خصائص الطبقات العليا من الغلاف الجوي. أَجواء

10.045×10 3 J/(kg*K) (في نطاق درجة الحرارة من 0-100 درجة مئوية)، C v 8.3710*10 3 J/(kg*K) (0-1500 درجة مئوية). ذوبان الهواء في الماء عند 0 درجة مئوية هو 0.036%، عند 25 درجة مئوية - 0.22%.

تكوين الغلاف الجوي

تاريخ تكوين الغلاف الجوي

التاريخ المبكر

حاليًا، لا يستطيع العلم تتبع جميع مراحل تكوين الأرض بدقة مائة بالمائة. وفقا للنظرية الأكثر شيوعا، كان للغلاف الجوي للأرض أربعة تركيبات مختلفة مع مرور الوقت. في البداية، كان يتكون من غازات خفيفة (الهيدروجين والهيليوم) تم التقاطها من الفضاء بين الكواكب. هذا هو ما يسمى الجو الابتدائي. وفي المرحلة التالية، أدى النشاط البركاني النشط إلى تشبع الغلاف الجوي بغازات أخرى غير الهيدروجين (الهيدروكربونات والأمونيا وبخار الماء). هذه هي الطريقة التي تم تشكيلها جو ثانوي. وكان هذا الجو التصالحي. علاوة على ذلك، تم تحديد عملية تكوين الغلاف الجوي من خلال العوامل التالية:

التسرب المستمر للهيدروجين إلى الفضاء بين الكواكب؛
التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الغلاف الجوي تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية وتصريفات البرق وبعض العوامل الأخرى.

تدريجيا هذه العوامل أدت إلى تشكيل الجو الثالث، تتميز بمحتوى أقل بكثير من الهيدروجين ومحتوى أعلى بكثير من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون (يتكون نتيجة التفاعلات الكيميائية من الأمونيا والهيدروكربونات).

ظهور الحياة والأكسجين

ومع ظهور الكائنات الحية على الأرض نتيجة عملية التمثيل الضوئي، مصحوبة بإطلاق الأكسجين وامتصاص ثاني أكسيد الكربون، بدأ تكوين الغلاف الجوي يتغير. ومع ذلك، هناك بيانات (تحليل التركيب النظائري للأكسجين الجوي وتلك المنطلقة أثناء عملية التمثيل الضوئي) تشير إلى الأصل الجيولوجي للأكسجين الجوي.

في البداية، تم إنفاق الأكسجين على أكسدة المركبات المخفضة - الهيدروكربونات، والشكل الحديدي من الحديد الموجود في المحيطات، وما إلى ذلك. وفي نهاية هذه المرحلة، بدأ محتوى الأكسجين في الغلاف الجوي في الزيادة.

في التسعينيات، أجريت تجارب لإنشاء نظام بيئي مغلق ("المحيط الحيوي 2")، لم يكن من الممكن خلالها إنشاء نظام مستقر بتركيبة هوائية موحدة. أدى تأثير الكائنات الحية الدقيقة إلى انخفاض مستويات الأكسجين وزيادة كمية ثاني أكسيد الكربون.

نتروجين

يرجع تكوين كمية كبيرة من N 2 إلى أكسدة الغلاف الجوي الأولي للأمونيا والهيدروجين مع الجزيئي O 2، الذي بدأ يأتي من سطح الكوكب نتيجة لعملية التمثيل الضوئي، منذ حوالي 3 مليارات سنة (وفقًا وفي نسخة أخرى، الأكسجين الجوي له أصل جيولوجي). يتأكسد النيتروجين إلى NO في الغلاف الجوي العلوي، ويستخدم في الصناعة ويرتبط بالبكتيريا المثبتة للنيتروجين، بينما يتم إطلاق N2 في الغلاف الجوي نتيجة لنزع النترات والمركبات الأخرى المحتوية على النيتروجين.

النيتروجين N 2 هو غاز خامل ولا يتفاعل إلا في ظل ظروف محددة (على سبيل المثال، أثناء تفريغ البرق). يمكن للبكتيريا الزرقاء وبعض البكتيريا (على سبيل المثال، البكتيريا العقيدية التي تشكل تكافل ريزوبي مع النباتات البقولية) أن تؤكسدها وتحولها إلى شكل بيولوجي.

وتستخدم أكسدة النيتروجين الجزيئي بواسطة التفريغ الكهربائي في الإنتاج الصناعي للأسمدة النيتروجينية، كما أدت إلى تكوين رواسب فريدة من النترات في صحراء أتاكاما التشيلية.

غازات نبيلة

يعد احتراق الوقود المصدر الرئيسي للغازات الملوثة (CO، NO، SO2). ويتأكسد ثاني أكسيد الكبريت بواسطة الهواء O2 إلى SO3 في الطبقات العليا من الغلاف الجوي، والذي يتفاعل مع أبخرة H2O وNH3، ويعود الناتج H2SO4 و(NH4)2SO4 إلى سطح الأرض. جنبا إلى جنب مع هطول الأمطار. يؤدي استخدام محركات الاحتراق الداخلي إلى تلوث الغلاف الجوي بشكل كبير بأكاسيد النيتروجين والهيدروكربونات ومركبات الرصاص.

ينجم تلوث الغلاف الجوي عن أسباب طبيعية (الانفجارات البركانية، والعواصف الترابية، وترحيل قطرات مياه البحر وجزيئات حبوب اللقاح النباتية، وما إلى ذلك) والأنشطة الاقتصادية البشرية (استخراج الخامات ومواد البناء، وحرق الوقود، وصناعة الأسمنت، وما إلى ذلك). .) . يعد الإطلاق المكثف على نطاق واسع للمواد الجسيمية في الغلاف الجوي أحد الأسباب المحتملة لتغير المناخ على هذا الكوكب.

هيكل الغلاف الجوي وخصائص القذائف الفردية

يتم تحديد الحالة المادية للغلاف الجوي حسب الطقس والمناخ. المعلمات الأساسية للغلاف الجوي: كثافة الهواء والضغط ودرجة الحرارة والتكوين. ومع زيادة الارتفاع، تنخفض كثافة الهواء والضغط الجوي. تتغير درجة الحرارة أيضًا مع تغيرات الارتفاع. ويتميز الهيكل الرأسي للغلاف الجوي باختلاف درجات الحرارة والخواص الكهربائية، واختلاف الظروف الجوية. اعتمادًا على درجة حرارة الغلاف الجوي، يتم تمييز الطبقات الرئيسية التالية: التروبوسفير، الستراتوسفير، الميزوسفير، الغلاف الحراري، الغلاف الخارجي (المجال المتناثر). تسمى المناطق الانتقالية في الغلاف الجوي بين الأصداف المتجاورة التروبوبوز، والستراتوبوز، وما إلى ذلك، على التوالي.

التروبوسفير

الستراتوسفير

في الستراتوسفير، يتم الاحتفاظ بمعظم جزء الموجة القصيرة من الأشعة فوق البنفسجية (180-200 نانومتر) وتتحول طاقة الموجات القصيرة. وتحت تأثير هذه الأشعة تتغير المجالات المغناطيسية، وتتفكك الجزيئات، ويحدث التأين، ويحدث تكوين جديد للغازات والمركبات الكيميائية الأخرى. يمكن ملاحظة هذه العمليات على شكل أضواء شمالية، وبرق، وتوهجات أخرى.

في طبقة الستراتوسفير والطبقات العليا، تحت تأثير الإشعاع الشمسي، تتفكك جزيئات الغاز إلى ذرات (فوق 80 كم CO 2 وH 2 تنفصل، فوق 150 كم - O 2، فوق 300 كم - H 2). على ارتفاع 100-400 كم، يحدث تأين الغازات أيضًا في الغلاف الأيوني، على ارتفاع 320 كم، يكون تركيز الجسيمات المشحونة (O + 2، O − 2، N + 2) ~ 1/300 من تركيز الجزيئات المحايدة. توجد في الطبقات العليا من الغلاف الجوي جذور حرة - OH، HO 2، إلخ.

لا يوجد بخار ماء تقريبًا في طبقة الستراتوسفير.

الميزوسفير

على ارتفاع 100 كيلومتر، يكون الغلاف الجوي عبارة عن خليط متجانس ومختلط جيدًا من الغازات. في الطبقات العليا، يعتمد توزيع الغازات حسب الارتفاع على أوزانها الجزيئية، ويتناقص تركيز الغازات الأثقل بشكل أسرع مع المسافة من سطح الأرض. بسبب انخفاض كثافة الغاز، تنخفض درجة الحرارة من 0 درجة مئوية في طبقة الستراتوسفير إلى -110 درجة مئوية في طبقة الميزوسفير. ومع ذلك، فإن الطاقة الحركية للجزيئات الفردية على ارتفاعات 200-250 كم تتوافق مع درجة حرارة ~ 1500 درجة مئوية. فوق 200 كم، لوحظت تقلبات كبيرة في درجة الحرارة وكثافة الغاز في الزمان والمكان.

على ارتفاع حوالي 2000-3000 كيلومتر، يتحول الغلاف الخارجي تدريجياً إلى ما يسمى بالفراغ القريب من الفضاء، وهو مليء بجزيئات شديدة التخلخل من الغاز بين الكواكب، وخاصة ذرات الهيدروجين. لكن هذا الغاز لا يمثل سوى جزء من المادة الموجودة بين الكواكب. ويتكون الجزء الآخر من جزيئات الغبار ذات الأصل المذنب والنيزكي. بالإضافة إلى هذه الجزيئات النادرة للغاية، يخترق هذا الفضاء الإشعاع الكهرومغناطيسي والجسيمي ذو الأصل الشمسي والمجري.

تمثل طبقة التروبوسفير حوالي 80٪ من كتلة الغلاف الجوي، والستراتوسفير - حوالي 20٪؛ كتلة الغلاف الجوي لا تزيد عن 0.3٪، والغلاف الحراري أقل من 0.05٪ من إجمالي كتلة الغلاف الجوي. بناءً على الخواص الكهربائية في الغلاف الجوي، يتم التمييز بين الغلاف النيوترونوسفير والأيونوسفير. ويعتقد حاليا أن الغلاف الجوي يمتد إلى ارتفاع 2000-3000 كم.

اعتمادًا على تكوين الغاز الموجود في الغلاف الجوي، فإنها تنبعث منها هوموسفيرو الغلاف الجوي المتغاير. الغلاف الجوي المتغاير- هذه هي المنطقة التي تؤثر فيها الجاذبية على فصل الغازات، حيث أن اختلاطها عند هذا الارتفاع لا يكاد يذكر. وهذا يعني تكوين متغير للغلاف الجوي. يوجد أسفله جزء متجانس ومختلط جيدًا من الغلاف الجوي يسمى الغلاف الجوي. وتسمى الحدود بين هذه الطبقات بالتوقف التوربيني، وتقع على ارتفاع حوالي 120 كم.

خصائص الغلاف الجوي

بالفعل على ارتفاع 5 كم فوق مستوى سطح البحر، يبدأ الشخص غير المدرب في تجربة جوع الأكسجين وبدون التكيف، يتم تقليل أداء الشخص بشكل كبير. المنطقة الفسيولوجية للغلاف الجوي تنتهي هنا. يصبح تنفس الإنسان مستحيلاً على ارتفاع 15 كيلومتراً، رغم أن الغلاف الجوي على ارتفاع 115 كيلومتراً تقريباً يحتوي على الأكسجين.

يزودنا الغلاف الجوي بالأكسجين اللازم للتنفس. ومع ذلك، نظرًا لانخفاض الضغط الكلي للغلاف الجوي، فعندما ترتفع إلى الارتفاع، ينخفض الضغط الجزئي للأكسجين وفقًا لذلك.

تحتوي رئتا الإنسان باستمرار على حوالي 3 لترات من الهواء السنخي. يبلغ الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء السنخي عند الضغط الجوي الطبيعي 110 ملم زئبق. الفن، ضغط ثاني أكسيد الكربون - 40 ملم زئبق. الفن وبخار الماء −47 ملم زئبق. فن. مع زيادة الارتفاع، ينخفض ضغط الأكسجين، ويظل إجمالي ضغط بخار الماء وثاني أكسيد الكربون في الرئتين ثابتًا تقريبًا - حوالي 87 ملم زئبق. فن. سيتوقف إمداد الأكسجين إلى الرئتين تمامًا عندما يصبح ضغط الهواء المحيط مساويًا لهذه القيمة.

على ارتفاع حوالي 19-20 كم، ينخفض \u200b\u200bالضغط الجوي إلى 47 ملم زئبق. فن. ولذلك، عند هذا الارتفاع، يبدأ الماء والسائل الخلالي بالغليان في جسم الإنسان. خارج المقصورة المضغوطة على هذه الارتفاعات، يحدث الموت على الفور تقريبًا. وهكذا، من وجهة نظر علم وظائف الأعضاء البشرية، يبدأ "الفضاء" بالفعل على ارتفاع 15-19 كم.

طبقات الهواء الكثيفة - التروبوسفير والستراتوسفير - تحمينا من التأثيرات الضارة للإشعاع. مع ندرة كافية للهواء، على ارتفاعات تزيد عن 36 كم، يكون للإشعاعات المؤينة - الأشعة الكونية الأولية - تأثير مكثف على الجسم؛ على ارتفاعات تزيد عن 40 كم، يشكل الجزء فوق البنفسجي من الطيف الشمسي خطورة على البشر.

الغلاف الجوي (من اليونانية القديمة ἀτμός - البخار و σφαῖρα - الكرة) عبارة عن غلاف غازي (الغلاف الأرضي) يحيط بكوكب الأرض. يغطي سطحه الداخلي الغلاف المائي وقشرة الأرض جزئيًا، بينما يحد سطحه الخارجي الجزء القريب من الأرض من الفضاء الخارجي.

عادة ما تسمى مجموعة فروع الفيزياء والكيمياء التي تدرس الغلاف الجوي بفيزياء الغلاف الجوي. يحدد الغلاف الجوي حالة الطقس على سطح الأرض، وتدرس الأرصاد الجوية الطقس، ويتعامل علم المناخ مع التغيرات المناخية طويلة المدى.

الخصائص الفيزيائية

ويبلغ سمك الغلاف الجوي حوالي 120 كيلومترا من سطح الأرض. تبلغ كتلة الهواء الكلية في الغلاف الجوي (5.1-5.3) 1018 كجم. تبلغ كتلة الهواء الجاف منها (5.1352 ± 0.0003) 1018 كجم، وتبلغ الكتلة الإجمالية لبخار الماء في المتوسط 1.271016 كجم.

تبلغ الكتلة المولية للهواء الجاف النظيف 28.966 جم/مول، وتبلغ كثافة الهواء عند سطح البحر حوالي 1.2 كجم/م3. الضغط عند 0 درجة مئوية عند مستوى سطح البحر هو 101.325 كيلو باسكال؛ درجة الحرارة الحرجة - .7140.7 درجة مئوية (~132.4 كلفن)؛ الضغط الحرج - 3.7 ميجا باسكال؛ Cp عند 0 درجة مئوية - 1.0048·103 J/(kg·K)، Cv - 0.7159·103 J/(kg·K) (عند 0 درجة مئوية). ذوبان الهواء في الماء (بالكتلة) عند 0 درجة مئوية - 0.0036%، عند 25 درجة مئوية - 0.0023%.

يتم قبول ما يلي على أنه "ظروف طبيعية" على سطح الأرض: الكثافة 1.2 كجم/م3، الضغط الجوي 101.35 كيلو باسكال، درجة الحرارة زائد 20 درجة مئوية والرطوبة النسبية 50%. هذه المؤشرات الشرطية لها أهمية هندسية بحتة.

التركيب الكيميائي

نشأ الغلاف الجوي للأرض نتيجة إطلاق الغازات أثناء الانفجارات البركانية. ومع ظهور المحيطات والمحيط الحيوي، تشكلت بسبب تبادل الغازات مع الماء والنباتات والحيوانات ومنتجات تحللها في التربة والمستنقعات.

يتكون الغلاف الجوي للأرض حاليًا بشكل أساسي من غازات وشوائب مختلفة (الغبار وقطرات الماء وبلورات الجليد وأملاح البحر ومنتجات الاحتراق).

يكون تركيز الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي ثابتًا تقريبًا، باستثناء الماء (H2O) وثاني أكسيد الكربون (CO2).

تكوين الهواء الجاف


نتروجين
الأكسجين
الأرجون
ماء
ثاني أكسيد الكربون
نيون
هيليوم
الميثان
الكريبتون
هيدروجين
زينون
أكسيد النيتروز

بالإضافة إلى الغازات المبينة في الجدول، يحتوي الغلاف الجوي على ثاني أكسيد الكبريت، NH3، ثاني أكسيد الكربون، والأوزون، الهيدروكربونات، حمض الهيدروكلوريك، HF، بخار الزئبق، I2، وكذلك NO والعديد من الغازات الأخرى بكميات صغيرة. تحتوي طبقة التروبوسفير باستمرار على كمية كبيرة من الجزيئات الصلبة والسائلة العالقة (الهباء الجوي).

هيكل الغلاف الجوي

التروبوسفير

الحد الأعلى لها هو على ارتفاع 8-10 كم في المناطق القطبية، و10-12 كم في المناطق المعتدلة، و16-18 كم في خطوط العرض الاستوائية؛ أقل في الشتاء منه في الصيف. تحتوي الطبقة الرئيسية السفلية من الغلاف الجوي على أكثر من 80% من إجمالي كتلة الهواء الجوي وحوالي 90% من إجمالي بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي. يتطور الاضطراب والحمل الحراري بشكل كبير في طبقة التروبوسفير، وتنشأ السحب، وتتطور الأعاصير والأعاصير المضادة. تنخفض درجة الحرارة مع زيادة الارتفاع بمتوسط انحدار عمودي قدره 0.65 درجة / 100 متر

التروبوبوز

الطبقة الانتقالية من طبقة التروبوسفير إلى الستراتوسفير، وهي طبقة من الغلاف الجوي يتوقف فيها انخفاض درجة الحرارة مع الارتفاع.

الستراتوسفير

طبقة من الغلاف الجوي تقع على ارتفاع يتراوح بين 11 إلى 50 كم. تتميز بتغير طفيف في درجة الحرارة في الطبقة 11-25 كم (الطبقة السفلى من الستراتوسفير) وزيادة في درجة الحرارة في الطبقة 25-40 كم من -56.5 إلى 0.8 درجة مئوية (الطبقة العليا من الستراتوسفير أو منطقة الانعكاس) . بعد أن وصلت إلى قيمة حوالي 273 كلفن (حوالي 0 درجة مئوية) على ارتفاع حوالي 40 كم، تظل درجة الحرارة ثابتة حتى ارتفاع حوالي 55 كم. تسمى هذه المنطقة ذات درجة الحرارة الثابتة الستراتوبوز وهي الحد الفاصل بين الستراتوسفير والميزوسفير.

الستراتوبوز

الطبقة الحدودية للغلاف الجوي بين الستراتوسفير والميزوسفير. في التوزيع الرأسي لدرجة الحرارة هناك حد أقصى (حوالي 0 درجة مئوية).

الميزوسفير

يبدأ الميزوسفير على ارتفاع 50 كم ويمتد إلى 80-90 كم. تتناقص درجة الحرارة مع الارتفاع بمتوسط انحدار عمودي (0.25-0.3) درجة/100 م، وعملية الطاقة الرئيسية هي نقل الحرارة بالإشعاع. العمليات الكيميائية الضوئية المعقدة التي تنطوي على الجذور الحرة، والجزيئات المثارة اهتزازيا، وما إلى ذلك تسبب التلألؤ في الغلاف الجوي.

انقطاع الطمث

الطبقة الانتقالية بين الميزوسفير والغلاف الحراري. يوجد حد أدنى لتوزيع درجة الحرارة العمودي (حوالي -90 درجة مئوية).

خط كرمان

الارتفاع فوق مستوى سطح البحر، والذي يتم قبوله تقليديًا باعتباره الحد الفاصل بين الغلاف الجوي للأرض والفضاء. ووفقا لتعريف FAI، يقع خط كرمان على ارتفاع 100 كيلومتر فوق مستوى سطح البحر.

حدود الغلاف الجوي للأرض

الغلاف الحراري

الحد الأعلى حوالي 800 كم. ترتفع درجة الحرارة إلى ارتفاعات 200-300 كيلومتر، حيث تصل إلى قيم في حدود 1500 كلفن، وبعدها تبقى شبه ثابتة على الارتفاعات العالية. تحت تأثير الإشعاع الشمسي فوق البنفسجي والأشعة السينية والإشعاع الكوني، يحدث تأين الهواء ("الشفق القطبي") - وتقع المناطق الرئيسية للغلاف الأيوني داخل الغلاف الحراري. على ارتفاعات أعلى من 300 كيلومتر، يسود الأكسجين الذري. يتم تحديد الحد الأعلى للغلاف الحراري إلى حد كبير من خلال النشاط الحالي للشمس. وخلال فترات انخفاض النشاط - على سبيل المثال، في الفترة 2008-2009 - يحدث انخفاض ملحوظ في حجم هذه الطبقة.

ثيرموبوز

منطقة الغلاف الجوي المجاورة للغلاف الحراري. في هذه المنطقة، يكون امتصاص الإشعاع الشمسي ضئيلًا ولا تتغير درجة الحرارة فعليًا مع الارتفاع.

الغلاف الخارجي (مجال التشتت)

الغلاف الخارجي هو منطقة تشتت، الجزء الخارجي من الغلاف الحراري، وتقع فوق 700 كم. الغاز الموجود في الغلاف الخارجي مخلخل جدًا، ومن هنا تتسرب جزيئاته إلى الفضاء بين الكواكب (التبديد).

على ارتفاع 100 كيلومتر، يكون الغلاف الجوي عبارة عن خليط متجانس ومختلط جيدًا من الغازات. في الطبقات العليا، يعتمد توزيع الغازات حسب الارتفاع على أوزانها الجزيئية، ويتناقص تركيز الغازات الأثقل بشكل أسرع مع المسافة من سطح الأرض. بسبب انخفاض كثافة الغاز، تنخفض درجة الحرارة من 0 درجة مئوية في طبقة الستراتوسفير إلى -110 درجة مئوية في طبقة الميزوسفير. ومع ذلك، فإن الطاقة الحركية للجزيئات الفردية على ارتفاعات 200-250 كم تقابل درجة حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية. فوق 200 كم، لوحظت تقلبات كبيرة في درجة الحرارة وكثافة الغاز في الزمان والمكان.

على ارتفاع حوالي 2000-3500 كم، يتحول الغلاف الخارجي تدريجياً إلى ما يسمى بالفراغ القريب من الفضاء، وهو مليء بجزيئات شديدة التخلخل من الغاز بين الكواكب، وخاصة ذرات الهيدروجين. لكن هذا الغاز لا يمثل سوى جزء من المادة الموجودة بين الكواكب. ويتكون الجزء الآخر من جزيئات الغبار ذات الأصل المذنب والنيزكي. بالإضافة إلى جزيئات الغبار النادرة للغاية، يخترق هذا الفضاء الإشعاع الكهرومغناطيسي والجسيمي من أصل شمسي ومجري.

اعتمادا على تكوين الغاز في الغلاف الجوي، يتم تمييز الغلاف الجوي والغلاف الجوي. الغلاف المتغاير هو منطقة تؤثر فيها الجاذبية على فصل الغازات، حيث أن اختلاطها عند هذا الارتفاع لا يكاد يذكر. وهذا يعني تكوين متغير للغلاف الجوي. يوجد أسفله جزء متجانس ومختلط جيدًا من الغلاف الجوي يسمى الغلاف الجوي. وتسمى الحدود بين هذه الطبقات بالتوقف التوربيني، وتقع على ارتفاع حوالي 120 كم.

خصائص أخرى للغلاف الجوي وتأثيراتها على جسم الإنسان

بالفعل على ارتفاع 5 كم فوق مستوى سطح البحر، يبدأ الشخص غير المدرب في تجربة جوع الأكسجين وبدون التكيف، يتم تقليل أداء الشخص بشكل كبير. المنطقة الفسيولوجية للغلاف الجوي تنتهي هنا. يصبح تنفس الإنسان مستحيلاً على ارتفاع 9 كيلومترات، رغم أن الغلاف الجوي على ارتفاع 115 كيلومتراً تقريباً يحتوي على الأكسجين.

تحتوي رئتا الإنسان باستمرار على حوالي 3 لترات من الهواء السنخي. يبلغ الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء السنخي عند الضغط الجوي الطبيعي 110 ملم زئبق. الفن، ضغط ثاني أكسيد الكربون - 40 ملم زئبق. الفن وبخار الماء - 47 ملم زئبق. فن. مع زيادة الارتفاع، ينخفض ضغط الأكسجين، ويظل إجمالي ضغط بخار الماء وثاني أكسيد الكربون في الرئتين ثابتًا تقريبًا - حوالي 87 ملم زئبق. فن. سيتوقف إمداد الأكسجين إلى الرئتين تمامًا عندما يصبح ضغط الهواء المحيط مساوياً لهذه القيمة.

مع صعودنا إلى ارتفاع أكبر من أي وقت مضى فوق سطح الأرض، فإن الظواهر المألوفة التي يتم ملاحظتها في الطبقات السفلية من الغلاف الجوي مثل انتشار الصوت، وحدوث الرفع والسحب الديناميكي الهوائي، وانتقال الحرارة عن طريق الحمل الحراري، وما إلى ذلك، تضعف تدريجيًا ثم تختفي تمامًا.

في طبقات الهواء المتخلخلة، يكون انتشار الصوت مستحيلًا. حتى ارتفاعات 60-90 كم، لا يزال من الممكن استخدام مقاومة الهواء والرفع للطيران الديناميكي الهوائي. ولكن بدءًا من ارتفاعات تتراوح بين 100 و130 كيلومترًا، تفقد مفاهيم الرقم M وحاجز الصوت المألوفة لدى كل طيار معناها: هناك يكمن خط كارمان التقليدي، الذي تبدأ بعده منطقة الطيران الباليستي البحت، والذي لا يمكن إلا أن يكون يتم التحكم فيها باستخدام قوى رد الفعل.

على ارتفاعات تزيد عن 100 كيلومتر، يُحرم الغلاف الجوي من خاصية رائعة أخرى - وهي القدرة على امتصاص وتوصيل ونقل الطاقة الحرارية عن طريق الحمل الحراري (أي عن طريق خلط الهواء). وهذا يعني أن عناصر مختلفة من المعدات الموجودة في المحطة الفضائية المدارية لن تكون قادرة على التبريد من الخارج بنفس الطريقة التي يتم بها عادةً على متن الطائرة - بمساعدة الطائرات النفاثة ومشعات الهواء. وعلى هذا الارتفاع، كما هو الحال في الفضاء بشكل عام، فإن الطريقة الوحيدة لنقل الحرارة هي الإشعاع الحراري.

تاريخ تكوين الغلاف الجوي

وفقا للنظرية الأكثر شيوعا، كان للغلاف الجوي للأرض ثلاثة تركيبات مختلفة مع مرور الوقت. في البداية، كان يتكون من غازات خفيفة (الهيدروجين والهيليوم) تم التقاطها من الفضاء بين الكواكب. هذا هو ما يسمى بالغلاف الجوي الأساسي (منذ حوالي أربعة مليارات سنة). وفي المرحلة التالية أدى النشاط البركاني النشط إلى تشبع الغلاف الجوي بغازات أخرى غير الهيدروجين (ثاني أكسيد الكربون والأمونيا وبخار الماء). وهكذا تشكل الغلاف الجوي الثانوي (قبل حوالي ثلاثة مليارات سنة من يومنا هذا). وكان هذا الجو التصالحي. علاوة على ذلك، تم تحديد عملية تكوين الغلاف الجوي من خلال العوامل التالية:

تسرب الغازات الخفيفة (الهيدروجين والهيليوم) إلى الفضاء بين الكواكب؛
التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الغلاف الجوي تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية وتصريفات البرق وبعض العوامل الأخرى.

تدريجيًا، أدت هذه العوامل إلى تكوين جو ثلاثي، يتميز بكمية أقل بكثير من الهيدروجين والمزيد من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون (الذي يتشكل نتيجة التفاعلات الكيميائية من الأمونيا والهيدروكربونات).

نتروجين

يرجع تكوين كمية كبيرة من النيتروجين N2 إلى أكسدة الغلاف الجوي للأمونيا والهيدروجين بواسطة الأكسجين الجزيئي O2، الذي بدأ يأتي من سطح الكوكب نتيجة لعملية التمثيل الضوئي، بدءًا من 3 مليارات سنة. يتم إطلاق النيتروجين N2 أيضًا في الغلاف الجوي نتيجة لنزع النترات والمركبات الأخرى المحتوية على النيتروجين. يتأكسد النيتروجين بواسطة الأوزون إلى NO في الغلاف الجوي العلوي.

يتفاعل النيتروجين N2 فقط في ظل ظروف محددة (على سبيل المثال، أثناء تفريغ البرق). يتم استخدام أكسدة النيتروجين الجزيئي بواسطة الأوزون أثناء التفريغ الكهربائي بكميات صغيرة في الإنتاج الصناعي للأسمدة النيتروجينية. البكتيريا الزرقاء (الطحالب الخضراء المزرقة) والبكتيريا العقيدية التي تشكل تعايشًا جذريًا مع النباتات البقولية، ما يسمى، يمكن أن تتأكسدها باستهلاك منخفض للطاقة وتحويلها إلى شكل نشط بيولوجيًا. السماد الأخضر.

الأكسجين

بدأت تركيبة الغلاف الجوي تتغير بشكل جذري مع ظهور الكائنات الحية على الأرض، نتيجة عملية التمثيل الضوئي، المصحوبة بإطلاق الأكسجين وامتصاص ثاني أكسيد الكربون. في البداية، تم إنفاق الأكسجين على أكسدة المركبات المخفضة - الأمونيا، الهيدروكربونات، شكل الحديد الحديدي الموجود في المحيطات، إلخ. في نهاية هذه المرحلة، بدأ محتوى الأكسجين في الغلاف الجوي في الزيادة. تدريجيا، تم تشكيل جو حديث مع خصائص مؤكسدة. وبما أن هذا تسبب في تغيرات خطيرة ومفاجئة في العديد من العمليات التي تحدث في الغلاف الجوي والغلاف الصخري والمحيط الحيوي، فقد أطلق على هذا الحدث اسم كارثة الأكسجين.

خلال فترة دهر الحياة، خضع تكوين الغلاف الجوي ومحتوى الأكسجين للتغيرات. لقد ارتبطت في المقام الأول بمعدل ترسب الرواسب العضوية. وهكذا، خلال فترات تراكم الفحم، يبدو أن محتوى الأكسجين في الغلاف الجوي تجاوز بشكل كبير المستوى الحديث.

ثاني أكسيد الكربون

يعتمد محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على النشاط البركاني والعمليات الكيميائية في أصداف الأرض، ولكن الأهم من ذلك كله - على شدة التخليق الحيوي وتحلل المواد العضوية في المحيط الحيوي للأرض. تتشكل الكتلة الحيوية الحالية للكوكب بالكامل تقريبًا (حوالي 2.41012 طنًا) بسبب ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين وبخار الماء الموجود في الهواء الجوي. وتتحول المواد العضوية المدفونة في المحيطات والمستنقعات والغابات إلى فحم ونفط وغاز طبيعي.

غازات نبيلة

مصدر الغازات النبيلة - الأرجون والهيليوم والكريبتون - هو الانفجارات البركانية واضمحلال العناصر المشعة. فالأرض بشكل عام والغلاف الجوي بشكل خاص مستنفدان من الغازات الخاملة مقارنة بالفضاء. ويعتقد أن السبب في ذلك يكمن في التسرب المستمر للغازات إلى الفضاء بين الكواكب.

تلوث الهواء

في الآونة الأخيرة، بدأ البشر في التأثير على تطور الغلاف الجوي. وكانت نتيجة أنشطته زيادة مستمرة في محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بسبب احتراق الوقود الهيدروكربوني المتراكم في العصور الجيولوجية السابقة. يتم استهلاك كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي وتمتصها محيطات العالم. ويدخل هذا الغاز إلى الغلاف الجوي نتيجة تحلل الصخور الكربونية والمواد العضوية ذات الأصل النباتي والحيواني، وكذلك بسبب النشاط البركاني والصناعي البشري. على مدار المائة عام الماضية، زاد محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بنسبة 10%، ويأتي الجزء الأكبر (360 مليار طن) من احتراق الوقود. إذا استمر معدل نمو احتراق الوقود، فسوف تتضاعف كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي خلال الـ 200 إلى 300 عام القادمة، وقد يؤدي ذلك إلى تغير المناخ العالمي.

يعد احتراق الوقود المصدر الرئيسي للغازات الملوثة (CO، NO، SO2). ويتأكسد ثاني أكسيد الكبريت بواسطة الأكسجين الجوي إلى SO3، وأكسيد النيتروجين إلى NO2 في الطبقات العليا من الغلاف الجوي، والتي بدورها تتفاعل مع بخار الماء، ويسقط حمض الكبريتيك الناتج H2SO4 وحمض النيتريك HNO3 إلى سطح الأرض في الغلاف الجوي. شكل ما يسمى. أمطار حمضية. يؤدي استخدام محركات الاحتراق الداخلي إلى تلوث الغلاف الجوي بشكل كبير بأكاسيد النيتروجين والهيدروكربونات ومركبات الرصاص (رباعي إيثيل الرصاص) Pb(CH3CH2)4.

ينجم تلوث الغلاف الجوي عن أسباب طبيعية (الانفجارات البركانية، والعواصف الترابية، واحتباس قطرات من مياه البحر وحبوب اللقاح النباتية، وما إلى ذلك) والأنشطة الاقتصادية البشرية (استخراج الخامات ومواد البناء، وحرق الوقود، وصناعة الأسمنت، وما إلى ذلك). ). يعد الإطلاق المكثف على نطاق واسع للمواد الجسيمية في الغلاف الجوي أحد الأسباب المحتملة لتغير المناخ على هذا الكوكب.

(تمت الزيارة 156 مرة، 1 زيارة اليوم)

عند مستوى سطح البحر 1013.25 هبأ (حوالي 760 ملم زئبقي). يبلغ متوسط درجة حرارة الهواء على سطح الأرض 15 درجة مئوية، وتتراوح درجات الحرارة من حوالي 57 درجة مئوية في الصحاري شبه الاستوائية إلى -89 درجة مئوية في القارة القطبية الجنوبية. تنخفض كثافة الهواء وضغطه مع الارتفاع وفق قانون قريب من الأسي.

هيكل الغلاف الجوي. عموديًا، يحتوي الغلاف الجوي على هيكل متعدد الطبقات، يتم تحديده بشكل أساسي من خلال ميزات التوزيع العمودي لدرجة الحرارة (الشكل)، والذي يعتمد على الموقع الجغرافي، والموسم، والوقت من اليوم، وما إلى ذلك. تتميز الطبقة السفلى من الغلاف الجوي - التروبوسفير - بانخفاض درجة الحرارة مع الارتفاع (حوالي 6 درجات مئوية لكل كيلومتر واحد)، وارتفاعها من 8-10 كم في خطوط العرض القطبية إلى 16-18 كم في المناطق الاستوائية. بسبب الانخفاض السريع في كثافة الهواء مع الارتفاع، يقع حوالي 80٪ من الكتلة الإجمالية للغلاف الجوي في طبقة التروبوسفير. فوق طبقة التروبوسفير توجد طبقة الستراتوسفير، وهي طبقة تتميز عمومًا بزيادة درجة الحرارة مع الارتفاع. تسمى الطبقة الانتقالية بين التروبوسفير والستراتوسفير بالتروبوبوز. في طبقة الستراتوسفير السفلى، وصولاً إلى مستوى حوالي 20 كم، تتغير درجة الحرارة قليلاً مع الارتفاع (ما يسمى بالمنطقة المتساوية الحرارة) وغالباً ما تنخفض قليلاً. وفوق ذلك ترتفع درجة الحرارة بسبب امتصاص الأوزون للأشعة فوق البنفسجية من الشمس، ببطء في البداية، وبشكل أسرع من مستوى 34-36 كم. تقع الحدود العليا لطبقة الستراتوسفير - الستراتوبوز - على ارتفاع 50-55 كم، وهو ما يتوافق مع درجة الحرارة القصوى (260-270 كلفن). طبقة الغلاف الجوي الواقعة على ارتفاع 55-85 كم، حيث تنخفض درجة الحرارة مرة أخرى مع الارتفاع، تسمى الميزوسفير؛ عند حدودها العليا - الميزوبوز - تصل درجة الحرارة إلى 150-160 كلفن في الصيف، و200-230 كلفن K في فصل الشتاء، وفوق فترة الميزوبوز، يبدأ الغلاف الحراري - وهي طبقة تتميز بالارتفاع السريع في درجة الحرارة، حيث تصل إلى 800-1200 كلفن على ارتفاع 250 كم، وفي الغلاف الحراري، يتم امتصاص الإشعاع الجسيمي والأشعة السينية من الشمس، يتم إبطاء حركة النيازك واحتراقها، لذا فهي تعمل كطبقة واقية للأرض. والأعلى من ذلك هو الغلاف الخارجي، حيث تنتشر غازات الغلاف الجوي إلى الفضاء الخارجي بسبب التبديد، وحيث يحدث انتقال تدريجي من الغلاف الجوي إلى الفضاء بين الكواكب.

تكوين الغلاف الجوي. حتى ارتفاع حوالي 100 كيلومتر، يكون الغلاف الجوي متجانسًا تقريبًا في التركيب الكيميائي ومتوسط الوزن الجزيئي للهواء (حوالي 29) ثابت. بالقرب من سطح الأرض، يتكون الغلاف الجوي من النيتروجين (حوالي 78.1% من حيث الحجم) والأكسجين (حوالي 20.9%)، ويحتوي أيضًا على كميات صغيرة من الأرجون وثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون) والنيون ومكونات أخرى دائمة ومتغيرة (انظر الهواء). ).

بالإضافة إلى ذلك، يحتوي الغلاف الجوي على كميات صغيرة من الأوزون وأكاسيد النيتروجين والأمونيا والرادون وما إلى ذلك. والمحتوى النسبي للمكونات الرئيسية للهواء ثابت مع مرور الوقت وموحد في المناطق الجغرافية المختلفة. إن محتوى بخار الماء والأوزون متغير في المكان والزمان؛ وعلى الرغم من محتواها المنخفض، إلا أن دورها في العمليات الجوية مهم للغاية.

فوق 100-110 كم، يحدث تفكك جزيئات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، وبالتالي تنخفض الكتلة الجزيئية للهواء. على ارتفاع حوالي 1000 كيلومتر، تبدأ الغازات الخفيفة في الهيمنة - الهيليوم والهيدروجين، وحتى أعلى من الغلاف الجوي للأرض يتحول تدريجياً إلى غاز بين الكواكب.

وأهم عنصر متغير في الغلاف الجوي هو بخار الماء، الذي يدخل الغلاف الجوي عن طريق التبخر من سطح الماء والتربة الرطبة، وكذلك عن طريق النتح بواسطة النباتات. ويتراوح المحتوى النسبي لبخار الماء على سطح الأرض من 2.6% في المناطق الاستوائية إلى 0.2% في خطوط العرض القطبية. يسقط بسرعة مع الارتفاع، ويتناقص بمقدار النصف بالفعل على ارتفاع 1.5-2 كم. يحتوي العمود الرأسي للغلاف الجوي عند خطوط العرض المعتدلة على حوالي 1.7 سم من "طبقة الماء المترسبة". وعندما يتكاثف بخار الماء تتشكل السحب التي يهطل منها هطول جوي على شكل أمطار وبَرَد وثلوج.

يعد الأوزون أحد العناصر المهمة في هواء الغلاف الجوي، حيث يتركز 90% منه في طبقة الستراتوسفير (بين 10 و50 كيلومترًا)، ويوجد حوالي 10% منه في طبقة التروبوسفير. يوفر الأوزون امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الصلبة (ذات الطول الموجي أقل من 290 نانومتر)، وهذا هو دوره الوقائي للمحيط الحيوي. تختلف قيم محتوى الأوزون الكلي حسب خط العرض والموسم في حدود 0.22 إلى 0.45 سم (سمك طبقة الأوزون عند الضغط p = 1 atm ودرجة الحرارة T = 0 درجة مئوية). وفي ثقوب الأوزون التي لوحظت في فصل الربيع في القارة القطبية الجنوبية منذ أوائل الثمانينات، يمكن أن ينخفض محتوى الأوزون إلى 0.07 سم، ويزداد من خط الاستواء إلى القطبين وله دورة سنوية تبلغ حدها الأقصى في الربيع وأدنى حد في الخريف، وتكون اتساعها الدورة السنوية صغيرة في المناطق الاستوائية وتنمو نحو خطوط العرض العليا. أحد العناصر المتغيرة الهامة في الغلاف الجوي هو ثاني أكسيد الكربون، الذي زاد محتواه في الغلاف الجوي بنسبة 35٪ على مدى المائتي عام الماضية، وهو ما يفسر بشكل أساسي بالعامل البشري المنشأ. ويلاحظ تقلبه العرضي والموسمي، المرتبط بالتمثيل الضوئي للنبات والذوبان في مياه البحر (وفقًا لقانون هنري، تتناقص قابلية ذوبان الغاز في الماء مع زيادة درجة الحرارة).

يلعب الهباء الجوي دورًا مهمًا في تشكيل مناخ الكوكب - وهي جزيئات صلبة وسائلة معلقة في الهواء يتراوح حجمها من عدة نانومتر إلى عشرات الميكرونات. هناك الهباء الجوي من أصل طبيعي وبشري. ويتكون الهباء الجوي أثناء عملية تفاعلات الطور الغازي من نواتج الحياة النباتية والنشاط الاقتصادي البشري، والانفجارات البركانية، نتيجة الغبار المتصاعد بفعل الرياح من سطح الكوكب، وخاصة من مناطقه الصحراوية، ويتكون أيضاً تتشكل من الغبار الكوني الذي يسقط في الطبقات العليا من الغلاف الجوي. يتركز معظم الهباء الجوي في طبقة التروبوسفير، ويشكل الهباء الجوي الناتج عن الانفجارات البركانية ما يسمى بطبقة جونج على ارتفاع حوالي 20 كم. تدخل أكبر كمية من الهباء الجوي البشري المنشأ إلى الغلاف الجوي نتيجة تشغيل المركبات ومحطات الطاقة الحرارية، وإنتاج المواد الكيميائية، واحتراق الوقود، وما إلى ذلك. لذلك، يختلف تكوين الغلاف الجوي في بعض المناطق بشكل ملحوظ عن الهواء العادي، الأمر الذي يتطلب إنشاء خدمة خاصة لمراقبة ورصد مستوى تلوث الهواء في الغلاف الجوي.

تطور الغلاف الجوي. من الواضح أن الغلاف الجوي الحديث ذو أصل ثانوي: فقد تشكل من الغازات المنبعثة من القشرة الصلبة للأرض بعد اكتمال تكوين الكوكب منذ حوالي 4.5 مليار سنة. خلال التاريخ الجيولوجي للأرض، شهد الغلاف الجوي تغيرات كبيرة في تكوينه تحت تأثير عدد من العوامل: تبديد (تطاير) الغازات، وخاصة الغازات الخفيفة، في الفضاء الخارجي؛ إطلاق الغازات من الغلاف الصخري نتيجة للنشاط البركاني؛ التفاعلات الكيميائية بين مكونات الغلاف الجوي والصخور التي تتكون منها القشرة الأرضية؛ التفاعلات الكيميائية الضوئية في الغلاف الجوي نفسه تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية الشمسية؛ تراكم (التقاط) المادة من الوسط بين الكواكب (على سبيل المثال، المادة النيزكية). يرتبط تطور الغلاف الجوي ارتباطًا وثيقًا بالعمليات الجيولوجية والجيوكيميائية، كما يرتبط أيضًا بنشاط المحيط الحيوي على مدى 3-4 مليارات سنة الماضية. نشأ جزء كبير من الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي الحديث (النيتروجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء) أثناء النشاط البركاني والتسلل الذي حملها من أعماق الأرض. ظهر الأكسجين بكميات ملحوظة منذ حوالي 2 مليار سنة نتيجة لكائنات التمثيل الضوئي التي نشأت أصلاً في المياه السطحية للمحيطات.

واستنادا إلى البيانات المتعلقة بالتركيب الكيميائي لرواسب الكربونات، تم الحصول على تقديرات لكمية ثاني أكسيد الكربون والأكسجين في الغلاف الجوي للماضي الجيولوجي. طوال فترة دهر الحياة (آخر 570 مليون سنة من تاريخ الأرض)، تباينت كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بشكل كبير اعتمادًا على مستوى النشاط البركاني ودرجة حرارة المحيط ومعدل عملية التمثيل الضوئي. بالنسبة لمعظم هذا الوقت، كان تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أعلى بكثير مما هو عليه اليوم (ما يصل إلى 10 مرات). تغيرت كمية الأكسجين في الغلاف الجوي الذي يعود إلى دهر الحياة بشكل كبير، مع الاتجاه السائد نحو زيادتها. في جو ما قبل الكمبري، كانت كتلة ثاني أكسيد الكربون، كقاعدة عامة، أكبر، وكانت كتلة الأكسجين أصغر مقارنة بالغلاف الجوي دهر الحياة. كان للتقلبات في كمية ثاني أكسيد الكربون تأثير كبير على المناخ في الماضي، حيث زادت ظاهرة الاحتباس الحراري مع زيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون، مما جعل المناخ أكثر دفئًا في جميع أنحاء الجزء الرئيسي من دهر الحياة مقارنة بالعصر الحديث.

الجو والحياة. وبدون الغلاف الجوي، ستكون الأرض كوكبًا ميتًا. تحدث الحياة العضوية في تفاعل وثيق مع الغلاف الجوي والمناخ والطقس المرتبط به. يعد الغلاف الجوي، نظرًا لكتلته الضئيلة مقارنة بالكوكب ككل (حوالي جزء من المليون)، شرطًا لا غنى عنه لجميع أشكال الحياة. وأهم الغازات الجوية لحياة الكائنات الحية هي الأكسجين، والنيتروجين، وبخار الماء، وثاني أكسيد الكربون، والأوزون. عندما تمتص النباتات التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي ثاني أكسيد الكربون، يتم إنشاء مادة عضوية، والتي تستخدم كمصدر للطاقة من قبل الغالبية العظمى من الكائنات الحية، بما في ذلك البشر. الأكسجين ضروري لوجود الكائنات الهوائية، حيث يتم توفير تدفق الطاقة عن طريق تفاعلات أكسدة المواد العضوية. يعتبر النيتروجين، الذي تستوعبه بعض الكائنات الحية الدقيقة (مثبتات النيتروجين)، ضروريًا للتغذية المعدنية للنباتات. الأوزون، الذي يمتص الأشعة فوق البنفسجية الصلبة من الشمس، يضعف بشكل كبير هذا الجزء من الإشعاع الشمسي الضار بالحياة. إن تكثيف بخار الماء في الغلاف الجوي، وتشكل السحب وما يتبعها من هطول الأمطار، يزود الأرض بالمياه، والتي بدونها لا يمكن لأي شكل من أشكال الحياة أن يكون. يتم تحديد النشاط الحيوي للكائنات الحية في الغلاف المائي إلى حد كبير من خلال الكمية والتركيب الكيميائي للغازات الجوية الذائبة في الماء. نظرًا لأن التركيب الكيميائي للغلاف الجوي يعتمد بشكل كبير على أنشطة الكائنات الحية، فيمكن اعتبار المحيط الحيوي والغلاف الجوي جزءًا من نظام واحد، وكانت صيانته وتطوره (انظر الدورات البيوجيوكيميائية) ذات أهمية كبيرة لتغيير تكوين الغلاف الجوي. الغلاف الجوي طوال تاريخ الأرض ككوكب.

توازن الإشعاع والحرارة والماء في الغلاف الجوي. يعد الإشعاع الشمسي عمليا المصدر الوحيد للطاقة لجميع العمليات الفيزيائية في الغلاف الجوي. السمة الرئيسية لنظام إشعاع الغلاف الجوي هي ما يسمى بتأثير الاحتباس الحراري: ينقل الغلاف الجوي الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض بشكل جيد، ولكنه يمتص بنشاط الإشعاع الحراري طويل الموجة من سطح الأرض، ويعود جزء منه إلى السطح على شكل إشعاع مضاد، يعوض فقدان الحرارة الإشعاعية من سطح الأرض (انظر الإشعاع الجوي). وفي غياب الغلاف الجوي، سيكون متوسط درجة حرارة سطح الأرض -18 درجة مئوية، لكنها في الواقع 15 درجة مئوية. يتم امتصاص الإشعاع الشمسي الوارد جزئيًا (حوالي 20%) في الغلاف الجوي (بشكل أساسي عن طريق بخار الماء وقطرات الماء وثاني أكسيد الكربون والأوزون والهباء الجوي)، ويتناثر أيضًا (حوالي 7%) بواسطة جزيئات الهباء الجوي وتقلبات الكثافة (تشتت رايلي). . وينعكس منها إجمالي الإشعاع الواصل إلى سطح الأرض جزئياً (حوالي 23%). يتم تحديد معامل الانعكاس من خلال انعكاس السطح الأساسي، ما يسمى بالبياض. في المتوسط، بياض الأرض للتدفق المتكامل للإشعاع الشمسي يقترب من 30٪. وهي تتراوح من نسبة قليلة (التربة الجافة والتربة السوداء) إلى 70-90% للثلوج المتساقطة حديثًا. يعتمد التبادل الحراري الإشعاعي بين سطح الأرض والغلاف الجوي بشكل كبير على البياض ويتحدد بالإشعاع الفعال لسطح الأرض والإشعاع المضاد للغلاف الجوي الذي يمتصه. يسمى المجموع الجبري لتدفقات الإشعاع التي تدخل الغلاف الجوي للأرض من الفضاء الخارجي وتتركه مرة أخرى بالتوازن الإشعاعي.

إن تحولات الإشعاع الشمسي بعد امتصاصه من قبل الغلاف الجوي وسطح الأرض تحدد التوازن الحراري للأرض ككوكب. المصدر الرئيسي للحرارة في الغلاف الجوي هو سطح الأرض؛ يتم نقل الحرارة منه ليس فقط في شكل إشعاع طويل الموجة، ولكن أيضًا عن طريق الحمل الحراري، ويتم إطلاقه أيضًا أثناء تكثيف بخار الماء. وتبلغ حصص هذه التدفقات الحرارية في المتوسط 20% و7% و23% على التوالي. تتم إضافة حوالي 20٪ من الحرارة هنا أيضًا بسبب امتصاص الإشعاع الشمسي المباشر. إن تدفق الإشعاع الشمسي لكل وحدة زمنية خلال منطقة واحدة متعامدة مع أشعة الشمس وتقع خارج الغلاف الجوي على مسافة متوسطة من الأرض إلى الشمس (ما يسمى بالثابت الشمسي) يساوي 1367 واط/م2، وتكون التغيرات 1-2 وات/م2 حسب دورة النشاط الشمسي. مع بياض كوكبي يبلغ حوالي 30%، يبلغ متوسط التدفق العالمي للطاقة الشمسية إلى الكوكب 239 واط/م2. نظرًا لأن الأرض ككوكب تنبعث في المتوسط من نفس كمية الطاقة إلى الفضاء، فوفقًا لقانون ستيفان-بولتزمان، تبلغ درجة الحرارة الفعالة للإشعاع الحراري طويل الموجة الصادر 255 كلفن (-18 درجة مئوية). وفي الوقت نفسه يبلغ متوسط درجة حرارة سطح الأرض 15 درجة مئوية. ويرجع الفرق البالغ 33 درجة مئوية إلى ظاهرة الاحتباس الحراري.

ويتوافق التوازن المائي للغلاف الجوي بشكل عام مع تساوي كمية الرطوبة المتبخرة من سطح الأرض وكمية الأمطار المتساقطة على سطح الأرض. يتلقى الغلاف الجوي فوق المحيطات المزيد من الرطوبة من عمليات التبخر مقارنة باليابسة، ويفقد 90٪ على شكل هطول. يتم نقل بخار الماء الزائد فوق المحيطات إلى القارات عن طريق التيارات الهوائية. إن كمية بخار الماء المنقولة إلى الغلاف الجوي من المحيطات إلى القارات تساوي حجم الأنهار التي تتدفق إلى المحيطات.

حركة الهواء. الأرض كروية، وبالتالي فإن الإشعاع الشمسي يصل إلى خطوط العرض العليا أقل بكثير من المناطق الاستوائية. ونتيجة لذلك، تنشأ تباينات كبيرة في درجات الحرارة بين خطوط العرض. يتأثر توزيع درجات الحرارة أيضًا بشكل كبير بالمواقع النسبية للمحيطات والقارات. نظرا للكتلة الكبيرة من مياه المحيطات والقدرة الحرارية العالية للمياه، فإن التقلبات الموسمية في درجة حرارة سطح المحيط أقل بكثير من التقلبات على الأرض. في هذا الصدد، في خطوط العرض المتوسطة والعالية، تكون درجة حرارة الهواء فوق المحيطات في الصيف أقل بشكل ملحوظ منها فوق القارات، وفي الشتاء أعلى.

يؤدي التسخين غير المتساوي للغلاف الجوي في مناطق مختلفة من العالم إلى توزيع غير متجانس مكانيًا للضغط الجوي. عند مستوى سطح البحر، يتميز توزيع الضغط بقيم منخفضة نسبياً بالقرب من خط الاستواء، ويزداد في المناطق شبه الاستوائية (أحزمة الضغط العالي) وينخفض عند خطوط العرض الوسطى والعالية. وفي الوقت نفسه، في قارات خطوط العرض خارج المدارية، عادة ما يزداد الضغط في الشتاء وينخفض في الصيف، وهو ما يرتبط بتوزيع درجات الحرارة. تحت تأثير تدرج الضغط، يتعرض الهواء لتسارع موجه من مناطق الضغط المرتفع إلى مناطق الضغط المنخفض، مما يؤدي إلى حركة الكتل الهوائية. تتأثر الكتل الهوائية المتحركة أيضًا بقوة انحراف دوران الأرض (قوة كوريوليس)، وقوة الاحتكاك التي تتناقص مع الارتفاع، وفي المسارات المنحنية، قوة الطرد المركزي. إن الاختلاط المضطرب للهواء له أهمية كبيرة (انظر الاضطراب في الغلاف الجوي).

يرتبط نظام معقد من التيارات الهوائية (الدوران الجوي العام) بتوزيع الضغط الكوكبي. في المستوى الزوالي، في المتوسط، يمكن تتبع خليتين أو ثلاث خلايا للدورة الزوالية. بالقرب من خط الاستواء، يرتفع الهواء الساخن وينخفض في المناطق شبه الاستوائية، مشكلًا خلية هادلي. ينزل أيضًا هواء خلية Ferrell العكسية هناك. عند خطوط العرض العالية، غالبًا ما تكون الخلية القطبية المستقيمة مرئية. تبلغ سرعات الدوران الزوالية حوالي 1 م/ث أو أقل. وبسبب قوة كوريوليس، تُلاحظ رياح غربية في معظم الغلاف الجوي تبلغ سرعتها في طبقة التروبوسفير الوسطى حوالي 15 م/ث. هناك أنظمة رياح مستقرة نسبيًا. وتشمل هذه الرياح التجارية - الرياح التي تهب من مناطق الضغط العالي في المناطق شبه الاستوائية إلى خط الاستواء مع مكون شرقي ملحوظ (من الشرق إلى الغرب). الرياح الموسمية مستقرة إلى حد ما - تيارات هوائية لها طابع موسمي محدد بوضوح: فهي تهب من المحيط إلى البر الرئيسي في الصيف وفي الاتجاه المعاكس في الشتاء. الرياح الموسمية في المحيط الهندي منتظمة بشكل خاص. في خطوط العرض الوسطى، تكون حركة الكتل الهوائية غربيًا بشكل رئيسي (من الغرب إلى الشرق). هذه هي منطقة الجبهات الجوية التي تنشأ فيها دوامات كبيرة - الأعاصير والأعاصير المضادة، والتي تغطي عدة مئات وحتى آلاف الكيلومترات. تحدث الأعاصير أيضًا في المناطق الاستوائية؛ وتتميز هنا بأحجامها الأصغر، ولكن بسرعة رياح عالية جدًا، تصل إلى قوة الإعصار (33 م/ث أو أكثر)، وهو ما يسمى بالأعاصير المدارية. في المحيط الأطلسي وشرق المحيط الهادئ تسمى الأعاصير، وفي غرب المحيط الهادئ تسمى الأعاصير. في طبقة التروبوسفير العليا والستراتوسفير السفلية، في المناطق التي تفصل بين خلية دوران هادلي الزوالية المباشرة وخلية فيريل العكسية، غالبًا ما يتم ملاحظة تيارات نفاثة ذات حدود محددة بشكل حاد، ضيقة نسبيًا، يبلغ عرضها مئات الكيلومترات، تصل سرعة الرياح فيها إلى 100-150 درجة. وحتى 200 م/ مع.

المناخ والطقس. إن الاختلاف في كمية الإشعاع الشمسي الواصل إلى سطح الأرض عند خطوط عرض مختلفة، والذي يتنوع في خصائصه الفيزيائية، يحدد تنوع مناخات الأرض. من خط الاستواء إلى خطوط العرض الاستوائية، يبلغ متوسط درجة حرارة الهواء على سطح الأرض 25-30 درجة مئوية وتختلف قليلاً على مدار العام. في الحزام الاستوائي، عادة ما يكون هناك الكثير من الأمطار، مما يخلق ظروف الرطوبة الزائدة هناك. وفي المناطق الاستوائية يقل هطول الأمطار ويصبح منخفضاً جداً في بعض المناطق. هنا صحاري الأرض الشاسعة.

في خطوط العرض شبه الاستوائية والمتوسطة، تختلف درجة حرارة الهواء بشكل كبير على مدار العام، ويكون الفرق بين درجات حرارة الصيف والشتاء كبيرًا بشكل خاص في مناطق القارات البعيدة عن المحيطات. وهكذا، في بعض مناطق شرق سيبيريا، يصل نطاق درجة حرارة الهواء السنوي إلى 65 درجة مئوية. تتنوع ظروف الترطيب في خطوط العرض هذه بشكل كبير، وتعتمد بشكل أساسي على نظام الدورة الجوية العامة وتختلف بشكل كبير من سنة إلى أخرى.

وفي خطوط العرض القطبية، تظل درجة الحرارة منخفضة طوال العام، حتى لو كان هناك تباين موسمي ملحوظ. ويساهم ذلك في انتشار الغطاء الجليدي على نطاق واسع على المحيطات والأراضي والتربة الصقيعية، والتي تشغل أكثر من 65% من مساحتها في روسيا، وخاصة في سيبيريا.

على مدى العقود الماضية، أصبحت التغيرات في المناخ العالمي ملحوظة بشكل متزايد. ترتفع درجات الحرارة عند خطوط العرض العليا أكثر من خطوط العرض المنخفضة؛ في الشتاء أكثر منه في الصيف. في الليل أكثر منه في النهار. خلال القرن العشرين، ارتفع متوسط \u200b\u200bدرجة حرارة الهواء السنوية على سطح الأرض في روسيا بمقدار 1.5-2 درجة مئوية، وفي بعض مناطق سيبيريا لوحظت زيادة بعدة درجات. ويرتبط هذا بزيادة في ظاهرة الاحتباس الحراري بسبب زيادة تركيز الغازات النزرة.

يتحدد الطقس حسب ظروف الدورة الجوية والموقع الجغرافي للمنطقة، ويكون أكثر استقراراً في المناطق الاستوائية وأكثر تقلباً في خطوط العرض المتوسطة والعالية. يتغير الطقس بشكل خاص في مناطق الكتل الهوائية المتغيرة الناتجة عن مرور الجبهات الجوية والأعاصير والأعاصير المضادة التي تحمل هطول الأمطار وزيادة الرياح. يتم جمع البيانات الخاصة بالتنبؤ بالطقس في محطات الأرصاد الجوية الأرضية والسفن والطائرات ومن أقمار الأرصاد الجوية. أنظر أيضا الأرصاد الجوية.

الظواهر البصرية والصوتية والكهربائية في الغلاف الجوي. عندما ينتشر الإشعاع الكهرومغناطيسي في الغلاف الجوي، نتيجة انكسار وامتصاص وتشتت الضوء عن طريق الهواء والجسيمات المختلفة (الهباء الجوي، بلورات الجليد، قطرات الماء)، تنشأ ظواهر بصرية مختلفة: قوس قزح، والتيجان، والهالة، والسراب، وما إلى ذلك. ويحدد تشتت الضوء الارتفاع الظاهري للقبة السماوية واللون الأزرق للسماء. يتم تحديد نطاق رؤية الأجسام من خلال ظروف انتشار الضوء في الغلاف الجوي (انظر الرؤية الجوية). تحدد شفافية الغلاف الجوي عند أطوال موجية مختلفة مدى الاتصال والقدرة على اكتشاف الأجسام بالأدوات، بما في ذلك إمكانية الرصد الفلكي من سطح الأرض. بالنسبة لدراسات عدم التجانس البصري لطبقتي الستراتوسفير والميزوسفير، تلعب ظاهرة الشفق دورًا مهمًا. على سبيل المثال، تصوير الشفق من المركبة الفضائية يجعل من الممكن اكتشاف طبقات الهباء الجوي. تحدد ميزات انتشار الإشعاع الكهرومغناطيسي في الغلاف الجوي دقة طرق الاستشعار عن بعد لمعلماته. تتم دراسة كل هذه الأسئلة، بالإضافة إلى العديد من الأسئلة الأخرى، بواسطة بصريات الغلاف الجوي. يحدد انكسار وتشتت موجات الراديو إمكانيات استقبال الراديو (انظر انتشار موجات الراديو).

يعتمد انتشار الصوت في الغلاف الجوي على التوزيع المكاني لدرجة الحرارة وسرعة الرياح (انظر صوتيات الغلاف الجوي). وهو مفيد للاستشعار الجوي بالطرق البعيدة. قدمت انفجارات الشحنات التي أطلقتها الصواريخ في الغلاف الجوي العلوي معلومات غنية عن أنظمة الرياح والتغيرات في درجات الحرارة في الستراتوسفير والميزوسفير. في الغلاف الجوي الطبقي المستقر، عندما تنخفض درجة الحرارة مع ارتفاع أبطأ من التدرج الأديابي (9.8 كلفن/كم)، تنشأ ما يسمى الموجات الداخلية. يمكن أن تنتشر هذه الموجات صعودًا إلى طبقة الستراتوسفير وحتى إلى طبقة الميزوسفير، حيث تضعف، مما يساهم في زيادة الرياح والاضطرابات.

إن الشحنة السلبية للأرض والمجال الكهربائي الناتج، والغلاف الجوي، جنبًا إلى جنب مع الغلاف الأيوني والغلاف المغناطيسي المشحونين كهربائيًا، يخلقان دائرة كهربائية عالمية. يلعب تكوين السحب والعواصف الرعدية الكهربائية دورًا مهمًا في هذا. لقد استلزم خطر تفريغ الصواعق تطوير طرق الحماية من الصواعق للمباني والمنشآت وخطوط الكهرباء والاتصالات. تشكل هذه الظاهرة خطرا خاصا على الطيران. تتسبب تفريغات البرق في حدوث تداخل راديوي في الغلاف الجوي، يُسمى الغلاف الجوي (انظر الغلاف الجوي المصفر). أثناء الزيادة الحادة في قوة المجال الكهربائي، لوحظت تصريفات مضيئة تظهر على النصائح والزوايا الحادة للأشياء البارزة فوق سطح الأرض، على القمم الفردية في الجبال، وما إلى ذلك (أضواء إلما). يحتوي الغلاف الجوي دائمًا على كمية متفاوتة جدًا من الأيونات الخفيفة والثقيلة، اعتمادًا على ظروف محددة، والتي تحدد التوصيل الكهربائي للغلاف الجوي. المؤينات الرئيسية للهواء بالقرب من سطح الأرض هي الإشعاعات الصادرة عن المواد المشعة الموجودة في قشرة الأرض والغلاف الجوي، وكذلك الأشعة الكونية. انظر أيضًا كهرباء الغلاف الجوي.

تأثير الإنسان على الغلاف الجوي.على مدى القرون الماضية، حدثت زيادة في تركيز غازات الدفيئة في الغلاف الجوي بسبب الأنشطة الاقتصادية البشرية. ارتفعت نسبة ثاني أكسيد الكربون من 2.8-102 منذ مائتي عام إلى 3.8-102 في عام 2005، ومحتوى الميثان - من 0.7-101 منذ حوالي 300-400 سنة إلى 1.8-10-4 في بداية القرن الحادي والعشرين. قرن؛ حوالي 20٪ من الزيادة في ظاهرة الاحتباس الحراري خلال القرن الماضي جاءت من الفريونات، والتي كانت غائبة عمليا في الغلاف الجوي حتى منتصف القرن العشرين. يتم التعرف على هذه المواد على أنها مواد مستنفدة لطبقة الأوزون في الستراتوسفير، ويُحظر إنتاجها بموجب بروتوكول مونتريال لعام 1987. وترجع الزيادة في تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى حرق كميات متزايدة باستمرار من الفحم والنفط والغاز وأنواع الوقود الكربوني الأخرى، فضلا عن إزالة الغابات، ونتيجة لذلك يتم امتصاص يتناقص ثاني أكسيد الكربون من خلال عملية التمثيل الضوئي. ويزداد تركيز الميثان مع زيادة إنتاج النفط والغاز (بسبب خسائره)، وكذلك مع التوسع في زراعة الأرز وزيادة عدد الماشية. كل هذا يساهم في ارتفاع درجة حرارة المناخ.

لتغيير الطقس، تم تطوير طرق للتأثير بنشاط على العمليات الجوية. يتم استخدامها لحماية النباتات الزراعية من البرد عن طريق تشتيت الكواشف الخاصة في السحب الرعدية. كما توجد طرق لتفريق الضباب في المطارات، أو حماية النباتات من الصقيع، أو التأثير على السحب لزيادة هطول الأمطار في المناطق المرغوبة، أو لتفريق السحب أثناء المناسبات العامة.

دراسة الغلاف الجوي. يتم الحصول على المعلومات حول العمليات الفيزيائية في الغلاف الجوي في المقام الأول من عمليات رصد الأرصاد الجوية، التي تتم من خلال شبكة عالمية من محطات ومراكز الأرصاد الجوية العاملة بشكل دائم والموجودة في جميع القارات وفي العديد من الجزر. توفر الملاحظات اليومية معلومات حول درجة حرارة الهواء والرطوبة، والضغط الجوي وهطول الأمطار، والغيوم، والرياح، وما إلى ذلك. ويتم إجراء ملاحظات الإشعاع الشمسي وتحولاته في محطات الأكتينوميتر. وتحظى شبكات المحطات الجوية بأهمية كبيرة لدراسة الغلاف الجوي، حيث يتم إجراء قياسات الأرصاد الجوية على ارتفاع يصل إلى 30-35 كم باستخدام المسبار اللاسلكي. يتم في عدد من المحطات إجراء عمليات رصد الأوزون الجوي والظواهر الكهربائية في الغلاف الجوي والتركيب الكيميائي للهواء.

يتم استكمال البيانات الواردة من المحطات الأرضية بملاحظات على المحيطات، حيث تعمل "سفن الأرصاد الجوية"، الموجودة باستمرار في مناطق معينة من المحيط العالمي، بالإضافة إلى معلومات الأرصاد الجوية الواردة من السفن البحثية والسفن الأخرى.

في العقود الأخيرة، تم الحصول على كمية متزايدة من المعلومات حول الغلاف الجوي باستخدام أقمار الأرصاد الجوية، التي تحمل أدوات لتصوير السحب وقياس تدفقات الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء والميكروويف من الشمس. تتيح الأقمار الصناعية الحصول على معلومات حول الملامح الرأسية لدرجة الحرارة، والغيوم وإمدادات المياه، وعناصر التوازن الإشعاعي للغلاف الجوي، ودرجة حرارة سطح المحيط، وما إلى ذلك. وباستخدام قياسات انكسار الإشارات الراديوية من نظام الأقمار الصناعية للملاحة، من الممكن تحديد الملامح الرأسية للكثافة والضغط ودرجة الحرارة، وكذلك محتوى الرطوبة في الغلاف الجوي. بمساعدة الأقمار الصناعية، أصبح من الممكن توضيح قيمة الثابت الشمسي والبياض الكوكبي للأرض، وبناء خرائط للتوازن الإشعاعي لنظام الأرض والغلاف الجوي، وقياس محتوى وتقلب الملوثات الجوية الصغيرة، وحل المشكلة. العديد من المشاكل الأخرى لفيزياء الغلاف الجوي والرصد البيئي.

مضاءة: Budyko M.I. المناخ في الماضي والمستقبل. لام، 1980؛ Matveev L. T. دورة الأرصاد الجوية العامة. فيزياء الغلاف الجوي. الطبعة الثانية. لام، 1984؛ Budyko M.I.، Ronov A.B.، Yanshin A.L. تاريخ الغلاف الجوي. لام، 1985؛ خرجيان أ.خ فيزياء الغلاف الجوي. م.، 1986؛ الجو: الدليل. لام، 1991؛ Khromov S.P.، Petrosyants M.A. الأرصاد الجوية وعلم المناخ. الطبعة الخامسة. م، 2001.

G. S. Golitsyn، N. A. Zaitseva.

يتكون العالم من حولنا من ثلاثة أجزاء مختلفة تمامًا: الأرض والماء والهواء. كل واحد منهم فريد ومثير للاهتمام بطريقته الخاصة. الآن سنتحدث فقط عن آخرهم. ما هو الجو؟ كيف حدث ذلك؟ مما تتكون وإلى أي أجزاء يتم تقسيمها؟ كل هذه الأسئلة مثيرة للاهتمام للغاية.

اسم "الغلاف الجوي" نفسه يتكون من كلمتين من أصل يوناني، مترجم إلى اللغة الروسية يعني "البخار" و "الكرة". وإذا نظرت إلى التعريف الدقيق، يمكنك قراءة ما يلي: "الغلاف الجوي هو الغلاف الجوي لكوكب الأرض، الذي يندفع معه في الفضاء الخارجي". لقد تطورت بالتوازي مع العمليات الجيولوجية والجيوكيميائية التي حدثت على هذا الكوكب. واليوم تعتمد عليه جميع العمليات التي تحدث في الكائنات الحية. وبدون الغلاف الجوي، سيصبح الكوكب صحراء هامدة، مثل القمر.

مما تتكون؟

إن مسألة ماهية الجو والعناصر المضمنة فيه قد أثارت اهتمام الأشخاص لفترة طويلة. كانت المكونات الرئيسية لهذه القذيفة معروفة بالفعل في عام 1774. تم تركيبها من قبل أنطوان لافوازييه. واكتشف أن تكوين الغلاف الجوي يتكون إلى حد كبير من النيتروجين والأكسجين. مع مرور الوقت، تم تحسين مكوناته. والآن من المعروف أنه يحتوي على غازات أخرى كثيرة بالإضافة إلى الماء والغبار.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على ما يشكل الغلاف الجوي للأرض بالقرب من سطحها. الغاز الأكثر شيوعا هو النيتروجين. أنه يحتوي على ما يزيد قليلا عن 78 في المئة. ولكن، على الرغم من هذه الكمية الكبيرة، فإن النيتروجين غير نشط عمليا في الهواء.

العنصر التالي من حيث الكمية والمهم جدًا من حيث الأهمية هو الأكسجين. يحتوي هذا الغاز على ما يقرب من 21%، وهو يظهر نشاطًا عاليًا جدًا. وتتمثل وظيفتها المحددة في أكسدة المواد العضوية الميتة التي تتحلل نتيجة لهذا التفاعل.

غازات منخفضة ولكنها مهمة

الغاز الثالث الذي يشكل جزءًا من الغلاف الجوي هو الأرجون. إنها أقل قليلاً من واحد بالمائة. وبعد ذلك يأتي ثاني أكسيد الكربون مع النيون، والهيليوم مع الميثان، والكريبتون مع الهيدروجين، والزينون، والأوزون، وحتى الأمونيا. ولكن يوجد عدد قليل جدًا منها لدرجة أن النسبة المئوية لهذه المكونات تساوي أجزاء من المئات والألف والمليون. ومن بين هذه العناصر، يلعب ثاني أكسيد الكربون فقط دورًا مهمًا، لأنه مادة البناء التي تحتاجها النباتات لعملية التمثيل الضوئي. وتتمثل وظيفتها المهمة الأخرى في منع الإشعاع وامتصاص بعض حرارة الشمس.

يوجد غاز آخر صغير ولكنه مهم، وهو الأوزون لاحتجاز الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. بفضل هذه الخاصية، تتم حماية جميع أشكال الحياة على هذا الكوكب بشكل موثوق. ومن ناحية أخرى، يؤثر الأوزون على درجة حرارة الستراتوسفير. ونظرًا لأنه يمتص هذا الإشعاع، فإن الهواء يسخن.

يتم الحفاظ على ثبات التركيب الكمي للغلاف الجوي من خلال الخلط المستمر. تتحرك طبقاتها أفقيًا وعموديًا. لذلك، في أي مكان على الكرة الأرضية يوجد ما يكفي من الأكسجين ولا يوجد فائض من ثاني أكسيد الكربون.

ماذا يوجد أيضًا في الهواء؟

تجدر الإشارة إلى أنه يمكن العثور على البخار والغبار في المجال الجوي. وتتكون الأخيرة من حبوب اللقاح وجزيئات التربة، وفي المدينة تنضم إليها شوائب الانبعاثات الصلبة من غازات العادم.

ولكن هناك الكثير من الماء في الغلاف الجوي. وفي ظروف معينة يتكثف وتظهر السحب والضباب. في جوهرها، هذه هي نفس الشيء، فقط الأول يظهر عاليا فوق سطح الأرض، والأخير ينتشر على طوله. تأخذ الغيوم أشكالاً مختلفة. وتعتمد هذه العملية على الارتفاع فوق الأرض.

إذا تشكلت على ارتفاع 2 كم فوق الأرض، فإنها تسمى الطبقات. ومنهم يتساقط المطر على الأرض أو يتساقط الثلج. وفوقها تتشكل سحب ركامية يصل ارتفاعها إلى 8 كيلومترات. هم دائما أجمل ورائعة. إنهم هم الذين ينظرون إليهم ويتساءلون عن شكلهم. إذا ظهرت مثل هذه التشكيلات في الـ 10 كيلومترات القادمة، فستكون خفيفة للغاية ومتجددة الهواء. اسمهم ريش.

ما هي الطبقات التي ينقسم إليها الغلاف الجوي؟

على الرغم من أن درجات الحرارة لديهم مختلفة تمامًا عن بعضها البعض، إلا أنه من الصعب جدًا معرفة الارتفاع المحدد الذي تبدأ به طبقة واحدة وتنتهي الطبقة الأخرى. هذا التقسيم مشروط للغاية وتقريبي. إلا أن طبقات الغلاف الجوي لا تزال موجودة وتقوم بوظائفها.

الجزء السفلي من الغلاف الجوي يسمى التروبوسفير. ويزداد سمكه كلما انتقل من القطبين إلى خط الاستواء من 8 إلى 18 كيلومترا. هذا هو الجزء الأكثر دفئًا في الغلاف الجوي لأن الهواء الموجود فيه يسخن بواسطة سطح الأرض. يتركز معظم بخار الماء في طبقة التروبوسفير، ولهذا السبب تتشكل الغيوم، ويتساقط المطر، وتهتز العواصف الرعدية، وتهب الرياح.

ويبلغ سمك الطبقة التالية حوالي 40 كيلومترًا وتسمى الستراتوسفير. فإذا تحرك الراصد في هذا الجزء من الهواء، وجد أن السماء قد تحولت إلى اللون الأرجواني. ويفسر ذلك انخفاض كثافة المادة التي لا تشتت أشعة الشمس عمليا. في هذه الطبقة تطير الطائرات النفاثة. جميع المساحات المفتوحة مفتوحة لهم، حيث لا توجد غيوم عمليا. توجد داخل طبقة الستراتوسفير طبقة تتكون من كميات كبيرة من الأوزون.

وبعد ذلك يأتي الستراتوبوز والميزوسفير. ويبلغ سمك الأخير حوالي 30 كم. ويتميز بانخفاض حاد في كثافة الهواء ودرجة الحرارة. تبدو السماء سوداء للمراقب. هنا يمكنك حتى مشاهدة النجوم خلال النهار.

الطبقات التي لا يوجد فيها هواء عمليًا

يستمر هيكل الغلاف الجوي بطبقة تسمى الغلاف الحراري - وهي الأطول بين جميع الطبقات الأخرى، ويصل سمكها إلى 400 كيلومتر. وتتميز هذه الطبقة بارتفاع درجة حرارتها التي قد تصل إلى 1700 درجة مئوية.

غالبًا ما يتم دمج المجالين الأخيرين في مجال واحد ويسمى الأيونوسفير. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن ردود الفعل تحدث فيها مع إطلاق الأيونات. هذه الطبقات هي التي تجعل من الممكن ملاحظة ظاهرة طبيعية مثل الأضواء الشمالية.

يتم تخصيص الـ 50 كيلومترًا التالية من الأرض للغلاف الخارجي. هذه هي القشرة الخارجية للغلاف الجوي. يقوم بتوزيع جزيئات الهواء في الفضاء. تتحرك أقمار الطقس عادة في هذه الطبقة.

وينتهي الغلاف الجوي للأرض بالغلاف المغناطيسي. هي التي قامت بإيواء معظم الأقمار الصناعية للكوكب.

بعد كل ما قيل، لا ينبغي أن يكون هناك أي أسئلة حول ما هو الجو. إذا كانت لديك شكوك حول ضرورتها، فيمكن تبديدها بسهولة.

معنى الغلاف الجوي

وتتمثل المهمة الرئيسية للغلاف الجوي في حماية سطح الكوكب من الحرارة الزائدة أثناء النهار والتبريد المفرط في الليل. الغرض المهم التالي لهذه القشرة، والذي لن يجادل فيه أحد، هو توفير الأكسجين لجميع الكائنات الحية. وبدون هذا سوف يختنقون.

تحترق معظم النيازك في الطبقات العليا، ولا تصل أبدًا إلى سطح الأرض. ويمكن للناس أن يعجبوا بالأضواء المتطايرة، ويظنون أنها شهب. وبدون الغلاف الجوي، ستكون الأرض بأكملها مليئة بالحفر. وقد تمت بالفعل مناقشة الحماية من الإشعاع الشمسي أعلاه.

كيف يؤثر الإنسان على الغلاف الجوي؟

سلبي جدا. هذا يرجع إلى النشاط المتزايد للناس. الحصة الرئيسية من جميع الجوانب السلبية تقع على الصناعة والنقل. بالمناسبة، فإن السيارات هي التي تنبعث منها ما يقرب من 60٪ من جميع الملوثات التي تخترق الغلاف الجوي. وتنقسم الأربعون المتبقية بين الطاقة والصناعة، وكذلك صناعات التخلص من النفايات.

قائمة المواد الضارة التي تغذي الهواء يوميًا طويلة جدًا. بسبب النقل في الغلاف الجوي يوجد: النيتروجين والكبريت والكربون والأزرق والسخام، بالإضافة إلى مادة مسرطنة قوية تسبب سرطان الجلد - البنزوبيرين.

وتمثل الصناعة العناصر الكيميائية التالية: ثاني أكسيد الكبريت، الهيدروكربونات وكبريتيد الهيدروجين، الأمونيا والفينول، الكلور والفلور. وإذا استمرت العملية، فسرعان ما ستكون الإجابات على الأسئلة: ما هو الجو؟ مما تتكون؟ سوف تكون مختلفة تماما.

أَجواء(من الكلمة اليونانية أتموس - بخار و spharia - كرة) - الغلاف الجوي للأرض الذي يدور معها. كان تطور الغلاف الجوي مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بالعمليات الجيولوجية والجيوكيميائية التي تحدث على كوكبنا، وكذلك بأنشطة الكائنات الحية.

يتزامن الحد السفلي للغلاف الجوي مع سطح الأرض، حيث يخترق الهواء أصغر المسام في التربة ويذوب حتى في الماء.

الحدود العليا على ارتفاع 2000-3000 كم تمر تدريجياً إلى الفضاء الخارجي.

بفضل الغلاف الجوي الذي يحتوي على الأكسجين، أصبحت الحياة على الأرض ممكنة. يستخدم الأكسجين الجوي في عملية التنفس للإنسان والحيوان والنبات.

لو لم يكن هناك غلاف جوي لكانت الأرض هادئة مثل القمر. بعد كل شيء، الصوت هو اهتزاز جزيئات الهواء. يتم تفسير اللون الأزرق للسماء من خلال حقيقة أن أشعة الشمس التي تمر عبر الغلاف الجوي، كما هو الحال من خلال العدسة، تتحلل إلى الألوان المكونة لها. في هذه الحالة، تكون أشعة الألوان الزرقاء والزرقاء متناثرة أكثر.

يحبس الغلاف الجوي معظم أشعة الشمس فوق البنفسجية، والتي لها تأثير ضار على الكائنات الحية. كما أنه يحتفظ بالحرارة بالقرب من سطح الأرض، مما يمنع كوكبنا من التبريد.

هيكل الغلاف الجوي

في الغلاف الجوي، يمكن تمييز عدة طبقات تختلف في الكثافة (الشكل 1).

التروبوسفير

التروبوسفير- أدنى طبقة من الغلاف الجوي، ويبلغ سمكها فوق القطبين 8-10 كم، وفي خطوط العرض المعتدلة - 10-12 كم، وفوق خط الاستواء - 16-18 كم.

أرز. 1. هيكل الغلاف الجوي للأرض

يتم تسخين الهواء الموجود في طبقة التروبوسفير عن طريق سطح الأرض، أي عن طريق الأرض والماء. ولذلك فإن درجة حرارة الهواء في هذه الطبقة تتناقص مع الارتفاع بمعدل 0.6 درجة مئوية لكل 100 متر، وعند الحدود العليا للتروبوسفير تصل إلى -55 درجة مئوية. وفي الوقت نفسه، في منطقة خط الاستواء عند الحدود العليا لطبقة التروبوسفير، تبلغ درجة حرارة الهواء -70 درجة مئوية، وفي منطقة القطب الشمالي -65 درجة مئوية.

يتركز حوالي 80٪ من كتلة الغلاف الجوي في طبقة التروبوسفير، ويوجد كل بخار الماء تقريبًا، وتحدث العواصف الرعدية والعواصف والسحب والأمطار، وتحدث حركة الهواء العمودية (الحمل الحراري) والأفقية (الرياح).

يمكننا القول أن الطقس يتشكل بشكل رئيسي في طبقة التروبوسفير.

الستراتوسفير

الستراتوسفير- طبقة من الغلاف الجوي تقع فوق طبقة التروبوسفير على ارتفاع يتراوح بين 8 إلى 50 كم. ويظهر لون السماء في هذه الطبقة باللون الأرجواني، وهو ما يفسر رقة الهواء، بحيث تكاد لا تتشتت أشعة الشمس.

تحتوي طبقة الستراتوسفير على 20% من كتلة الغلاف الجوي. الهواء في هذه الطبقة مخلخل ، ولا يوجد بخار ماء عمليًا ، وبالتالي لا تتشكل السحب والأمطار تقريبًا. ومع ذلك، تُلاحظ تيارات هوائية مستقرة في طبقة الستراتوسفير، تصل سرعتها إلى 300 كم/ساعة.

تتركز هذه الطبقة الأوزون(شاشة الأوزون، غلاف الأوزون)، وهي الطبقة التي تمتص الأشعة فوق البنفسجية، فتمنعها من الوصول إلى الأرض وبالتالي حماية الكائنات الحية على كوكبنا. بفضل الأوزون، تتراوح درجة حرارة الهواء عند الحدود العليا لطبقة الستراتوسفير من -50 إلى 4-55 درجة مئوية.

توجد بين طبقة الميزوسفير والستراتوسفير منطقة انتقالية - الستراتوبوز.

الميزوسفير

الميزوسفير- طبقة من الغلاف الجوي تقع على ارتفاع 50-80 كم. كثافة الهواء هنا أقل بـ 200 مرة من كثافة الهواء على سطح الأرض. ويظهر لون السماء في طبقة الميزوسفير باللون الأسود، وتظهر النجوم خلال النهار. تنخفض درجة حرارة الهواء إلى -75 (-90) درجة مئوية.

على ارتفاع 80 كم يبدأ الغلاف الحراري.ترتفع درجة حرارة الهواء في هذه الطبقة بشكل حاد إلى ارتفاع 250 مترًا، ثم تصبح ثابتة: على ارتفاع 150 كيلومترًا تصل إلى 220-240 درجة مئوية؛ على ارتفاع 500-600 كم تتجاوز 1500 درجة مئوية.

في طبقة الميزوسفير والغلاف الحراري، وتحت تأثير الأشعة الكونية، تتفكك جزيئات الغاز إلى جزيئات مشحونة (متأينة) من الذرات، لذلك يسمى هذا الجزء من الغلاف الجوي الأيونوسفير- طبقة من الهواء النادر للغاية، تقع على ارتفاع 50 إلى 1000 كيلومتر، وتتكون بشكل رئيسي من ذرات الأكسجين المتأينة وجزيئات أكسيد النيتروجين والإلكترونات الحرة. تتميز هذه الطبقة بكهربة عالية، وتنعكس منها موجات الراديو الطويلة والمتوسطة مثل المرآة.

تظهر الشفق القطبي في الغلاف الأيوني - وهج الغازات النادرة تحت تأثير الجزيئات المشحونة كهربائيًا التي تطير من الشمس - ولوحظت تقلبات حادة في المجال المغناطيسي.

اكسوسفير

اكسوسفير- الطبقة الخارجية من الغلاف الجوي الواقعة فوق 1000 كم. وتسمى هذه الطبقة أيضًا بمجال التشتت، حيث تتحرك جزيئات الغاز هنا بسرعة عالية ويمكن أن تنتشر في الفضاء الخارجي.

تكوين الغلاف الجوي

الغلاف الجوي عبارة عن خليط من الغازات تتكون من النيتروجين (78.08%)، الأكسجين (20.95%)، ثاني أكسيد الكربون (0.03%)، الأرجون (0.93%)، كمية قليلة من الهيليوم، النيون، الزينون، الكريبتون (0.01%)، الأوزون والغازات الأخرى، ولكن محتواها لا يكاد يذكر (الجدول 1). تم إنشاء التركيب الحديث للهواء الأرضي منذ أكثر من مائة مليون عام، لكن النشاط الإنتاجي البشري المتزايد بشكل حاد أدى إلى تغييره. حاليًا، هناك زيادة في محتوى ثاني أكسيد الكربون بحوالي 10-12%.

تؤدي الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي أدوارًا وظيفية مختلفة. ومع ذلك، فإن الأهمية الرئيسية لهذه الغازات تتحدد في المقام الأول من خلال حقيقة أنها تمتص الطاقة الإشعاعية بقوة وبالتالي يكون لها تأثير كبير على نظام درجة حرارة سطح الأرض والغلاف الجوي.

الجدول 1. التركيب الكيميائي للهواء الجوي الجاف بالقرب من سطح الأرض

	تركيز الحجم. %	الوزن الجزيئي، الوحدات

الأكسجين

ثاني أكسيد الكربون





أكسيد النيتروز
	من 0 إلى 0.00001
ثاني أكسيد الكبريت	ومن 0 إلى 0.000007 في الصيف؛ من 0 إلى 0.000002 في الشتاء
	من 0 إلى 0.000002	46,0055/17,03061
ثاني أكسيد أزوغ

أول أكسيد الكربون

نتروجين،وهو الغاز الأكثر شيوعا في الغلاف الجوي، وهو غير نشط كيميائيا.

الأكسجينعلى عكس النيتروجين، فهو عنصر نشط للغاية كيميائيا. وتتمثل الوظيفة المحددة للأكسجين في أكسدة المواد العضوية للكائنات غيرية التغذية والصخور والغازات غير المؤكسدة المنبعثة في الغلاف الجوي بواسطة البراكين. وبدون الأكسجين، لن يكون هناك تحلل للمواد العضوية الميتة.

دور ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي كبير للغاية. يدخل الغلاف الجوي نتيجة لعمليات الاحتراق وتنفس الكائنات الحية والتحلل وهو في المقام الأول مادة البناء الرئيسية لإنشاء المواد العضوية أثناء عملية التمثيل الضوئي. بالإضافة إلى ذلك، فإن قدرة ثاني أكسيد الكربون على نقل الإشعاع الشمسي قصير الموجة وامتصاص جزء من الإشعاع الحراري طويل الموجة لها أهمية كبيرة، الأمر الذي سيخلق ما يسمى بظاهرة الاحتباس الحراري، والتي سيتم مناقشتها أدناه.

وتتأثر أيضًا العمليات الجوية، وخاصة النظام الحراري لطبقة الستراتوسفير الأوزون.ويعمل هذا الغاز كممتص طبيعي للأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس، ويؤدي امتصاص الإشعاع الشمسي إلى تسخين الهواء. يختلف متوسط القيم الشهرية لمحتوى الأوزون الكلي في الغلاف الجوي حسب خط العرض والوقت من السنة في حدود 0.23-0.52 سم (وهذا هو سمك طبقة الأوزون عند الضغط الأرضي ودرجة الحرارة). هناك زيادة في محتوى الأوزون من خط الاستواء إلى القطبين ودورة سنوية الحد الأدنى في الخريف والحد الأقصى في الربيع.

من الخصائص المميزة للغلاف الجوي أن محتوى الغازات الرئيسية (النيتروجين والأكسجين والأرجون) يتغير قليلاً مع الارتفاع: على ارتفاع 65 كم في الغلاف الجوي يكون محتوى النيتروجين 86٪ والأكسجين - 19 والأرجون - 0.91 على ارتفاع 95 كم - نيتروجين 77 ، أكسجين - 21.3 ، أرجون - 0.82٪. يتم الحفاظ على ثبات تكوين الهواء الجوي عموديًا وأفقيًا من خلال خلطه.

بالإضافة إلى الغازات، يحتوي الهواء بخار الماءو جزيئات صلبة.يمكن أن يكون لهذا الأخير أصل طبيعي وصناعي (بشري المنشأ). وهي حبوب اللقاح وبلورات الملح الصغيرة وغبار الطريق وشوائب الهباء الجوي. وعندما تخترق أشعة الشمس النافذة يمكن رؤيتها بالعين المجردة.

يوجد بشكل خاص العديد من الجزيئات الجسيمية في هواء المدن والمراكز الصناعية الكبيرة، حيث تضاف انبعاثات الغازات الضارة وشوائبها المتكونة أثناء احتراق الوقود إلى الهباء الجوي.

ويحدد تركيز الهباء الجوي في الغلاف الجوي مدى شفافية الهواء، مما يؤثر على وصول الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض. أكبر الهباء الجوي هي نوى التكثيف (من خطوط العرض. التكثيف- الضغط والسماكة) - المساهمة في تحويل بخار الماء إلى قطرات ماء.

تتحدد أهمية بخار الماء في المقام الأول من خلال حقيقة أنه يؤخر الإشعاع الحراري طويل الموجة من سطح الأرض؛ يمثل الرابط الرئيسي لدورات الرطوبة الكبيرة والصغيرة؛ يزيد من درجة حرارة الهواء أثناء تكثيف طبقات الماء.

تختلف كمية بخار الماء في الغلاف الجوي باختلاف الزمان والمكان. وبذلك يتراوح تركيز بخار الماء على سطح الأرض من 3% في المناطق الاستوائية إلى 2-10 (15)% في القارة القطبية الجنوبية.

يبلغ متوسط \u200b\u200bمحتوى بخار الماء في العمود الرأسي للغلاف الجوي في خطوط العرض المعتدلة حوالي 1.6-1.7 سم (هذا هو سمك طبقة بخار الماء المكثف). المعلومات المتعلقة ببخار الماء في طبقات الغلاف الجوي المختلفة متناقضة. كان من المفترض، على سبيل المثال، أنه في نطاق الارتفاع من 20 إلى 30 كم، تزداد الرطوبة النوعية بقوة مع الارتفاع. ومع ذلك، تشير القياسات اللاحقة إلى جفاف أكبر في الستراتوسفير. ومن الواضح أن الرطوبة النوعية في طبقة الستراتوسفير تعتمد قليلاً على الارتفاع وتبلغ 2-4 ملغم/كغم.

يتم تحديد تقلب محتوى بخار الماء في طبقة التروبوسفير من خلال تفاعل عمليات التبخر والتكثيف والنقل الأفقي. ونتيجة لتكثيف بخار الماء تتشكل السحب ويتساقط المطر على شكل أمطار وبرد وثلوج.

تحدث عمليات التحولات الطورية للمياه في الغالب في طبقة التروبوسفير، ولهذا السبب تُلاحظ نادرًا نسبيًا السحب في طبقة الستراتوسفير (على ارتفاعات 20-30 كم) والميزوسفير (بالقرب من الميزوبوز)، والتي تسمى لؤلؤية وفضية، في حين أن السحب التروبوسفيرية غالبًا ما تغطي حوالي 50٪ من سطح الأرض بالكامل.

تعتمد كمية بخار الماء التي يمكن احتواؤها في الهواء على درجة حرارة الهواء.

1 م 3 من الهواء عند درجة حرارة -20 درجة مئوية يمكن أن يحتوي على ما لا يزيد عن 1 غرام من الماء؛ عند 0 درجة مئوية - لا يزيد عن 5 غرام؛ عند +10 درجة مئوية - لا يزيد عن 9 جم؛ عند +30 درجة مئوية - لا يزيد عن 30 جم من الماء.

خاتمة:كلما ارتفعت درجة حرارة الهواء، زاد عدد بخار الماء الذي يمكن أن يحتوي عليه.

قد يكون الهواء ثريو غير مشبعةبخار الماء. لذلك، إذا كان عند درجة حرارة +30 درجة مئوية، يحتوي 1 م 3 من الهواء على 15 جم من بخار الماء، فإن الهواء غير مشبع ببخار الماء؛ إذا 30 جم - مشبعة.

الرطوبة المطلقةهي كمية بخار الماء الموجودة في 1 م3 من الهواء. يتم التعبير عنها بالجرام. على سبيل المثال، إذا قالوا "الرطوبة المطلقة 15"، فهذا يعني أن 1 مل يحتوي على 15 جم من بخار الماء.

الرطوبة النسبية- هذه هي النسبة (بالنسبة المئوية) للمحتوى الفعلي لبخار الماء في 1 م 3 من الهواء إلى كمية بخار الماء التي يمكن احتواؤها في 1 م لتر عند درجة حرارة معينة. على سبيل المثال، إذا بث الراديو تقريرًا عن الطقس يفيد بأن الرطوبة النسبية 70%، فهذا يعني أن الهواء يحتوي على 70% من بخار الماء الذي يمكنه الاحتفاظ به عند درجة الحرارة تلك.

كلما ارتفعت الرطوبة النسبية، أي. كلما اقترب الهواء من حالة التشبع، كلما زاد احتمال هطول الأمطار.

يتم ملاحظة رطوبة الهواء النسبية العالية دائمًا (تصل إلى 90٪) في المنطقة الاستوائية، حيث تظل درجة حرارة الهواء مرتفعة هناك طوال العام ويحدث تبخر كبير من سطح المحيطات. الرطوبة النسبية مرتفعة أيضًا في المناطق القطبية، ولكن لأنه في درجات الحرارة المنخفضة حتى كمية صغيرة من بخار الماء تجعل الهواء مشبعًا أو قريبًا من التشبع. في خطوط العرض المعتدلة، تختلف الرطوبة النسبية باختلاف الفصول - فهي أعلى في الشتاء، وأقل في الصيف.

تكون رطوبة الهواء النسبية في الصحاري منخفضة بشكل خاص: يحتوي 1 م 1 من الهواء هناك على بخار ماء أقل بمقدار مرتين إلى ثلاث مرات مما هو ممكن عند درجة حرارة معينة.

لقياس الرطوبة النسبية، يتم استخدام مقياس الرطوبة (من اليونانية hygros - الرطب وMetreco - أقيس).

عند تبريده، لا يستطيع الهواء المشبع الاحتفاظ بنفس الكمية من بخار الماء، بل يتكاثف (يتكاثف)، ويتحول إلى قطرات من الضباب. يمكن ملاحظة الضباب في الصيف في ليلة صافية وباردة.

سحاب- هذا هو نفس الضباب، لكنه لا يتشكل على سطح الأرض، ولكن على ارتفاع معين. ومع صعود الهواء، يبرد، ويتكثف بخار الماء الموجود فيه. وتشكل قطرات الماء الصغيرة الناتجة السحب.

يتضمن تكوين السحابة أيضًا الجسيمات الدقيقهمعلقة في طبقة التروبوسفير.

يمكن أن يكون للسحب أشكال مختلفة، والتي تعتمد على ظروف تكوينها (الجدول 14).

أدنى وأثقل السحب هي الستراتوس. وتقع على ارتفاع 2 كم من سطح الأرض. وعلى ارتفاع يتراوح بين 2 إلى 8 كم، يمكن ملاحظة المزيد من السحب الركامية الخلابة. الأعلى والأخف هي السحب المعلاقية. وتقع على ارتفاع يتراوح بين 8 إلى 18 كيلومترًا فوق سطح الأرض.

عائلات	انواع السحب	مظهر
أ. السحب العليا - فوق 6 كم	أنا. سيروس	يشبه الخيط، ليفي، أبيض
	ثانيا. سمحاق ركامي	طبقات وحواف من الرقائق الصغيرة والضفائر، بيضاء اللون
	ثالثا. سمحاقية طبقية	حجاب أبيض شفاف
ب. السحب المتوسطة - فوق 2 كم	رابعا. الركام المتوسط	طبقات وتلال من اللون الأبيض والرمادي
ب. السحب المتوسطة - فوق 2 كم	V. طبقي	حجاب ناعم من اللون الرمادي الحليبي
ب. سحب منخفضة - يصل ارتفاعها إلى 2 كم	السادس. الرَّهق المزني	طبقة رمادية صلبة عديمة الشكل
	سابعا. طبقية ركامية	طبقات وحواف غير شفافة ذات لون رمادي
	ثامنا. الطبقات	حجاب رمادي غير شفاف
د. غيوم التطور الرأسي - من الطبقة السفلية إلى الطبقة العليا	تاسعا. الركام	النوادي والقباب بيضاء ناصعة، مع حواف ممزقة في مهب الريح
د. غيوم التطور الرأسي - من الطبقة السفلية إلى الطبقة العليا	X. المزن الركامي	كتل قوية على شكل ركام من لون الرصاص الداكن

الحماية الجوية

المصادر الرئيسية هي المؤسسات الصناعية والسيارات. في المدن الكبرى، تعد مشكلة تلوث الغاز على طرق النقل الرئيسية حادة للغاية. ولهذا السبب، قامت العديد من المدن الكبرى حول العالم، بما في ذلك بلدنا، بإدخال الرقابة البيئية على سمية غازات عوادم المركبات. ووفقا للخبراء، فإن الدخان والغبار الموجود في الهواء يمكن أن يقلل من إمدادات الطاقة الشمسية إلى سطح الأرض بمقدار النصف، الأمر الذي سيؤدي إلى تغير في الظروف الطبيعية.