть еще 1% других составляющих. Это инертные (не вступающие в химические взаимодействия) газы, оксид серы, Также в пятом океане содержатся механические примеси: пыль, пепел и пр. Все слои атмосферы в общей сложности простираются почти на 480 км от поверхности (данные различны, подробнее на этом моменте остановимся далее). Такая впечатляющая толщина образует своеобразный непробиваемый щит, защищающий планету от губительного космического излучения и крупных объектов.

Различают следующие слои атмосферы: тропосфера, за ней следует стратосфера, далее мезосфера и, наконец, термосфера. Приведенный порядок начинается у поверхности планеты. Плотные слои атмосферы представлены первыми двумя. Именно они отфильтровывают значительную часть губительного

Самый нижний слой атмосферы — тропосфера, простирается всего на 12 км над уровнем моря (18 км в тропиках). Здесь концентрируется до 90% водяного пара, поэтому облака формируются в нем. Большая часть воздуха также сосредоточена именно здесь. Все последующие слои атмосферы более холодные, так как близость к поверхности позволяет отраженным солнечным лучам нагревать воздух.

Стратосфера простирается почти до 50 км от поверхности. Большинство метеозондов «плавают» в этом слое. Также здесь могут летать некоторые виды самолетов. Одной из удивительных особенностей является температурный режим: в промежутке от 25 до 40 км начинается рост температуры воздуха. От -60 она поднимается почти до 1. Затем наблюдается небольшое снижение до нуля, которое сохраняется до высоты в 55 км. Верхняя граница — это печально известный

Далее почти до 90 км простирается мезосфера. Температура воздуха здесь резко падает. На каждые 100 метров подъема наблюдается снижение на 0,3 градуса. Иногда ее называют наиболее холодным участком атмосферы. Плотность воздуха низкая, однако ее вполне достаточно для создания сопротивления падающим метеорам.

Слои атмосферы в привычном понимании заканчиваются на высоте около 118 км. Здесь формируются знаменитые полярные сияния. Выше начинается область термосферы. Из-за рентгеновских и происходит ионизация тех немногих молекул воздуха, содержащихся в этой области. Данные процессы создают так называемую ионосферу (она часто включается в термосферу, поэтому отдельно не рассматривается).

Все, что находится выше 700 км, называется экзосферой. воздуха крайне незначительна, поэтому они свободно перемещаются, не испытывая сопротивления из-за соударений. Это позволяет отдельным из них накапливать энергию, соответствующую 160 градусам Цельсия, при том, что окружающая температура низка. Молекулы газов распределяются по объему экзосферы в соответствии со своей массой, поэтому наиболее тяжелые из них могут быть обнаружены только в нижней части слоя. Уменьшающееся с высотой притяжение планеты уже не в состоянии удерживать молекулы, поэтому космические высокоэнергетические частицы и излучение сообщают молекулам газов импульс, достаточный для того, чтобы покинуть атмосферу. Эта область является одной из наиболее продолжительных: считается, что атмосфера полностью переходит в космический вакуум на высотах, больших 2000 км (иногда даже фигурирует число 10000). Искусственные вращаются по орбитах еще в термосфере.

Все указанные числа являются ориентировочными, так как границы атмосферных слоев зависят от ряда факторов, например, от активности Солнца.

Отслаивание слоев атмосферы

Атмосфера Земли — наш естественный щит от суровых условий космоса, включая все, от метеоритов и падающих спутников до смертельного ультрафиолетового излучения Солнца. Он также содержит воздух, которым мы дышим, погоду, с которой мы сталкиваемся, и помогает регулировать планетарную температуру.

Атмосфера состоит из слоев газов, называемых «воздухом», которые окружают планету и удерживаются гравитацией Земли.

«Воздух» — это общее название комбинации газов, используемых организмами для дыхания и фотосинтеза.По объему сухой воздух содержит 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,039% углекислого газа и меньшее количество различных других газов, а также различное количество водяного пара. Однако состав воздуха и атмосферное давление неодинаковы во всей атмосфере и варьируются на разных высотах, что дает атмосфере 5 различных основных слоев.

 

Слои атмосферы

Тропосфера

Начиная с поверхности Земли, тропосфера простирается примерно на семь миль вверх.Это слой, в котором мы живем, и он содержит большую часть того, что мы считаем «атмосферой», включая воздух, которым мы дышим, и почти всю погоду и облака, которые мы видим. В тропосфере температура воздуха понижается по мере подъема.

Стратосфера

Этот слой существует на высоте от 7 до 31 мили над поверхностью Земли. В отличие от тропосферы внизу, температура воздуха фактически увеличивается с высотой, что делает воздух стратифицированным. Когда это возможно, коммерческие реактивные самолеты летают в нижних слоях стратосферы, чтобы избежать турбулентности, характерной для тропосферы из-за конвекции.

Мезосфера

Третий слой атмосферы Земли, мезосфера, простирается от 31 до 50 миль в высоту (высота, на которой вы считаетесь космонавтом по стандартам США). Считается одним из самых холодных мест на Земле, средняя температура составляет около -120°F. В этом слое сгорает большинство метеоров при входе в атмосферу Земли, и это самая высокая точка, на которой может образоваться облако.

Термосфера

Находится на линии Кармана и простирается на высоте от 50 до 440 миль над поверхностью Земли. Термосфера представляет собой предпоследний слой атмосферы.Термосфера — это место, где высокоэнергетическое ультрафиолетовое и рентгеновское излучение начинают поглощаться, вызывая значительные колебания температуры. Температура здесь сильно зависит от солнечной активности и может колебаться от -184°F до 3630°F. Однако, несмотря на высокие температуры, этот слой атмосферы все еще будет казаться нашей коже очень холодным из-за очень тонкой атмосферы. В термосфере кривизна Земли становится отчетливо отчетливо видна, и космические путешественники начинают испытывать «невесомость».«Из-за сильно ионизированной атмосферы, присутствующей в термосфере, она также является домом для явления, известного как полярные сияния.

Экзосфера

Последний слой атмосферы Земли, где она постепенно уступает место космическому пространству, — экзосфера. Этот слой простирается примерно от 440 миль над Землей до почти 6200 миль. Атмосфера в экзосфере невероятно тонкая и больше не ведет себя как обычный газ. Атомы и молекулы находятся так далеко друг от друга, что могут преодолевать сотни миль, не сталкиваясь друг с другом.Этот слой содержит большую часть низкоорбитальных спутников.

Атмосфера и температура Земли | Nebraska Earth Systems Education Network

Арни Черни

Объективы

  1. Учащиеся описывают и сравнивают слои атмосферы.
  2. Учащиеся объяснят, как измерить температуру атмосферы.
  3. Учащиеся объяснят, почему в одних местах атмосфера нагревается больше, чем в других.

Материалы

1/4 стакана известковой воды или бромтимолового синего, соломинки, проектор, пенопластовые шарики, большой картон, фонарик, лист черной бумаги

Исходная информация

Земля окружена воздушной оболочкой, простирающейся примерно на 1000 км над ее поверхностью. Молекулы газа захватываются гравитацией Земли. Состав газовой смеси в нашей атмосфере со временем эволюционировал до современных значений: азот — 79%; кислород — 20%; водяной пар, углекислый газ и газообразный аргон, составляющие оставшийся 1%.Организмы нуждаются в кислороде, чтобы высвободить энергию из пищи. Этот процесс называется дыханием. Растениям необходим углекислый газ для производства пищи в процессе фотосинтеза. Азот используется для создания живой материи. Однако животные и растения не могут использовать его непосредственно из атмосферы. Растения поглощают нитраты из почвы. Животные получают азот из растений, которые они едят, становясь частью тела животного.

Большая часть газов была выброшена из земной коры во время длительных периодов вулканической активности.Атмосфера делится на отдельные слои в зависимости от изменений температуры, происходящих от одного слоя к другому. Ближайший к Земле слой атмосферы – тропосфера. Это место, где мы вши и где чаще всего происходит погода. По мере подъема в тропосферу температура падает. Солнечные лучи нагревают поверхность земли, а не воздух напрямую. Следовательно, воздух ближе к земле является самым теплым. Мощность этого слоя колеблется от 17,6 км на экваторе до 6 км.4 км на полюсах. Стратосфера лежит выше тропосферы. Воздух в стратосфере тоньше, чем в тропосфере. В нем очень мало влаги и пыли. В результате практически отсутствуют погодные явления. Озон находится в этом слое на высоте около 15-50 км. Это форма газа, которая поглощает большую часть вредных ультрафиолетовых лучей солнца. Значительное снижение содержания озона вызовет нездоровое увеличение радиации. Стратосфера содержит широкие, быстротекущие «реки» воздуха, циркулирующие по всему миру.Это так называемые струйные течения. Струйные течения могут изменить погодные условия в тропосфере. Над озоновым слоем стратосферы температура снова начинает падать. Это начало мезосферы. Температура достигает -75 С на высоте около 80 км над землей. Затем температура снова начинает повышаться в верхнем слое атмосферы, называемом термосферой. Газы продолжают разрежаться до высоты около 600 км. Температура может достигать 2000 С за счет поглощения газов солнечной радиации.Когда солнечная энергия поглощается непосредственно молекулами воздуха, атомы приобретают или теряют электроны и становятся заряженными частицами, называемыми ионами. Многие молекулы газа на высотах от 80 до 400 км в мезосфере и термосфере имеют электрически заряженные частицы. Эта часть атмосферы называется ионосферой. Ионосфера важна для связи. Он может отражать многие типы радиоволн, позволяя им отражаться по всему миру. Чтобы проиллюстрировать атмосферу, представьте себя на вершине водного океана глубиной около четырехсот миль.Предполагая, что можно выжить в глубинах этого океана, вы быстро спускаетесь на дно на подводной лодке. Если бы субмарина могла погружаться со скоростью 88 км/ч (55 миль в час), ваше путешествие заняло бы более семи часов. На дне океана вы оставляете свою подводную лодку, чтобы наблюдать за изменяющимся океаном наверху, замечая, что здесь внизу прохладнее, чем наверху.

Представьте океан наверху как нашу атмосферу, и вы сейчас находитесь на дне воздушного океана. Когда вы смотрите вверх, вы просматриваете около 500 км (310 миль) воздуха.Как правило, плотность и температура воздуха уменьшаются с высотой. Явления, связанные с погодой, происходят в тропосфере. Газы в воздухе являются частью естественных земных циклов.

Несколько факторов влияют на количество радиации, поглощаемой землей в разных местах. Поскольку Земля представляет собой шар, солнечные лучи падают в разные места под разными углами. Вблизи экватора солнце проходит почти прямо над головой. К северу и югу от экватора поверхность сферы изгибается в сторону от солнца.В результате эти места получают меньше солнечной энергии. Другие факторы включают наклон земной оси, ее дневной и ночной периоды и ее путь вокруг Солнца. Неравномерное поглощение излучения вызывает неравномерный нагрев земной поверхности. Так как атмосфера нагревается земной поверхностью, то и она нагревается неравномерно. Воздух у экватора нагревается больше, чем у полюсов. Нагретый воздух расширяется. Таким образом, теплый воздух на экваторе менее плотный, чем холодный воздух на полюсах. Плотность воздуха определяет силу, с которой он давит на земную поверхность.Эта сила измеряется как давление воздуха. Холодный воздух давит на землю с большим давлением, чем теплый воздух. Говорят, что холодный воздух имеет высокое давление. Говорят, что теплый воздух имеет низкое давление.

Ключевые вопросы

  1. Опишите, что происходит с температурой в разное время суток. Почему есть изменения?
  2. Что вызывает повышение температуры воздуха?
  3. Как поверхности влияют на температуру воздуха?

Словарь

  • атмосфера
  • тропосфера
  • стратосфера
  • мезосфера
  • ионосфера
  • температура
  • молекула
  • озон

Процедура

Шаг 1:

Опишите и сравните слои атмосферы.Начните урок с вопросов, чтобы узнать, что учащиеся уже знают о погоде. Пример: Как вы решили, что надеть сегодня в школу? Некоторые студенты могут указать, что температура повлияла на то, что они носили. Следуйте идее, что погода часто определяет то, что мы носим и что мы делаем. Спросите, почему зимой мы носим разную одежду. Учащиеся могут ответить, что погода меняется. Спросите у них собственное определение погоды. Попробуйте объяснить, что погода — это состояние воздуха вокруг вас, а температура — один из факторов, влияющих на воздух и вызывающих изменения погоды.Продолжайте указывать на то, что атмосфера — это воздух, похожий на одеяло, окружающий нас.

Изучите состав воздуха. Начертите на доске круговую диаграмму, показывающую четыре основных газа, содержащихся в воздухе: азот — 79 % — необходим для всех растений и животных тканей и наиболее распространен; кислород — 20% — используется при дыхании; аргон, углекислый газ и водяной пар — 1% составляют остальную часть.

Тест на диоксид углерода :

Дайте каждому учащемуся или группе по 1/4 стакана раствора известковой воды или бромтимолового синего и соломинку.Предложите учащимся подуть в стекло в течение нескольких секунд и отметьте, какие изменения они наблюдают.

Задайте учащимся вопрос о том, что они наблюдали? Затем скажите им, если известковая вода стала молочно-белой или раствор бромтимолового синего стал желтым, значит, присутствовал углекислый газ.

Вы также можете продемонстрировать учителям свойства углекислого газа, если знаете рецепт его приготовления. Затем обсудите, что двуокись углерода — это бесцветный газ без запаха, который не поддерживает горение.Также скажите учащимся, что они могут захотеть узнать больше об углекислом газе и его воздействии на окружающую среду, выполнив поиск в Интернете информации о парниковом эффекте. Можно также указать, что углекислый газ используется растениями в процессе фотосинтеза. Это газ, который мы выдыхаем в воздух.

Также, если у вас есть формула получения кислорода, вы можете продемонстрировать ее свойства. Или вы можете объяснить, что кислород необходим для дыхания животных.Организмы нуждаются в кислороде, чтобы высвободить энергию из пищи. Кислород – это газ, поддерживающий горение. Также добавим, что газообразный азот используется для создания живой материи. Растения и животные не используют азот непосредственно из атмосферы. Растения получают его из почвы. Животные получают его, поедая растения.

Шаг 2 :

Обсудите концепцию слоев земной атмосферы, показав модель атмосферы на проекторе или нарисовав модель на доске.Обратитесь к ним, что Земля окружена воздушным покровом, который простирается на 1000 км или 100 миль над ее поверхностью. Молекулы воздуха захватываются гравитацией земной поверхности. Поэтому давление воздуха на земле больше.

Продемонстрируйте, как шарики из пенопласта могут представлять собой молекулы воздуха. Покажите высокое или низкое давление молекул воздуха, помещая шарики в стеклянную банку и сжимая их. Например, высокое давление можно показать, нажимая на шарики, сдвигая их ближе друг к другу.Кратко опишите каждый слой атмосферы. Укажите, что атмосфера делится на слои в зависимости от изменений температуры, происходящих от одного слоя к другому. Как правило, по мере того, как мы поднимаемся выше в атмосферу, температура падает, а молекулы воздуха становятся тоньше. Большая часть погоды происходит в тропосфере.

Затем пусть учащиеся сделают свои собственные модели или нарисуют картинки, чтобы закрепить понятия. Предложите учащимся приклеить кусочки упаковки из пенополистирола на большую дубовую бирку таким образом, чтобы они представляли собой молекулы в каждом из четырех слоев атмосферы.Студенты смоделируют, как плотно упакованы молекулы в нижнем слое; тогда как молекулы выше разлетаются все дальше и дальше друг от друга.

Шаг 3 :

Затем обсудите, как несколько факторов влияют на количество радиации, поглощаемой Землей в разных местах. Начните с передачи информации о том, как солнечные лучи нагревают поверхность земли.

Затем спросите, заметили ли учащиеся, как меняется направление солнечного света, падающего на землю в течение дня.Предложите учащимся выполнить простой тест, чтобы продемонстрировать эту концепцию.

Предложите учащимся с помощью фонарика и листа черной бумаги наблюдать, как свет под разными углами падает на поверхность бумаги. Попросите их попробовать разные вещи, например, приклеить один конец бумаги скотчем к столешнице или парте. Затем, удерживая лист бумаги прямо вверх и вниз, посветите фонариком прямо на бумагу. Затем наблюдайте за размером и яркостью освещенной области на бумаге. Затем держите фонарик на том же месте, но медленно отводите верхнюю часть бумаги от света, не сгибая бумагу.Свет должен меньше падать на бумагу. Попросите учащихся обратить внимание на размер и яркость освещенной области.

Обсудите, под каким углом света освещена самая большая площадь.

Спросите: Если бы свет был солнечным, в каком направлении бумага нагревалась бы больше всего? Угол, под которым солнечный свет падает на землю, вызывает разную температуру. Прямые солнечные лучи вызывают повышение температуры. Соотнесите представления о том, как неравномерное поглощение излучения вызывает неравномерный нагрев земной поверхности.Так как атмосфера нагревается земной поверхностью, то и она нагревается неравномерно. Предложите учащимся обратиться к карте мира. Спросите, в каких местах в мире будет более высокая температура? Почему? Скажите им, что места вблизи экватора будут иметь более высокие температуры, потому что воздух вблизи экватора нагревается больше, чем воздух вблизи полюсов.

Спросите, какие другие факторы могут повлиять на количество радиации, поглощаемой землей в разных местах? Расскажите им, что, поскольку Земля представляет собой шар, солнечные лучи падают в разные места под разными углами.Подобно тому, что мы наблюдали в эксперименте с фонариком. Кроме того, свяжите это с тем, что наклон земной оси приводит к дневным и ночным периодам и ее пути вокруг Солнца.

Разрешить учащимся выходить на улицу для сбора данных, чтобы определить, как поверхности влияют на температуру воздуха. Раздайте термометр каждой группе из четырех студентов, если вам нужно сэкономить. Пусть они приготовят термометр, прикрепив его скотчем к метровой палочке так, чтобы колба термометра была на 10 см выше дна. Напомните им поставить палочку прямо в каждом месте и удерживать ее в течение двух минут или достаточно долго, чтобы жидкость в термометре перестала двигаться.После этого снимите показания и запишите температуру на графике. Пусть они измерят температуру воздуха на как можно большем количестве различных поверхностей. Попросите их сначала сделать прогноз температуры воздуха. Затем запишите фактическую температуру на таких поверхностях, как: бетон, в тени дерева, в тени здания, трава, почва и т. д.

Учащиеся могут составить диаграмму с заголовками: местоположение, поверхность, прогноз температуры воздуха и фактическая температура воздуха.

Студенты должны записывать температуру воздуха рано утром, в полдень и вечером в течение нескольких дней в одно и то же время каждый день.

Создавайте обсуждение после каждого периода сбора данных. Сравните, какая приземная температура воздуха была самой высокой, самой низкой и т. д.

Дополнительно: учащиеся могут построить гистограммы измеренных температур воздуха, чтобы показать сравнение в каждом месте.

Предложите учащимся найти в Интернете и других источниках как можно больше информации для ответа на следующий вопрос: Какие факторы вызывают повышение температуры воздуха в одних местах больше, чем в других? Затем, чтобы сэкономить, вам, возможно, придется разделить учащихся на группы по четыре человека.Предложите учащимся использовать Интернет для поиска данных в режиме реального времени, чтобы сравнить их территорию как минимум с пятью другими областями, разбросанными по США или миру. Примеры того, что можно сравнить, могут включать: сравнение угла падения солнечного света по карте, температуры, количества световых часов, типа почвенного покрова, источников воды и т. д. Затем пусть они начертят свои выводы.

Разделите тех же учащихся на группы по четыре человека и предложите им выбрать планету, чтобы сравнить ее атмосферу с земной.

Учащиеся могут построить диаграмму для записи типов газов, средней температуры и среднего давления.

Оценка

Предложите учащимся использовать информацию из WWW и других источников для написания отчета с описанием факторов, влияющих на количество радиации, поглощаемой Землей в различных местах. Они должны уметь делать выводы о том, какие факторы вызывают повышение температуры воздуха в одних местах больше, чем в других.


Атмосфера и температура Земли

Арни Черни
Средняя школа Уэйверли
Уэйверли, северо-восточная атмосфера.
[email protected]

Ключевые понятия : Слои и температуры Земли Лучистая энергия и наклон Земли.

Я начал это задание, представив справочную информацию накануне в формате лекции/дискуссии. На протяжении всей лаборатории мы старались закрепить «Ключевые вопросы».Понятия слоёв атмосферы и температуры могут быть очень абстрактными, но эта серия заданий, похоже, действительно помогла учащимся. Пресловутая «лампочка» зажглась для ряда студентов во время этого мероприятия.
Я перечислил несколько дополнительных действий в описании, если кто-то захочет развить эти концепции дальше. Я надеюсь, что другие смогут извлечь пользу из этой лаборатории.

Это действие прошло почти так, как ожидалось. У нас, похоже, не было никаких проблем со студентами, понимающими концепции и видящими связи.Единственным изменением было позволить студентам работать в своем собственном темпе. Первоначально я планировал выполнить часть лабораторной работы, посвященную углекислому газу, за первые десять минут, но некоторым студентам потребовалось три минуты, а другим — более пятнадцати минут. Итак, у нас было несколько учеников, которые занимались разными видами деятельности в разное время, но все сработало просто отлично, потому что те, кто закончил раньше, помогали ученикам, которым требовалось немного больше времени.

Студентам, похоже, больше всего понравилась часть лаборатории с температурой воздуха.Им нравилось работать с наклоном земли, с разной температурой разных поверхностей и т. д. Возможно, им это нравилось больше всего, потому что они могли выходить на улицу.

Это задание сработало очень хорошо, так что оно стоило времени и усилий, потраченных на его разработку. Видеть выражение лица студента, когда загоралась «лампочка», стоило того.

Учащиеся достигли целей обучения, которые я поставил перед началом занятия. Статьи, которые они написали о лучистой энергии из Сети, показали мне это.Я очень уверен, что они выиграли от этого, потому что мы проводили это мероприятие в сентябре, и я до сих пор слышу комментарии о погоде — то о температуре, то о том, почему им становится жарко в темной одежде в солнечные дни и т. д.

Это занятие не слишком сильно отличалось от того, как я учил его в прошлом. Но на этот раз я включил Интернет, потому что у меня была возможность подключить весь класс к Интернету одновременно.

Слои атмосферы — Науки о Земле в штате Мэн

Цели урока

  • Описать, как температура атмосферы изменяется с высотой.
  • Опишите свойства тропосферы.
  • Объясните роль озонового слоя в стратосфере.
  • Описать условия в мезосфере.
  • Объясните, как солнце влияет на термосферу.
  • Определите экзосферу.

Словарь

  • Exosphere
  • Mesosphere
  • Ozone
  • Стратосфера
  • Стратосфера
  • Отверженность температуры
  • Термосфера
  • Тропосфера
  • 1

    Введение

    Земля атмосфера разделена на пять основных слоев.Слои основаны на температуре.

    Температура атмосферы

    Воздух температура меняется с увеличением высоты. В некоторых слоях атмосферы, температура снижается. В других слоях она увеличивается. Вы можете увидеть это на Рисунок ниже и по ссылке ниже. Обращайтесь к рисунку, когда читаете о слоях ниже.

    Как изменяется температура воздуха в ближайшем к Земле слое?

    Тропосфера

    Тропосфера является самым нижним слоем атмосферы.В нем температура снижается с высотой. Тропосфера получает часть своего тепла непосредственно от солнце. Однако большая часть поступает с поверхности Земли. Поверхность нагревается от солнце, и часть этого тепла излучается обратно в воздух. Это делает температура у поверхности выше, чем на больших высотах.

    Свойства тропосферы

    Посмотрите на тропосферу в Рисунок выше. Это самый короткий слой атмосферы. Он поднимается всего до 12 километров (7 миль) над поверхностью.Несмотря на это, этот слой содержит 75 процентов всех молекул газа в атмосфере. Это потому, что в этом слое воздух наиболее плотный.

    Смешивание воздуха

    Воздух в тропосфера теплее ближе к поверхности Земли. Теплый воздух менее плотный чем холодный воздух, поэтому он поднимается выше в тропосфере. Это начинает конвекционная ячейка. Конвекция перемешивает воздух в тропосфере. Восходящий воздух также является основной причиной погоды. Вся погода на Земле происходит в тропосфера.

    Инверсия температуры

    Иногда воздух не смешивается с тропосферой.Это происходит, когда воздух холоднее вблизи земле, чем наверху. Холодный воздух плотный, поэтому он остается рядом земля. Это называется температурной инверсией . Ан инверсия может задерживать загрязнение воздуха у поверхности. Температура инверсии чаще встречаются зимой. Можете ли вы объяснить, почему?

    Температурная инверсия и загрязнение воздуха. Как инверсия температуры влияет на качество воздуха?

    Тропопауза

    В верхней части тропосферы находится тонкий слой воздуха, называемый тропопаузой.Вы можете увидеть это на рис. выше. Этот слой действует как барьер. Он предотвращает смешивание холодного воздуха в тропосфере с теплым воздухом в стратосфере.

    Стратосфера

    стратосфера — слой над тропосферой. Слой поднимается примерно на 50 километров (31 милю) над поверхностью.

    Температура в стратосфере

    Воздух температура в стратосферном слое увеличивается с высотой. Почему? То стратосфера получает большую часть тепла от солнца.Поэтому теплее ближе к солнцу. Воздух в нижней части стратосферы холодный. Холодный воздух плотный, поэтому он не поднимается. В результате мало перемешивание воздуха в этом слое.

    Озоновый слой

    Стратосфера содержит озоновый слой. Озон состоит из трех атомов кислорода (O 3 ). Озоновый слой поглощает высокоэнергетическое УФ-излучение. Как вы можете видеть на Рисунке ниже, УФ-излучение расщепляет молекулу озона. Расщепление создает молекулу кислорода (O 2 ) и атом кислорода (O).Это расщепление выделяет тепло, которое согревает стратосфера. Поглощая УФ-излучение, озон также защищает Землю. поверхность. УФ-излучение нанесло бы вред живым существам без озонового слоя.

    Как озоновый слой защищает Землю

    Стратопауза

    At верхняя часть стратосферы представляет собой тонкий слой, называемый стратопаузой. Это действует как граница между стратосферой и мезосферой.

    Мезосфера

    Мезосфера это слой над стратосферой.Он поднимается примерно до 85 километров. (53 мили) над поверхностью. Температура уменьшается с высотой в этот слой.

    Температура в мезосфере

    Есть очень несколько молекул газа в мезосфере. Это означает, что мало вещество, поглощающее солнечные лучи и нагревающее воздух. Большая часть тепла, которое поступает в мезосферу из нижней стратосферы. Вот почему мезосфера самая теплая внизу.

    Метеоры в мезосфере

    Видели ли вы когда-нибудь метеоритный дождь, подобный тому, что изображен на рис. ниже? Метеоры сгорают, когда падают через мезосферу.Космические скалы испытывают трение с молекулами газа. Трение делает метеоры сильно нагреваются. Многие метеоры полностью сгорают в мезосфере.

    Трение о молекулы газа вызывает сгорание метеоров в мезосфере.

    Мезопауза

    В вершина мезосферы – мезопауза. Температура здесь холоднее, чем где-либо еще в атмосфере. Их температура достигает -100°C. (-212°F)! Нигде на поверхности Земли не бывает так холодно.

    Термосфера

    Термосфера слой над мезосферой.Она поднимается до 600 километров (372 миль) над поверхностью. Международная космическая станция вращается вокруг Земли в этом слое, как в Рисунок ниже.

    Международная космическая станция вращается в термосфере.

    Температура в термосфере

    Температура увеличивается с высотой в термосфере. Удивительно, но может быть выше 1000°C (1800°F) в верхней части этого слоя! Солнце энергетика там очень сильная. Молекулы поглощают солнечную энергию и разогреваются.Но молекул газа так мало, что воздух все еще чувствует себя очень холодно. Молекулы в термосфере приобретают или теряют электроны. Затем они становятся заряженными частицами, называемыми ионами.

    Северное и Южное сияние

    Иметь Вы когда-нибудь видели яркое световое шоу в ночном небе? Иногда ионы в термосфере светятся ночью. Бури на солнце заряжают энергией ионы и заставить их светиться. В Северном полушарии огни называют северным сиянием, или северным сиянием.На юге Полушария, их называют южным сиянием, или полярным сиянием australis.

    Светящиеся ионы в термосфере освещают ночное небо.

    Экзосфера

    Экзосфера слой над термосферой. Это вершина атмосферы. Экзосфера не имеет реального верхнего предела; он просто постепенно сливается с космическое пространство. Молекулы газа в этом слое находятся очень далеко друг от друга, но они действительно горячие. Земная гравитация настолько слаба в экзосфере, что газ молекулы иногда просто улетают в космос.

    Краткий обзор урока

    • Атмосфера Земли делится на пять основных слоев. Слои основаны на температуре.
    • Тропосфера — самый нижний слой. Температура в этом слое понижается с высотой. Всякая погода имеет место здесь.
    • стратосфера — слой над тропосферой. Повышение температуры с высотой в этом слое. Здесь находится озоновый слой.
    • Мезосфера — слой над стратосферой. Температура в этом слое понижается с высотой.Здесь сгорают метеоры.
    • термосфера – слой над мезосферой. Повышение температуры с высотой в этом слое. Северное и южное сияние бывает здесь.
    • Экзосфера — самый верхний слой. Молекулы воздуха очень далеко друг от друга. Они могут избежать гравитации Земли и полететь в космос.

    Вопросы для повторения урока

    Вспомнить

    1. Как изменяется температура в тропосфере?

    2. Что такое температурная инверсия?

    3.Почему озоновый слой в стратосфере важен для жизни на Земле?

    4. Откуда мезосфера получает тепло?

    Применение концепций

    5. Придумайте творческий способ моделирования слоев атмосфера. Опишите вашу модель. Как показывает температуру различия между слоями?

    Подумай критически

    6. Чем температурная инверсия похожа на температуру стратосферы и тропосферы?

    7. Объясните, почему воздух смешивается в тропосфере, а не в стратосфере.

    8. Почему в озоновом слое образовалась дыра? Как вы думаете, каковы последствия этой дыры?

    Вопросы для рассмотрения

    Энергия солнца отвечает за ветры, дующие в тропосфере.

    • Что такое ветер?
    • Как энергия заставляет дуть ветер?

    Мэн Соединения

    Планы уроков

    Веб-квесты

    Видео

    Игры

    Дополнительные ресурсы

    Основы изучения озонового слоя | Агентство по охране окружающей среды США

    Озоновый слой Земли Озоновый слой Область стратосферы, содержащая основную часть атмосферного озона.Озоновый слой находится примерно на высоте 15-40 километров (10-25 миль) над поверхностью Земли, в стратосфере. Истощение этого слоя веществами, разрушающими озоновый слой (ОРВ), приведет к повышению уровня УФ-В, что, в свою очередь, вызовет увеличение числа случаев рака кожи и катаракты, а также потенциальное повреждение некоторых морских организмов, растений и пластмасс. Научная страница (http://www.epa.gov/ozone/science/index.html) предлагает более подробную информацию о науке об истощении озонового слоя. защищает все живое от вредного солнечного излучения, но деятельность человека повредила этот щит.Меньшая защита озонового слоя от ультрафиолетового (УФ) света ультрафиолетового (УФ) света Ультрафиолетовое излучение представляет собой часть электромагнитного спектра с длинами волн короче, чем у видимого света. Солнце излучает ультрафиолет, который обычно делится на три диапазона: UVA, UVB и UVC. UVA не поглощается озоном. UVB в основном поглощается озоном, хотя некоторые из них достигают Земли. UVC полностью поглощается озоном и нормальным кислородом. НАСА предоставляет дополнительную информацию на своем веб-сайте (http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Ozone/radiation.html). со временем нанесет ущерб посевам и приведет к более высокому уровню заболеваемости раком кожи и катарактой.

    I. Озоновый слой

    Атмосфера Земли состоит из нескольких слоев. Самый нижний слой, тропосфера тропосфера Ближайшая к Земле область атмосферы. Тропосфера простирается от поверхности примерно до 10 км в высоту, хотя эта высота меняется в зависимости от широты. Почти вся погода происходит в тропосфере.Гора Эверест, самая высокая гора на Земле, имеет высоту всего 8,8 км. Температура в тропосфере снижается с высотой. По мере того, как теплый воздух поднимается вверх, он охлаждается, опускаясь обратно на Землю. Этот процесс, известный как конвекция, означает, что существуют огромные движения воздуха, которые очень эффективно перемешивают тропосферу. Он простирается от поверхности Земли на высоту примерно до 6 миль или 10 километров (км). Практически вся деятельность человека происходит в тропосфере. Гора Эверест, самая высокая гора на планете, имеет высоту всего около 9 км.Следующий слой, стратосфера стратосфера Область атмосферы над тропосферой. Стратосфера простирается на высоте от 10 до 50 км. Коммерческие авиалинии летают в нижней стратосфере. Стратосфера становится теплее на больших высотах. На самом деле это потепление вызвано тем, что озон поглощает ультрафиолетовое излучение. Теплый воздух остается в верхней стратосфере, а холодный – ниже, поэтому вертикальное перемешивание в этой области значительно меньше, чем в тропосфере., продолжается от 6 миль (10 км) до примерно 31 мили (50 км). Большинство коммерческих самолетов летают в нижней части стратосферы.

    Большая часть атмосферного озона сосредоточена в слое стратосферы на высоте от 9 до 18 миль (от 15 до 30 км) над поверхностью Земли (см. рисунок ниже). Озон — это молекула, содержащая три атома кислорода. В любой момент времени в стратосфере постоянно образуются и разрушаются молекулы озона. Общее количество оставалось относительно стабильным в течение десятилетий, в течение которых оно измерялось.

    Источник: Рисунок Q1-2 от Микаэлы И. Хеглин (ведущий автор), Дэвида У. Фэи, Мака МакФарланда, Стивена А. Монцки и Эрика Р. Нэша, Двадцать вопросов и ответов об озоновом слое: обновление 2014 г., Научная оценка Истощение озонового слоя: 2014 г., 84 стр., Всемирная метеорологическая организация, Женева, Швейцария, 2015 г.

    Озоновый слой в стратосфере поглощает часть солнечной радиации, не давая ей достичь поверхности планеты. Что наиболее важно, он поглощает часть УФ-излучения, называемую UVB UVB Полоса ультрафиолетового излучения с длиной волны от 280 до 320 нанометров, создаваемая Солнцем.UVB — это разновидность ультрафиолетового излучения солнца (и солнечных ламп), которое имеет несколько вредных эффектов. UVB особенно эффективно повреждает ДНК. Это причина меланомы и других видов рака кожи. Он также был связан с повреждением некоторых материалов, сельскохозяйственных культур и морских организмов. Озоновый слой защищает Землю от большей части ультрафиолетового излучения Солнца. Всегда важно защищать себя от УФ-В, даже при отсутствии истощения озонового слоя, надевая головные уборы, солнцезащитные очки и солнцезащитный крем. Однако эти меры предосторожности будут становиться все более важными по мере ухудшения состояния озонового слоя.NASA предоставляет дополнительную информацию на своем веб-сайте (http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Ozone/radiation.html). UVB связывают со многими вредными последствиями, включая рак кожи, катаракту и вред к некоторым сельскохозяйственным культурам и морской жизни.

    Ученые установили записи за несколько десятилетий, в которых подробно описаны нормальные уровни озона во время естественных циклов. Концентрации озона в атмосфере естественным образом меняются в зависимости от солнечных пятен, времен года и широты. Эти процессы хорошо изучены и предсказуемы.Каждое естественное снижение уровня озона сопровождалось восстановлением. Однако, начиная с 1970-х годов, научные данные свидетельствовали о том, что озоновый щит истощается далеко за пределы естественных процессов.

    II. Истощение озонового слоя

    Когда атомы хлора и брома вступают в контакт с озоном в стратосфере, они разрушают молекулы озона. Один атом хлора может разрушить более 100 000 молекул озона, прежде чем он будет удален из стратосферы. Озон может быть уничтожен быстрее, чем он образуется естественным путем.

    Некоторые соединения выделяют хлор или бром при воздействии интенсивного ультрафиолетового излучения в стратосфере. Эти соединения способствуют разрушению озонового слоя и называются озоноразрушающими веществами (ODS ODS Соединение, способствующее разрушению стратосферного озона. ОРВ включают хлорфторуглероды (CFC), гидрохлорфторуглероды (HCFC), галоны, бромистый метил, четыреххлористый углерод, гидробромфторуглероды, хлорбромметан и метилхлороформ.ОРВ, как правило, очень стабильны в тропосфере и разлагаются только под воздействием интенсивного ультрафиолетового света в стратосфере.Когда они распадаются, они выделяют атомы хлора или брома, которые затем разрушают озон. Доступен подробный список (http://www.epa.gov/ozone/science/ods/index.html) веществ класса I и класса II с их ODP, GWP и номерами CAS. ОРВ, выделяющие хлор, включают хлорфторуглероды хлорфторуглероды Газы, подпадающие под действие Монреальского протокола 1987 года и используемые для охлаждения, кондиционирования воздуха, упаковки, изоляции, растворителей или аэрозольных пропеллентов. Поскольку они не разрушаются в нижних слоях атмосферы, ХФУ дрейфуют в верхние слои атмосферы, где при подходящих условиях разрушают озон.Эти газы заменяются другими соединениями: гидрохлорфторуглеродами, временной заменой ХФУ, которые также подпадают под действие Монреальского протокола, и гидрофторуглеродами, подпадающими под действие Киотского протокола. Все эти вещества также являются парниковыми газами. См. гидрохлорфторуглероды, гидрофторуглероды, перфторуглероды, вещества, разрушающие озоновый слой. (ХФУ), гидрохлорфторуглероды гидрохлорфторуглероды Соединения, содержащие атомы водорода, фтора, хлора и углерода.Хотя вещества разрушают озоновый слой, они менее эффективны в разрушении стратосферного озона, чем хлорфторуглероды (ХФУ). Они были введены в качестве временной замены ХФУ и также являются парниковыми газами. См. вещество, разрушающее озоновый слой. (ГХФУ), четыреххлористый углерод четыреххлористый углерод Соединение, состоящее из одного атома углерода и четырех атомов хлора. Четыреххлористый углерод широко использовался в качестве сырья во многих отраслях промышленности, включая производство хлорфторуглеродов (ХФУ), а также в качестве растворителя.Использование растворителей прекратилось, когда было обнаружено, что они канцерогенны. Он также используется в качестве катализатора для доставки ионов хлора в определенные процессы. Его озоноразрушающий потенциал равен 1,2, а метилхлороформ метилхлороформ Соединение, состоящее из углерода, водорода и хлора. Метилхлороформ используется в качестве промышленного растворителя. Его озоноразрушающий потенциал составляет 0,11. ОРВ, выделяющие бром, включают галоны галонов Соединения, также известные как бромфторуглероды, которые содержат бром, фтор и углерод.Они обычно используются в качестве средств пожаротушения и вызывают разрушение озонового слоя. Бром во много раз эффективнее разрушает стратосферный озон, чем хлор. См. вещество, разрушающее озоновый слой. и бромистый метил бромистый метил Соединение, состоящее из углерода, водорода и брома. Метилбромид — эффективный пестицид, используемый для фумигации почвы и многих сельскохозяйственных продуктов. Поскольку он содержит бром, он разрушает стратосферный озон и имеет озоноразрушающий потенциал 0,6. Производство бромистого метила было прекращено 31 декабря 2004 г., за исключением допустимых исключений.Доступно гораздо больше информации (http://www.epa.gov/ozone/mbr/index.html). Хотя ОРВ выбрасываются на поверхность Земли, в конечном итоге они переносятся в стратосферу в процессе, который может занять как от двух до пяти лет.

    В 1970-х годах возникли опасения по поводу воздействия озоноразрушающих веществ (ОРВ ОРВ Соединение, способствующее разрушению стратосферного озона. ОРВ включают хлорфторуглероды (ХФУ), гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), галоны, бромистый метил, четыреххлористый углерод, гидробромфторуглероды, хлорбромметан и метилхлороформ.ОРВ, как правило, очень стабильны в тропосфере и разлагаются только под воздействием интенсивного ультрафиолетового света в стратосфере. Когда они распадаются, они выделяют атомы хлора или брома, которые затем разрушают озон. Доступен подробный список (http://www.epa.gov/ozone/science/ods/index.html) веществ класса I и класса II с их ОРП, ПГП и номерами CAS.) по стратосферному озоновому слою озоновый слой Область стратосферы, содержащая основную часть атмосферного озона. Озоновый слой находится примерно на высоте 15-40 километров (10-25 миль) над поверхностью Земли, в стратосфере.Истощение этого слоя веществами, разрушающими озоновый слой (ОРВ), приведет к повышению уровня УФ-В, что, в свою очередь, вызовет увеличение числа случаев рака кожи и катаракты, а также потенциальное повреждение некоторых морских организмов, растений и пластмасс. Научная страница (http://www.epa.gov/ozone/science/index.html) предлагает более подробную информацию о науке об истощении озонового слоя. побудил несколько стран, в том числе Соединенные Штаты, запретить использование хлорфторуглеродов (CFC CFC Органические соединения, состоящие из атомов углерода, хлора и фтора.Примером является CFC-12 (CCI2F2), используемый в качестве хладагента в холодильниках и кондиционерах, а также в качестве пенообразователя. Газообразные фреоны могут разрушать озоновый слой, когда они медленно поднимаются в стратосферу, разрушаются сильным ультрафиолетовым излучением, высвобождают атомы хлора, а затем реагируют с молекулами озона. См. Вещество, разрушающее озоновый слой.) as aerosol aerosol Небольшая капля или частица, взвешенная в атмосфере, обычно содержащая серу. Аэрозоли выбрасываются естественным путем (напр., при извержениях вулканов) и в результате деятельности человека (например, при сжигании ископаемого топлива). Нет никакой связи между аэрозолями в виде твердых частиц и продуктами под давлением, также называемыми аэрозолями. (См. ниже) пропелленты. Тем не менее, мировое производство ХФУ и других ОРВ продолжало быстро расти по мере того, как эти химические вещества находили новые применения в холодильной технике, пожаротушении, пеноизоляции и других областях применения.

    Некоторые естественные процессы, такие как крупные извержения вулканов, могут косвенно влиять на уровень озона.Например, извержение горы Пинатубо в 1991 году не привело к увеличению концентрации хлора в стратосфере, но оно произвело большое количество мельчайших частиц, называемых аэрозолями аэрозоли Мелкие частицы или жидкие капли в атмосфере, которые могут поглощать или отражать солнечный свет в зависимости от их состава. (в отличие от потребительских товаров, также известных как аэрозоли). Эти аэрозоли повышают эффективность хлора при разрушении озона. Аэрозоли в стратосфере создают поверхность, на которой хлор на основе ХФУ может разрушать озон.Однако эффект от вулканов недолговечен.

    Не все источники хлора и брома способствуют разрушению озонового слоя. Например, исследователи обнаружили, что хлор из бассейнов, промышленных предприятий, морской соли и вулканов не достигает стратосферы. Напротив, ОРВ очень стабильны и не растворяются в дожде. Таким образом, отсутствуют естественные процессы, удаляющие ОРВ из нижних слоев атмосферы.

    Одним из примеров истощения озонового слоя является ежегодная озоновая «дыра» над Антарктидой, которая возникает во время антарктической весны с начала 1980-х годов.На самом деле это не дыра в озоновом слое, а большая область стратосферы с крайне низким содержанием озона.

    Истощение озонового слоя не ограничивается районом над Южным полюсом. Исследования показали, что истощение озонового слоя происходит на широтах, включающих Северную Америку, Европу, Азию и большую часть Африки, Австралии и Южной Америки. Дополнительную информацию о глобальных масштабах разрушения озонового слоя можно найти в документе «Научная оценка разрушения озонового слоя: 2018 », разработанном Программой Организации Объединенных Наций по окружающей среде.

    q4-объясните-вкратце-отличие | ЛИДО

    Решение:

    Различные слои атмосферы:

    1. Тропосфера — это слой над поверхностью земли, расстояние до которого составляет от 0 до 10 км. Он содержит большую часть воздуха и кислорода, которые необходимы для всех живых организмов. Этот воздух используется для дыхания и других функций для выживания людей. Он также формирует погодные условия земли.

    2. Стратосфера — Слой над тропосферой на высоте от 10 до 50 км над земной поверхностью. Он состоит из озонового слоя, который защищает землю от ультрафиолетовых лучей солнца.

    3. Мезосфера — Слой над стратосферой на высоте 50-80 км над земной поверхностью. Этот слой очень холодный и сжигает большую часть метеоров, не давая им достичь земной поверхности.

    4. Термосфера — Слой над мезосферой на расстоянии 80-320 км над земной поверхностью.

    «Здравствуйте, друзья, сегодня Неха и Альберто Макгонигл проводят онлайн-сессию решения. Мы рассмотрим следующий вопрос, который комиссия предлагает кратко объяснить различные слои атмосферы и основные функции основных слоев. Итак, здесь мы должны объясните различные слои атмосферы.А также мы должны объяснить, каковы основные функции основного слоя друзей, когда вы смотрите на эту фигуру здесь.Это разные слои атмосфер. Им предлагаются чистые стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Это разные слои атмосферы. Теперь давайте посмотрим на это один за другим. Первая – это тропосфера. Тропосфера, как вы видите, это слой, который находится примерно на этой поверхности Земли, расстояние до которой составляет от 0 до 10 километров. Так что же содержит больше всего медведя и кислорода? Что очень важно для всех живых организмов? Так как он содержит большую часть воздуха и кислорода, он используется для дыхания в функциях для выживания живого организма и человека, и этот слой тропосферы является слоем, который также формирует погодные условия земли.Таким образом, он также определяет погодные условия. Соль земли Давайте посмотрим на следующий слой, а следующий слой — это стратосфера. Вы можете видеть, что стратосфера — это в основном слой, представляющий собой количество тропосферы на расстоянии от 10 до примерно 50 километров. Иакова 1:19 школьная зона Льва это слой, который в основном защищает Землю от ультрафиолетовых лучей Солнца. Оценщики тоже нам попались нужен третий слой это примерно стратосфера с этой мезосферой. Помидоры боятся в основном от 50 до 80 километров над поверхностью Земли.Так как сфера в основном 15 на маршруте 80 километров по поверхности Земли. Этот слой на самом деле очень холодный и обгорает в макросах чуть мягче, о поверхность Земли и уходит. Когда он сжигает метро Мустаки, не давая им достичь поверхности Земли. Именно мезосфера препятствует тому, чтобы эти спицы этого Метробуса достигли поверхности Земли. Следующий слой – термосфера. Теперь это термосфера. Это слой мезосферы, который вы можете увидеть, этот слой мезосферы является термосферой и расположен на расстоянии от 80 до 400 километров.Таким образом, это в основном слой около мезосферы с этим и расстоянием от 80 до примерно 400 километров над поверхностью Земли, и последний слой экзосферы — это слой, который составляет примерно эти 400 километров. Это экзосфера, так что друзья, вот как мы подходим к этому вопросу. Надеюсь, вы поняли решение, если у вас есть какие-либо сомнения, не стесняйтесь оставить комментарий ниже и подписаться на этот канал для регулярных обновлений. Спасибо.»

    слоев атмосферы — Universe Today

    [/caption]
    Если смотреть из космоса, атмосфера Земли невероятно тонкая, как легкая дымка вокруг планеты.Но у атмосферы есть несколько разных слоев, которые идентифицировали ученые; от плотной атмосферы, которой мы дышим, до разреженной экзосферы, простирающейся на тысячи километров от Земли. Давайте посмотрим на различные слои атмосферы.

    Ученые определили 5 различных слоев атмосферы, начиная с самого толстого у поверхности, а затем истончаясь, пока в конечном итоге он не сливается с космосом.

    Тропосфера — это первый слой над поверхностью Земли, содержащий 75 % земной атмосферы и 99 % воды.Вдохните, это тропосфера. Средняя глубина тропосферы составляет около 17 км. В тропических районах она становится глубже, до 20 км, а у полюсов Земли мельчает – до 7 км. Температура и давление максимальны на уровне моря, а затем уменьшаются с высотой. Тропосфера также является местом, где мы чувствуем погоду.

    Следующим слоем атмосферы является стратосфера, простирающаяся над тропосферой на высоту 51 км. В отличие от тропосферы, температура фактически увеличивается с высотой.Коммерческие авиалинии обычно летают в стратосфере, потому что она очень стабильна; над погодой и позволяет оптимизировать сжигание авиакеросина. Вы можете быть удивлены, узнав, что бактериальная жизнь выживает в стратосфере.

    Выше находится мезосфера, которая начинается примерно на 50-85 км над поверхностью Земли и простирается до высоты 80-90 км. Температура понижается по мере того, как вы поднимаетесь в мезосфере, достигая минимума -100 ° C, в зависимости от широты и времени года.

    Далее идет термосфера.Этот регион начинается примерно на 90 км над Землей и поднимается примерно до 320 и 380 км. Международная космическая станция вращается внутри термосферы. Это область атмосферы, где ультрафиолетовое излучение вызывает ионизацию, и мы можем видеть полярные сияния. Температура в термосфере может достигать 2500 °C; тем не менее, он не будет теплым, потому что атмосфера очень разреженная.

    5-й и последний слой атмосферы Земли — экзосфера. Она начинается над термосферой и простирается на сотни и даже тысячи километров.Молекулы воздуха в этом регионе могут путешествовать на сотни километров, не сталкиваясь с другой частицей.

    Мы написали много статей об атмосфере Земли для Universe Today. Вот статья о составе атмосферы Земли, а вот информация о ранней атмосфере Земли.

    Вот отличная статья НАСА, в которой объясняются различные слои атмосферы, а вот дополнительная информация от NOAA.

    Мы сделали целую серию Astronomy Cast только о Земле.Слушайте здесь, Эпизод 51 – Земля.

    Нравится:

    Нравится Загрузка…

    Факты о тропосфере

    Ближе всего к земле расположена тропосфера, за ней следуют стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера.
    Переходная зона между тропосферой и стратосферой называется тропопаузой. Струйный поток или «река воздуха», как его еще называют, расположен чуть ниже тропопаузы и движется со скоростью примерно 250 миль в час.
    Тропосфера простирается от поверхности земли до высоты примерно 33 000 футов (6,2 мили). Однако в теплых регионах, таких как экватор, он может подниматься на высоту до 65 000 футов (12 миль). В более холодных регионах, таких как северный и южный полюса, она может подняться только на 23 000 футов (4 мили).
    Глубина тропосферы варьируется в зависимости от региона и зависит от времени года, времени суток и широты.
    Воздух в тропосфере самый теплый ближе к земле и холоднее на больших высотах.
    По мере того, как самолет летит выше в небе, плотность воздуха и атмосферное давление уменьшаются. Самолеты и реактивные самолеты, которые летают на больших высотах, должны быть герметизированы, чтобы учесть эти изменения.
    Большая часть пылевых частиц в земной атмосфере находится в тропосфере.
    Большая часть водяного пара в земной атмосфере находится в тропосфере, поэтому большая часть облаков в земной атмосфере также находится в тропосфере.
    Тропосфера не нагревается непосредственно от солнца. Вместо этого солнце нагревает землю и океан, и это тепло затем излучается в тропосферу.
    Погода, с которой мы сталкиваемся на Земле, включая дождь, грозы, молнии, ветер, торнадо, ураганы, тайфуны и даже легкие бризы, происходит в тропосфере.
    Тропосфера состоит примерно из 78 % азота, 21 % кислорода и 1 % других газов, включая углекислый газ, метан, неон, криптон, аргон, гелий и водород.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.