L'atmosfera della terra e le proprietà fisiche dell'aria. Strati dell'atmosfera in ordine dalla superficie della terra

Stratosfera

Sopra la tropopausa, ad un'altezza di 50-60 km, si trova uno strato atmosferico chiamato stratosfera, caratteristica principale che è l'aumento della temperatura con l'altezza. Nella parte inferiore della stratosfera, fino a una quota di circa 25 km, la temperatura è costante o aumenta lentamente con la quota. Vale la pena notare che in mesi invernali alle alte latitudini può cadere anche leggermente. Ma a partire da un'altitudine di 34–36 km la temperatura inizia a salire più velocemente. Questo aumento continua fino al limite superiore della stratosfera, chiamato stratopausa. Qui la stratosfera è calda quasi quanto l'aria sulla superficie terrestre.

Un aumento della temperatura con l'altezza porta ad una maggiore stabilità della stratosfera: non ci sono movimenti verticali ordinati (convettivi) dell'aria e il suo mescolamento attivo, tipico della troposfera. Tuttavia, movimenti verticali molto piccoli, come un lento cedimento o un innalzamento, a volte coprono strati della stratosfera che occupano vasti spazi.

Nella stratosfera è presente una quantità trascurabile di vapore acqueo. Tuttavia, a volte vengono osservati ad altitudini di 22–24 km alle alte latitudini. Di giorno non sono visibili, ma di notte sembrano brillare, poiché sono illuminati dal Sole sotto l'orizzonte. Si pensa che queste nubi siano composte da goccioline superraffreddate.

La composizione dell'aria nella stratosfera è quasi la stessa della troposfera, ma c'è una differenza. Nella stratosfera c'è un aumento del contenuto di ozono, un gas instabile la cui molecola è composta da tre atomi di ossigeno. Strato di ozono formato e sostenuto dall’interazione radiazione ultravioletta Il sole contiene molecole di ossigeno ordinario e funge da schermo affidabile sul percorso di questa radiazione distruttiva per tutti gli esseri viventi. A causa della presenza di uno strato di ozono nella stratosfera, può anche essere chiamato ozonosfera.

...Una volta scoperto nella troposfera, l'abbassamento della temperatura con l'altezza fu erroneamente considerato una proprietà dell'intera atmosfera, il che fu spiegato con la distanza dal pianeta riscaldato dal sole superficie terrestre. Ma le primissime ascensioni di palloni aerostatici con strumenti a bordo hanno fornito dati inaspettati. Si è scoperto che la temperatura scende a circa 10 km di altitudine, dopodiché rimane praticamente invariata, e poi inizia addirittura ad aumentare leggermente. Questi dati andavano contro le idee consolidate sui cambiamenti verticali della temperatura nell’atmosfera. Prima del lancio dei palloni si cominciò a controllare più attentamente gli strumenti; si praticarono anche i lanci notturni, eliminando il riscaldamento degli strumenti da parte del sole. Tuttavia, sempre più nuovi lanci hanno portato gli stessi dati secondo cui la diminuzione della temperatura con l'altitudine si interrompe. Di conseguenza, abbiamo dovuto accettare il fatto che le leggi operanti nella parte inferiore dell'atmosfera cessano di funzionare al di sopra di una certa altitudine. Pertanto, per la prima volta l'atmosfera fu divisa in strati. Lo strato in cui la temperatura diminuisce con l'altezza è chiamato troposfera, mentre lo strato dell'atmosfera in cui la temperatura smette di diminuire con l'altezza è chiamato stratosfera. Considerando che i palloncini avevano restrizioni significative sull'altezza della loro ascesa, non potevano raggiungere lo strato successivo dell'atmosfera - mesosfera, in cui la temperatura ricomincia a diminuire man mano che aumenta. Di conseguenza, l'intero atmosfera superiore.

Vale la pena notare che il passaggio dalla troposfera alla stratosfera non avviene bruscamente. Tra di loro si trova uno strato intermedio, spesso fino a diversi chilometri, in cui si ferma la diminuzione della temperatura con l'altezza e inizia lo strato isotermico. Questo strato si chiama tropopausa.

La ragione dell'aumento della temperatura nella stratosfera non è stata scoperta immediatamente. Risultò essere un gas scoperto nel 1785, che nel 1840 ricevette il nome: ozono. A seguito dell'acquisizione energia solare, che si verifica già nella parte superiore dello strato di ozono, la temperatura dell'atmosfera a queste altitudini aumenta e lo strato di ozono è una sorta di serbatoio di calore nell'atmosfera. Il contenuto di ozono negli strati inferiori dell'atmosfera (fino ad un'altezza di 10 km) è trascurabile. E il suo contenuto più elevato si verifica ad altitudini di 20–25 km. Le molecole di ozono non si trovano ad altitudini superiori a 60 km. I dati sul contenuto di ozono in quota sono stati ottenuti molto in un modo interessante: su un pallone o su un razzo meteorologico veniva installato uno spettrografo per registrare lo spettro del Sole. È noto che se osservato dalla superficie della Terra, lo spettro del Sole termina nella parte ultravioletta. Quando divenne chiaro che ciò era dovuto all'assorbimento della radiazione solare ultravioletta da parte dell'ozono, il lancio di sonde e razzi con spettrografi a bordo divenne un metodo logico per valutare il contenuto di ozono in quota.

L'aumento della temperatura nella stratosfera inizia a circa 30 km e continua fino a 40–50 km, dove si trova la parte superiore dello strato di ozono. Nonostante il fatto che qui ci sia meno ozono che in più bassi livelli, è questa parte dello strato rivolta verso il Sole e riscaldata più fortemente dai raggi ultravioletti che assorbe.

L'aumento della temperatura ad un'altitudine di circa 40-50 km, stabilito dai risultati del sondaggio, fu confermato nel 1920, quando il 9 maggio si verificò una forte esplosione dei depositi di artiglieria a Mosca. Il suono dell'esplosione è stato chiaramente udibile vicino a Mosca, a una distanza massima di 60 km, e poi di nuovo a grande distanza in punti situati in un anello intorno alla città. Tra queste due zone udibili c'era una “zona di silenzio” larga 100 km, dove l'esplosione non è stata affatto udita. Professore V.I. Vitkevich ha studiato questo fenomeno ed è giunto alla conclusione che una tale distribuzione dell'udibilità del suono può essere osservata a condizione che venga riflessa da strati dell'atmosfera situati ad un'altitudine di 40-50 km. Ma allo stesso tempo, la temperatura degli strati riflettenti dovrebbe essere di circa più 40-50 gradi.

Abbiamo già menzionato l'importante ruolo dello strato di ozono nel preservare la vita sulla Terra. Ma nel 1985, gli scienziati pubblicarono una notizia sensazionale: scoperta sull'Antartide buco dell'ozono con un diametro di oltre 1000 km! Ogni anno appariva qui in agosto e da dicembre a gennaio cessava di esistere. Un buco nell’ozono più piccolo è stato scoperto anche sopra l’Artico. Vale la pena notare che i cambiamenti nello strato di ozono, la sua diminuzione, non sono causati solo dall'influenza fattori antropici. I cambiamenti naturali esistenti nell’attività delle onde e nella dinamica stratosferica influenzano in modo significativo le variazioni dell’ozono nel tempo. Variazioni interannuali del contenuto totale di ozono (TOC) in su scala globale sono indicatori del cambiamento climatico. Ad esempio, una notevole diminuzione dei livelli di ozono tra il 1979 e il 1994. Sopra Europa occidentale, Siberia orientale e gli Stati Uniti orientali sono associati al riscaldamento climatico in queste aree, e un aumento dei livelli di ozono nella regione del Labrador è associato al raffreddamento in Groenlandia e nell’Atlantico occidentale.

Esistono anche connessioni tra le variazioni del TO in alcune aree geografiche e le anomalie della temperatura superficiale in altre. Ad esempio, analisi delle variazioni interannuali del TO nel mese di gennaio e della temperatura superficiale nel febbraio 1979-1994. ha dimostrato che per prevedere che tempo (freddo o caldo) sarà a febbraio in Siberia occidentale, è necessario osservare il livello di ozono in un punto a ovest dell'Inghilterra (50°N, 10°W).

Le prime ascensioni dei palloncini fino all'altezza massima raggiunta hanno mostrato che la variazione generale della temperatura al di sopra della tropopausa era abbastanza costante. Da ciò si è concluso che a queste altitudini non c'è (o quasi) un mescolamento verticale dell'aria. Risalite più recenti con radiosonda ad alta quota hanno rivelato cambiamenti stagionali significativi (monsonici) nel gradiente di temperatura equatore-polo e cambiamenti associati nella pressione e nei modelli del vento. Altro importante scopertaè associato a significativi cambiamenti intrastagionali di temperatura, vento e contenuto di ozono riscontrati nella stratosfera, principalmente nella stratosfera invernale. Questi cambiamenti intrastagionali sono particolarmente pronunciati nei cosiddetti riscaldamenti esplosivi nella stratosfera alle alte latitudini.

I primi dati importanti sui venti nella bassa stratosfera nella sua parte equatoriale furono forniti dall'eruzione del vulcano Krakatao il 27 agosto 1883, a seguito della quale quantità enorme polvere vulcanica. Questa circostanza ha permesso di ottenere le prime informazioni su alcune caratteristiche della stratosfera basse latitudini.

Il movimento della polvere vulcanica lo ha dimostrato zona equatoriale non solo al livello del mare, ma anche nella bassa stratosfera, la componente zonale del vento è diretta da est verso ovest, e la velocità di questi flussi orientali nella bassa stratosfera raggiunge valori significativi (25 - 50 m/sec) . Questi stratosferici venti orientali ho preso il nome Venti di Krakatao. I venti di Krakatao si piegano globo alle latitudini equatoriali (15° N – 15° S) ad altitudini di 25 – 40 km.

Nel 1909, la spedizione di Van Berson a Africa Centrale I venti occidentali furono scoperti per la prima volta nella stratosfera tropicale. Osservazioni successive hanno dimostrato la presenza di entrambi venti orientali Krakatao nella stratosfera tropicale e l'aspetto del western I venti di Berson. Venti occidentali Berson furono scoperti anche durante una serie di test atomici nelle Isole Marshall. Studi successivi hanno dimostrato che i venti nella bassa stratosfera tropicale cambiano direzione tra est e ovest con un periodo di circa 26-27 mesi. Ecco come è stato installato ciclo quasi biennale quando i venti prevalgono nello strato della stratosfera tropicale da 18 – 20 km a 35 km per circa un anno direzioni orientali e nel prossimo anno - quelli occidentali. La ciclicità quasi biennale è particolarmente pronunciata nella zona 8-10° su entrambi i lati dell'equatore e ha la sua massima ampiezza a circa 23 km, dove durata media Il ciclo è di circa 26 mesi. Ciascuno dei trasferimenti zonali appare prima negli strati superiori, ad un livello di circa 35 km, e si diffonde gradualmente verso il basso ad una velocità di 1–1,5 km al mese.

Nella stratosfera tropicale superiore è stata successivamente scoperta una ciclicità di sei mesi, che è in qualche modo collegata a quella di due anni.

Ultime ricerche La stratosfera, come notato sopra, rivela una relazione significativa tra essa e la troposfera. Ad esempio, alcuni studi hanno dimostrato che la propagazione del segnale climatico dalla troposfera alla stratosfera avviene abbastanza rapidamente, entro 3-10 giorni. Successivamente, il segnale anomalo persiste nella stratosfera molto più a lungo (15-40 giorni), il che dà motivo di previsione a lungo termine meteo secondo i parametri della stratosfera.

Letteratura:
P.N. Tverskoy. Corso di meteorologia. Gidrometeoizdat, 1962.
Atmosfera della Terra. Collezione. Mosca, 1953.
AL. Katz. Circolazione nella stratosfera e nella mesosfera. Gidrometeoizdat, 1968.
Sono stati utilizzati anche materiali delle riviste “Meteorology and Hydrology” e “Science and Life”.

La stratosfera è uno dei strati superiori busta d'aria del nostro pianeta. Inizia ad un'altitudine di circa 11 km dal suolo. Gli aerei passeggeri non volano più qui e le nuvole si formano raramente. Situato nella stratosfera strato di ozono La Terra è un guscio sottile che protegge il pianeta dalla penetrazione delle dannose radiazioni ultraviolette.

L'involucro d'aria del pianeta

L'atmosfera è il guscio gassoso della Terra, adiacente con la sua superficie interna all'idrosfera e alla crosta terrestre. Il suo confine esterno passa gradualmente nello spazio. La composizione dell'atmosfera comprende gas: azoto, ossigeno, argon, anidride carbonica e così via, nonché impurità sotto forma di polvere, gocce d'acqua, cristalli di ghiaccio e prodotti della combustione. Il rapporto tra gli elementi principali del guscio d'aria rimane costante. Le eccezioni sono l'anidride carbonica e l'acqua: la loro quantità nell'atmosfera cambia spesso.

Strati di guscio di gas

L'atmosfera è divisa in più strati, posti uno sopra l'altro e aventi le seguenti caratteristiche:

strato limite - direttamente adiacente alla superficie del pianeta, che si estende fino a un'altezza di 1-2 km;

troposfera - il secondo strato, il confine esterno si trova in media ad un'altitudine di 11 km, quasi tutto il vapore acqueo dell'atmosfera si concentra qui, si formano nuvole, sorgono cicloni e anticicloni e con l'aumentare dell'altitudine la temperatura aumenta;

tropopausa: uno strato di transizione caratterizzato dalla cessazione della diminuzione della temperatura;

la stratosfera è uno strato che si estende fino a 50 km di altezza ed è diviso in tre zone: da 11 a 25 km la temperatura cambia leggermente, da 25 a 40 la temperatura aumenta, da 40 a 50 la temperatura rimane costante (stratopausa );

la mesosfera si estende fino ad un'altezza di 80-90 km;

la termosfera arriva a 700-800 km sopra il livello del mare, qui a quota 100 km si trova la linea di Karman, che viene presa come confine tra l’atmosfera terrestre e lo spazio;

L'esosfera è anche chiamata zona di dispersione: qui le particelle di materia si perdono in gran parte e volano via nello spazio.

Cambiamenti di temperatura nella stratosfera

Quindi, la stratosfera è la parte del guscio di gas del pianeta che segue la troposfera. Qui la temperatura dell'aria, costante per tutta la tropopausa, comincia a cambiare. L'altezza della stratosfera è di circa 40 km. Il limite inferiore è di 11 km sul livello del mare. A partire da questo punto la temperatura subisce lievi variazioni. Ad un'altitudine di 25 km, la velocità di riscaldamento inizia ad aumentare lentamente. A 40 km sopra il livello del mare la temperatura sale da -56,5º a +0,8ºС. Poi si rimane prossimi allo zero gradi fino a quote di 50-55 km. La zona tra 40 e 55 chilometri è chiamata stratopausa perché qui la temperatura non cambia. È una zona di transizione dalla stratosfera alla mesosfera.

Caratteristiche della stratosfera

La stratosfera terrestre contiene circa il 20% della massa dell'intera atmosfera. L'aria qui è così rarefatta che è impossibile per una persona rimanere senza una tuta spaziale speciale. Questo fatto è uno dei motivi per cui i voli nella stratosfera hanno iniziato ad essere effettuati solo in tempi relativamente recenti.

Un'altra caratteristica del guscio di gas del pianeta ad un'altitudine di 11-50 km è proprio piccola quantità vapore acqueo. Per questo motivo nella stratosfera non si formano quasi mai le nuvole. Non è solo per loro materiale da costruzione. Raramente però è possibile osservare le cosiddette nubi di madreperla con cui è “decorata” la stratosfera (foto sotto) ad un'altitudine di 20-30 km sul livello del mare. Formazioni sottili, come se brillassero dall'interno, possono essere osservate dopo il tramonto o prima dell'alba. La forma delle nuvole madreperlacee è simile ai cirri o ai cirrocumuli.

Lo strato di ozono della Terra

Casa caratteristica distintiva La stratosfera è la massima concentrazione di ozono nell'intera atmosfera. Si forma sotto l'influenza della luce solare e protegge tutta la vita sul pianeta dalle loro radiazioni distruttive. Lo strato di ozono della Terra si trova ad un'altitudine di 20-25 km sopra il livello del mare. Le molecole di O 3 sono distribuite in tutta la stratosfera ed esistono anche vicino alla superficie del pianeta, ma a questo livello si osserva la loro concentrazione più alta.

Va notato che lo strato di ozono della Terra è solo 3-4 mm. Questo sarà il suo spessore se le particelle di questo gas vengono poste in condizioni di pressione normale, ad esempio vicino alla superficie del pianeta. L'ozono si forma a seguito della rottura di una molecola di ossigeno sotto l'influenza della radiazione ultravioletta in due atomi. Uno di questi si combina con una molecola "intera" e si forma l'ozono: O 3.

Difensore pericoloso

Pertanto, oggi la stratosfera è uno strato dell'atmosfera più esplorato rispetto all'inizio del secolo scorso. Tuttavia, il futuro dello strato di ozono, senza il quale la vita sulla Terra non sarebbe nata, rimane poco chiaro. Mentre i paesi stanno riducendo la produzione di freon, alcuni scienziati affermano che ciò non porterà molti benefici, almeno a questo ritmo, mentre altri dicono che non è affatto necessario, poiché la maggior parte sostanze nociveè formato naturalmente. Il tempo giudicherà chi ha ragione.

L'atmosfera terrestre è l'involucro gassoso del pianeta. Il limite inferiore dell'atmosfera passa vicino alla superficie terrestre (idrosfera e crosta terrestre), UN limite superioreè la regione a contatto con lo spazio (122 km). L'atmosfera contiene molto elementi diversi. I principali sono: 78% azoto, 20% ossigeno, 1% argon, anidride carbonica, neon gallio, idrogeno, ecc. Fatti interessanti possono essere trovati alla fine dell'articolo o cliccando su.

L'atmosfera ha strati d'aria chiaramente definiti. Gli strati d'aria differiscono tra loro per temperatura, differenza di gas e loro densità e. Va notato che gli strati della stratosfera e della troposfera proteggono la Terra dalle radiazioni solari. Negli strati superiori un organismo vivente può ricevere dose letale spettro solare ultravioletto. Per passare rapidamente al livello dell'atmosfera desiderata, fare clic sul livello corrispondente:

Troposfera e tropopausa

Troposfera: temperatura, pressione, altitudine

Il limite superiore è di circa 8 - 10 km. IN latitudini temperate 16 - 18 km e al polare 10 - 12 km. Troposfera- Questo è lo strato principale inferiore dell'atmosfera. Questo strato contiene più dell'80% della massa totale aria atmosferica e vicino al 90% di tutto il vapore acqueo. È nella troposfera che si verificano la convezione e la turbolenza, si formano e si verificano i cicloni. Temperatura diminuisce con l'aumentare dell'altitudine. Pendenza: 0,65°/100 m. La terra riscaldata e l'acqua riscaldano l'aria circostante. L'aria riscaldata sale, si raffredda e forma le nuvole. La temperatura nei limiti superiori dello strato può raggiungere – 50/70 °C.

È in questo strato che si verificano i cambiamenti climatici condizioni meteorologiche. Viene chiamato il limite inferiore della troposfera piano terra, poiché contiene molti microrganismi volatili e polvere. La velocità del vento aumenta con l'aumentare dell'altezza in questo strato.

Tropopausa

Questo è lo strato di transizione dalla troposfera alla stratosfera. Qui la dipendenza dalla temperatura diminuisce con l'aumentare dell'altitudine si ferma. La tropopausa è l'altezza minima alla quale il gradiente di temperatura verticale scende a 0,2°C/100 m. L'altezza della tropopausa dipende da forti eventi climatici come i cicloni. L'altezza della tropopausa diminuisce al di sopra dei cicloni e aumenta al di sopra degli anticicloni.

Stratosfera e stratopausa

L'altezza dello strato della stratosfera è di circa 11-50 km. Ad un'altitudine di 11 - 25 km si verifica un leggero cambiamento di temperatura. Ad un'altitudine di 25 - 40 km si osserva inversione temperature, da 56,5 si sale a 0,8°C. Da 40 km a 55 km la temperatura rimane intorno a 0°C. Questa zona è chiamata - Stratopausa.

Nella stratosfera si osserva l'effetto della radiazione solare sulle molecole di gas che si dissociano in atomi; Non c'è quasi vapore acqueo in questo strato. I moderni aerei commerciali supersonici volano ad altitudini fino a 20 km a causa di condizioni di volo stabili. I palloni meteorologici ad alta quota raggiungono un'altezza di 40 km. Ci sono stabili correnti d'aria, la loro velocità raggiunge i 300 km/h. Concentrato anche in questo strato ozono, uno strato che assorbe i raggi ultravioletti.

Mesosfera e Mesopausa: composizione, reazioni, temperatura

Lo strato della mesosfera inizia a circa 50 km di altitudine e termina a 80 - 90 km. Le temperature diminuiscono con l'aumentare dell'altitudine, circa 0,25-0,3°C/100 m. Il principale effetto energetico qui è lo scambio di calore radiante. Processi fotochimici complessi che coinvolgono i radicali liberi (ha 1 o 2 elettroni spaiati) perché implementano incandescenza atmosfera.

Quasi tutte le meteore bruciano nella mesosfera. Gli scienziati hanno chiamato questa zona: Ignorosfera. Questa zona è difficile da esplorare, poiché qui l'aerodinamica è molto scarsa a causa della densità dell'aria, che è 1000 volte inferiore a quella della Terra. E per il lancio di satelliti artificiali la densità è ancora molto alta. La ricerca viene effettuata utilizzando razzi meteorologici, ma questa è una perversione. Mesopausa strato di transizione tra mesosfera e termosfera. Ha una temperatura di almeno -90°C.

Linea Karman

Linea tascabile chiamato il confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio. Secondo la Federazione Internazionale dell'Aviazione (FAI), l'altezza di questo confine è di 100 km. Questa definizione è stata data in onore dello scienziato americano Theodore Von Karman. Ha determinato che approssimativamente a questa altitudine la densità dell'atmosfera è così bassa che qui l'aviazione aerodinamica diventa impossibile, poiché la velocità dell'aereo deve essere maggiore velocità di fuga. A tale altezza, il concetto di barriera del suono perde il suo significato. Qui per gestire aereoè possibile solo a causa delle forze reattive.

Termosfera e Termopausa

Il limite superiore di questo strato è di circa 800 km. La temperatura sale fino a circa 300 km di altitudine dove raggiunge circa 1500 K. Al di sopra la temperatura rimane invariata. In questo strato si verifica aurora - Si verifica a causa dell'effetto della radiazione solare sull'aria. Questo processo è anche chiamato ionizzazione dell'ossigeno atmosferico.

A causa della scarsa rarefazione dell'aria i voli sopra la linea Karman sono possibili solo entro traiettorie balistiche. Tutti i voli orbitali con equipaggio (eccetto i voli verso la Luna) si svolgono in questo strato dell'atmosfera.

Esosfera: densità, temperatura, altezza

L'altezza dell'esosfera è superiore a 700 km. Qui il gas è molto rarefatto e il processo avviene dissipazione— perdita di particelle nello spazio interplanetario. La velocità di tali particelle può raggiungere 11,2 km/sec. Un aumento dell'attività solare porta ad un'espansione dello spessore di questo strato.

• Il guscio di gas non vola nello spazio a causa della gravità. L'aria è costituita da particelle che hanno una propria massa. Dalla legge di gravità possiamo concludere che ogni oggetto dotato di massa è attratto dalla Terra.
• La legge di Buys-Ballot afferma che se ti trovi nell'emisfero settentrionale e stai con le spalle al vento, la zona si troverà sulla destra alta pressione e a sinistra - in basso. Nell’emisfero australe tutto andrà al contrario.

L'atmosfera è l'involucro gassoso del nostro pianeta, che ruota insieme alla Terra. Il gas presente nell'atmosfera si chiama aria. L'atmosfera è in contatto con l'idrosfera e ricopre parzialmente la litosfera. Ma i limiti massimi sono difficili da determinare. È convenzionalmente accettato che l'atmosfera si estenda verso l'alto per circa tremila chilometri. Lì scorre dolcemente nello spazio senz'aria.

Composizione chimica dell'atmosfera terrestre

Formazione composizione chimica l'atmosfera è iniziata circa quattro miliardi di anni fa. Inizialmente, l'atmosfera era costituita solo da gas leggeri: elio e idrogeno. Secondo gli scienziati, i prerequisiti iniziali per la creazione di un guscio di gas attorno alla Terra erano le eruzioni vulcaniche che, insieme alla lava, emettevano enormi quantità di gas. Successivamente è iniziato lo scambio di gas spazi acquatici, con gli organismi viventi, con i prodotti delle loro attività. La composizione dell'aria è gradualmente cambiata e forma moderna registrato diversi milioni di anni fa.

I componenti principali dell'atmosfera sono l'azoto (circa il 79%) e l'ossigeno (20%). La restante percentuale (1%) è costituita dai seguenti gas: argon, neon, elio, metano, anidride carbonica, idrogeno, kripton, xeno, ozono, ammoniaca, biossido di zolfo e di azoto, protossido di azoto e monossido di carbonio, che rientrano in questo uno per cento.

Inoltre, l'aria contiene vapore acqueo e particolato (polline, polvere, cristalli di sale, impurità di aerosol).

IN ultimamente gli scienziati notano non qualitativi, ma cambiamento quantitativo alcuni ingredienti dell'aria. E la ragione di ciò è l'uomo e le sue attività. Solo negli ultimi 100 anni, i livelli di anidride carbonica sono aumentati in modo significativo! Tutto ciò è irto di numerosi problemi, il più globale dei quali è il cambiamento climatico.

Formazione del tempo e del clima

L'atmosfera sta giocando ruolo vitale nella formazione del clima e del tempo sulla Terra. Molto dipende dalla quantità di luce solare, dalla natura della superficie sottostante e dalla circolazione atmosferica.

Esaminiamo i fattori in ordine.

1. L'atmosfera trasmette il calore dei raggi solari e assorbe le radiazioni nocive. Il fatto che i raggi del sole cadano su diverse parti della Terra sotto angoli diversi, lo sapevano gli antichi greci. La stessa parola "clima" tradotta dal greco antico significa "pendenza". Quindi, all'equatore, i raggi del sole cadono quasi verticalmente, motivo per cui qui fa molto caldo. Più ci si avvicina ai poli, maggiore è l'angolo di inclinazione. E la temperatura scende.

2. A causa del riscaldamento non uniforme della Terra, nell'atmosfera si formano correnti d'aria. Sono classificati in base alle loro dimensioni. I più piccoli (decine e centinaia di metri) sono venti locali. Seguono monsoni e alisei, cicloni e anticicloni e zone frontali planetarie.

Tutto questo masse d'aria costantemente in movimento. Alcuni di loro sono piuttosto statici. Ad esempio, gli alisei che soffiano dalle zone subtropicali verso l'equatore. Il movimento degli altri dipende in gran parte dalla pressione atmosferica.

3. La pressione atmosferica è un altro fattore che influenza la formazione del clima. Questa è la pressione dell'aria sulla superficie della terra. Come è noto, le masse d'aria si spostano da una zona ad alta pressione atmosferica verso una zona dove tale pressione è minore.

Sono assegnate un totale di 7 zone. Equatore - zona bassa pressione. Inoltre, su entrambi i lati dell'equatore fino alle latitudini trenta c'è una zona di alta pressione. Da 30° a 60° - nuovamente bassa pressione. E da 60° ai poli c'è una zona di alta pressione. Tra queste zone circolano masse d'aria. Quelli che vengono dal mare alla terra portano pioggia e maltempo, e quelli che soffiano dai continenti portano tempo sereno e secco. Nei luoghi in cui le correnti d'aria si scontrano, si formano zone fronte atmosferico, che sono caratterizzati da precipitazioni e tempo inclemente e ventoso.

Gli scienziati hanno dimostrato che anche il benessere di una persona dipende dalla pressione atmosferica. Di standard internazionali normale pressione atmosferica- 760 mmHg. colonna alla temperatura di 0°C. Questo indicatore è calcolato per quelle aree di territorio che sono quasi al livello del mare. Con l'altitudine la pressione diminuisce. Pertanto, ad esempio, per San Pietroburgo 760 mm Hg. - questa è la norma. Ma per Mosca, che si trova più in alto, pressione normale-748 mmHg.

La pressione cambia non solo verticalmente, ma anche orizzontalmente. Ciò è particolarmente sentito durante il passaggio dei cicloni.

La struttura dell'atmosfera

L'atmosfera ricorda torta a strati. E ogni strato ha le sue caratteristiche.

. Troposfera- lo strato più vicino alla Terra. Lo "spessore" di questo strato cambia con la distanza dall'equatore. Sopra l'equatore lo strato si estende verso l'alto per 16-18 km, in zone temperate- a 10-12 km, ai poli - a 8-10 km.

È qui che sono contenuti l'80% della massa d'aria totale e il 90% del vapore acqueo. Qui si formano le nuvole, sorgono cicloni e anticicloni. La temperatura dell'aria dipende dall'altitudine della zona. In media diminuisce di 0,65° C ogni 100 metri.

. Tropopausa- strato di transizione dell'atmosfera. La sua altezza varia da diverse centinaia di metri a 1-2 km. La temperatura dell'aria in estate è più alta che in inverno. Ad esempio, sopra i poli in inverno è -65° C. E sopra l'equatore è -70° C in qualsiasi periodo dell'anno.

. Stratosfera- questo è uno strato il cui limite superiore si trova ad un'altitudine di 50-55 chilometri. La turbolenza qui è bassa, il contenuto di vapore acqueo nell'aria è trascurabile. Ma c'è molto ozono. La sua massima concentrazione è ad un'altitudine di 20-25 km. Nella stratosfera la temperatura dell'aria inizia a salire e raggiunge i +0,8° C. Ciò è dovuto al fatto che lo strato di ozono interagisce con le radiazioni ultraviolette.

. Stratopausa- un basso strato intermedio tra la stratosfera e la mesosfera che la segue.

. Mesosfera- il limite superiore di questo strato è di 80-85 chilometri. Qui si verificano complessi processi fotochimici che coinvolgono i radicali liberi. Sono loro che forniscono quella dolce luce blu del nostro pianeta, che si vede dallo spazio.

La maggior parte delle comete e dei meteoriti bruciano nella mesosfera.

. Mesopausa- lo strato intermedio successivo, la cui temperatura dell'aria è di almeno -90°.

. Termosfera- il limite inferiore inizia ad un'altitudine di 80 - 90 km, mentre il limite superiore dello strato corre a circa 800 km. La temperatura dell'aria sta aumentando. Può variare da +500° C a +1000° C. Durante il giorno le escursioni termiche ammontano a centinaia di gradi! Ma l’aria qui è così rarefatta che intendere il termine “temperatura” come lo immaginiamo non è appropriato qui.

. Ionosfera- unisce la mesosfera, la mesopausa e la termosfera. L'aria qui è costituita principalmente da molecole di ossigeno e azoto, nonché da plasma quasi neutro. raggi del sole Quando entrano nella ionosfera, le molecole d'aria sono fortemente ionizzate. IN strato inferiore(fino a 90 km) il grado di ionizzazione è basso. Più è alto, maggiore è la ionizzazione. Quindi, ad un'altitudine di 100-110 km, gli elettroni sono concentrati. Questo aiuta a riflettere le onde radio corte e medie.

Lo strato più importante della ionosfera è quello superiore, che si trova ad un'altitudine di 150-400 km. La sua particolarità è che riflette le onde radio e questo facilita la trasmissione dei segnali radio a distanze considerevoli.

È nella ionosfera che si verifica un fenomeno come l'aurora.

. Esosfera- è costituito da atomi di ossigeno, elio e idrogeno. Il gas in questo strato è molto rarefatto e gli atomi di idrogeno spesso fuggono nello spazio. Pertanto, questo strato è chiamato “zona di dispersione”.

Il primo scienziato a suggerire che la nostra atmosfera abbia un peso fu l'italiano E. Torricelli. Ostap Bender, ad esempio, nel suo romanzo “Il vitello d'oro” lamentava che ogni persona è schiacciata da una colonna d'aria del peso di 14 kg! Ma il grande intrigante si sbagliava un po’. Un adulto sperimenta una pressione di 13-15 tonnellate! Ma non sentiamo questa pesantezza, perché la pressione atmosferica è bilanciata dalla pressione interna di una persona. Il peso della nostra atmosfera è di 5.300.000.000.000.000 di tonnellate. La cifra è colossale, sebbene sia solo un milionesimo del peso del nostro pianeta.

L’atmosfera è ciò che rende possibile la vita sulla Terra. Riceviamo le primissime informazioni e fatti sull'atmosfera scuola elementare. Al liceo acquisiamo più familiarità con questo concetto durante le lezioni di geografia.

Concetto di atmosfera terrestre

Non solo la Terra ha un'atmosfera, ma anche altro corpi celesti. Questo è il nome dato al guscio gassoso che circonda i pianeti. La composizione di questo strato di gas pianeti diversiè significativamente diverso. Diamo un'occhiata alle informazioni e ai fatti di base sull'aria altrimenti chiamata.

Il suo componente più importante è l'ossigeno. Alcune persone pensano erroneamente che l'atmosfera terrestre sia costituita interamente da ossigeno, ma in realtà l'aria è una miscela di gas. Contiene il 78% di azoto e il 21% di ossigeno. Il restante 1% comprende ozono, argon, anidride carbonica e vapore acqueo. Anche se la percentuale di questi gas è piccola, svolgono una funzione importante: assorbono una parte significativa dell'energia radiante solare, impedendo così alla stella di trasformare in cenere tutta la vita sul nostro pianeta. Le proprietà dell'atmosfera cambiano a seconda dell'altitudine. Ad esempio, ad un'altitudine di 65 km, l'azoto è pari all'86% e l'ossigeno al 19%.

Composizione dell'atmosfera terrestre

• Anidride carbonica necessari per la nutrizione delle piante. Appare nell'atmosfera come risultato del processo di respirazione degli organismi viventi, della putrefazione e della combustione. La sua assenza nell'atmosfera renderebbe impossibile l'esistenza di qualsiasi pianta.
• Ossigeno- una componente vitale dell'atmosfera per l'uomo. La sua presenza è una condizione per l'esistenza di tutti gli organismi viventi. Costituisce circa il 20% del volume totale dei gas atmosferici.
• Ozonoè un assorbitore naturale della radiazione ultravioletta solare, che ha un effetto dannoso sugli organismi viventi. La maggior parte forma uno strato separato dell'atmosfera: lo schermo dell'ozono. Recentemente, l'attività umana ha portato al fatto che sta gradualmente iniziando a crollare, ma poiché è di grande importanza, si sta svolgendo un lavoro attivo per preservarlo e ripristinarlo.
• vapore acqueo determina l'umidità dell'aria. Il suo contenuto può variare a seconda vari fattori: temperatura dell'aria, collocazione territoriale, stagione. A basse temperature c'è pochissimo vapore acqueo nell'aria, forse meno dell'1%, mentre ad alte temperature la sua quantità raggiunge il 4%.
• Oltre a tutto quanto sopra, la composizione atmosfera terrestre c'è sempre una certa percentuale impurità solide e liquide. Si tratta di fuliggine, cenere, sale marino, polvere, gocce d'acqua, microrganismi. Possono entrare nell'aria sia naturalmente che antropicamente.

Strati dell'atmosfera

La temperatura, la densità e la composizione qualitativa dell'aria non sono le stesse ovunque altezze diverse. Per questo motivo è consuetudine distinguere diversi strati dell'atmosfera. Ognuno di loro ha le sue caratteristiche. Scopriamo quali strati dell'atmosfera si distinguono:

• Troposfera: questo strato dell'atmosfera è il più vicino alla superficie terrestre. La sua altezza è di 8-10 km sopra i poli e di 16-18 km ai tropici. Qui si trova il 90% di tutto il vapore acqueo nell'atmosfera, quindi si verifica la formazione attiva di nuvole. Anche in questo strato si osservano processi come il movimento dell'aria (vento), la turbolenza e la convezione. Le temperature variano da +45 gradi a mezzogiorno a tempo caldo anni ai tropici fino a -65 gradi ai poli.
• La stratosfera è il secondo strato più distante dell'atmosfera. Situato ad un'altitudine compresa tra 11 e 50 km. Nello strato inferiore della stratosfera la temperatura è di circa -55, allontanandosi dalla Terra aumenta fino a +1˚С; Questa regione è chiamata inversione ed è il confine tra la stratosfera e la mesosfera.
• La mesosfera si trova ad un'altitudine compresa tra 50 e 90 km. La temperatura al limite inferiore è di circa 0, al limite superiore raggiunge -80...-90 ˚С. I meteoriti che entrano nell'atmosfera terrestre bruciano completamente nella mesosfera, motivo per cui qui si verificano bagliori d'aria.
• La termosfera ha uno spessore di circa 700 km. In questo strato dell'atmosfera sorgono aurora boreale. Appaiono a causa dell'influenza della radiazione cosmica e della radiazione proveniente dal Sole.
• L'esosfera è una zona di dispersione dell'aria. Qui la concentrazione di gas è piccola e gradualmente fuggono nello spazio interplanetario.

Il confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio esterno è considerato di 100 km. Questa linea è chiamata linea Karman.

Pressione atmosferica

Quando ascoltiamo le previsioni del tempo, spesso sentiamo le letture della pressione barometrica. Ma cosa significa pressione atmosferica e come può influenzarci?

Abbiamo scoperto che l'aria è composta da gas e impurità. Ciascuno di questi componenti ha il proprio peso, il che significa che l'atmosfera non è priva di peso, come si credeva fino al XVII secolo. La pressione atmosferica è la forza con cui tutti gli strati dell'atmosfera premono sulla superficie della Terra e su tutti gli oggetti.

Gli scienziati hanno effettuato calcoli complessi e lo hanno dimostrato metro quadrato Nell'area l'atmosfera preme con una forza di 10.333 kg. Significa, corpo umano esposto alla pressione dell'aria, il cui peso è di 12-15 tonnellate. Perché non lo sentiamo? È la nostra pressione interna che ci salva, che equilibra quella esterna. Puoi sentire la pressione dell'atmosfera mentre sei in aereo o in alta montagna, poiché la pressione atmosferica in quota è molto inferiore. In questo caso sono possibili disturbi fisici, orecchie bloccate e vertigini.

Si può dire molto sull'atmosfera circostante. Sappiamo molto di lei fatti interessanti, e alcuni di essi possono sembrare sorprendenti:

• Il peso dell'atmosfera terrestre è di 5.300.000.000.000.000 di tonnellate.
• Promuove la trasmissione del suono. Ad un'altitudine di oltre 100 km, questa proprietà scompare a causa dei cambiamenti nella composizione dell'atmosfera.
• Il movimento dell'atmosfera è provocato dal riscaldamento non uniforme della superficie terrestre.
• Un termometro viene utilizzato per determinare la temperatura dell'aria e un barometro viene utilizzato per determinare la pressione dell'atmosfera.
• La presenza di un'atmosfera salva ogni giorno il nostro pianeta da 100 tonnellate di meteoriti.
• La composizione dell'aria rimase fissa per diverse centinaia di milioni di anni, ma iniziò a cambiare con l'inizio di una rapida attività industriale.
• Si ritiene che l'atmosfera si estenda verso l'alto fino a un'altezza di 3000 km.

L'importanza dell'atmosfera per l'uomo

La zona fisiologica dell'atmosfera è di 5 km. Ad un'altitudine di 5000 m sul livello del mare, una persona inizia a sperimentare la carenza di ossigeno, che si esprime in una diminuzione delle prestazioni e nel deterioramento del benessere. Ciò dimostra che una persona non può sopravvivere in uno spazio dove non è presente questa straordinaria miscela di gas.

Tutte le informazioni e i fatti sull'atmosfera confermano solo la sua importanza per le persone. Grazie alla sua presenza è diventato possibile lo sviluppo della vita sulla Terra. Già oggi, dopo aver valutato l’entità del danno che l’umanità è in grado di causare con le sue azioni all’aria vivificante, dovremmo pensare a ulteriori misure per preservare e ripristinare l’atmosfera.