บรรยากาศเป็นอย่างไรและมีลักษณะเป็นอย่างไร? ส่วนประกอบของบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศคือเปลือกก๊าซของโลกของเราซึ่งหมุนไปพร้อมกับโลก ก๊าซในบรรยากาศเรียกว่าอากาศ บรรยากาศสัมผัสกับไฮโดรสเฟียร์และปกคลุมเปลือกโลกบางส่วน แต่ขีดจำกัดบนนั้นยากต่อการกำหนด เป็นที่ยอมรับกันตามอัตภาพว่าชั้นบรรยากาศขยายขึ้นไปประมาณสามพันกิโลเมตร ที่นั่นมันไหลเข้าสู่พื้นที่ที่ไม่มีอากาศได้อย่างราบรื่น

องค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศโลก

การก่อตัวขององค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศเริ่มขึ้นเมื่อประมาณสี่พันล้านปีก่อน ในตอนแรกบรรยากาศประกอบด้วยก๊าซเบาเท่านั้น ได้แก่ ฮีเลียมและไฮโดรเจน ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าข้อกำหนดเบื้องต้นเบื้องต้นสำหรับการสร้างเปลือกก๊าซรอบโลกคือการปะทุของภูเขาไฟซึ่งเมื่อรวมกับลาวาแล้วยังปล่อยก๊าซจำนวนมหาศาลออกมา ต่อจากนั้น การแลกเปลี่ยนก๊าซเริ่มต้นด้วยช่องว่างของน้ำ กับสิ่งมีชีวิต และด้วยผลผลิตจากกิจกรรมของพวกเขา องค์ประกอบของอากาศค่อยๆ เปลี่ยนไป และได้รับการแก้ไขในรูปแบบสมัยใหม่เมื่อหลายล้านปีก่อน

ส่วนประกอบหลักของบรรยากาศคือไนโตรเจน (ประมาณ 79%) และออกซิเจน (20%) เปอร์เซ็นต์ที่เหลือ (1%) ประกอบด้วยก๊าซต่อไปนี้: อาร์กอน นีออน ฮีเลียม มีเทน คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจน คริปทอน ซีนอน โอโซน แอมโมเนีย ซัลเฟอร์และไนโตรเจนไดออกไซด์ ไนตรัสออกไซด์ และคาร์บอนมอนอกไซด์ ซึ่งรวมอยู่ด้วย ในหนึ่งเปอร์เซ็นต์นี้

นอกจากนี้ อากาศยังประกอบด้วยไอน้ำและฝุ่นละออง (ละอองเกสรดอกไม้ ฝุ่น ผลึกเกลือ สิ่งเจือปนจากละอองลอย)

เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ตั้งข้อสังเกตว่าไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพ แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณในส่วนผสมอากาศบางชนิด และเหตุผลก็คือมนุษย์และกิจกรรมของเขา ในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา ระดับคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นอย่างมาก! นี่เต็มไปด้วยปัญหามากมาย ปัญหาระดับโลกที่สุดคือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

การก่อตัวของสภาพอากาศและภูมิอากาศ

บรรยากาศมีบทบาทสำคัญในการกำหนดสภาพอากาศและสภาพอากาศบนโลก ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับปริมาณแสงแดด ธรรมชาติของพื้นผิวด้านล่าง และการไหลเวียนของบรรยากาศ

มาดูปัจจัยตามลำดับกัน

1. บรรยากาศส่งผ่านความร้อนของรังสีดวงอาทิตย์และดูดซับรังสีที่เป็นอันตราย ชาวกรีกโบราณรู้ดีว่ารังสีของดวงอาทิตย์ตกบนส่วนต่างๆ ของโลกในมุมที่ต่างกัน คำว่า "ภูมิอากาศ" แปลมาจากภาษากรีกโบราณแปลว่า "ความลาดชัน" ดังนั้น ที่เส้นศูนย์สูตร รังสีดวงอาทิตย์ตกเกือบเป็นแนวตั้ง ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ที่นี่ร้อนมาก ยิ่งใกล้กับเสามากเท่าใด มุมเอียงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และอุณหภูมิก็ลดลง

2. เนื่องจากความร้อนของโลกไม่สม่ำเสมอ กระแสลมจึงเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ จำแนกตามขนาด ลมที่เล็กที่สุด (หลายสิบหลายร้อยเมตร) เป็นลมในท้องถิ่น ตามมาด้วยมรสุมและลมค้า พายุไซโคลนและแอนติไซโคลน และโซนส่วนหน้าของดาวเคราะห์

มวลอากาศทั้งหมดนี้เคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา บางส่วนค่อนข้างคงที่ ตัวอย่างเช่น ลมค้าขายที่พัดจากเขตร้อนไปยังเส้นศูนย์สูตร การเคลื่อนที่ของผู้อื่นขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศเป็นสำคัญ

3. ความกดอากาศเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่มีอิทธิพลต่อการก่อตัวของสภาพภูมิอากาศ นี่คือความกดอากาศบนพื้นผิวโลก ดังที่ทราบกันดีว่ามวลอากาศเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปยังบริเวณที่ความดันนี้ต่ำกว่า

จัดสรรไว้ทั้งหมด 7 โซน เส้นศูนย์สูตรเป็นเขตความกดอากาศต่ำ นอกจากนี้ บริเวณทั้งสองด้านของเส้นศูนย์สูตรจนถึงละติจูด 30 ยังมีบริเวณที่มีความกดอากาศสูง จาก 30° ถึง 60° - แรงดันต่ำอีกครั้ง และจากมุม 60° ถึงเสาจะเป็นบริเวณที่มีความกดอากาศสูง มวลอากาศไหลเวียนระหว่างโซนเหล่านี้ ผู้ที่มาจากทะเลสู่บกทำให้เกิดฝนและสภาพอากาศเลวร้าย และผู้ที่พัดมาจากทวีปทำให้เกิดสภาพอากาศที่แจ่มใสและแห้ง ในสถานที่ที่กระแสอากาศปะทะกัน โซนด้านหน้าของชั้นบรรยากาศจะก่อตัวขึ้น ซึ่งมีลักษณะของการตกตะกอนและสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวยและมีลมแรง

นักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่าแม้แต่ความเป็นอยู่ที่ดีของบุคคลนั้นก็ขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศ ตามมาตรฐานสากล ความดันบรรยากาศปกติคือ 760 มม.ปรอท คอลัมน์ที่อุณหภูมิ 0°C ตัวบ่งชี้นี้คำนวณสำหรับพื้นที่ที่ดินที่มีระดับเกือบเท่ากับระดับน้ำทะเล เมื่อระดับความสูงความดันลดลง ตัวอย่างเช่นสำหรับเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก 760 มม. ปรอท - นี่คือบรรทัดฐาน แต่สำหรับมอสโกซึ่งอยู่สูงกว่านั้น ความดันปกติอยู่ที่ 748 มม. ปรอท

ความดันไม่เพียงเปลี่ยนแปลงในแนวตั้งเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนแปลงในแนวนอนด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะรู้สึกได้ในระหว่างที่พายุไซโคลนเคลื่อนผ่าน

โครงสร้างของชั้นบรรยากาศ

บรรยากาศชวนให้นึกถึงเค้กชั้น และแต่ละชั้นก็มีลักษณะเฉพาะของตัวเอง

. โทรโพสเฟียร์- ชั้นที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด "ความหนา" ของชั้นนี้จะเปลี่ยนไปตามระยะห่างจากเส้นศูนย์สูตร เหนือเส้นศูนย์สูตรชั้นจะขยายขึ้นไป 16-18 กม. ในเขตอบอุ่น 10-12 กม. ที่ขั้วโลก 8-10 กม.

ที่นี่ประกอบด้วยมวลอากาศ 80% และไอน้ำ 90% เมฆก่อตัวที่นี่ พายุไซโคลนและแอนติไซโคลนเกิดขึ้น อุณหภูมิของอากาศขึ้นอยู่กับความสูงของพื้นที่ โดยเฉลี่ยจะลดลง 0.65°C ทุกๆ 100 เมตร

. โทรโปพอส- ชั้นเปลี่ยนผ่านของชั้นบรรยากาศ ความสูงมีตั้งแต่หลายร้อยเมตรถึง 1-2 กม. อุณหภูมิอากาศในฤดูร้อนจะสูงกว่าในฤดูหนาว ตัวอย่างเช่น เหนือขั้วโลกในฤดูหนาวจะมีอุณหภูมิ -65° C และเหนือเส้นศูนย์สูตรจะมีอุณหภูมิ -70° C ในช่วงเวลาใดก็ได้ของปี

. สตราโตสเฟียร์- เป็นชั้นที่มีขอบเขตบนอยู่ที่ระดับความสูง 50-55 กิโลเมตร ความปั่นป่วนที่นี่ต่ำ ปริมาณไอน้ำในอากาศมีน้อยมาก แต่มีโอโซนอยู่มาก ความเข้มข้นสูงสุดอยู่ที่ระดับความสูง 20-25 กม. ในชั้นสตราโตสเฟียร์ อุณหภูมิอากาศเริ่มสูงขึ้นถึง +0.8° C เนื่องจากชั้นโอโซนมีปฏิกิริยากับรังสีอัลตราไวโอเลต

. สเตรโทพอส- ชั้นกลางระดับต่ำระหว่างสตราโตสเฟียร์และมีโซสเฟียร์ที่ตามมา

. มีโซสเฟียร์- ขอบเขตบนของชั้นนี้คือ 80-85 กิโลเมตร กระบวนการโฟโตเคมีคอลที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับอนุมูลอิสระเกิดขึ้นที่นี่ พวกมันคือผู้ที่ให้แสงสีฟ้าอันอ่อนโยนแก่ดาวเคราะห์ของเรา ซึ่งมองเห็นได้จากอวกาศ

ดาวหางและอุกกาบาตส่วนใหญ่ลุกไหม้ในชั้นมีโซสเฟียร์

. วัยหมดประจำเดือน- ชั้นกลางถัดไป อุณหภูมิอากาศอย่างน้อย -90°

. เทอร์โมสเฟียร์- ขอบเขตล่างเริ่มต้นที่ระดับความสูง 80 - 90 กม. และขอบเขตด้านบนของชั้นหินยาวประมาณ 800 กม. อุณหภูมิอากาศสูงขึ้น อาจแตกต่างกันได้ตั้งแต่ +500° C ถึง +1,000° C ในระหว่างวัน อุณหภูมิจะผันผวนสูงถึงหลายร้อยองศา! แต่อากาศที่นี่หายากมากจนการทำความเข้าใจคำว่า "อุณหภูมิ" ตามที่เราจินตนาการไว้นั้นไม่เหมาะสมที่นี่

. ไอโอโนสเฟียร์- รวมชั้นมีโซสเฟียร์ มีโซพอส และเทอร์โมสเฟียร์เข้าด้วยกัน อากาศที่นี่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยโมเลกุลออกซิเจนและไนโตรเจน เช่นเดียวกับพลาสมากึ่งเป็นกลาง รังสีของดวงอาทิตย์ที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์จะทำให้โมเลกุลของอากาศแตกตัวเป็นไอออนอย่างรุนแรง ในชั้นล่าง (สูงสุด 90 กม.) ระดับไอออไนซ์อยู่ในระดับต่ำ ยิ่งสูงก็ยิ่งมีไอออไนซ์มากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นที่ระดับความสูง 100-110 กม. อิเล็กตรอนจึงมีความเข้มข้น ซึ่งจะช่วยสะท้อนคลื่นวิทยุสั้นและปานกลาง

ชั้นที่สำคัญที่สุดของชั้นไอโอโนสเฟียร์คือชั้นบนซึ่งตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 150-400 กม. ลักษณะเฉพาะของมันคือสะท้อนคลื่นวิทยุและช่วยให้สามารถส่งสัญญาณวิทยุในระยะทางไกลได้

มันอยู่ในบรรยากาศรอบนอกที่ปรากฏการณ์เช่นแสงออโรร่าเกิดขึ้น

. เอกโซสเฟียร์- ประกอบด้วยอะตอมของออกซิเจน ฮีเลียม และไฮโดรเจน ก๊าซในชั้นนี้มีการทำให้บริสุทธิ์มากและอะตอมของไฮโดรเจนมักจะหลุดออกไปนอกอวกาศ ดังนั้นชั้นนี้จึงเรียกว่า “เขตการกระจายตัว”

นักวิทยาศาสตร์คนแรกที่แนะนำว่าบรรยากาศของเรามีน้ำหนักคือ E. Torricelli ชาวอิตาลี ตัวอย่างเช่น Ostap Bender ในนวนิยายเรื่อง The Golden Calf คร่ำครวญว่าทุกคนถูกกดด้วยเสาอากาศที่มีน้ำหนัก 14 กิโลกรัม! แต่นักวางแผนผู้ยิ่งใหญ่กลับคิดผิดเล็กน้อย ผู้ใหญ่ประสบแรงกดดันถึง 13-15 ตัน! แต่เราไม่รู้สึกถึงความหนักหน่วงเช่นนี้ เพราะความกดอากาศจะสมดุลกับความกดดันภายในของบุคคล น้ำหนักบรรยากาศของเราคือ 5,300,000,000,000,000 ตัน ตัวเลขนี้มีขนาดมหึมาถึงแม้จะเป็นเพียงหนึ่งในล้านของน้ำหนักโลกของเราก็ตาม

เปลือกก๊าซที่ล้อมรอบโลกของเราหรือที่เรียกว่าชั้นบรรยากาศประกอบด้วยห้าชั้นหลัก ชั้นเหล่านี้เกิดขึ้นบนพื้นผิวดาวเคราะห์ จากระดับน้ำทะเล (บางครั้งอยู่ด้านล่าง) และลอยขึ้นสู่อวกาศตามลำดับต่อไปนี้:

• โทรโพสเฟียร์;
• สตราโตสเฟียร์;
• มีโซสเฟียร์;
• เทอร์โมสเฟียร์;
• เอกโซสเฟียร์

แผนภาพแสดงชั้นบรรยากาศหลักของโลก

ระหว่างแต่ละชั้นหลักทั้ง 5 ชั้นจะมีโซนเปลี่ยนผ่านที่เรียกว่า "หยุดชั่วคราว" ซึ่งเกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอากาศ องค์ประกอบ และความหนาแน่น เมื่อรวมกับการหยุดชั่วคราวแล้ว ชั้นบรรยากาศของโลกก็รวมทั้งหมด 9 ชั้น

โทรโพสเฟียร์: ที่ซึ่งสภาพอากาศเกิดขึ้น

ในบรรดาชั้นบรรยากาศทั้งหมด ชั้นโทรโพสเฟียร์เป็นชั้นที่เราคุ้นเคยมากที่สุด (ไม่ว่าคุณจะรู้ตัวหรือไม่ก็ตาม) เนื่องจากเราอาศัยอยู่ที่ก้นบึ้งของพื้นผิวโลก มันปกคลุมพื้นผิวโลกและทอดตัวขึ้นไปเป็นระยะทางหลายกิโลเมตร คำว่าโทรโพสเฟียร์หมายถึง "การเปลี่ยนแปลงของโลก" ชื่อที่เหมาะสมมาก เนื่องจากชั้นนี้เป็นที่ที่สภาพอากาศในชีวิตประจำวันของเราเกิดขึ้น

โทรโพสเฟียร์เริ่มต้นจากพื้นผิวโลกขึ้นไปที่ความสูง 6 ถึง 20 กม. ชั้นที่สามตอนล่างซึ่งอยู่ใกล้เราที่สุด มีก๊าซในชั้นบรรยากาศถึง 50% นี่เป็นเพียงส่วนเดียวของบรรยากาศทั้งหมดที่หายใจได้ เนื่องจากพื้นผิวโลกได้รับความร้อนจากด้านล่างซึ่งดูดซับพลังงานความร้อนของดวงอาทิตย์ อุณหภูมิและความดันของโทรโพสเฟียร์จะลดลงตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้น

ที่ด้านบนสุดจะมีชั้นบางๆ ที่เรียกว่าโทรโพพอส (tropopause) ซึ่งเป็นเพียงตัวกั้นระหว่างชั้นโทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์

สตราโตสเฟียร์: บ้านของโอโซน

สตราโตสเฟียร์เป็นชั้นถัดไปของชั้นบรรยากาศ มันขยายจาก 6-20 กม. ถึง 50 กม. เหนือพื้นผิวโลก นี่คือชั้นที่เครื่องบินโดยสารเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่บินและบอลลูนอากาศร้อนเดินทาง

ที่นี่อากาศไม่ไหลขึ้นลง แต่เคลื่อนที่ขนานกับพื้นผิวด้วยกระแสลมที่เร็วมาก เมื่อคุณเพิ่มขึ้น อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นเนื่องมาจากความอุดมสมบูรณ์ของโอโซน (O3) ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากรังสีดวงอาทิตย์และออกซิเจน ซึ่งมีความสามารถในการดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตรายจากดวงอาทิตย์ (ทราบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิตามระดับความสูงในอุตุนิยมวิทยา เป็น "การผกผัน")

เนื่องจากชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์มีอุณหภูมิที่อุ่นกว่าที่ด้านล่างและอุณหภูมิที่เย็นกว่าที่ด้านบน การพาความร้อน (การเคลื่อนที่ในแนวดิ่งของมวลอากาศ) จึงเกิดขึ้นได้ยากในส่วนนี้ของชั้นบรรยากาศ ในความเป็นจริง คุณสามารถมองเห็นพายุที่กำลังโหมกระหน่ำในชั้นโทรโพสเฟียร์จากชั้นสตราโตสเฟียร์ได้ เนื่องจากชั้นนี้ทำหน้าที่เป็นฝาครอบการพาความร้อนที่ป้องกันไม่ให้เมฆพายุทะลุผ่านได้

หลังจากชั้นสตราโตสเฟียร์จะมีชั้นบัฟเฟอร์อีกครั้ง คราวนี้เรียกว่าสตราโตสเฟียร์

Mesosphere: บรรยากาศระดับกลาง

มีโซสเฟียร์อยู่ห่างจากพื้นผิวโลกประมาณ 50-80 กม. มีโซสเฟียร์ตอนบนเป็นสถานที่ตามธรรมชาติที่เย็นที่สุดในโลก โดยอุณหภูมิอาจลดลงต่ำกว่า -143°C

เทอร์โมสเฟียร์: บรรยากาศชั้นบน

หลังจากมีโซสเฟียร์และมีโซพอส ก็จะถึงเทอร์โมสเฟียร์ ซึ่งอยู่เหนือพื้นผิวโลกประมาณ 80 ถึง 700 กม. และมีอากาศน้อยกว่า 0.01% ของอากาศทั้งหมดในชั้นบรรยากาศ อุณหภูมิที่นี่สูงถึง +2,000° C แต่เนื่องจากอากาศมีความบางมากและไม่มีโมเลกุลก๊าซที่จะถ่ายเทความร้อน อุณหภูมิที่สูงเหล่านี้จึงถูกมองว่าเย็นมาก

Exosphere: ขอบเขตระหว่างบรรยากาศและอวกาศ

ที่ระดับความสูงประมาณ 700-10,000 กม. เหนือพื้นผิวโลกคือเอกโซสเฟียร์ - ขอบด้านนอกของชั้นบรรยากาศซึ่งเป็นขอบเขตของอวกาศ ที่นี่ดาวเทียมตรวจอากาศโคจรรอบโลก

แล้วบรรยากาศรอบนอกล่ะ?

ไอโอโนสเฟียร์ไม่ได้เป็นชั้นที่แยกจากกัน แต่จริงๆ แล้วคำนี้ใช้เพื่ออ้างถึงบรรยากาศระหว่างระดับความสูง 60 ถึง 1,000 กม. ประกอบด้วยส่วนบนสุดของชั้นมีโซสเฟียร์ เทอร์โมสเฟียร์ทั้งหมด และส่วนหนึ่งของชั้นนอกโซสเฟียร์ ไอโอโนสเฟียร์ได้ชื่อมาเนื่องจากในส่วนนี้ของบรรยากาศ รังสีจากดวงอาทิตย์จะแตกตัวเป็นไอออนเมื่อมันผ่านสนามแม่เหล็กของโลกที่ และ ปรากฏการณ์นี้สังเกตจากพื้นดินเป็นแสงเหนือ

ชั้นบรรยากาศเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของโลกของเรา เธอคือผู้ที่ "ปกป้อง" ผู้คนจากสภาวะอันเลวร้ายของอวกาศ เช่น รังสีดวงอาทิตย์และเศษซากอวกาศ อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงหลายประการเกี่ยวกับบรรยากาศไม่เป็นที่รู้จักของคนส่วนใหญ่

สีที่แท้จริงของท้องฟ้า

แม้จะเชื่อได้ยาก แต่จริงๆ แล้วท้องฟ้าก็เป็นสีม่วง เมื่อแสงเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ อนุภาคของอากาศและน้ำจะดูดซับแสงและกระจายออกไป ในขณะเดียวกัน สีม่วงก็กระจัดกระจายมากที่สุด จึงทำให้ผู้คนมองเห็นท้องฟ้าเป็นสีฟ้า

องค์ประกอบพิเศษเฉพาะในชั้นบรรยากาศของโลก

ดังที่หลายคนจำได้จากโรงเรียน บรรยากาศของโลกประกอบด้วยไนโตรเจนประมาณ 78% ออกซิเจน 21% อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซอื่น ๆ จำนวนเล็กน้อย แต่มีน้อยคนที่รู้ว่าบรรยากาศของเราเป็นเพียงบรรยากาศเดียวที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบ (นอกเหนือจากดาวหาง 67P) ซึ่งมีออกซิเจนอิสระ เนื่องจากออกซิเจนเป็นก๊าซที่มีปฏิกิริยาสูง จึงมักทำปฏิกิริยากับสารเคมีอื่นๆ ในอวกาศ รูปแบบที่บริสุทธิ์บนโลกทำให้โลกสามารถอยู่อาศัยได้

แถบสีขาวบนท้องฟ้า

แน่นอนว่าบางครั้งบางคนอาจสงสัยว่าเหตุใดจึงมีแถบสีขาวหลงเหลืออยู่บนท้องฟ้าด้านหลังเครื่องบินไอพ่น เส้นสีขาวเหล่านี้เรียกว่าคอนเทรล เกิดขึ้นเมื่อก๊าซไอเสียร้อนชื้นจากเครื่องยนต์ของเครื่องบินผสมกับอากาศภายนอกที่เย็นกว่า ไอน้ำจากไอเสียจะแข็งตัวและมองเห็นได้

ชั้นบรรยากาศหลักๆ

ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยชั้นหลัก 5 ชั้น ซึ่งทำให้สิ่งมีชีวิตบนโลกเป็นไปได้ ประการแรกคือโทรโพสเฟียร์ซึ่งขยายจากระดับน้ำทะเลไปจนถึงระดับความสูงประมาณ 17 กม. ที่เส้นศูนย์สูตร เหตุการณ์สภาพอากาศส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่นี่

ชั้นโอโซน

ชั้นถัดไปของชั้นบรรยากาศ คือ สตราโตสเฟียร์ ซึ่งขึ้นไปถึงระดับความสูงประมาณ 50 กม. ที่เส้นศูนย์สูตร ประกอบด้วยชั้นโอโซนซึ่งช่วยปกป้องผู้คนจากรังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตราย แม้ว่าชั้นนี้จะอยู่เหนือชั้นโทรโพสเฟียร์ แต่จริงๆ แล้วชั้นนี้อาจอุ่นขึ้นได้เนื่องจากพลังงานที่ถูกดูดซับจากรังสีดวงอาทิตย์ เครื่องบินไอพ่นและบอลลูนตรวจอากาศส่วนใหญ่บินอยู่ในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ เครื่องบินสามารถบินได้เร็วขึ้นเนื่องจากแรงโน้มถ่วงและแรงเสียดทานน้อยกว่า บอลลูนตรวจอากาศสามารถให้ภาพพายุได้ชัดเจนขึ้น ซึ่งส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นในระดับต่ำกว่าในชั้นโทรโพสเฟียร์

มีโซสเฟียร์

มีโซสเฟียร์เป็นชั้นกลางซึ่งขยายออกไปจนมีความสูง 85 กม. เหนือพื้นผิวโลก อุณหภูมิอยู่ที่ประมาณ -120 °C อุกกาบาตส่วนใหญ่ที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกจะลุกไหม้ในชั้นมีโซสเฟียร์ สองชั้นสุดท้ายที่ขยายออกสู่อวกาศคือเทอร์โมสเฟียร์และเอ็กโซสเฟียร์

การหายไปของชั้นบรรยากาศ

โลกน่าจะสูญเสียชั้นบรรยากาศไปหลายครั้ง เมื่อดาวเคราะห์ถูกปกคลุมไปด้วยมหาสมุทรแมกมา วัตถุระหว่างดวงดาวขนาดใหญ่ก็ชนเข้ากับมัน ผลกระทบเหล่านี้ซึ่งก่อตัวเป็นดวงจันทร์ด้วย อาจก่อตัวชั้นบรรยากาศของโลกเป็นครั้งแรก

หากไม่มีก๊าซในชั้นบรรยากาศ...

หากไม่มีก๊าซต่างๆ ในชั้นบรรยากาศ โลกก็จะเย็นเกินไปสำหรับการดำรงอยู่ของมนุษย์ ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซในชั้นบรรยากาศอื่นๆ ดูดซับความร้อนจากดวงอาทิตย์และ "กระจาย" ความร้อนไปทั่วพื้นผิวโลก ช่วยสร้างสภาพอากาศที่น่าอยู่ได้

การก่อตัวของชั้นโอโซน

ชั้นโอโซนที่มีชื่อเสียง (และจำเป็น) ถูกสร้างขึ้นเมื่ออะตอมออกซิเจนทำปฏิกิริยากับแสงอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์จนเกิดเป็นโอโซน เป็นโอโซนที่ดูดซับรังสีที่เป็นอันตรายส่วนใหญ่จากดวงอาทิตย์ แม้ว่าชั้นโอโซนจะมีความสำคัญ แต่ชั้นโอโซนก็ก่อตัวขึ้นเมื่อไม่นานมานี้หลังจากที่สิ่งมีชีวิตจำนวนมากได้เกิดขึ้นในมหาสมุทรเพื่อปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศตามปริมาณออกซิเจนที่จำเป็นในการสร้างความเข้มข้นของโอโซนขั้นต่ำ

ไอโอโนสเฟียร์

เรียกสิ่งนี้ว่าไอโอโนสเฟียร์เนื่องจากอนุภาคพลังงานสูงจากอวกาศและดวงอาทิตย์ช่วยสร้างไอออน ทำให้เกิด "ชั้นไฟฟ้า" ขึ้นรอบโลก เมื่อไม่มีดาวเทียม ชั้นนี้จะช่วยสะท้อนคลื่นวิทยุ

ฝนกรด

ฝนกรดซึ่งทำลายป่าไม้ทั้งหมดและทำลายระบบนิเวศทางน้ำ ก่อตัวในชั้นบรรยากาศเมื่ออนุภาคของซัลเฟอร์ไดออกไซด์หรือไนโตรเจนออกไซด์ผสมกับไอน้ำและตกลงสู่พื้นเป็นฝน สารประกอบทางเคมีเหล่านี้พบได้ในธรรมชาติเช่นกัน ได้แก่ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์เกิดขึ้นระหว่างการปะทุของภูเขาไฟ และไนโตรเจนออกไซด์เกิดขึ้นระหว่างฟ้าผ่า

พลังสายฟ้า

สายฟ้ามีพลังมากจนเพียงสายฟ้าเดียวก็สามารถให้ความร้อนแก่อากาศโดยรอบได้สูงถึง 30,000 °C ความร้อนอย่างรวดเร็วทำให้เกิดการขยายตัวของอากาศใกล้เคียงอย่างระเบิด ซึ่งได้ยินเป็นคลื่นเสียงที่เรียกว่าฟ้าร้อง

ไฟขั้วโลก

แสงเงินแสงทองเหนือและแสงออโรราออสตราลิส (แสงออโรราทางเหนือและใต้) เกิดจากปฏิกิริยาไอออนที่เกิดขึ้นในระดับที่สี่ของชั้นบรรยากาศ ซึ่งก็คือ เทอร์โมสเฟียร์ เมื่ออนุภาคที่มีประจุสูงจากลมสุริยะชนกับโมเลกุลอากาศเหนือขั้วแม่เหล็กของดาวเคราะห์ อนุภาคเหล่านี้จะเรืองแสงและสร้างการแสดงแสงที่พราว

พระอาทิตย์ตก

พระอาทิตย์ตกมักจะดูเหมือนท้องฟ้ากำลังลุกเป็นไฟ เนื่องจากอนุภาคบรรยากาศเล็กๆ กระจายแสง และสะท้อนแสงเป็นสีส้มและสีเหลือง หลักการเดียวกันนี้รองรับการก่อตัวของรุ้งกินน้ำ

ผู้อาศัยในชั้นบรรยากาศชั้นบน

ในปี 2013 นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าจุลินทรีย์ขนาดเล็กสามารถอยู่รอดได้เหนือพื้นผิวโลกเป็นระยะทางหลายกิโลเมตร ที่ระดับความสูง 8-15 กม. เหนือโลก มีการค้นพบจุลินทรีย์ที่ทำลายสารเคมีอินทรีย์และลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศโดย "กิน" พวกมัน

ชั้นบรรยากาศของโลกเปรียบเสมือนห่อหุ้มก๊าซของโลกของเรา ซึ่งแผ่ขยายออกไปหลายพันกิโลเมตรเหนือพื้นผิวโลก มีลักษณะเฉพาะคือมีความคล่องตัวสูง ความหลากหลายทางกายภาพ และความเปราะบางต่อปัจจัยทางชีววิทยา ตลอดประวัติศาสตร์หลายพันล้านปีของชั้นบรรยากาศโลก สิ่งมีชีวิตที่เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบอย่างรุนแรงที่สุด

บรรยากาศเป็นโดมป้องกันของเราจากภัยคุกคามทุกประเภทจากอวกาศ มันเผาไหม้อุกกาบาตส่วนใหญ่ที่ตกลงบนโลก และชั้นโอโซนของมันทำหน้าที่เป็นตัวกรองรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นพลังงานที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ บรรยากาศยังช่วยรักษาอุณหภูมิบนพื้นผิวโลกให้สบาย หากไม่ใช่เพราะปรากฏการณ์เรือนกระจกซึ่งเกิดจากการสะท้อนรังสีดวงอาทิตย์จากเมฆซ้ำๆ โลกก็จะเย็นลงโดยเฉลี่ย 20-30 องศา การไหลเวียนของน้ำในชั้นบรรยากาศและการเคลื่อนตัวของมวลอากาศไม่เพียงแต่ทำให้อุณหภูมิและความชื้นสมดุลเท่านั้น แต่ยังสร้างความหลากหลายของรูปแบบภูมิทัศน์และแร่ธาตุของโลกด้วย - ความมั่งคั่งดังกล่าวไม่สามารถหาได้จากที่อื่นในระบบสุริยะ

มวลบรรยากาศ 5.2×1,018 กิโลกรัม แม้ว่าเปลือกก๊าซจะขยายออกไปเป็นระยะทางหลายพันกิโลเมตรจากโลก แต่มีเพียงเปลือกที่หมุนรอบแกนด้วยความเร็วเท่ากับความเร็วการหมุนของโลกเท่านั้นที่ถือว่าเป็นชั้นบรรยากาศ ดังนั้น ความสูงของชั้นบรรยากาศของโลกอยู่ที่ประมาณ 1,000 กิโลเมตร เคลื่อนตัวเข้าสู่อวกาศในชั้นบนอย่างราบรื่น เอกโซสเฟียร์ (จากภาษากรีก "ทรงกลมรอบนอก")

แม้ว่าอากาศจะมีลักษณะเป็นเนื้อเดียวกัน แต่ก็เป็นส่วนผสมของก๊าซหลายชนิด ถ้าเราเอาเฉพาะส่วนที่ครอบครองปริมาตรบรรยากาศอย่างน้อยหนึ่งในพันก็จะมีอยู่ 12 อันแล้ว หากเราดูภาพรวมตารางธาตุทั้งหมดก็ลอยอยู่ในอากาศพร้อม ๆ กัน!

อย่างไรก็ตาม โลกไม่สามารถบรรลุถึงความหลากหลายดังกล่าวได้ในทันที ต้องขอบคุณความบังเอิญที่เป็นเอกลักษณ์ขององค์ประกอบทางเคมีและการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตที่ทำให้ชั้นบรรยากาศของโลกมีความซับซ้อนมาก โลกของเราได้รักษาร่องรอยทางธรณีวิทยาของกระบวนการเหล่านี้ไว้ ทำให้เรามองย้อนกลับไปหลายพันล้านปี

ก๊าซกลุ่มแรกที่ปกคลุมโลกอายุน้อยเมื่อ 4.3 พันล้านปีก่อนคือไฮโดรเจนและฮีเลียม ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของชั้นบรรยากาศของก๊าซยักษ์เช่นดาวพฤหัสบดี เหล่านี้เป็นสสารพื้นฐานที่สุด - ประกอบด้วยเศษเนบิวลาที่ให้กำเนิดดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์รอบ ๆ และพวกมันเกาะอยู่รอบ ๆ ดาวเคราะห์ที่มีศูนย์กลางความโน้มถ่วงอย่างอุดมสมบูรณ์ ความเข้มข้นของพวกมันไม่สูงมาก และมวลอะตอมที่ต่ำทำให้พวกมันสามารถหลบหนีออกไปในอวกาศได้ ซึ่งพวกมันยังคงทำอยู่ทุกวันนี้ ปัจจุบัน ความถ่วงจำเพาะรวมอยู่ที่ 0.00052% ของมวลรวมของชั้นบรรยากาศโลก (ไฮโดรเจน 0.00002% และฮีเลียม 0.0005%) ซึ่งถือว่าน้อยมาก
อย่างไรก็ตาม ภายในโลกนั้นมีสารจำนวนมากที่พยายามหลบหนีออกจากลำไส้ร้อน ก๊าซจำนวนมหาศาลถูกปล่อยออกมาจากภูเขาไฟ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแอมโมเนีย มีเทน และคาร์บอนไดออกไซด์ รวมถึงกำมะถัน แอมโมเนียและมีเทนในเวลาต่อมาก็สลายตัวเป็นไนโตรเจนซึ่งปัจจุบันครอบครองส่วนแบ่งมวลของชั้นบรรยากาศโลก - 78%

แต่การปฏิวัติที่แท้จริงขององค์ประกอบของชั้นบรรยากาศโลกเกิดขึ้นพร้อมกับการมาถึงของออกซิเจน มันยังปรากฏตามธรรมชาติ - เสื้อคลุมที่ร้อนของดาวเคราะห์อายุน้อยกำลังกำจัดก๊าซที่ติดอยู่ใต้เปลือกโลกอย่างแข็งขัน นอกจากนี้ ไอน้ำที่ปล่อยออกมาจากภูเขาไฟยังถูกแบ่งออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์

อย่างไรก็ตาม ออกซิเจนดังกล่าวไม่สามารถคงอยู่ในชั้นบรรยากาศได้นาน มันทำปฏิกิริยากับคาร์บอนมอนอกไซด์ เหล็กอิสระ ซัลเฟอร์ และองค์ประกอบอื่นๆ อีกมากมายบนพื้นผิวโลก และอุณหภูมิสูงและการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ได้เร่งกระบวนการทางเคมี สถานการณ์นี้เปลี่ยนไปโดยการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น

ประการแรกพวกเขาเริ่มปล่อยออกซิเจนจำนวนมากจนไม่เพียงออกซิไดซ์สารทั้งหมดบนพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังเริ่มสะสมอีกด้วย - ในเวลาสองสามพันล้านปีปริมาณของมันเพิ่มขึ้นจากศูนย์เป็น 21% ของมวลบรรยากาศทั้งหมด
ประการที่สอง สิ่งมีชีวิตใช้คาร์บอนในชั้นบรรยากาศเพื่อสร้างโครงกระดูกของพวกมันเอง จากกิจกรรมของพวกเขา เปลือกโลกถูกเติมเต็มด้วยชั้นทางธรณีวิทยาของวัสดุอินทรีย์และฟอสซิลทั้งหมด และคาร์บอนไดออกไซด์ก็น้อยลงมาก

และในที่สุดออกซิเจนส่วนเกินก็ก่อตัวเป็นชั้นโอโซนซึ่งเริ่มปกป้องสิ่งมีชีวิตจากรังสีอัลตราไวโอเลต ชีวิตเริ่มพัฒนาอย่างแข็งขันมากขึ้นและได้รับรูปแบบใหม่ที่ซับซ้อนมากขึ้น - สิ่งมีชีวิตที่มีการจัดระเบียบสูงเริ่มปรากฏขึ้นท่ามกลางแบคทีเรียและสาหร่าย ปัจจุบัน โอโซนดูดซับเพียง 0.00001% ของมวลทั้งหมดของโลก

คุณคงรู้อยู่แล้วว่าสีฟ้าของท้องฟ้าบนโลกนั้นถูกสร้างขึ้นโดยออกซิเจนเช่นกัน - จากสเปกตรัมสีรุ้งทั้งหมดของดวงอาทิตย์ มันจะกระจายคลื่นแสงสั้นที่รับผิดชอบต่อสีฟ้าได้ดีที่สุด เอฟเฟกต์เดียวกันนี้ทำงานในอวกาศ - จากระยะไกลดูเหมือนว่าโลกจะถูกปกคลุมไปด้วยหมอกควันสีน้ำเงิน และจากระยะไกลก็จะกลายเป็นจุดสีน้ำเงินโดยสิ้นเชิง

นอกจากนี้ก๊าซมีตระกูลยังปรากฏอยู่ในบรรยากาศในปริมาณมาก ในหมู่พวกเขามากที่สุดคืออาร์กอนซึ่งมีส่วนแบ่งในบรรยากาศคือ 0.9–1% แหล่งที่มาของมันคือกระบวนการนิวเคลียร์ในส่วนลึกของโลก และมาถึงพื้นผิวผ่านรอยแตกขนาดเล็กในแผ่นเปลือกโลกและการปะทุของภูเขาไฟ (นี่คือลักษณะที่ฮีเลียมปรากฏในชั้นบรรยากาศ) เนื่องจากลักษณะทางกายภาพของพวกมัน ก๊าซมีตระกูลจึงลอยขึ้นสู่ชั้นบนของบรรยากาศ และพวกมันจะหลบหนีออกสู่อวกาศ

ดังที่เราเห็น องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศโลกมีการเปลี่ยนแปลงมากกว่าหนึ่งครั้ง และมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในการเปลี่ยนแปลงครั้งนั้น แต่ต้องใช้เวลาหลายล้านปี ในทางกลับกัน ปรากฏการณ์สำคัญมีความเสถียรมาก ชั้นโอโซนจะดำรงอยู่และทำงานได้แม้ว่าจะมีออกซิเจนบนโลกน้อยกว่า 100 เท่าก็ตาม เมื่อเทียบกับภูมิหลังของประวัติศาสตร์ทั่วไปของโลก กิจกรรมของมนุษย์ไม่ได้ทิ้งร่องรอยร้ายแรงไว้ อย่างไรก็ตาม ในระดับท้องถิ่น อารยธรรมสามารถสร้างปัญหาได้ อย่างน้อยก็สำหรับตัวมันเอง มลพิษทางอากาศได้ทำให้ชีวิตของผู้อยู่อาศัยในกรุงปักกิ่ง ประเทศจีน กลายเป็นอันตรายแล้ว และเมฆหมอกสกปรกขนาดมหึมาเหนือเมืองใหญ่ยังมองเห็นได้แม้จากอวกาศ

โครงสร้างบรรยากาศ

อย่างไรก็ตาม เอกโซสเฟียร์ไม่ได้เป็นเพียงชั้นบรรยากาศพิเศษเพียงชั้นเดียวเท่านั้น มีหลายอย่างและแต่ละคนก็มีลักษณะเฉพาะของตัวเอง ลองดูที่พื้นฐานบางประการ

โทรโพสเฟียร์

ชั้นบรรยากาศที่ต่ำที่สุดและหนาแน่นที่สุดเรียกว่าชั้นโทรโพสเฟียร์ ตอนนี้ผู้อ่านบทความนี้อยู่ในส่วน "ล่างสุด" ของเขาอย่างแน่นอน - เว้นแต่แน่นอนว่าเขาจะเป็นหนึ่งใน 500,000 คนที่บินบนเครื่องบินในขณะนี้ ขีดจำกัดบนของโทรโพสเฟียร์ขึ้นอยู่กับละติจูด (จำแรงเหวี่ยงของการหมุนของโลก ซึ่งทำให้ดาวเคราะห์กว้างขึ้นที่เส้นศูนย์สูตร) ​​และมีระยะตั้งแต่ 7 กิโลเมตรที่ขั้วโลกถึง 20 กิโลเมตรที่เส้นศูนย์สูตร นอกจากนี้ ขนาดของชั้นโทรโพสเฟียร์ยังขึ้นอยู่กับฤดูกาล ยิ่งอากาศอุ่นขึ้น ขีดจำกัดบนก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย

ชื่อ "โทรโพสเฟียร์" มาจากคำภาษากรีกโบราณ "โทรโพส" ซึ่งแปลว่า "เลี้ยว เปลี่ยนแปลง" สิ่งนี้สะท้อนคุณสมบัติของชั้นบรรยากาศได้ค่อนข้างแม่นยำ - เป็นแบบไดนามิกและมีประสิทธิผลมากที่สุด ในโทรโพสเฟียร์เมฆรวมตัวกันและน้ำไหลเวียน พายุไซโคลนและแอนติไซโคลนถูกสร้างขึ้น และลมถูกสร้างขึ้น กระบวนการทั้งหมดที่เราเรียกว่า "สภาพอากาศ" และ "ภูมิอากาศ" เกิดขึ้น นอกจากนี้นี่เป็นชั้นที่ใหญ่และหนาแน่นที่สุดโดยคิดเป็น 80% ของมวลบรรยากาศและปริมาณน้ำเกือบทั้งหมด สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่อาศัยอยู่ที่นี่

ทุกคนรู้ดีว่ายิ่งสูงก็ยิ่งหนาว นี่เป็นเรื่องจริง - ทุกๆ 100 เมตรขึ้นไป อุณหภูมิอากาศจะลดลง 0.5-0.7 องศา อย่างไรก็ตาม หลักการนี้ใช้ได้เฉพาะในชั้นโทรโพสเฟียร์เท่านั้น จากนั้นอุณหภูมิจะเริ่มสูงขึ้นตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้น โซนระหว่างชั้นโทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์ซึ่งอุณหภูมิคงที่เรียกว่าโทรโพสเฟียร์ และด้วยความสูง ลมจะพัดเร็วขึ้น 2–3 กม./วินาทีต่อกิโลเมตรขึ้นไป ดังนั้นเครื่องร่อนพาราและแขวนจึงชอบที่ราบสูงและภูเขาสำหรับการบิน - พวกมันจะสามารถ "จับคลื่น" ที่นั่นได้ตลอดเวลา

ก้นอากาศที่กล่าวไปแล้วซึ่งบรรยากาศสัมผัสกับเปลือกโลกเรียกว่าชั้นขอบเขตพื้นผิว บทบาทของมันในการไหลเวียนของบรรยากาศนั้นใหญ่มากอย่างไม่น่าเชื่อ - การถ่ายเทความร้อนและการแผ่รังสีจากพื้นผิวทำให้เกิดความแตกต่างของลมและความดัน และภูเขาและความผิดปกติของภูมิประเทศอื่น ๆ ก็กำหนดทิศทางและแยกพวกมันออกจากกัน การแลกเปลี่ยนน้ำจะเกิดขึ้นทันที ภายใน 8-12 วัน น้ำทั้งหมดที่นำมาจากมหาสมุทรและพื้นผิวจะกลับมาอีกครั้ง ทำให้ชั้นโทรโพสเฟียร์กลายเป็นเครื่องกรองน้ำ

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจก็คือ กระบวนการสำคัญในชีวิตของพืช การคายน้ำ นั้นขึ้นอยู่กับการแลกเปลี่ยนน้ำกับบรรยากาศ ด้วยความช่วยเหลือ พืชพรรณในโลกมีอิทธิพลต่อสภาพอากาศ ตัวอย่างเช่น พื้นที่สีเขียวขนาดใหญ่ ทำให้สภาพอากาศและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอ่อนลง พืชในพื้นที่ที่มีน้ำอิ่มตัวจะระเหยน้ำจากดินไป 99% ตัวอย่างเช่น ข้าวสาลีหนึ่งเฮกตาร์ปล่อยน้ำ 2-3,000 ตันสู่ชั้นบรรยากาศในช่วงฤดูร้อน ซึ่งมากกว่าที่จะปล่อยดินที่ไร้ชีวิตออกมาอย่างมีนัยสำคัญ

ความดันปกติที่พื้นผิวโลกคือประมาณ 1,000 มิลลิบาร์ มาตรฐานนี้ถือเป็นความดัน 1,013 มิลลิบาร์ ซึ่งเป็น "บรรยากาศ" หนึ่ง - คุณอาจเคยเจอหน่วยการวัดนี้แล้ว ด้วยระดับความสูงที่เพิ่มขึ้น ความดันจะลดลงอย่างรวดเร็ว: ที่ขอบเขตของโทรโพสเฟียร์ (ที่ระดับความสูง 12 กิโลเมตร) จะมีค่าอยู่ที่ 200 mBar และที่ระดับความสูง 45 กิโลเมตร จะลดลงเหลือ 1 mBar โดยสิ้นเชิง ดังนั้นจึงไม่แปลกที่ 80% ของมวลบรรยากาศโลกจะถูกรวบรวมไว้ในชั้นโทรโพสเฟียร์ที่อิ่มตัว

สตราโตสเฟียร์

ชั้นบรรยากาศที่อยู่ระหว่างระดับความสูง 8 กม. (ที่ขั้วโลก) ถึง 50 กม. (ที่เส้นศูนย์สูตร) ​​เรียกว่าชั้นสตราโตสเฟียร์ ชื่อนี้มาจากคำภาษากรีกอีกคำหนึ่งว่า "stratos" ซึ่งแปลว่า "พื้น, ชั้น" นี่เป็นโซนที่หายากอย่างยิ่งในชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งแทบไม่มีไอน้ำเลย ความกดอากาศในส่วนล่างของสตราโตสเฟียร์น้อยกว่าความดันพื้นผิว 10 เท่า และความดันอากาศในส่วนบนน้อยกว่า 100 เท่า

ในการสนทนาเกี่ยวกับชั้นโทรโพสเฟียร์ เราได้เรียนรู้แล้วว่าอุณหภูมิในชั้นบรรยากาศจะลดลงตามระดับความสูง ในชั้นสตราโตสเฟียร์ ทุกอย่างเกิดขึ้นในทางตรงกันข้าม - เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นจาก –56°C เป็น 0–1°C ความร้อนจะหยุดในชั้นสตราโตสเฟียร์ ซึ่งเป็นขอบเขตระหว่างชั้นสตราโตสเฟียร์และชั้นมีโซสเฟียร์

สายการบินโดยสารและเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงมักจะบินในชั้นล่างของสตราโตสเฟียร์ซึ่งไม่เพียงช่วยปกป้องพวกเขาจากความไม่แน่นอนของการไหลของอากาศในโทรโพสเฟียร์เท่านั้น แต่ยังทำให้การเคลื่อนไหวง่ายขึ้นเนื่องจากการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์ต่ำ และอุณหภูมิที่ต่ำและอากาศที่เบาบางทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงได้ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเที่ยวบินระยะไกล

อย่างไรก็ตาม มีการจำกัดระดับความสูงทางเทคนิคสำหรับเครื่องบิน - การไหลของอากาศซึ่งมีขนาดเล็กมากในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของเครื่องยนต์ไอพ่น ดังนั้น เพื่อให้ได้แรงดันอากาศในกังหันที่ต้องการ เครื่องบินจะต้องเคลื่อนที่เร็วกว่าความเร็วเสียง ดังนั้น มีเพียงยานรบและเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงอย่างคองคอร์ดเท่านั้นที่สามารถเคลื่อนที่ได้สูงในสตราโตสเฟียร์ (ที่ระดับความสูง 18–30 กิโลเมตร) ดังนั้น "ผู้อยู่อาศัย" หลักของสตราโตสเฟียร์จึงเป็นเครื่องตรวจสภาพอากาศที่ติดอยู่กับบอลลูน - พวกมันสามารถอยู่ที่นั่นได้เป็นเวลานานโดยรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับพลวัตของโทรโพสเฟียร์ที่ซ่อนอยู่

จุลินทรีย์ที่เรียกว่าแพลงก์ตอนทางอากาศพบได้ในชั้นบรรยากาศจนถึงชั้นโอโซน อย่างไรก็ตาม ไม่เพียงแต่แบคทีเรียเท่านั้นที่สามารถอยู่รอดได้ในชั้นสตราโตสเฟียร์ วันหนึ่งนกแร้งแอฟริกันซึ่งเป็นนกแร้งชนิดพิเศษได้เข้าไปในเครื่องยนต์ของเครื่องบินที่ระดับความสูง 11.5 พันกิโลเมตร และเป็ดบางตัวก็บินข้ามเอเวอเรสต์อย่างสงบระหว่างการอพยพ

แต่สิ่งมีชีวิตที่ใหญ่ที่สุดที่เคยอยู่ในสตราโตสเฟียร์ยังคงเป็นมนุษย์ สถิติความสูงปัจจุบันกำหนดโดย Alan Eustace รองประธานของ Google ในวันที่กระโดดเขาอายุ 57 ปี! ในบอลลูนพิเศษเขาขึ้นไปที่ความสูง 41 กิโลเมตรจากระดับน้ำทะเลแล้วกระโดดลงด้วยร่มชูชีพ ความเร็วที่เขาไปถึงเมื่อถึงจุดสูงสุดของการล้มคือ 1,342 กม./ชม. ซึ่งมากกว่าความเร็วของเสียง! ในเวลาเดียวกัน ยูซตาสกลายเป็นบุคคลแรกที่เอาชนะเกณฑ์ความเร็วเสียงได้อย่างอิสระ (ไม่นับชุดอวกาศสำหรับการช่วยชีวิตและร่มชูชีพสำหรับลงจอดทั้งหมด)

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจก็คือ ในการที่จะแยกตัวออกจากบอลลูน ยูซตาสจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ระเบิด เช่นเดียวกับอุปกรณ์ที่จรวดอวกาศใช้ในการแยกสเตจ

และที่ขอบระหว่างสตราโตสเฟียร์และมีโซสเฟียร์ก็มีชั้นโอโซนที่มีชื่อเสียง ช่วยปกป้องพื้นผิวโลกจากผลกระทบของรังสีอัลตราไวโอเลตและในขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่เป็นขีดจำกัดสูงสุดของการแพร่กระจายของสิ่งมีชีวิตบนโลก - เหนือมัน อุณหภูมิ ความดัน และรังสีคอสมิกจะยุติลงอย่างรวดเร็วแม้แต่สิ่งที่ถาวรที่สุด แบคทีเรีย.

โล่นี้มาจากไหน? คำตอบนั้นเหลือเชื่อมาก มันถูกสร้างขึ้นโดยสิ่งมีชีวิต หรืออย่างแม่นยำยิ่งขึ้นโดยออกซิเจน ซึ่งแบคทีเรีย สาหร่าย และพืชต่างๆ ปล่อยออกมามาตั้งแต่สมัยโบราณ เมื่อสูงขึ้นในชั้นบรรยากาศ ออกซิเจนจะสัมผัสกับรังสีอัลตราไวโอเลตและเข้าสู่ปฏิกิริยาโฟโตเคมีคอล เป็นผลให้จากออกซิเจนธรรมดาที่เราหายใจ O2 ได้รับโอโซน - O3

ขัดแย้งกันที่โอโซนที่สร้างขึ้นจากการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ปกป้องเราจากรังสีชนิดเดียวกัน! โอโซนก็ไม่สะท้อน แต่ดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตซึ่งทำให้บรรยากาศโดยรอบร้อนขึ้น

มีโซสเฟียร์

เราได้กล่าวไปแล้วว่าเหนือสตราโตสเฟียร์ - หรือแม่นยำยิ่งขึ้น เหนือสตราโตสเฟียร์ซึ่งเป็นชั้นขอบเขตของอุณหภูมิคงที่ - คือมีโซสเฟียร์ ชั้นที่ค่อนข้างเล็กนี้ตั้งอยู่ระดับความสูงระหว่าง 40–45 ถึง 90 กิโลเมตร และเป็นสถานที่ที่หนาวที่สุดในโลกของเรา ในชั้นมีโซพอส ซึ่งเป็นชั้นบนของมีโซสเฟียร์ อากาศจะเย็นลงถึง –143°C

มีโซสเฟียร์เป็นส่วนที่มีการศึกษาน้อยที่สุดในชั้นบรรยากาศของโลก แรงดันแก๊สต่ำมากซึ่งต่ำกว่าความดันพื้นผิวตั้งแต่หนึ่งพันถึงหมื่นเท่า จำกัดการเคลื่อนที่ของบอลลูน - แรงยกของพวกมันถึงศูนย์และพวกมันก็ลอยอยู่ในตำแหน่ง สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับเครื่องบินเจ็ท - อากาศพลศาสตร์ของปีกและลำตัวของเครื่องบินสูญเสียความหมาย ดังนั้นจรวดหรือเครื่องบินที่มีเครื่องยนต์จรวด - เครื่องบินจรวด - สามารถบินได้ในชั้นมีโซสเฟียร์ ซึ่งรวมถึงเครื่องบินจรวด X-15 ซึ่งดำรงตำแหน่งเครื่องบินที่เร็วที่สุดในโลก โดยบินขึ้นไปสูงถึง 108 กิโลเมตร และความเร็ว 7,200 กม./ชม. - 6.72 เท่าของความเร็วเสียง

อย่างไรก็ตาม สถิติการบินของ X-15 ใช้เวลาเพียง 15 นาที นี่เป็นสัญลักษณ์ของปัญหาทั่วไปของยานพาหนะที่เคลื่อนที่ในชั้นมีโซสเฟียร์ - พวกมันเร็วเกินไปที่จะทำการวิจัยอย่างละเอียด และพวกมันไม่ได้อยู่ที่ระดับความสูงที่กำหนดเป็นเวลานาน บินสูงขึ้นหรือล้มลง นอกจากนี้ ยังไม่สามารถสำรวจมีโซสเฟียร์ได้โดยใช้ดาวเทียมหรือยานสำรวจใต้วงโคจร แม้ว่าความกดดันในชั้นบรรยากาศนี้จะต่ำ แต่ก็ทำให้ยานอวกาศช้าลง (และบางครั้งก็ไหม้) เนื่องจากความยากลำบากเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์จึงมักเรียกชั้นมีโซสเฟียร์ว่า "อิกนอสเฟียร์" (จากภาษาอังกฤษว่า "อิโนโรสเฟียร์" ซึ่ง "อวิชชา" คือความไม่รู้ การขาดความรู้)

นอกจากนี้ยังอยู่ในชั้นมีโซสเฟียร์ที่อุกกาบาตส่วนใหญ่ที่ตกลงสู่พื้นโลกลุกไหม้ - ที่นั่นมีฝนดาวตกเพอร์เซอิดส์หรือที่รู้จักกันในชื่อ "ฝนดาวตกเดือนสิงหาคม" แตกออกมา เอฟเฟกต์แสงเกิดขึ้นเมื่อวัตถุจักรวาลเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกด้วยมุมแหลมด้วยความเร็วมากกว่า 11 กม./ชม. อุกกาบาตจะสว่างขึ้นเนื่องจากการเสียดสี

หลังจากสูญเสียมวลไปในชั้นมีโซสเฟียร์ ซากของ "เอเลี่ยน" ก็ตกลงบนโลกในรูปแบบของฝุ่นจักรวาล - ทุกๆ วันจาก 100 ถึง 10,000 ตันของอุกกาบาตที่ตกลงบนโลก เนื่องจากเม็ดฝุ่นแต่ละเม็ดมีน้ำหนักเบามาก จึงต้องใช้เวลาถึงหนึ่งเดือนจึงจะถึงพื้นผิวโลก! เมื่อพวกมันตกลงไปในกลุ่มเมฆ พวกมันจะทำให้พวกมันหนักขึ้นและบางครั้งก็ทำให้เกิดฝนตก เช่นเดียวกับที่เถ้าภูเขาไฟหรืออนุภาคจากการระเบิดของนิวเคลียร์ทำให้เกิดพวกมัน อย่างไรก็ตามอิทธิพลของฝุ่นจักรวาลต่อการก่อตัวของฝนถือว่ามีน้อย - แม้แต่ 10,000 ตันก็ไม่เพียงพอที่จะเปลี่ยนการไหลเวียนตามธรรมชาติของชั้นบรรยากาศโลกอย่างจริงจัง

เทอร์โมสเฟียร์ รถรับ-ส่งบนสายคาร์มาน ภาพถ่ายทุกชั้นบรรยากาศมองเห็นได้ชัดเจน

เหนือมีโซสเฟียร์ที่ระดับความสูง 100 กิโลเมตรเหนือระดับน้ำทะเล ผ่านเส้นคาร์มาน ซึ่งเป็นเส้นแบ่งเขตระหว่างโลกและอวกาศ แม้ว่าจะมีก๊าซอยู่ที่นั่นซึ่งหมุนไปพร้อมกับโลกและเข้าสู่ชั้นบรรยากาศในทางเทคนิค แต่ปริมาณของก๊าซที่อยู่เหนือเส้นคาร์มานนั้นมีน้อยมากจนมองไม่เห็น ดังนั้นเที่ยวบินใด ๆ ที่ไปเกินระดับความสูง 100 กิโลเมตรก็ถือเป็นอวกาศแล้ว

ขอบเขตล่างของชั้นบรรยากาศที่ยาวที่สุดของชั้นบรรยากาศ คือ เทอร์โมสเฟียร์ ตรงกับเส้นคาร์มาน มันสูงถึง 800 กิโลเมตร และโดดเด่นด้วยอุณหภูมิที่สูงมาก - ที่ระดับความสูง 400 กิโลเมตร อุณหภูมิสูงสุด 1,800°C!

มันร้อนใช่มั้ย? ที่อุณหภูมิ 1,538°C เหล็กจะเริ่มละลาย แล้วยานอวกาศจะคงสภาพสมบูรณ์ในเทอร์โมสเฟียร์ได้อย่างไร ทั้งหมดนี้เกี่ยวข้องกับความเข้มข้นของก๊าซที่ต่ำมากในบรรยากาศชั้นบน - ความดันตรงกลางของเทอร์โมสเฟียร์นั้นน้อยกว่าความเข้มข้นของอากาศที่พื้นผิวโลก 1,000,000! พลังงานของอนุภาคแต่ละตัวนั้นสูง แต่ระยะห่างระหว่างพวกมันนั้นมหาศาล และยานอวกาศก็อยู่ในสุญญากาศ อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่ได้ช่วยให้พวกเขากำจัดความร้อนที่กลไกปล่อยออกมา - เพื่อกระจายความร้อนยานอวกาศทั้งหมดติดตั้งหม้อน้ำที่ปล่อยพลังงานส่วนเกิน

ในบันทึก เมื่อพูดถึงอุณหภูมิสูง การพิจารณาความหนาแน่นของสสารร้อนนั้นคุ้มค่าเสมอ ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์ที่ Hadron Collider จริงๆ แล้วสามารถให้ความร้อนสสารได้เท่ากับอุณหภูมิของดวงอาทิตย์ แต่เห็นได้ชัดว่าสิ่งเหล่านี้จะเป็นโมเลกุลเดี่ยว ๆ สสารดาวหนึ่งกรัมก็เพียงพอสำหรับการระเบิดอันทรงพลัง ดังนั้นเราจึงไม่ควรเชื่อสื่อสีเหลืองซึ่งสัญญาว่าจะใกล้ถึงจุดจบของโลกจาก "มือ" ของ Collider เช่นเดียวกับที่เราไม่ควรกลัวความร้อนในเทอร์โมสเฟียร์

เทอร์โมสเฟียร์เป็นพื้นที่เปิดโล่ง - อยู่ในขอบเขตที่วงโคจรของสปุตนิกโซเวียตลำแรกวางอยู่ นอกจากนี้ยังมีศูนย์กลางนอกโลกซึ่งเป็นจุดที่สูงที่สุดเหนือโลกของการบินของยานอวกาศวอสตอค-1 โดยมียูริ กาการินอยู่บนเรือ ดาวเทียมประดิษฐ์จำนวนมากสำหรับศึกษาพื้นผิวโลก มหาสมุทร และชั้นบรรยากาศ เช่น ดาวเทียม Google Maps ก็ถูกปล่อยที่ระดับความสูงนี้เช่นกัน ดังนั้น หากเรากำลังพูดถึง LEO (Low Reference Orbit ซึ่งเป็นคำทั่วไปในอวกาศ) ใน 99% ของกรณีนั้นจะอยู่ในเทอร์โมสเฟียร์

การบินในวงโคจรของคนและสัตว์ไม่ได้เกิดขึ้นเพียงในเทอร์โมสเฟียร์เท่านั้น ความจริงก็คือในส่วนบนที่ระดับความสูง 500 กิโลเมตร แถบรังสีของโลกจะขยายออก ที่นั่นอนุภาคลมสุริยะที่มีประจุจะถูกดักจับและสะสมโดยสนามแม่เหล็ก การอยู่ในแถบรังสีเป็นเวลานานทำให้เกิดอันตรายที่แก้ไขไม่ได้ต่อสิ่งมีชีวิตและแม้กระทั่งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้น ยานพาหนะในวงโคจรสูงทั้งหมดจึงได้รับการปกป้องจากรังสี

ออโรร่า

ในละติจูดขั้วโลก ปรากฏการณ์อันตระการตาและยิ่งใหญ่มักปรากฏขึ้น - ออโรรา มีลักษณะเป็นเส้นโค้งยาวเรืองแสงหลากสีและรูปร่างที่ส่องแสงระยิบระยับบนท้องฟ้า โลกมีลักษณะเป็นสนามแม่เหล็ก หรือถ้าให้เจาะจงกว่านั้นคือหลุมที่อยู่ในนั้นใกล้กับขั้วโลก อนุภาคที่มีประจุจากลมสุริยะระเบิดทะลุ ทำให้บรรยากาศเปล่งประกาย คุณสามารถชื่นชมแสงไฟตระการตาที่สุดและเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับต้นกำเนิดได้ที่นี่

ในปัจจุบัน แสงออโรร่าเป็นเรื่องปกติสำหรับผู้อยู่อาศัยในประเทศที่มีรัศมีรอบโลก เช่น แคนาดาหรือนอร์เวย์ เช่นเดียวกับสิ่งของที่บังคับในแผนการเดินทางของนักท่องเที่ยว แต่ก่อนหน้านี้แสงออโรราจะถือว่ามีคุณสมบัติเหนือธรรมชาติ ในสมัยโบราณ ผู้คนเห็นแสงหลากสีเป็นประตูสู่สวรรค์ สัตว์ในตำนาน และกองไฟแห่งวิญญาณ และพฤติกรรมของพวกเขาถือเป็นการทำนาย และบรรพบุรุษของเราสามารถเข้าใจได้ - แม้แต่การศึกษาและศรัทธาในจิตใจของพวกเขาเองบางครั้งก็ไม่สามารถแสดงความเคารพต่อพลังแห่งธรรมชาติได้

เอกโซสเฟียร์

ชั้นสุดท้ายของชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งขอบเขตล่างซึ่งผ่านที่ระดับความสูง 700 กิโลเมตรคือชั้นบรรยากาศนอกโลก (จากโรคหัดกรีกอื่น ๆ "exo" - ภายนอกภายนอก) มันกระจัดกระจายอย่างไม่น่าเชื่อและประกอบด้วยอะตอมของธาตุที่เบาที่สุด - ไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ นอกจากนี้ยังมีอะตอมของออกซิเจนและไนโตรเจนแต่ละอะตอม ซึ่งมีการแตกตัวเป็นไอออนสูงจากการแผ่รังสีที่ทะลุทะลวงทั้งหมดของดวงอาทิตย์

มิติของเอกโซสเฟียร์ของโลกนั้นใหญ่อย่างไม่น่าเชื่อ - มันเติบโตเป็นโคโรนาของโลกหรือจีโอโคโรนาซึ่งทอดยาวจากโลกถึง 100,000 กิโลเมตร มันหายากมาก - ความเข้มข้นของอนุภาคน้อยกว่าความหนาแน่นของอากาศธรรมดาหลายล้านเท่า แต่ถ้าดวงจันทร์บดบังโลกสำหรับยานอวกาศที่อยู่ห่างไกล มงกุฎของโลกของเราก็จะมองเห็นได้ เช่นเดียวกับที่เรามองเห็นมงกุฎของดวงอาทิตย์ในระหว่างคราส อย่างไรก็ตาม ปรากฏการณ์นี้ยังไม่ได้รับการสังเกต

นอกจากนี้ ยังอยู่ในชั้นนอกโซสเฟียร์ที่การผุกร่อนของชั้นบรรยากาศโลกเกิดขึ้น - เนื่องจากระยะห่างมากจากศูนย์กลางแรงโน้มถ่วงของโลก อนุภาคจึงแยกตัวออกจากมวลก๊าซทั้งหมดได้อย่างง่ายดายและเข้าสู่วงโคจรของมันเอง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการกระจายตัวของชั้นบรรยากาศ โลกของเราสูญเสียไฮโดรเจน 3 กิโลกรัมและฮีเลียม 50 กรัมจากชั้นบรรยากาศทุกๆ วินาที มีเพียงอนุภาคเหล่านี้เท่านั้นที่เบาพอที่จะหลุดพ้นจากมวลก๊าซทั่วไปได้

การคำนวณอย่างง่ายแสดงให้เห็นว่าโลกสูญเสียมวลบรรยากาศประมาณ 110,000 ตันต่อปี เป็นอันตรายหรือไม่? ในความเป็นจริง ไม่ - ความสามารถของโลกของเราในการ "ผลิต" ไฮโดรเจนและฮีเลียมนั้นเกินกว่าอัตราการสูญเสีย นอกจากนี้สสารที่สูญหายบางส่วนกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศเมื่อเวลาผ่านไป และก๊าซที่สำคัญ เช่น ออกซิเจนหรือคาร์บอนไดออกไซด์ นั้นหนักเกินกว่าจะปล่อยออกจากโลกทั้งใบได้ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องกังวลว่าชั้นบรรยากาศของโลกจะหลบหนีออกไป

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจก็คือ “ผู้เผยพระวจนะ” แห่งวันสิ้นโลกมักกล่าวว่าหากแกนโลกหยุดหมุน ชั้นบรรยากาศจะกัดกร่อนอย่างรวดเร็วภายใต้แรงกดดันของลมสุริยะ อย่างไรก็ตาม ผู้อ่านของเราทราบดีว่าบรรยากาศใกล้โลกถูกยึดไว้ด้วยกันโดยแรงโน้มถ่วง ซึ่งจะทำหน้าที่โดยไม่คำนึงถึงการหมุนของแกนกลาง ข้อพิสูจน์ที่ชัดเจนคือดาวศุกร์ซึ่งมีแกนกลางนิ่งและมีสนามแม่เหล็กอ่อน แต่บรรยากาศของมันมีความหนาแน่นมากกว่าและหนักกว่าโลกถึง 93 เท่า อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าการหยุดพลศาสตร์ของแกนโลกจะปลอดภัย - จากนั้นสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ก็จะหายไป บทบาทของมันไม่ได้มีความสำคัญมากนักในการกักเก็บชั้นบรรยากาศ แต่ในการป้องกันอนุภาคที่มีประจุจากลมสุริยะ ซึ่งอาจทำให้โลกของเรากลายเป็นทะเลทรายที่มีกัมมันตภาพรังสีได้อย่างง่ายดาย

ชั้นบรรยากาศของโลกในทางดาราศาสตร์

สีของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงอื่นเผยให้เห็นความลับขององค์ประกอบของมัน บรรยากาศของดาวอังคารมีสีแดงเหมือนกับพื้นผิว เนื่องจากก๊าซหลักบนดาวอังคารคือคาร์บอนไดออกไซด์ เช่นเดียวกับดาวเคราะห์นอกระบบ ด้วยการวิเคราะห์สเปกตรัมสี เราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับองค์ประกอบของบรรยากาศ โดยไม่ต้องรู้ด้วยซ้ำว่าดาวเคราะห์ดวงนี้มีลักษณะอย่างไร

และอย่างที่เราทราบองค์ประกอบของบรรยากาศสามารถบอกเราได้มากมายเกี่ยวกับดาวเคราะห์ดวงนี้ หากมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก นั่นหมายความว่าภูเขาไฟกำลังโหมกระหน่ำบนโลกและกระบวนการทางธรณีวิทยาที่กำลังเกิดขึ้น ไอน้ำในบรรยากาศไม่ได้รับประกันมหาสมุทรบนพื้นผิว แต่เป็นแหล่งออกซิเจน และออกซิเจนส่วนเกินที่มีอยู่คือการรับประกันการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตเกือบร้อยเปอร์เซ็นต์ ท้ายที่สุดคุณและฉันรู้อยู่แล้วว่าออกซิเจนจากแหล่งที่ไม่มีชีวิตถูกใช้ไปกับปฏิกิริยาเคมีทันทีและจำเป็นต้องมีแหล่งทางชีวภาพในการสะสม

นอกจากนี้ ก๊าซและของเหลวทั้งหมดยังหมุนเวียนตามกฎเคมีที่คล้ายคลึงกัน แม้ว่าน้ำจะเป็นสสารที่มีคุณสมบัติพิเศษ แต่ก็ไม่ใช่องค์ประกอบที่ขาดไม่ได้ในบรรยากาศ บนไททันซึ่งเป็นบริวารของดาวเสาร์ มีเปลือกก๊าซซึ่งมีโครงสร้างคล้ายกับโลก เมฆประเภทเดียวกันทั้งหมดก่อตัวขึ้น ของเหลวไหลเวียนในบรรยากาศในลักษณะเดียวกัน - แต่อุณหภูมิของมันต่ำกว่าหนึ่งร้อยองศา และมีเทนปรากฏแทนน้ำ!

บรรยากาศยังทิ้งร่องรอยไว้อย่างชัดเจนบนพื้นผิวโลก สัญญาณของการกัดเซาะของลมยังคงอยู่แม้ว่าวัตถุในอวกาศจะสูญเสียบรรยากาศไปก็ตาม ด้วยการเปรียบเทียบภูมิทัศน์ของมนุษย์ต่างดาวกับโลก ทำให้สามารถระบุประวัติของพวกเขาได้อย่างแม่นยำ ตัวอย่างเช่น การวิจัยเชิงทฤษฎีที่ทำจากภาพถ่ายดาวเทียมของการบรรเทาทุกข์ของดาวอังคารได้รับการยืนยันในระหว่างการทำงานของรถแลนด์โรเวอร์บนดาวอังคาร

บรรยากาศคือสิ่งที่ทำให้ชีวิตเป็นไปได้บนโลก เราได้รับข้อมูลและข้อเท็จจริงเกี่ยวกับบรรยากาศในโรงเรียนประถมศึกษาเป็นครั้งแรก ในโรงเรียนมัธยมปลาย เราคุ้นเคยกับแนวคิดนี้มากขึ้นในบทเรียนภูมิศาสตร์

ที่เก็บบรรยากาศของโลก

ไม่เพียงแต่โลกเท่านั้น แต่ยังมีเทห์ฟากฟ้าอื่นๆ อีกด้วยที่มีชั้นบรรยากาศ นี่คือชื่อที่ตั้งให้กับเปลือกก๊าซที่ล้อมรอบดาวเคราะห์ องค์ประกอบของชั้นก๊าซนี้แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างดาวเคราะห์แต่ละดวง เรามาดูข้อมูลพื้นฐานและข้อเท็จจริงเกี่ยวกับอากาศกันดีกว่า

ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดคือออกซิเจน บางคนเข้าใจผิดคิดว่าชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยออกซิเจนทั้งหมด แต่จริงๆ แล้ว อากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซ ประกอบด้วยไนโตรเจน 78% และออกซิเจน 21% ส่วนที่เหลืออีกร้อยละหนึ่งประกอบด้วยโอโซน อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ และไอน้ำ แม้ว่าเปอร์เซ็นต์ของก๊าซเหล่านี้จะน้อย แต่พวกมันก็ทำหน้าที่สำคัญ โดยพวกมันดูดซับพลังงานรังสีจากแสงอาทิตย์ส่วนสำคัญ ดังนั้นจึงป้องกันไม่ให้แสงสว่างเปลี่ยนชีวิตทั้งหมดบนโลกของเราให้กลายเป็นเถ้าถ่าน คุณสมบัติของบรรยากาศเปลี่ยนแปลงไปตามระดับความสูง ตัวอย่างเช่น ที่ระดับความสูง 65 กม. ไนโตรเจนคือ 86% และออกซิเจนคือ 19%

องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของโลก

• คาร์บอนไดออกไซด์จำเป็นสำหรับธาตุอาหารพืช ปรากฏในชั้นบรรยากาศอันเป็นผลจากกระบวนการหายใจของสิ่งมีชีวิต ความเสื่อมสลาย และการเผาไหม้ การไม่มีอยู่ในชั้นบรรยากาศจะทำให้การดำรงอยู่ของพืชใดๆ เป็นไปไม่ได้
• ออกซิเจน- องค์ประกอบสำคัญของบรรยากาศสำหรับมนุษย์ การมีอยู่ของมันคือเงื่อนไขของการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด คิดเป็นประมาณ 20% ของปริมาตรก๊าซในบรรยากาศทั้งหมด
• โอโซนเป็นตัวดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์ตามธรรมชาติซึ่งมีผลเสียต่อสิ่งมีชีวิต ส่วนใหญ่สร้างชั้นบรรยากาศที่แยกจากกัน - ม่านโอโซน เมื่อเร็ว ๆ นี้กิจกรรมของมนุษย์ได้นำไปสู่ความจริงที่ว่ามันค่อยๆเริ่มพังทลายลง แต่เนื่องจากมีความสำคัญอย่างยิ่งจึงมีการดำเนินงานอย่างแข็งขันเพื่อรักษาและฟื้นฟู
• ไอน้ำกำหนดความชื้นในอากาศ เนื้อหาอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ เช่น อุณหภูมิอากาศ ที่ตั้งอาณาเขต ฤดูกาล ที่อุณหภูมิต่ำจะมีไอน้ำในอากาศน้อยมาก อาจน้อยกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์ และที่อุณหภูมิสูงปริมาณของไอน้ำจะสูงถึง 4%
• นอกเหนือจากที่กล่าวมาทั้งหมด องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของโลกยังมีเปอร์เซ็นต์ที่แน่นอนเสมอ สิ่งเจือปนที่เป็นของแข็งและของเหลว- สิ่งเหล่านี้ได้แก่ เขม่า เถ้า เกลือทะเล ฝุ่น หยดน้ำ จุลินทรีย์ พวกมันสามารถเข้าไปในอากาศได้ทั้งโดยธรรมชาติและโดยมนุษย์

ชั้นบรรยากาศ

องค์ประกอบของอุณหภูมิ ความหนาแน่น และคุณภาพของอากาศจะไม่เหมือนกันที่ระดับความสูงต่างกัน ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นเรื่องปกติที่จะต้องแยกแยะชั้นบรรยากาศต่างๆ แต่ละคนมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง มาดูกันว่าชั้นบรรยากาศมีความโดดเด่นอะไรบ้าง:

• โทรโพสเฟียร์ - ชั้นบรรยากาศนี้อยู่ใกล้กับพื้นผิวโลกมากที่สุด ความสูงเหนือเสา 8-10 กม. และในเขตร้อน 16-18 กม. 90% ของไอน้ำทั้งหมดในชั้นบรรยากาศตั้งอยู่ที่นี่ ดังนั้นจึงเกิดการก่อตัวของเมฆ นอกจากนี้ในกระบวนการของชั้นนี้ยังสังเกตการเคลื่อนที่ของอากาศ (ลม) ความปั่นป่วน และการพาความร้อน อุณหภูมิอยู่ระหว่าง +45 องศาในช่วงเที่ยงวันในฤดูร้อนในเขตร้อนถึง -65 องศาที่ขั้วโลก
• สตราโตสเฟียร์เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ห่างไกลเป็นอันดับสอง ตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 11 ถึง 50 กม. ในชั้นล่างของชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ อุณหภูมิจะอยู่ที่ประมาณ -55 โดยจะเคลื่อนตัวออกจากโลกขึ้นไปถึง +1°С ภูมิภาคนี้เรียกว่าการผกผันและเป็นขอบเขตของสตราโตสเฟียร์และมีโซสเฟียร์
• มีโซสเฟียร์ตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 50 ถึง 90 กม. อุณหภูมิที่ขอบเขตล่างอยู่ที่ประมาณ 0 และเมื่อถึงระดับบนถึง -80...-90 ˚С อุกกาบาตที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกจะเผาไหม้ในชั้นมีโซสเฟียร์จนหมด ทำให้เกิดแสงเรืองแสงที่นี่
• เทอร์โมสเฟียร์มีความหนาประมาณ 700 กิโลเมตร แสงเหนือปรากฏในชั้นบรรยากาศนี้ ปรากฏขึ้นเนื่องจากอิทธิพลของรังสีคอสมิกและรังสีที่เล็ดลอดออกมาจากดวงอาทิตย์
• เอกโซสเฟียร์เป็นโซนการกระจายตัวของอากาศ ที่นี่ความเข้มข้นของก๊าซมีน้อยและค่อยๆ หลุดออกไปในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์

ขอบเขตระหว่างชั้นบรรยากาศของโลกและอวกาศคือ 100 กม. เส้นนี้เรียกว่าเส้นคาร์มาน

ความกดอากาศ

เมื่อฟังพยากรณ์อากาศ เรามักจะได้ยินการอ่านค่าความกดอากาศ แต่ความกดอากาศหมายถึงอะไร และจะส่งผลต่อเราอย่างไร?

เราพบว่าอากาศประกอบด้วยก๊าซและสิ่งสกปรก ส่วนประกอบแต่ละอย่างมีน้ำหนักของตัวเอง ซึ่งหมายความว่าบรรยากาศไม่ได้ไร้น้ำหนัก ดังที่เชื่อกันมาจนถึงศตวรรษที่ 17 ความดันบรรยากาศคือแรงที่ชั้นบรรยากาศทุกชั้นกดบนพื้นผิวโลกและวัตถุทั้งหมด

นักวิทยาศาสตร์ทำการคำนวณที่ซับซ้อนและพิสูจน์ว่าบรรยากาศกดดันด้วยแรง 10,333 กิโลกรัมต่อตารางเมตรของพื้นที่ ซึ่งหมายความว่าร่างกายมนุษย์อยู่ภายใต้ความกดอากาศซึ่งมีน้ำหนัก 12-15 ตัน ทำไมเราไม่รู้สึกแบบนี้ล่ะ? ความกดดันภายในที่ช่วยเรารักษาสมดุลภายนอก คุณสามารถสัมผัสถึงความกดดันของบรรยากาศขณะอยู่บนเครื่องบินหรือบนภูเขาได้ เนื่องจากความกดอากาศที่ระดับความสูงจะน้อยกว่ามาก ในกรณีนี้ อาจมีอาการไม่สบายทางร่างกาย หูปิด และเวียนศีรษะได้

สามารถพูดได้มากมายเกี่ยวกับบรรยากาศโดยรอบ เรารู้ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจมากมายเกี่ยวกับเธอ และบางส่วนอาจดูน่าประหลาดใจ:

• น้ำหนักของชั้นบรรยากาศโลกคือ 5,300,000,000,000,000 ตัน
• มันส่งเสริมการส่งผ่านเสียง ที่ระดับความสูงมากกว่า 100 กม. คุณสมบัตินี้จะหายไปเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของบรรยากาศ
• การเคลื่อนไหวของบรรยากาศถูกกระตุ้นโดยความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของพื้นผิวโลก
• เทอร์โมมิเตอร์ใช้ในการกำหนดอุณหภูมิของอากาศ และใช้บารอมิเตอร์เพื่อกำหนดความดันของบรรยากาศ
• การปรากฏตัวของชั้นบรรยากาศช่วยโลกของเราจากอุกกาบาต 100 ตันทุกวัน
• องค์ประกอบของอากาศได้รับการแก้ไขมาเป็นเวลาหลายร้อยล้านปี แต่เริ่มมีการเปลี่ยนแปลงเมื่อมีกิจกรรมทางอุตสาหกรรมเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว
• เชื่อกันว่าบรรยากาศจะขยายขึ้นไปสูงถึง 3,000 กม.

ความสำคัญของบรรยากาศสำหรับมนุษย์

โซนสรีรวิทยาของบรรยากาศคือ 5 กม. ที่ระดับความสูง 5,000 ม. เหนือระดับน้ำทะเล บุคคลเริ่มประสบกับภาวะขาดออกซิเจนซึ่งแสดงออกในประสิทธิภาพการทำงานที่ลดลงและความอยู่ดีมีสุขที่ลดลง นี่แสดงให้เห็นว่าคนเราไม่สามารถอยู่รอดได้ในพื้นที่ที่ไม่มีก๊าซที่น่าอัศจรรย์นี้ผสมอยู่

ข้อมูลและข้อเท็จจริงทั้งหมดเกี่ยวกับบรรยากาศเป็นเพียงการยืนยันความสำคัญของบรรยากาศต่อผู้คนเท่านั้น ด้วยการมีอยู่ของมันทำให้สามารถพัฒนาสิ่งมีชีวิตบนโลกได้ เมื่อได้ประเมินระดับความเสียหายที่มนุษยชาติสามารถก่อให้เกิดผ่านการกระทำของมันต่ออากาศที่ให้ชีวิตแล้ว เราควรคิดถึงมาตรการเพิ่มเติมเพื่อรักษาและฟื้นฟูบรรยากาศ