Stratosfer gezegenimizin hava kabuğunun üst katmanlarından biridir. Yerden yaklaşık 11 km yükseklikte başlar. Yolcu uçakları artık burada uçmuyor ve bulutlar nadiren oluşuyor. Stratosferde, gezegeni zararlı ultraviyole radyasyonun nüfuzundan koruyan ince bir kabuk olan ozon vardır.
Gezegenin hava zarfı
Atmosfer, iç yüzeyi hidrosfere ve yer kabuğuna bitişik olan Dünya'nın gazlı kabuğudur. Dış sınırı yavaş yavaş dış uzaya geçer. Atmosferin bileşimi gazları içerir: nitrojen, oksijen, argon, karbondioksit vb., ayrıca toz, su damlacıkları, buz kristalleri ve yanma ürünleri şeklindeki yabancı maddeler. Hava kabuğunun ana elemanlarının oranı sabit kalır. İstisnalar karbondioksit ve sudur; atmosferdeki miktarları sıklıkla değişir.
Gaz kabuğu katmanları
Atmosfer, üst üste yerleştirilmiş ve aşağıdaki özelliklere sahip birkaç katmana bölünmüştür:
sınır katmanı - doğrudan gezegenin yüzeyine bitişik, 1-2 km yüksekliğe kadar uzanan;
troposfer - ikinci katman, dış sınır ortalama olarak 11 km yükseklikte bulunur, atmosferdeki su buharının neredeyse tamamı burada yoğunlaşır, bulutlar oluşur, siklonlar ve antisiklonlar ortaya çıkar ve rakım arttıkça sıcaklık artar;
tropopoz - sıcaklık düşüşünün sona ermesiyle karakterize edilen bir geçiş katmanı;
stratosfer, 50 km yüksekliğe kadar uzanan bir katmandır ve üç bölgeye ayrılmıştır: 11 ila 25 km arasında sıcaklık hafifçe değişir, 25 ila 40 ° C arasında sıcaklık artar, 40 ila 50 ° C arasında sıcaklık sabit kalır (stratopoz);
mezosfer 80-90 km yüksekliğe kadar uzanır;
termosfer deniz seviyesinden 700-800 km yüksekliğe ulaşır, burada 100 km yükseklikte Dünya atmosferi ile uzay arasındaki sınır olarak alınan Karman hattı bulunur;
Ekzosfere saçılma bölgesi de denir; madde parçacıkları burada büyük ölçüde kaybolur ve uzaya uçarlar.
Stratosferdeki sıcaklık değişiklikleri
Yani stratosfer, gezegenin gaz kabuğunun troposferi takip eden kısmıdır. Burada tropopoz boyunca sabit olan hava sıcaklığı değişmeye başlar. Stratosferin yüksekliği yaklaşık 40 km'dir. Alt sınır deniz seviyesinden 11 km yüksektir. Bu noktadan itibaren sıcaklıkta ufak değişiklikler olur. 25 km yükseklikte ısıtma hızı yavaş yavaş artmaya başlar. Deniz seviyesinden 40 km yükseklikte sıcaklık -56,5°'den +0,8°С'ye yükselir. Daha sonra 50-55 km yüksekliğe kadar sıfır dereceye yakın kalır. 40 ila 55 kilometre arasındaki bölgeye ise sıcaklık değişmediği için stratopoz adı veriliyor. Stratosferden mezosfere geçiş bölgesidir.
Stratosferin özellikleri
Dünya'nın stratosferi tüm atmosferin kütlesinin yaklaşık %20'sini içerir. Buradaki hava o kadar seyrek ki, bir kişinin özel bir uzay giysisi olmadan kalması imkansızdır. Bu gerçek, stratosfere uçuşların nispeten yakın zamanda yapılmaya başlanmasının nedenlerinden biridir.
Gezegenin 11-50 km yükseklikteki gaz kabuğunun bir diğer özelliği de su buharının çok az miktarda olmasıdır. Bu nedenle stratosferde bulutlar neredeyse hiç oluşmaz. Onlar için hiçbir yapı malzemesi yok. Ancak deniz seviyesinden 20-30 km yükseklikte stratosferin "süslendiği" (aşağıda gösterilen fotoğraf) sedef bulutları nadiren gözlemlemek mümkündür. Gün batımından sonra veya gün doğumundan önce sanki içeriden parlıyormuş gibi ince oluşumlar gözlemlenebilir. Sedefli bulutların şekli cirrus veya cirrocumulus'a benzer.
Dünyanın ozon tabakası
Stratosferin ana ayırt edici özelliği, tüm atmosferdeki maksimum ozon konsantrasyonudur. Güneş ışığının etkisi altında oluşur ve gezegendeki tüm yaşamı yıkıcı radyasyondan korur. Dünya'nın ozon tabakası deniz seviyesinden 20-25 km yükseklikte bulunmaktadır. O3 molekülleri stratosfer boyunca dağılmıştır ve hatta gezegenin yüzeyine yakın yerlerde bulunur, ancak bu seviyede en yüksek konsantrasyonları gözlenir.
Unutulmamalıdır ki Dünya'nın ozon tabakası sadece 3-4 mm'dir. Bu gazın parçacıkları normal basınç koşulları altında, örneğin gezegenin yüzeyine yakın bir yere yerleştirilirse kalınlığı bu olacaktır. Ozon, ultraviyole radyasyonun etkisi altında bir oksijen molekülünün iki atoma parçalanması sonucu oluşur. Bunlardan biri “dolu” bir molekülle birleşir ve ozon oluşur - O3.
Tehlikeli Savunmacı
Dolayısıyla bugün stratosfer, geçen yüzyılın başına göre daha fazla araştırılan bir atmosfer katmanıdır. Ancak, Dünya'da yaşamın ortaya çıkamayacağı ozon tabakasının geleceği henüz çok net değil. Ülkeler freon üretimini azaltırken, bazı bilim insanları bunun en azından bu oranda pek bir fayda getirmeyeceğini söylerken, bazıları da zararlı maddelerin büyük bir kısmının doğal olarak oluşması nedeniyle buna hiç gerek olmadığını söylüyor. Kimin haklı olduğunu zaman gösterecek.
ATMOSFER
gök cismini çevreleyen gazdan oluşan zarf. Özellikleri, belirli bir gök cisminin boyutuna, kütlesine, sıcaklığına, dönme hızına ve kimyasal bileşimine bağlıdır ve aynı zamanda başlangıcından bu yana oluşum tarihi tarafından da belirlenir. Dünyanın atmosferi hava adı verilen gazların karışımından oluşur. Ana bileşenleri yaklaşık 4:1 oranında nitrojen ve oksijendir. Bir kişi esas olarak atmosferin 15-25 km'lik alt kısmının durumundan etkilenir, çünkü havanın büyük kısmı bu alt katmanda yoğunlaşmıştır. Atmosferi inceleyen bilime meteoroloji denir, ancak bu bilimin konusu da hava durumu ve onun insanlar üzerindeki etkisidir. Dünya yüzeyinden 60 ila 300 ve hatta 1000 km yükseklikte bulunan atmosferin üst katmanlarının durumu da değişiyor. Burada kuvvetli rüzgarlar, fırtınalar gelişiyor ve auroralar gibi şaşırtıcı elektriksel olaylar meydana geliyor. Listelenen olayların çoğu güneş radyasyonunun akışı, kozmik radyasyon ve Dünyanın manyetik alanıyla ilişkilidir. Atmosferin yüksek katmanları aynı zamanda bir kimya laboratuvarıdır, çünkü orada vakuma yakın koşullar altında, güçlü bir güneş enerjisi akışının etkisi altındaki bazı atmosferik gazlar kimyasal reaksiyonlara girer. Birbiriyle ilişkili bu fenomenleri ve süreçleri inceleyen bilime yüksek atmosferik fizik denir.
DÜNYA ATMOSFERİNİN GENEL ÖZELLİKLERİ
Boyutlar. Sondaj roketleri ve yapay uydular atmosferin dış katmanlarını Dünya'nın yarıçapından birkaç kat daha büyük mesafelerde keşfedene kadar, dünya yüzeyinden uzaklaştıkça atmosferin giderek daha seyrek hale geldiğine ve gezegenler arası uzaya sorunsuz bir şekilde geçtiğine inanılıyordu. . Güneş'in derin katmanlarından gelen enerji akışının, Dünya yörüngesinin çok ötesinde, Güneş Sisteminin dış sınırlarına kadar uzaya nüfuz ettiği artık tespit edilmiştir. Bu sözde Güneş rüzgarı Dünya'nın manyetik alanı etrafında akar ve içinde Dünya atmosferinin yoğunlaştığı uzun bir "boşluk" oluşturur. Dünyanın manyetik alanı, Güneş'e bakan gündüz tarafında gözle görülür şekilde daralmış ve karşı taraftaki gece tarafında muhtemelen Ay'ın yörüngesinin ötesine uzanan uzun bir dil oluşturmuştur. Dünyanın manyetik alanının sınırına manyetopoz denir. Gündüz tarafında, bu sınır yüzeyden yaklaşık yedi Dünya yarıçapı uzaklıkta uzanır, ancak güneş aktivitesinin arttığı dönemlerde Dünya yüzeyine daha da yakın olduğu ortaya çıkar. Manyetopoz aynı zamanda, hareketi Dünyanın manyetik alanı tarafından belirlenen yüklü parçacıklar (iyonlar) içinde yoğunlaştığından, dış kabuğu manyetosfer olarak da adlandırılan Dünya atmosferinin sınırıdır. Atmosferdeki gazların toplam ağırlığı yaklaşık 4,5*1015 tondur. Dolayısıyla birim alan başına atmosferin “ağırlığı” veya atmosfer basıncı deniz seviyesinde yaklaşık 11 ton/m2'dir.
Yaşam için anlam. Yukarıdakilerden, Dünya'nın gezegenler arası uzaydan güçlü bir koruyucu katmanla ayrıldığı anlaşılmaktadır. Uzay, Güneş'ten gelen güçlü ultraviyole ve x-ışını radyasyonuyla ve hatta daha sert kozmik radyasyonla doludur ve bu tür radyasyonlar tüm canlılar için yıkıcıdır. Atmosferin dış kenarında radyasyon yoğunluğu öldürücüdür, ancak büyük bir kısmı Dünya yüzeyinden uzaktaki atmosfer tarafından tutulur. Bu radyasyonun emilmesi, atmosferin yüksek katmanlarının birçok özelliğini ve özellikle orada meydana gelen elektriksel olayları açıklar. Atmosferin yer seviyesindeki en alt katmanı, dünyanın katı, sıvı ve gaz kabuklarının temas noktasında yaşayan insanlar için özellikle önemlidir. “Katı” Dünyanın üst kabuğuna litosfer denir. Dünya yüzeyinin yaklaşık %72'si hidrosferin çoğunu oluşturan okyanus sularıyla kaplıdır. Atmosfer hem litosferi hem de hidrosferi sınırlar. İnsan, hava okyanusunun dibinde ve su okyanusunun seviyesinin yakınında veya üstünde yaşar. Bu okyanusların etkileşimi atmosferin durumunu belirleyen önemli faktörlerden biridir.
Birleştirmek. Atmosferin alt katmanları bir gaz karışımından oluşur (tabloya bakınız). Tabloda listelenenlere ek olarak havada küçük yabancı maddeler halinde başka gazlar da bulunur: ozon, metan, karbon monoksit (CO), nitrojen ve kükürt oksitler gibi maddeler, amonyak.
ATMOSFERİN BİLEŞİMİ
Atmosferin yüksek katmanlarında, Güneş'ten gelen sert radyasyonun etkisiyle havanın bileşimi değişir, bu da oksijen moleküllerinin atomlara parçalanmasına yol açar. Atomik oksijen, atmosferin yüksek katmanlarının ana bileşenidir. Son olarak, atmosferin Dünya yüzeyinden en uzak katmanlarında ana bileşenler en hafif gazlar olan hidrojen ve helyumdur. Maddenin büyük kısmı 30 km'nin aşağısında yoğunlaştığından, 100 km'nin üzerindeki rakımlarda havanın bileşimindeki değişiklikler, atmosferin genel bileşimi üzerinde gözle görülür bir etkiye sahip değildir.
Enerji alışverişi. Güneş, Dünya'ya sağlanan enerjinin ana kaynağıdır. Yaklaşık bir mesafede. Güneş'ten 150 milyon km uzakta olan Dünya, yaydığı enerjinin yaklaşık iki milyarda birini, esas olarak insanların "ışık" olarak adlandırdığı spektrumun görünür kısmından alıyor. Bu enerjinin çoğu atmosfer ve litosfer tarafından emilir. Dünya ayrıca çoğunlukla uzun dalga kızılötesi radyasyon şeklinde enerji yayar. Bu sayede Güneş'ten alınan enerji, Dünya'nın ve atmosferin ısınması ile uzaya yayılan termal enerjinin ters akışı arasında bir denge kurulur. Bu dengenin mekanizması son derece karmaşıktır. Toz ve gaz molekülleri ışığı dağıtarak kısmen uzaya yansıtır. Gelen radyasyonun daha da fazlası bulutlar tarafından yansıtılır. Enerjinin bir kısmı doğrudan gaz molekülleri tarafından emilir, ancak esas olarak kayalar, bitki örtüsü ve yüzey suları tarafından emilir. Atmosferde bulunan su buharı ve karbondioksit görünür radyasyonu iletir ancak kızılötesi radyasyonu emer. Termal enerji esas olarak atmosferin alt katmanlarında birikir. Benzer bir etki, camın ışığın girmesine izin verdiği ve toprağın ısındığı bir serada da ortaya çıkar. Cam kızılötesi radyasyona karşı nispeten opak olduğundan, serada ısı birikir. Su buharı ve karbondioksitin varlığı nedeniyle alt atmosferin ısınmasına genellikle sera etkisi denir. Bulutluluk, atmosferin alt katmanlarında ısının korunmasında önemli bir rol oynar. Bulutlar temizlenirse veya hava daha şeffaf hale gelirse, Dünya'nın yüzeyi ısı enerjisini çevredeki alana serbestçe yayacağından sıcaklık kaçınılmaz olarak düşer. Dünya yüzeyindeki su, güneş enerjisini emer ve buharlaşarak, atmosferin alt katmanlarına büyük miktarda enerji taşıyan gaz - su buharına dönüşür. Su buharı yoğunlaşıp bulutlar veya sis oluştuğunda bu enerji ısı şeklinde açığa çıkar. Dünya yüzeyine ulaşan güneş enerjisinin yaklaşık yarısı suyun buharlaşmasında harcanarak atmosferin alt katmanlarına girer. Böylece sera etkisi ve suyun buharlaşması nedeniyle atmosfer aşağıdan ısınır. Bu, yalnızca yukarıdan ısıtılan ve dolayısıyla atmosferden çok daha kararlı olan Dünya Okyanusunun dolaşımıyla karşılaştırıldığında dolaşımının yüksek aktivitesini kısmen açıklıyor.
Ayrıca bakınız METEOROLOJİ VE KLİMATOLOJİ. Atmosferin güneş ışığıyla genel olarak ısıtılmasına ek olarak, Güneş'ten gelen ultraviyole ve X-ışını radyasyonu nedeniyle bazı katmanlarında önemli ölçüde ısınma meydana gelir. Yapı. Sıvı ve katılarla karşılaştırıldığında gaz halindeki maddelerde moleküller arasındaki çekim kuvveti minimumdur. Moleküller arasındaki mesafe arttıkça gazlar, eğer hiçbir şey onları engellemiyorsa, süresiz olarak genişleyebilirler. Atmosferin alt sınırı Dünya'nın yüzeyidir. Kesin olarak konuşursak, hava ile su arasında ve hatta hava ile kayalar arasında gaz değişimi meydana geldiğinden bu bariyer aşılmazdır, ancak bu durumda bu faktörler ihmal edilebilir. Atmosfer küresel bir kabuk olduğundan, yanal sınırları yoktur, yalnızca gezegenler arası uzayın yanından açık olan bir alt sınır ve bir üst (dış) sınır vardır. Bazı nötr gazlar dış sınırdan sızıyor ve madde çevredeki dış uzaydan giriyor. Yüksek enerjili kozmik ışınlar dışındaki yüklü parçacıkların çoğu ya manyetosfer tarafından yakalanır ya da onun tarafından itilir. Atmosfer aynı zamanda hava kabuğunu Dünya yüzeyinde tutan yerçekimi kuvvetinden de etkilenir. Atmosferdeki gazlar kendi ağırlıkları altında sıkıştırılır. Bu sıkıştırma atmosferin alt sınırında maksimumdur, dolayısıyla hava yoğunluğu burada en fazladır. Dünya yüzeyinin üzerindeki herhangi bir yükseklikte, hava sıkıştırma derecesi, üstteki hava sütununun kütlesine bağlıdır, bu nedenle yükseklikle birlikte havanın yoğunluğu azalır. Birim alan başına üstteki hava sütununun kütlesine eşit olan basınç doğrudan yoğunluğa bağlıdır ve dolayısıyla yükseklikle birlikte azalır. Eğer atmosfer, yükseklikten bağımsız olarak sabit bir bileşime sahip, sabit sıcaklıkta ve üzerine sabit bir yerçekimi kuvveti uygulayan "ideal bir gaz" olsaydı, basınç her 20 km'lik yükseklik için 10 kat azalırdı. Gerçek atmosfer yaklaşık 100 km yüksekliğe kadar ideal gazdan biraz farklıdır ve daha sonra havanın bileşimi değiştikçe basınç yükseklikle birlikte daha yavaş azalır. Tanımlanan modelde küçük değişiklikler, aynı zamanda, Dünya'nın merkezinden yaklaşık 200 m uzaklıkta olan yerçekiminin azalmasıyla da ortaya çıkar. Her 100 km rakım için %3. Atmosfer basıncının aksine sıcaklık, yükseklikle sürekli olarak azalmaz. Şekil 2'de gösterildiği gibi. 1'de yaklaşık 10 km yüksekliğe kadar azalıyor, sonra tekrar yükselmeye başlıyor. Bu, ultraviyole güneş ışınımının oksijen tarafından emilmesiyle meydana gelir. Bu, molekülleri üç oksijen atomundan (O3) oluşan ozon gazı üretir. Aynı zamanda ultraviyole radyasyonu da emer ve böylece ozonosfer adı verilen atmosferin bu katmanı ısınır. Daha yukarılarda, orada çok daha az gaz molekülü olduğundan sıcaklık tekrar düşer ve buna bağlı olarak enerji emilimi de azalır. Daha da yüksek katmanlarda, Güneş'ten gelen en kısa dalga boyundaki ultraviyole ve X-ışını radyasyonunun atmosfer tarafından emilmesi nedeniyle sıcaklık yeniden yükselir. Bu güçlü radyasyonun etkisi altında atmosferin iyonlaşması meydana gelir, yani. Bir gaz molekülü bir elektronu kaybeder ve pozitif bir elektrik yükü kazanır. Bu tür moleküller pozitif yüklü iyonlara dönüşür. Serbest elektronların ve iyonların varlığı nedeniyle atmosferin bu katmanı bir elektrik iletkeninin özelliklerini kazanır. İnce atmosferin gezegenler arası uzaya geçtiği yerlerde sıcaklığın yükseklere yükselmeye devam ettiği düşünülüyor. Dünya yüzeyinden birkaç bin kilometre uzakta, 5.000° ile 10.000° C arasında değişen sıcaklıkların hakim olması muhtemeldir. Her ne kadar moleküller ve atomlar çok yüksek hareket hızlarına ve dolayısıyla yüksek bir sıcaklığa sahip olsa da, bu seyreltilmiş gaz " Her zamanki anlamıyla sıcak”. Yüksek rakımlarda molekül sayısının az olması nedeniyle toplam termal enerjileri çok küçüktür. Dolayısıyla atmosfer ayrı katmanlardan (yani bir dizi eşmerkezli kabuk veya küreden) oluşur ve bunların ayrılması hangi özelliğin en çok ilgi çekici olduğuna bağlıdır. Ortalama sıcaklık dağılımına dayanarak meteorologlar ideal "ortalama atmosferin" yapısının bir diyagramını geliştirdiler (bkz. Şekil 1).
Troposfer, atmosferin ilk termal minimuma (tropopoz adı verilen) kadar uzanan alt tabakasıdır. Troposferin üst sınırı coğrafi enleme (tropik bölgelerde - 18-20 km, ılıman enlemlerde - yaklaşık 10 km) ve yılın zamanına bağlıdır. ABD Ulusal Hava Durumu Servisi, Güney Kutbu yakınında sondajlar gerçekleştirdi ve tropopozun yüksekliğindeki mevsimsel değişiklikleri ortaya çıkardı. Mart ayında tropopoz yakl. 7,5 km. Mart ayından ağustos veya eylül ayına kadar troposferde sürekli bir soğuma yaşanır ve sınırı, ağustos veya eylül aylarında kısa bir süre için yaklaşık 11,5 km yüksekliğe yükselir. Daha sonra eylül ayından aralık ayına kadar hızla azalır ve en düşük konumuna (7,5 km) ulaşır, burada Mart ayına kadar sadece 0,5 km dalgalanarak kalır. İnsanın varoluş koşullarını belirleyen havanın esas olarak oluştuğu yer troposferdedir. Atmosferdeki su buharının çoğu troposferde yoğunlaşmıştır ve bulutların esas olarak oluştuğu yer burasıdır, ancak buz kristallerinden oluşan bazıları daha yüksek katmanlarda bulunur. Troposfer, türbülans ve güçlü hava akımları (rüzgarlar) ve fırtınalarla karakterize edilir. Üst troposferde kesin olarak tanımlanmış bir yönde güçlü hava akımları vardır. Küçük girdaplara benzeyen türbülanslı girdaplar, yavaş ve hızlı hareket eden hava kütleleri arasındaki sürtünme ve dinamik etkileşimin etkisi altında oluşur. Bu yüksek seviyelerde genellikle bulut örtüsü bulunmadığından bu türbülansa "temiz hava türbülansı" adı verilir.
Stratosfer. Atmosferin üst katmanı sıklıkla yanlışlıkla, nispeten sabit sıcaklıklara sahip, rüzgarların az ya da çok düzenli estiği ve meteorolojik unsurların çok az değiştiği bir katman olarak tanımlanır. Stratosferin üst katmanları, oksijen ve ozon güneşin ultraviyole ışınımını emdiğinde ısınır. Stratosferin üst sınırı (stratopoz), sıcaklığın hafifçe yükseldiği ve genellikle havanın yüzey katmanının sıcaklığıyla karşılaştırılabilecek bir ara maksimuma ulaştığı yerdir. Sabit irtifada uçmak üzere tasarlanmış uçaklar ve balonlar kullanılarak yapılan gözlemlere dayanarak, stratosferde türbülanslı çalkantılar ve farklı yönlerde esen kuvvetli rüzgarlar tespit edilmiştir. Troposferde olduğu gibi, özellikle yüksek hızlı uçaklar için tehlikeli olan güçlü hava girdapları vardır. Jet akımları adı verilen kuvvetli rüzgarlar, ılıman enlemlerin kutup sınırları boyunca dar bölgelerde eser. Ancak bu bölgeler kayabilir, kaybolabilir ve yeniden ortaya çıkabilir. Jet akımları tipik olarak tropopoza nüfuz eder ve üst troposferde görünür, ancak hızları rakım azaldıkça hızla azalır. Stratosfere giren enerjinin bir kısmının (esas olarak ozon oluşumuna harcanan) troposferdeki süreçleri etkilemesi mümkündür. Özellikle aktif karıştırma, tropopozun çok altında yoğun stratosferik hava akışlarının kaydedildiği ve troposferik havanın stratosferin alt katmanlarına çekildiği atmosferik cephelerle ilişkilidir. Radyosondaların 25-30 km yüksekliğe fırlatılması teknolojisinin gelişmesi nedeniyle atmosferin alt katmanlarının dikey yapısının incelenmesinde önemli ilerleme kaydedilmiştir. Stratosferin üzerinde yer alan mezosfer, 80-85 km yüksekliğe kadar sıcaklığın bir bütün olarak atmosfer için minimum değerlere düştüğü bir kabuktur. Fort Churchill'deki (Kanada) ABD-Kanada tesisinden fırlatılan meteoroloji roketleri, -110° C'ye kadar rekor düşük sıcaklıklar kaydetti. Mezosferin üst sınırı (mezopoz), gazın ısınması ve iyonlaşmasının eşlik ettiği Güneş'ten gelen X-ışını ve kısa dalga ultraviyole radyasyonun aktif emilim bölgesinin alt sınırı ile yaklaşık olarak çakışmaktadır. Kutup bölgelerinde, bulut sistemleri genellikle yazın mezopoz sırasında ortaya çıkar, geniş bir alanı kaplar, ancak dikey gelişimi çok azdır. Bu tür gece parlayan bulutlar genellikle mezosferdeki büyük ölçekli dalga benzeri hava hareketlerini ortaya çıkarır. Bu bulutların bileşimi, nem kaynakları ve yoğunlaşma çekirdekleri, dinamikleri ve meteorolojik faktörlerle ilişkileri henüz yeterince araştırılmamıştır. Termosfer, sıcaklığın sürekli arttığı bir atmosfer tabakasıdır. Gücü 600 km'ye ulaşabilir. Gazın basıncı ve dolayısıyla yoğunluğu yükseklikle birlikte sürekli olarak azalır. Dünya yüzeyine yakın yerlerde 1 m3 hava yaklaşık olarak şunları içerir: 2,5 x 1025 molekül, yaklaşık yükseklikte. 100 km, termosferin alt katmanlarında - yaklaşık 1019, 200 km yükseklikte, iyonosferde - 5 * 10 15 ve hesaplamalara göre yaklaşık olarak yükseklikte. 850 km - yaklaşık 1012 molekül. Gezegenlerarası uzayda molekül konsantrasyonu 1 m3 başına 10 8-10 9'dur. Yaklaşık bir yükseklikte. 100 km'de molekül sayısı azdır ve nadiren birbirleriyle çarpışırlar. Kaotik bir şekilde hareket eden bir molekülün başka bir benzer molekülle çarpışmadan önce kat ettiği ortalama mesafeye ortalama serbest yol denir. Bu değerin moleküller arası veya atomlar arası çarpışma olasılığının ihmal edilebilecek kadar arttığı katman, termosfer ile üstündeki kabuk (ekzosfer) arasındaki sınırda yer alır ve termal duraklama olarak adlandırılır. Termopoz dünya yüzeyinden yaklaşık 650 km uzaktadır. Belirli bir sıcaklıkta bir molekülün hızı kütlesine bağlıdır: Daha hafif moleküller, daha ağır olanlardan daha hızlı hareket eder. Serbest yolun çok kısa olduğu alt atmosferde, gazların moleküler ağırlıklarına göre gözle görülür bir ayrımı yoktur, ancak 100 km'nin üzerinde ifade edilir. Ek olarak, Güneş'ten gelen ultraviyole ve X-ışını radyasyonunun etkisi altında, oksijen molekülleri, kütlesi molekülün kütlesinin yarısı kadar olan atomlara parçalanır. Bu nedenle, Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça atomik oksijen, atmosferin bileşiminde ve yaklaşık olarak 200 metre yükseklikte giderek daha fazla önem kazanmaktadır. 200 km ana bileşeni haline gelir. Daha yüksekte, Dünya yüzeyinden yaklaşık 1200 km uzaklıkta, hafif gazlar (helyum ve hidrojen) hakimdir. Atmosferin dış kabuğu bunlardan oluşur. Yaygın tabakalaşma adı verilen bu ağırlıkça ayırma, karışımların santrifüj kullanılarak ayrılmasına benzer. Ekzosfer, sıcaklıktaki değişikliklere ve nötr gazın özelliklerine bağlı olarak oluşan atmosferin dış katmanıdır. Ekzosferdeki moleküller ve atomlar, yer çekiminin etkisi altında balistik yörüngelerde Dünya etrafında döner. Bu yörüngelerden bazıları paraboliktir ve mermilerin yörüngelerine benzemektedir. Moleküller, uydular gibi Dünya'nın etrafında ve eliptik yörüngelerde dönebilirler. Başta hidrojen ve helyum olmak üzere bazı moleküllerin açık yörüngeleri vardır ve uzaya giderler (Şekil 2).
GÜNEŞ-KARA BAĞLANTILARI VE ATMOSFER ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ
Atmosfer gelgitleri. Güneş ve Ay'ın çekimi, dünya ve deniz gelgitlerine benzer şekilde atmosferde gelgitlere neden olur. Ancak atmosferik gelgitlerde önemli bir fark vardır: Atmosfer, Güneş'in çekimine en güçlü şekilde tepki verirken, yer kabuğu ve okyanus, Ay'ın çekimine en güçlü şekilde tepki verir. Bu, atmosferin Güneş tarafından ısıtılması ve yerçekimine ek olarak güçlü bir termal gelgitin meydana gelmesiyle açıklanmaktadır. Genel olarak, atmosferik ve deniz gelgitlerinin oluşum mekanizmaları benzerdir, ancak havanın yerçekimi ve termal etkilere karşı tepkisini tahmin etmek için sıkıştırılabilirliğini ve sıcaklık dağılımını hesaba katmak gerekir. Son iki sürecin itici güçleri çok daha güçlü olmasına rağmen, atmosferdeki yarı günlük (12 saatlik) güneş gelgitlerinin neden günlük güneş ve yarı günlük ay gelgitlerine üstün geldiği tamamen açık değildir. Daha önce atmosferde 12 saatlik bir periyotla salınımları artıran bir rezonans oluştuğuna inanılıyordu. Ancak jeofizik roketler kullanılarak yapılan gözlemler, bu tür rezonans için sıcaklık nedenlerinin bulunmadığını göstermektedir. Bu problemi çözerken muhtemelen atmosferin tüm hidrodinamik ve termal özelliklerinin hesaba katılması gerekecektir. Gelgit dalgalanmalarının etkisinin maksimum olduğu ekvator yakınındaki dünya yüzeyinde, atmosfer basıncında %0,1 oranında bir değişiklik sağlar. Gelgit rüzgar hızı yaklaşık. 0,3 km/saat. Atmosferin karmaşık termal yapısından dolayı (özellikle mezopozda minimum sıcaklığın varlığı), gelgit havası akımları yoğunlaşır ve örneğin 70 km yükseklikte hızları dünyanınkinden yaklaşık 160 kat daha yüksektir. önemli jeofizik sonuçları olan dünya yüzeyi. İyonosferin alt kısmında (E katmanı), gelgit dalgalanmalarının iyonize gazı Dünya'nın manyetik alanında dikey olarak hareket ettirdiğine ve dolayısıyla burada elektrik akımlarının ortaya çıktığına inanılmaktadır. Dünya yüzeyinde sürekli olarak ortaya çıkan bu akım sistemleri, manyetik alandaki bozulmalar tarafından oluşturulur. Manyetik alanın günlük değişimleri, hesaplanan değerlerle oldukça iyi bir uyum içindedir ve bu, "atmosferik dinamo"nun gelgit mekanizmaları teorisi lehine ikna edici kanıtlar sağlar. İyonosferin alt kısmında (E katmanı) üretilen elektrik akımlarının bir yere gitmesi ve dolayısıyla devrenin kapatılması gerekir. Yaklaşan hareketi bir motorun işi olarak düşünürsek, dinamoyla olan benzetme tamamlanır. Elektrik akımının ters dolaşımının iyonosferin daha yüksek bir katmanında (F) meydana geldiği ve bu karşı akışın bu katmanın kendine özgü bazı özelliklerini açıklayabileceği varsayılmaktadır. Son olarak gelgit etkisi E katmanında ve dolayısıyla F katmanında da yatay akışlar oluşturmalıdır.
İyonosfer. 19. yüzyılın bilim adamları, auroraların oluşum mekanizmasını açıklamaya çalışıyorlar. atmosferde elektrik yüklü parçacıkların bulunduğu bir bölgenin bulunduğunu öne sürdü. 20. yüzyılda 85 ila 400 km rakımlarda radyo dalgalarını yansıtan bir katmanın varlığına dair deneysel olarak ikna edici kanıtlar elde edildi. Artık elektriksel özelliklerinin atmosferik gazın iyonlaşmasının sonucu olduğu bilinmektedir. Bu nedenle bu katmana genellikle iyonosfer denir. Radyo dalgaları üzerindeki etki esas olarak iyonosferdeki serbest elektronların varlığından kaynaklanmaktadır, ancak radyo dalgası yayılma mekanizması büyük iyonların varlığıyla ilişkilidir. İkincisi, nötr atomlardan ve moleküllerden daha aktif oldukları için atmosferin kimyasal özelliklerini incelerken de ilgi çekicidir. İyonosferde meydana gelen kimyasal reaksiyonlar enerji ve elektrik dengesinde önemli rol oynar.
Normal iyonosfer. Jeofizik roketler ve uydular kullanılarak yapılan gözlemler, atmosferin iyonlaşmasının geniş bir yelpazedeki güneş ışınımının etkisi altında meydana geldiğini gösteren çok sayıda yeni bilgi sağlamıştır. Ana kısmı (% 90'dan fazla) spektrumun görünür kısmında yoğunlaşmıştır. Mor ışık ışınlarına göre daha kısa dalga boyuna ve daha yüksek enerjiye sahip olan morötesi ışınım, Güneş'in iç atmosferindeki (krosfer) hidrojen tarafından yayılır; daha da yüksek enerjiye sahip olan x-ışınları ise Güneş'in dış kabuğundaki gazlar tarafından yayılır. (korona). İyonosferin normal (ortalama) durumu, sürekli güçlü radyasyondan kaynaklanmaktadır. Dünyanın günlük dönüşü ve öğle saatlerinde güneş ışınlarının geliş açısındaki mevsimsel farklılıklar nedeniyle normal iyonosferde düzenli değişiklikler meydana gelir, ancak iyonosferin durumunda öngörülemeyen ve ani değişiklikler de meydana gelir.
İyonosferdeki bozukluklar. Bilindiği gibi Güneş'te her 11 yılda bir maksimuma ulaşan, döngüsel olarak tekrarlanan güçlü bozulmalar meydana gelir. Uluslararası Jeofizik Yılı (IGY) programı kapsamındaki gözlemler, tüm sistematik meteorolojik gözlemler dönemi boyunca en yüksek güneş aktivitesi dönemine denk geldi; 18. yüzyılın başından itibaren. Yüksek aktivite dönemlerinde, Güneş'in bazı bölgelerinin parlaklığı birkaç kat artar ve güçlü ultraviyole ve X-ışını radyasyonu darbeleri gönderirler. Bu tür olaylara güneş patlamaları denir. Birkaç dakikadan bir ila iki saate kadar sürerler. Parlama sırasında güneş gazı (çoğunlukla protonlar ve elektronlar) patlar ve temel parçacıklar uzaya fırlar. Bu tür patlamalar sırasında Güneş'ten gelen elektromanyetik ve parçacık radyasyonu, Dünya atmosferi üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. İlk tepki parlamadan 8 dakika sonra, yoğun ultraviyole ve x-ışını radyasyonu Dünya'ya ulaştığında gözlemleniyor. Sonuç olarak iyonizasyon keskin bir şekilde artar; X ışınları atmosferden iyonosferin alt sınırına kadar nüfuz eder; bu katmanlardaki elektronların sayısı o kadar artar ki radyo sinyalleri neredeyse tamamen emilir (“söner”). Radyasyonun ilave emilimi gazın ısınmasına neden olur ve bu da rüzgarların oluşmasına katkıda bulunur. İyonize gaz bir elektrik iletkenidir ve Dünyanın manyetik alanında hareket ettiğinde dinamo etkisi oluşur ve bir elektrik akımı oluşur. Bu tür akımlar, manyetik alanda gözle görülür bozulmalara neden olabilir ve kendilerini manyetik fırtınalar şeklinde gösterebilir. Bu başlangıç aşaması, güneş patlamasının süresine karşılık gelen kısa bir süre alır. Güneş'teki güçlü patlamalar sırasında, hızlandırılmış bir parçacık akışı dış uzaya doğru koşuyor. Dünya'ya doğru yöneldiğinde atmosferin durumu üzerinde büyük etkisi olan ikinci aşama başlar. En ünlüsü auroralar olan birçok doğa olayı, önemli sayıda yüklü parçacığın Dünya'ya ulaştığını göstermektedir (ayrıca bkz. AURORA). Bununla birlikte, bu parçacıkların Güneş'ten ayrılma süreçleri, gezegenler arası uzaydaki yörüngeleri ve Dünya'nın manyetik alanı ve manyetosferiyle etkileşim mekanizmaları henüz yeterince araştırılmamıştır. Sorun, 1958'de James Van Allen'ın jeomanyetik alan tarafından tutulan yüklü parçacıklardan oluşan kabukları keşfetmesinden sonra daha da karmaşık hale geldi. Bu parçacıklar, manyetik alan çizgileri etrafında spiraller halinde dönerek bir yarım küreden diğerine hareket eder. Dünyanın yakınında, alan çizgilerinin şekline ve parçacıkların enerjisine bağlı bir yükseklikte, parçacıkların hareket yönünü tersine değiştirdiği “yansıma noktaları” vardır (Şekil 3). Manyetik alan gücü Dünya'dan uzaklaştıkça azaldığından, bu parçacıkların hareket ettiği yörüngeler bir miktar bozulur: elektronlar doğuya, protonlar ise batıya doğru sapar. Bu nedenle dünya çapında kuşaklar halinde dağılırlar.
Atmosferin Güneş tarafından ısıtılmasının bazı sonuçları. Güneş enerjisi tüm atmosferi etkiler. Dünyanın manyetik alanında yüklü parçacıkların oluşturduğu ve onun etrafında dönen kuşaklardan yukarıda bahsetmiştik. Bu kuşaklar, kutup ışıklarının gözlendiği kutup altı bölgelerde (bkz. Şekil 3) dünya yüzeyine en yakın konumdadır. Şekil 1, Kanada'daki kutup ışıkları bölgelerinde termosfer sıcaklıklarının Güneybatı Amerika Birleşik Devletleri'ndekinden önemli ölçüde daha yüksek olduğunu göstermektedir. Yakalanan parçacıkların, özellikle yansıma noktalarına yakın gaz molekülleriyle çarpıştıklarında enerjilerinin bir kısmını atmosfere salarak önceki yörüngelerini terk etmeleri muhtemeldir. Auroral bölgedeki atmosferin yüksek katmanları bu şekilde ısıtılır. Yapay uyduların yörüngeleri incelenirken bir başka önemli keşif daha yapıldı. Smithsonian Astrofizik Gözlemevi'nden gökbilimci Luigi Iacchia, bu yörüngelerdeki hafif sapmaların, Güneş tarafından ısıtılan atmosferin yoğunluğundaki değişikliklerden kaynaklandığına inanıyor. İyonosferde 200 km'den daha yüksek bir yükseklikte maksimum elektron yoğunluğunun varlığını öne sürdü; bu, güneş öğle vaktine karşılık gelmiyor, ancak sürtünme kuvvetlerinin etkisi altında buna bağlı olarak yaklaşık iki saat gecikiyor. Bu sırada 600 km rakım için tipik olan atmosferik yoğunluk değerleri yaklaşık olarak gözlenmektedir. 950 km. Ek olarak, maksimum elektron konsantrasyonu, Güneş'ten gelen kısa süreli ultraviyole ve X-ışını radyasyonu nedeniyle düzensiz dalgalanmalara maruz kalır. L. Iacchia ayrıca hava yoğunluğunda güneş patlamaları ve manyetik alan bozukluklarına karşılık gelen kısa süreli dalgalanmalar da keşfetti. Bu fenomen, güneş kökenli parçacıkların Dünya atmosferine girmesi ve uyduların yörüngesindeki katmanların ısınmasıyla açıklanmaktadır.
ATMOSFERİK ELEKTRİK
Atmosferin yüzey katmanında, moleküllerin küçük bir kısmı kozmik ışınların, radyoaktif kayalardan gelen radyasyonun ve havadaki radyumun (çoğunlukla radon) bozunma ürünlerinin etkisi altında iyonlaşmaya maruz kalır. İyonlaşma sırasında atom bir elektron kaybeder ve pozitif yük kazanır. Serbest elektron hızla başka bir atomla birleşerek negatif yüklü bir iyon oluşturur. Bu tür eşleştirilmiş pozitif ve negatif iyonların moleküler boyutları vardır. Atmosferdeki moleküller bu iyonların etrafında toplanma eğilimindedir. Bir iyonla birleşen birkaç molekül, genellikle "hafif iyon" adı verilen bir kompleks oluşturur. Atmosfer aynı zamanda meteorolojide yoğunlaşma çekirdekleri olarak bilinen ve etrafında hava neme doyduğunda yoğunlaşma sürecinin başladığı molekül komplekslerini de içerir. Bu çekirdekler tuz ve toz parçacıklarının yanı sıra endüstriyel ve diğer kaynaklardan havaya giren kirleticilerdir. Hafif iyonlar genellikle bu tür çekirdeklere bağlanarak "ağır iyonlar" oluşturur. Bir elektrik alanının etkisi altında, hafif ve ağır iyonlar atmosferin bir bölgesinden diğerine hareket ederek elektrik yüklerini aktarır. Atmosferin genel olarak elektriksel olarak iletken olduğu düşünülmese de, bir miktar iletkenliği vardır. Bu nedenle havada bırakılan yüklü bir cisim yavaş yavaş yükünü kaybeder. Kozmik ışın yoğunluğunun artması, daha düşük basınçta iyon kaybının azalması (ve dolayısıyla serbest yolun daha uzun olması) ve daha az ağır çekirdek nedeniyle atmosferik iletkenlik rakımla birlikte artar. Atmosfer iletkenliği maksimum değerine yakl. 50 km, sözde "tazminat seviyesi". Dünyanın yüzeyi ile “telafi seviyesi” arasında birkaç yüz kilovoltluk sabit bir potansiyel farkı olduğu bilinmektedir; sabit elektrik alanı. Havada birkaç metre yükseklikte bulunan belirli bir nokta ile Dünya yüzeyi arasındaki potansiyel farkın çok büyük olduğu ortaya çıktı - 100 V'den fazla. Atmosferin pozitif yükü var ve dünyanın yüzeyi negatif yüklü . Elektrik alanı her noktasında belirli bir potansiyel değeri olan bir bölge olduğundan potansiyel gradyanından bahsedebiliriz. Açık havalarda, alçaktaki birkaç metre içinde atmosferin elektrik alan kuvveti neredeyse sabittir. Yüzey katmanındaki havanın elektriksel iletkenliğindeki farklılıklar nedeniyle, potansiyel gradyan, seyri yerden yere önemli ölçüde değişen günlük dalgalanmalara maruz kalır. Yerel hava kirliliği kaynaklarının yokluğunda (okyanuslar üzerinde, dağların yükseklerinde veya kutup bölgelerinde), potansiyel eğimin günlük değişimi açık havalarda aynıdır. Eğimin büyüklüğü evrensel veya Greenwich ortalama zamanına (UT) bağlıdır ve 19 saatte maksimuma ulaşır. Appleton, bu maksimum elektrik iletkenliğinin muhtemelen gezegen ölçeğindeki en büyük fırtına aktivitesiyle çakıştığını öne sürdü. Gök gürültülü fırtınalar sırasındaki yıldırım çarpmaları, en aktif kümülonimbus fırtına bulutlarının tabanları önemli bir negatif yüke sahip olduğundan, Dünya yüzeyine negatif bir yük taşır. Gök gürültüsü bulutlarının tepeleri pozitif bir yüke sahiptir ve Holzer ve Saxon'un hesaplamalarına göre bu yük, gök gürültülü fırtınalar sırasında tepelerinden boşalır. Sürekli yenilenme olmasaydı, dünya yüzeyindeki yük atmosferik iletkenlik tarafından nötralize edilirdi. Yer yüzeyi ile "telafi seviyesi" arasındaki potansiyel farkın fırtınalar tarafından korunduğu varsayımı istatistiksel verilerle desteklenmektedir. Örneğin, nehir vadisinde maksimum fırtına sayısı gözlenmektedir. Amazonlar. Çoğu zaman, günün sonunda orada fırtınalar meydana gelir, yani. TAMAM. 19:00 Greenwich Ortalama Saati, dünyanın herhangi bir yerinde potansiyel eğimin maksimum olduğu zaman. Ayrıca, potansiyel eğimin günlük değişim eğrilerinin şeklindeki mevsimsel değişiklikler de gök gürültülü fırtınaların küresel dağılımına ilişkin verilerle tamamen uyum içindedir. Bazı araştırmacılar, elektrik alanlarının iyonosfer ve manyetosferde var olduğuna inanıldığından, Dünya'nın elektrik alanının kaynağının dış kökenli olabileceğini öne sürüyorlar. Bu durum muhtemelen kulislere ve kemerlere benzer şekilde çok dar, uzun aurora biçimlerinin görünümünü açıklamaktadır.
(ayrıca bkz. AURORA IŞIKLARI). Potansiyel bir gradyan ve atmosferin iletkenliğinin varlığı nedeniyle, yüklü parçacıklar “telafi seviyesi” ile Dünya yüzeyi arasında hareket etmeye başlar: pozitif yüklü iyonlar Dünya yüzeyine doğru ve negatif yüklü iyonlar ondan yukarı doğru. Bu akımın gücü yaklaşık. 1800 A. Her ne kadar bu değer büyük görünse de Dünya'nın tüm yüzeyine dağıldığını unutmamak gerekir. Taban alanı 1 m2 olan bir hava sütunundaki akım gücü yalnızca 4 * 10 -12 A'dır. Öte yandan, yıldırım deşarjı sırasındaki akım gücü birkaç ampere ulaşabilir, ancak elbette böyle bir deşarjın kısa bir süresi vardır - saniyenin çok küçük bir kısmından tam bir saniyeye veya tekrarlanan şoklarla biraz daha fazlasına kadar. Yıldırım yalnızca kendine özgü bir doğa olayı olarak büyük ilgi görmüyor. Gazlı bir ortamda birkaç yüz milyon voltluk bir voltajda ve elektrotlar arasında birkaç kilometrelik bir mesafede bir elektrik boşalmasının gözlemlenmesini mümkün kılar. 1750 yılında B. Franklin, Londra Kraliyet Cemiyeti'ne, yalıtkan bir tabana monte edilmiş ve yüksek bir kuleye monte edilmiş bir demir çubukla bir deney yapmasını önerdi. Bir fırtına bulutu kuleye yaklaştığında, zıt işaretli bir yükün başlangıçta nötr olan çubuğun üst ucunda yoğunlaşacağını ve bulutun tabanındakiyle aynı işaretli bir yükün alt uçta yoğunlaşacağını bekliyordu. . Yıldırım deşarjı sırasında elektrik alan kuvveti yeterince artarsa, çubuğun üst ucundan gelen yük kısmen havaya akacak ve çubuk, bulutun tabanıyla aynı işarette bir yük kazanacaktır. Franklin'in önerdiği deney İngiltere'de yapılmadı ama 1752'de Paris yakınlarındaki Marly'de Fransız fizikçi Jean d'Alembert tarafından gerçekleştirildi. yalıtkan), ancak onu kuleye yerleştirmedi. 10 Mayıs'ta asistanı, çubuğun üzerinde bir fırtına bulutu olduğunda, Fransa'da gerçekleştirilen başarılı deneyden haberi olmayan Franklin'in kendisi ona topraklanmış bir tel getirildiğinde kıvılcımlar çıktığını bildirdi. Aynı yılın Haziran ayında uçurtmayla ünlü deneyini gerçekleştirdi ve ona bağlı bir telin ucundaki elektrik kıvılcımlarını gözlemledi. Ertesi yıl, çubuktan toplanan yükleri inceleyerek fırtına bulutlarının temellerini keşfetti. 19. yüzyılın sonlarında fotoğraf yöntemlerinin gelişmesi, özellikle de hızla gelişen süreçlerin kaydedilmesini mümkün kılan döner mercekli aparatın icat edilmesi sayesinde, yıldırım hakkında daha detaylı çalışmalar mümkün hale geldi. Bu tip kamera kıvılcım deşarjlarının incelenmesinde yaygın olarak kullanıldı. En yaygın olanı çizgi, düzlem (bulut içi) ve top (hava deşarjı) olmak üzere çeşitli yıldırım türlerinin olduğu bulunmuştur. Doğrusal yıldırım, bulut ile dünya yüzeyi arasında aşağı doğru dallanan bir kanalı takip eden bir kıvılcım boşalmasıdır. Düz yıldırım, fırtına bulutu içinde meydana gelir ve dağınık ışık parlamaları olarak görünür. Gök gürültüsü bulutundan başlayan yıldırım topunun hava deşarjları genellikle yatay olarak yönlendirilir ve dünya yüzeyine ulaşmaz.
Bir yıldırım deşarjı genellikle üç veya daha fazla tekrarlanan deşarjdan oluşur; darbeler aynı yolu takip eder. Ardışık darbeler arasındaki aralıklar 1/100 ile 1/10 saniye arasında çok kısadır (yıldırımın titremesine neden olan da budur). Genel olarak flaş yaklaşık bir saniye veya daha kısa sürer. Tipik bir yıldırım geliştirme süreci aşağıdaki gibi açıklanabilir. İlk olarak, zayıf ışıklı bir lider deşarjı yukarıdan dünya yüzeyine doğru akıyor. Oraya ulaştığında, parlak bir şekilde parlayan bir geri dönüş veya ana akıntı, liderin döşediği kanaldan yerden yukarıya doğru geçer. Önde gelen deşarj kural olarak zikzak şeklinde hareket eder. Yayılma hızı saniyede yüz ila birkaç yüz kilometre arasında değişmektedir. Yoldayken hava moleküllerini iyonize ederek iletkenliği arttırılmış bir kanal oluşturur ve bu kanal aracılığıyla ters deşarj, önde gelen deşarjdan yaklaşık yüz kat daha yüksek bir hızla yukarı doğru hareket eder. Kanalın boyutunu belirlemek zordur, ancak lider deşarjın çapının 1-10 m olduğu ve geri dönüş deşarjının çapının birkaç santimetre olduğu tahmin edilmektedir. Yıldırım deşarjları, 30 kHz'den ultra düşük frekanslara kadar geniş bir aralıkta radyo dalgaları yayarak radyo paraziti yaratır. Radyo dalgalarının en büyük emisyonu muhtemelen 5 ila 10 kHz aralığındadır. Bu tür düşük frekanslı radyo paraziti, iyonosferin alt sınırı ile dünya yüzeyi arasındaki boşlukta "yoğunlaşır" ve kaynaktan binlerce kilometre uzaklığa yayılabilir.
ATMOSFERDEKİ DEĞİŞİKLİKLER
Meteorların ve meteorların etkisi. Meteor yağmurları bazen dramatik bir ışık gösterisi yaratsa da, tek tek meteorlar nadiren görülür. Çok daha fazlası, atmosfere emildiğinde görülemeyecek kadar küçük olan görünmez meteorlardır. En küçük göktaşlarından bazıları muhtemelen hiç ısınmaz, yalnızca atmosfer tarafından yakalanır. Boyutları birkaç milimetreden milimetrenin on binde birine kadar değişen bu küçük parçacıklara mikrometeorit adı veriliyor. Her gün atmosfere giren meteorik madde miktarı 100 ila 10.000 ton arasında değişmekte olup, bu maddenin büyük bir kısmı mikrometeoritlerden gelmektedir. Meteorik madde atmosferde kısmen yandığından, gaz bileşimi eser miktarda çeşitli kimyasal elementlerle doldurulur. Örneğin kayalık meteorlar lityumun atmosfere salınmasına neden olur. Metal meteorların yanması, atmosferden geçerek dünya yüzeyine yerleşen küçük küresel demir, demir-nikel ve diğer damlacıkların oluşmasına yol açar. Buz tabakalarının yıllarca neredeyse hiç değişmeden kaldığı Grönland ve Antarktika'da bulunabilirler. Oşinologlar bunları okyanusun dibindeki çökeltilerde buluyor. Atmosfere giren meteor parçacıklarının çoğu yaklaşık 30 gün içinde çöker. Bazı bilim adamları bu kozmik tozun, su buharı için yoğunlaşma çekirdeği görevi görmesi nedeniyle yağmur gibi atmosferik olayların oluşumunda önemli bir rol oynadığına inanıyor. Bu nedenle yağışın istatistiksel olarak büyük meteor yağmurlarıyla ilişkili olduğu varsayılmaktadır. Ancak bazı uzmanlar, meteorik malzemenin toplam arzının, en büyük meteor yağmurundan bile onlarca kat daha fazla olduğundan, bu tür bir yağmurdan kaynaklanan bu malzemenin toplam miktarındaki değişikliğin ihmal edilebileceğine inanmaktadır. Bununla birlikte, en büyük mikrometeoritlerin ve elbette görünür meteoritlerin, atmosferin yüksek katmanlarında, özellikle de iyonosferde uzun iyonizasyon izleri bıraktığına şüphe yoktur. Bu tür izler, yüksek frekanslı radyo dalgalarını yansıttıkları için uzun mesafeli radyo iletişimleri için kullanılabilir. Atmosfere giren meteorların enerjisi esas olarak ve belki de tamamen onu ısıtmak için harcanır. Bu, atmosferin termal dengesinin küçük bileşenlerinden biridir.
Endüstriyel kökenli karbondioksit. Karbonifer döneminde Dünya'da odunsu bitki örtüsü yaygındı. O dönemde bitkiler tarafından emilen karbondioksitin büyük kısmı kömür yataklarında ve petrol içeren çökeltilerde birikiyordu. İnsanoğlu bu minerallerin büyük rezervlerini enerji kaynağı olarak kullanmayı öğrendi ve şimdi karbondioksiti hızla madde döngüsüne geri döndürüyor. Fosil durumu muhtemelen ca. 4*10 13 ton karbon. Geçtiğimiz yüzyılda insanlık o kadar çok fosil yakıt yaktı ki, yaklaşık 4*10 11 ton karbon atmosfere yeniden girdi. Şu anda yaklaşık var. 2*10 12 ton karbon ve önümüzdeki yüz yılda fosil yakıtların yanması nedeniyle bu rakam iki katına çıkabilir. Ancak karbonun tamamı atmosferde kalmayacak; bir kısmı okyanus sularında çözülecek, bir kısmı bitkiler tarafından emilecek ve bir kısmı da kayaların aşınması sırasında bağlanacak. Atmosferde ne kadar karbondioksit bulunacağını veya bunun dünya iklimi üzerinde tam olarak nasıl bir etki yaratacağını tahmin etmek henüz mümkün değil. Ancak içeriğindeki herhangi bir artışın ısınmaya neden olacağına inanılıyor, ancak herhangi bir ısınmanın iklimi önemli ölçüde etkilemesi hiç de gerekli değil. Ölçüm sonuçlarına göre atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonu, yavaş da olsa gözle görülür şekilde artıyor. Antarktika'daki Ross Buz Sahanlığı'ndaki Svalbard ve Little America İstasyonu için iklim verileri, kabaca 50 yıllık bir süre boyunca yıllık ortalama sıcaklıklarda sırasıyla 5°C ve 2,5°C'lik bir artış olduğunu gösteriyor.
Kozmik radyasyona maruz kalma. Yüksek enerjili kozmik ışınlar atmosferin bireysel bileşenleriyle etkileşime girdiğinde radyoaktif izotoplar oluşur. Bunlar arasında bitki ve hayvan dokularında biriken 14C karbon izotopu öne çıkıyor. Uzun süre çevreyle karbon alışverişi yapmayan organik maddelerin radyoaktivitesi ölçülerek yaşları belirlenebilir. Radyokarbon yöntemi, yaşı 50 bin yılı geçmeyen fosil organizmaların ve maddi kültür nesnelerinin tarihlendirilmesinin en güvenilir yolu olarak kendini kanıtlamıştır. Uzun yarı ömre sahip diğer radyoaktif izotoplar, eğer son derece düşük radyoaktivite seviyelerini ölçmenin temel zorluğu çözülebilirse, yüzbinlerce yıllık materyalleri tarihlendirmek için kullanılabilir.
(ayrıca bkz. RADYOKARBON TARİHLEMESİ).
DÜNYA ATMOSFERİNİN KÖKENİ
Atmosferin oluşumunun tarihi henüz tamamen güvenilir bir şekilde yeniden inşa edilmemiştir. Bununla birlikte bileşiminde bazı olası değişiklikler tespit edilmiştir. Atmosferin oluşumu Dünya'nın oluşumundan hemen sonra başladı. Dünyanın evrimi sürecinde ve modern boyutlara yakın boyut ve kütle kazanması sürecinde orijinal atmosferini neredeyse tamamen kaybettiğine inanmak için oldukça iyi nedenler var. Erken bir aşamada Dünya'nın erimiş bir durumda olduğuna ve ca. 4,5 milyar yıl önce katı bir bedene dönüştü. Bu dönüm noktası jeolojik kronolojinin başlangıcı olarak kabul edilir. O zamandan bu yana atmosferde yavaş bir evrim yaşandı. Volkanik patlamalar sırasında lavların fışkırması gibi bazı jeolojik süreçlere, Dünya'nın bağırsaklarından gazların salınması da eşlik etti. Muhtemelen nitrojen, amonyak, metan, su buharı, karbon monoksit ve dioksiti içeriyordu. Güneşin ultraviyole radyasyonunun etkisi altında su buharı hidrojen ve oksijene ayrıştı, ancak açığa çıkan oksijen karbon monoksit ile reaksiyona girerek karbondioksit oluşturdu. Amonyak nitrojen ve hidrojene ayrıştı. Difüzyon süreci sırasında hidrojen yükseldi ve atmosferi terk etti ve daha ağır nitrojen buharlaşamadı ve yavaş yavaş birikerek ana bileşeni haline geldi, ancak bir kısmı kimyasal reaksiyonlar sırasında bağlandı. Ultraviyole ışınların ve elektrik deşarjlarının etkisi altında, muhtemelen Dünya'nın orijinal atmosferinde mevcut olan bir gaz karışımı, kimyasal reaksiyonlara girdi ve bu, organik maddelerin, özellikle amino asitlerin oluşumuyla sonuçlandı. Sonuç olarak, yaşam modern olandan temelde farklı bir atmosferde ortaya çıkmış olabilir. İlkel bitkilerin ortaya çıkışıyla birlikte, serbest oksijen salınımıyla birlikte fotosentez süreci başladı (ayrıca FOTOSENTEZ'e bakınız). Bu gaz, özellikle atmosferin üst katmanlarına yayıldıktan sonra alt katmanlarını ve Dünya yüzeyini yaşamı tehdit eden ultraviyole ve X-ışını radyasyonundan korumaya başladı. Modern oksijen hacminin yalnızca 0,00004'ünün varlığının, mevcut ozon konsantrasyonunun yarısı kadar bir tabakanın oluşumuna yol açabileceği tahmin edilmektedir, ancak bu, yine de ultraviyole ışınlara karşı çok önemli bir koruma sağlamıştır. Ayrıca birincil atmosferin çok fazla karbondioksit içermesi de muhtemeldir. Fotosentez sırasında tükendi ve bitki dünyası geliştikçe ve ayrıca belirli jeolojik süreçler sırasında emilim nedeniyle konsantrasyonu azalmış olmalı. Sera etkisi atmosferdeki karbondioksit varlığıyla ilişkili olduğundan, bazı bilim adamları konsantrasyonundaki dalgalanmaların, buzul çağları gibi Dünya tarihindeki büyük ölçekli iklim değişikliklerinin önemli nedenlerinden biri olduğuna inanıyor. Modern atmosferde bulunan helyum büyük olasılıkla uranyum, toryum ve radyumun radyoaktif bozunmasının bir ürünüdür. Bu radyoaktif elementler, helyum atomlarının çekirdeği olan alfa parçacıkları yayar. Radyoaktif bozunma sırasında hiçbir elektrik yükü oluşmadığından veya kaybolmadığından, her alfa parçacığına karşılık iki elektron vardır. Sonuç olarak onlarla birleşerek nötr helyum atomları oluşturur. Radyoaktif elementler kayalarda dağılmış minerallerde bulunur, bu nedenle radyoaktif bozunma sonucu oluşan helyumun önemli bir kısmı içlerinde tutularak çok yavaş bir şekilde atmosfere kaçar. Difüzyon nedeniyle belirli bir miktar helyum ekzosfere doğru yükselir, ancak dünya yüzeyinden sürekli akış nedeniyle bu gazın atmosferdeki hacmi sabittir. Yıldız ışığının spektral analizine ve meteoritlerin incelenmesine dayanarak, Evrendeki çeşitli kimyasal elementlerin göreceli bolluğunu tahmin etmek mümkündür. Uzaydaki neon konsantrasyonu Dünya'dakinden yaklaşık on milyar kat daha fazladır, kripton on milyon kat daha fazladır ve ksenon bir milyon kat daha yüksektir. Buradan, başlangıçta Dünya atmosferinde bulunan ve kimyasal reaksiyonlar sırasında yenilenmeyen bu inert gazların konsantrasyonunun, muhtemelen Dünyanın birincil atmosferini kaybetme aşamasında bile büyük ölçüde azaldığı sonucu çıkıyor. Bunun bir istisnası, inert gaz argonudur, çünkü 40Ar izotopu formunda, potasyum izotopunun radyoaktif bozunması sırasında hala oluşmaktadır.
OPTİK OLGULAR
Atmosferdeki optik olayların çeşitliliği çeşitli nedenlerden kaynaklanmaktadır. En yaygın fenomenler arasında yıldırım (yukarı bakın) ve çok muhteşem kuzey ve güney auroraları (ayrıca bkz. AURORA) yer alır. Ayrıca gökkuşağı, gal, parhelium (sahte güneş) ve yaylar, korona, haleler ve Brocken hayaletleri, seraplar, St. Elmo'nun ateşleri, parlak bulutlar, yeşil ve alacakaranlık ışınları özellikle ilgi çekicidir. Gökkuşağı en güzel atmosferik olaydır. Genellikle bu, Güneş gökyüzünün yalnızca bir kısmını aydınlattığında ve örneğin yağmur sırasında havanın su damlacıklarına doygun hale geldiğinde gözlemlenen, çok renkli şeritlerden oluşan devasa bir kemerdir. Çok renkli yaylar spektral bir sırayla düzenlenmiştir (kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, çivit mavisi, mor), ancak çizgiler birbiriyle örtüştüğünden renkler neredeyse hiçbir zaman saf değildir. Kural olarak, gökkuşağının fiziksel özellikleri önemli ölçüde farklılık gösterir ve bu nedenle görünüş olarak çok çeşitlidir. Ortak özellikleri yayın merkezinin her zaman Güneş'ten gözlemciye çizilen düz bir çizgi üzerinde bulunmasıdır. Ana gökkuşağı, en parlak renklerden oluşan bir yaydır - dışı kırmızı, içi mor. Bazen yalnızca bir yay görünür, ancak çoğunlukla ana gökkuşağının dışında ikincil bir yay belirir. İlki kadar parlak renklere sahip değil ve içindeki kırmızı ve mor şeritler yer değiştiriyor: kırmızı olan iç kısımda bulunuyor. Ana gökkuşağının oluşumu çift kırılma (ayrıca bkz. OPTİK) ve güneş ışığı ışınlarının tek iç yansıması (bkz. Şekil 5) ile açıklanmaktadır. Bir su damlasının (A) içine giren bir ışık ışını, sanki bir prizmadan geçiyormuş gibi kırılır ve ayrışır. Daha sonra damlanın karşı yüzeyine (B) ulaşır, oradan yansır ve damlayı (C) dışarıda bırakır. Bu durumda ışık ışını gözlemciye ulaşmadan önce ikinci kez kırılır. Başlangıçtaki beyaz ışın, 2°'lik bir sapma açısıyla farklı renkteki ışınlara ayrıştırılır. İkincil bir gökkuşağı oluştuğunda, güneş ışınlarının çift kırılması ve çift yansıması meydana gelir (bkz. Şekil 6). Bu durumda ışık, damlanın alt kısmından (A) geçerek kırılır ve önce B noktasında, sonra C noktasında damlanın iç yüzeyinden yansır. D noktasında ışık kırılır, damlayı gözlemciye doğru bırakıyor.
Gün doğumu ve gün batımında, gökkuşağının ekseni ufka paralel olduğundan gözlemci yarım daireye eşit bir yay şeklinde bir gökkuşağı görür. Güneş ufkun üzerindeyse gökkuşağının yayı çevrenin yarısından azdır. Güneş ufkun üzerinde 42°'nin üzerine çıktığında gökkuşağı kaybolur. Yüksek enlemler dışında her yerde, Güneş çok yüksekteyken öğle vakti gökkuşağı görülemez. Gökkuşağına olan mesafeyi tahmin etmek ilginçtir. Çok renkli yay aynı düzlemde yer alıyor gibi görünse de bu bir yanılsamadır. Aslında gökkuşağı çok büyük bir derinliğe sahiptir ve tepesinde gözlemcinin bulunduğu içi boş bir koninin yüzeyi olarak hayal edilebilir. Koninin ekseni Güneş'i, gözlemciyi ve gökkuşağının merkezini birbirine bağlar. Gözlemci sanki bu koninin yüzeyi boyunca görünüyor. Hiçbir iki kişi tam olarak aynı gökkuşağını göremez. Elbette temelde aynı etkiyi gözlemleyebilirsiniz, ancak iki gökkuşağı farklı konumlardadır ve farklı su damlacıklarından oluşur. Yağmur veya serpinti bir gökkuşağı oluşturduğunda, tam optik etki, gökkuşağı konisinin yüzeyinden geçen tüm su damlacıklarının tepedeki gözlemciyle birleşik etkisiyle elde edilir. Her damlanın rolü geçicidir. Gökkuşağı konisinin yüzeyi birkaç katmandan oluşur. Bunları hızla geçerek bir dizi kritik noktadan geçen her damla, güneş ışınını anında kırmızıdan mora kesin olarak tanımlanmış bir sırayla tüm spektruma ayrıştırır. Birçok damla koninin yüzeyini aynı şekilde keser, böylece gökkuşağı gözlemciye hem yay boyunca hem de boyunca sürekli olarak görünür. Haleler, Güneş veya Ay diskinin etrafındaki beyaz veya yanardöner ışık yayları ve dairelerdir. Işığın atmosferdeki buz veya kar kristalleri tarafından kırılması veya yansıması nedeniyle ortaya çıkarlar. Haleyi oluşturan kristaller, ekseni gözlemciden (koninin tepesinden) Güneş'e yönlendirilen hayali bir koninin yüzeyinde bulunur. Belirli koşullar altında atmosfer, birçoğunun yüzleri Güneş'in, gözlemcinin ve bu kristallerin içinden geçen düzlemle dik açı oluşturan küçük kristallerle doyurulabilir. Bu tür yüzler, gelen ışık ışınlarını 22° sapmayla yansıtarak iç kısmı kırmızımsı bir halo oluşturur, ancak aynı zamanda spektrumun tüm renklerinden de oluşabilir. Daha az yaygın olanı, 22°'lik bir halenin etrafında eşmerkezli olarak konumlandırılmış, 46°'lik açısal yarıçapa sahip bir haledir. İç tarafı da kırmızımsı bir renk tonuna sahiptir. Bunun nedeni de bu durumda kristallerin dik açı oluşturan kenarlarında meydana gelen ışığın kırılmasıdır. Böyle bir halenin halka genişliği 2,5°'yi aşıyor. Hem 46 derecelik hem de 22 derecelik haleler halkanın üst ve alt kısımlarında en parlak olma eğilimindedir. Nadir 90 derecelik hale, merkezini diğer iki haleyle paylaşan, hafif parlak, neredeyse renksiz bir halkadır. Renkli ise yüzüğün dış kısmında kırmızı bir renk olacaktır. Bu tip halenin oluşma mekanizması tam olarak anlaşılmamıştır (Şekil 7).
Parhelia ve yaylar. Parhelik daire (veya sahte güneşlerin dairesi), zenit noktasında ortalanmış, Güneş'ten ufka paralel olarak geçen beyaz bir halkadır. Oluşmasının nedeni güneş ışığının buz kristallerinin yüzeylerinin kenarlarından yansımasıdır. Kristaller havada yeterince eşit bir şekilde dağılırsa tam bir daire görünür hale gelir. Parhelia veya sahte güneşler, açısal yarıçapları 22°, 46° ve 90° olan halelerle parhelik dairenin kesişme noktalarında oluşan Güneş'i anımsatan parlak ışıklı noktalardır. En sık görülen ve en parlak parhelium, 22 derecelik hale ile kesişme noktasında oluşur ve genellikle gökkuşağının hemen hemen her renginde renklendirilir. 46 ve 90 derecelik halelerin olduğu kavşaklarda sahte güneşler çok daha az sıklıkla gözlemleniyor. 90 derecelik halelerle kesişme noktalarında meydana gelen parhelia'ya paranthelia veya sahte karşı güneşler denir. Bazen bir antelyum (güneş karşıtı) da görülebilir - Parhelium halkasında Güneş'in tam karşısında yer alan parlak bir nokta. Bu olgunun nedeninin güneş ışığının çift iç yansıması olduğu varsayılmaktadır. Yansıyan ışın, gelen ışınla aynı yolu izler ancak ters yöndedir. Bazen yanlış bir şekilde 46 derecelik halenin üst teğet yayı olarak adlandırılan zirveye yakın bir yay, Güneş'in yaklaşık 46° yukarısında yer alan, zirve noktasında merkezlenen 90° veya daha az bir yaydır. Nadiren görülebilmektedir ve sadece birkaç dakika için parlak renklere sahip olup, kırmızı renk yayın dış tarafıyla sınırlıdır. Zirveye yakın yay, rengi, parlaklığı ve net hatlarıyla dikkat çekicidir. Hale tipinin bir başka ilginç ve çok nadir optik etkisi de Lowitz arkıdır. 22 derecelik hale ile kesişme noktasında parhelia'nın devamı olarak ortaya çıkarlar, halenin dış tarafından uzanırlar ve Güneş'e doğru hafif içbükeydirler. Beyazımsı ışık sütunları, çeşitli haçlar gibi, özellikle kutup bölgelerinde bazen şafakta veya alacakaranlıkta görülebilir ve hem Güneş'e hem de Ay'a eşlik edebilir. Zaman zaman, yukarıda açıklananlara benzer ay haleleri ve diğer etkiler gözlemlenir; en yaygın ay halesi (Ay'ın etrafında bir halka) 22° açısal yarıçapa sahiptir. Tıpkı sahte güneşler gibi, sahte aylar da doğabilir. Koronalar veya taçlar, ışık kaynağı yarı saydam bulutların arkasında olduğunda zaman zaman gözlemlenen Güneş, Ay veya diğer parlak nesnelerin etrafında küçük eşmerkezli renkli halkalardır. Koronanın yarıçapı halenin yarıçapından daha küçüktür ve yaklaşık. 1-5°, mavi veya mor halka Güneş'e en yakın olanıdır. Işık küçük su damlacıkları tarafından saçılarak bir bulut oluşturduğunda korona oluşur. Bazen korona, Güneş'i (veya Ay'ı) çevreleyen ve kırmızımsı bir halkayla biten parlak bir nokta (veya hale) olarak görünür. Diğer durumlarda halenin dışında daha büyük çaplı, çok soluk renkli en az iki eşmerkezli halka görülebilir. Bu olguya gökkuşağı bulutları da eşlik ediyor. Bazen çok yüksek bulutların kenarları parlak renklere sahiptir.
Gloria (haleler).Özel koşullar altında olağandışı atmosferik olaylar meydana gelir. Güneş gözlemcinin arkasındaysa ve gölgesi yakındaki bulutlara veya bir sis perdesine yansıtılıyorsa, bir kişinin kafasının gölgesi etrafındaki atmosferin belirli bir durumu altında, renkli bir ışıklı daire - bir hale görebilirsiniz. Tipik olarak, böyle bir hale, çimenli bir çim üzerindeki çiy damlalarından gelen ışığın yansıması nedeniyle oluşur. Gloria'lar ayrıca sıklıkla uçağın alttaki bulutların üzerine düşürdüğü gölgenin çevresinde de bulunur.
Brocken'ın Hayaletleri. Dünyanın bazı bölgelerinde, gün doğumu veya gün batımı sırasında bir tepe üzerinde bulunan gözlemcinin gölgesi, kısa mesafedeki bulutların üzerine düştüğünde çarpıcı bir etki keşfedilir: gölge devasa boyutlara ulaşır. Bu, ışığın sisteki küçük su damlacıkları tarafından yansıması ve kırılması nedeniyle oluşur. Tanımlanan fenomen, Almanya'daki Harz Dağları'ndaki zirveden sonra "Brocken'in Hayaleti" olarak adlandırılıyor.
Seraplar- farklı yoğunluktaki hava katmanlarından geçerken ışığın kırılmasından kaynaklanan ve sanal bir görüntünün görünümüyle ifade edilen optik etki. Bu durumda, uzaktaki nesneler gerçek konumlarına göre yükseltilmiş veya alçaltılmış gibi görünebilir, ayrıca çarpık olabilir ve düzensiz, fantastik şekiller alabilir. Seraplar genellikle kumlu ovalar gibi sıcak iklimlerde görülür. Uzaktaki, neredeyse düz bir çöl yüzeyi, özellikle hafif bir yükseklikten bakıldığında veya sadece ısıtılmış hava katmanının üzerinde yer aldığında açık su görünümü aldığında, alçak seraplar yaygındır. Bu yanılsama genellikle çok ilerideki bir su yüzeyine benzeyen ısıtılmış asfalt yolda meydana gelir. Gerçekte bu yüzey gökyüzünün bir yansımasıdır. Göz seviyesinin altında, bu "su" içinde nesneler genellikle baş aşağı görünebilir. Isınan kara yüzeyi üzerinde, yere en yakın katman en sıcak olan ve o kadar seyrekleşmiş olan bir "hava tabakası pastası" oluşur ki içinden geçen ışık dalgaları, yayılma hızları ortamın yoğunluğuna bağlı olarak değiştiği için bozulur. . Üstteki seraplar, alttakilere göre daha az yaygındır ve daha pitoresktir. Uzaktaki nesneler (genellikle deniz ufkunun ötesinde bulunur) gökyüzünde baş aşağı görünür ve bazen aynı nesnenin dik görüntüsü de yukarıda görünür. Bu olay soğuk bölgelerde, özellikle de önemli bir sıcaklık değişiminin olduğu, daha soğuk bir katmanın üzerinde daha sıcak bir hava katmanının bulunduğu bölgelerde tipiktir. Bu optik etki, homojen olmayan yoğunluğa sahip hava katmanlarındaki ışık dalgalarının ön kısmının karmaşık yayılım modellerinin bir sonucu olarak kendini gösterir. Özellikle kutup bölgelerinde zaman zaman çok sıra dışı seraplar meydana geliyor. Karada serap oluştuğunda ağaçlar ve diğer peyzaj bileşenleri ters döner. Her durumda, nesneler üst seraplarda alt seraplara göre daha net bir şekilde görülebilir. İki hava kütlesinin sınırı dikey bir düzlem olduğunda bazen yanal seraplar gözlemlenir.
Aziz Elmo'nun Ateşi. Atmosferdeki bazı optik olaylar (örneğin parlama ve en yaygın meteorolojik olay - yıldırım) doğası gereği elektrikseldir. Çok daha az yaygın olan St. Elmo ışıkları, genellikle denizdeki gemilerin direklerinin tepelerinde veya tersanelerinin uçlarında bulunan, uzunlukları 30 cm'den 1 m'ye veya daha fazla olan parlak soluk mavi veya mor fırçalardır. Bazen geminin tüm donanımının fosfor ve parıltılarla kaplı olduğu görülüyor. Aziz Elmo Ateşi bazen dağ zirvelerinde, ayrıca yüksek binaların kulelerinde ve keskin köşelerinde görülür. Bu olay, etraflarındaki atmosferdeki elektrik alan kuvveti büyük ölçüde arttığında, elektrik iletkenlerinin uçlarındaki fırça elektrik boşalmalarını temsil eder. Will-o'-the-wisps, bazen bataklıklarda, mezarlıklarda ve mahzenlerde görülen soluk mavimsi veya yeşilimsi bir parıltıdır. Genellikle yerden yaklaşık 30 cm yüksekte yükselen, sessizce yanan, ısı vermeyen ve bir an nesnenin üzerinde asılı kalan bir mum alevine benzerler. Işık tamamen anlaşılması zor görünüyor ve gözlemci yaklaştığında başka bir yere gidiyor gibi görünüyor. Bu olgunun nedeni, organik kalıntıların ayrışması ve bataklık gazı metanının (CH4) veya fosfinin (PH3) kendiliğinden yanmasıdır. Will-o'-the-wisps farklı şekillere sahiptir, hatta bazen küreseldir. Yeşil ışın - Güneş'in son ışınının ufkun arkasında kaybolduğu anda zümrüt yeşili güneş ışığının parlaması. Güneş ışığının kırmızı bileşeni önce kaybolur, diğerleri sırayla onu takip eder ve sonuncusu zümrüt yeşilidir. Bu fenomen yalnızca güneş diskinin yalnızca kenarı ufkun üzerinde kaldığında meydana gelir, aksi takdirde bir renk karışımı oluşur. Alacakaranlık ışınları, atmosferin yüksek katmanlarındaki tozu aydınlatmaları nedeniyle görünür hale gelen, birbirinden ayrılan güneş ışığı ışınlarıdır. Bulutların gölgeleri koyu çizgiler oluşturur ve aralarında ışınlar yayılır. Bu etki, Güneş şafaktan önce veya gün batımından sonra ufukta alçakta olduğunda ortaya çıkar.
0 °C - 1,0048·10 3 J/(kg·K), C v - 0,7159·10 3 J/(kg·K) (0 °C'de). Havanın sudaki çözünürlüğü (kütle olarak) 0 °C - %0,0036, 25 °C - %0,0023'te.
Tabloda belirtilen gazlara ek olarak atmosferde Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, hidrokarbonlar, HCl, HBr, buharlar, I 2, Br 2 ve diğer birçok gaz bulunur. küçük miktarlarda. Troposfer sürekli olarak büyük miktarda askıda kalan katı ve sıvı parçacıklar (aerosol) içerir. Dünya atmosferindeki en nadir gaz radondur (Rn).
Atmosferin yapısı
atmosferik sınır tabakası
Atmosferin, Dünya yüzeyine bitişik (1-2 km kalınlığında) alt katmanı olup, bu yüzeyin etkisi, dinamiklerini doğrudan etkiler.
Troposfer
Üst sınırı kutuplarda 8-10 km, ılıman enlemlerde 10-12 km ve tropik enlemlerde 16-18 km yükseklikte; kışın yaza göre daha düşüktür. Atmosferin alt ana katmanı, toplam atmosferik hava kütlesinin %80'inden fazlasını ve atmosferde bulunan tüm su buharının yaklaşık %90'ını içerir. Troposferde türbülans ve konveksiyon oldukça gelişmiştir, bulutlar oluşur, siklonlar ve antisiklonlar gelişir. Yükseklik arttıkça sıcaklık ortalama 0,65°/100 m dikey eğimle azalır
Tropopoz
Troposferden stratosfere geçiş katmanı, atmosferin yükseklikle birlikte sıcaklık düşüşünün durduğu bir katman.
Stratosfer
Atmosferin 11 ila 50 km yükseklikte bulunan katmanı. 11-25 km'lik katmanda (stratosferin alt katmanı) sıcaklıkta hafif bir değişiklik ve 25-40 km'lik katmanda sıcaklığın -56,5'ten 0,8 °'ye (stratosferin üst katmanı veya inversiyon bölgesi) artmasıyla karakterize edilir. Yaklaşık 40 km yükseklikte yaklaşık 273 K (neredeyse 0 °C) değerine ulaşan sıcaklık, yaklaşık 55 km yüksekliğe kadar sabit kalır. Sabit sıcaklıktaki bu bölgeye stratopoz adı verilir ve stratosfer ile mezosfer arasındaki sınırdır.
Stratopoz
Atmosferin stratosfer ile mezosfer arasındaki sınır tabakası. Dikey sıcaklık dağılımında bir maksimum (yaklaşık 0 °C) vardır.
Mezosfer
Mezosfer 50 km yükseklikte başlar ve 80-90 km'ye kadar uzanır. Sıcaklık yükseklikle birlikte ortalama (0,25-0,3)°/100 m'lik dikey eğimle azalır. Ana enerji süreci radyant ısı transferidir. Serbest radikalleri, titreşimle uyarılan molekülleri vb. içeren karmaşık fotokimyasal süreçler, atmosferin parlamasına neden olur.
Mezopoz
Mezosfer ve termosfer arasındaki geçiş tabakası. Dikey sıcaklık dağılımında bir minimum vardır (yaklaşık -90 °C).
Karman Hattı
Geleneksel olarak Dünya atmosferi ile uzay arasındaki sınır olarak kabul edilen deniz seviyesinden yükseklik. FAI tanımına göre Karman hattı deniz seviyesinden 100 km yükseklikte yer almaktadır.
Termosfer
Üst sınır yaklaşık 800 km'dir. Sıcaklık 200-300 km yüksekliğe kadar yükselir, burada 1226,85 C civarındaki değerlere ulaşır, daha sonra yüksek rakımlara kadar neredeyse sabit kalır. Güneş radyasyonunun ve kozmik radyasyonun etkisi altında, havanın iyonlaşması (“ auroralar”) meydana gelir - iyonosferin ana bölgeleri termosferin içinde bulunur. 300 km'nin üzerindeki rakımlarda atomik oksijen hakimdir. Termosferin üst sınırı büyük ölçüde Güneş'in mevcut aktivitesi tarafından belirlenir. Faaliyetin düşük olduğu dönemlerde - örneğin 2008-2009'da - bu katmanın boyutunda gözle görülür bir azalma olur.
Termopause
Atmosferin termosfere bitişik bölgesi. Bu bölgede güneş ışınımının emilimi ihmal edilebilir düzeydedir ve sıcaklık gerçekte yükseklikle değişmez.
Ekzosfer (saçılma küresi)
100 km yüksekliğe kadar atmosfer homojen, iyi karışmış bir gaz karışımıdır. Daha yüksek katmanlarda, gazların yüksekliğe göre dağılımı moleküler kütlelerine bağlıdır; daha ağır gazların konsantrasyonu, Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça daha hızlı azalır. Gaz yoğunluğunun azalması nedeniyle sıcaklık stratosferde 0 °C'den mezosferde -110 °C'ye düşer. Bununla birlikte, 200-250 km yükseklikteki bireysel parçacıkların kinetik enerjisi, ~150 °C sıcaklığa karşılık gelir. 200 km'nin üzerinde zaman ve mekanda sıcaklık ve gaz yoğunluğunda önemli dalgalanmalar gözlemleniyor.
Yaklaşık 2000-3500 km yükseklikte, ekzosfer yavaş yavaş sözde yakın uzay boşluğu Gezegenler arası gazın oldukça nadir parçacıklarıyla, özellikle de hidrojen atomlarıyla doludur. Ancak bu gaz gezegenler arası maddenin yalnızca bir kısmını temsil ediyor. Diğer kısım kuyruklu yıldız ve meteor kökenli toz parçacıklarından oluşur. Son derece inceltilmiş toz parçacıklarına ek olarak, güneş ve galaktik kökenli elektromanyetik ve korpüsküler radyasyon bu boşluğa nüfuz eder.
Gözden geçirmek
Troposfer, atmosferin kütlesinin yaklaşık% 80'ini, stratosfer - yaklaşık% 20'sini oluşturur; mezosferin kütlesi% 0,3'ten fazla değildir, termosfer ise atmosferin toplam kütlesinin% 0,05'inden azdır.
Atmosferdeki elektriksel özelliklere göre ayırt edilirler. nötrosfer Ve iyonosfer .
Atmosferdeki gazın bileşimine bağlı olarak yayarlar. homosfer Ve heterosfer. Heterosfer- Bu, yerçekiminin gazların ayrılmasını etkilediği alandır, çünkü bu yükseklikte gazların karışması ihmal edilebilir düzeydedir. Bu, heterosferin değişken bir bileşimini ima eder. Bunun altında atmosferin homojen, iyi karışmış bir kısmı bulunur ve buna homosfer adı verilir. Bu katmanlar arasındaki sınıra turbopause adı verilir ve yaklaşık 120 km yükseklikte yer alır.
Atmosferin diğer özellikleri ve insan vücudu üzerindeki etkileri
Zaten deniz seviyesinden 5 km yükseklikte, eğitimsiz bir kişi oksijen açlığı yaşamaya başlar ve uyum sağlamadan kişinin performansı önemli ölçüde azalır. Atmosferin fizyolojik bölgesi burada bitiyor. Yaklaşık 115 km'ye kadar atmosferde oksijen bulunmasına rağmen, 9 km yükseklikte insanın nefes alması imkansız hale gelir.
Atmosfer bize nefes almamız için gerekli olan oksijeni sağlar. Ancak atmosferin toplam basıncının düşmesi nedeniyle yükseklere çıkıldıkça oksijenin kısmi basıncı da buna bağlı olarak azalır.
Seyreltilmiş hava katmanlarında sesin yayılması imkansızdır. 60-90 km irtifalara kadar kontrollü aerodinamik uçuş için hava direncini ve kaldırma kuvvetini kullanmak hâlâ mümkündür. Ancak 100-130 km'lik irtifalardan başlayarak, her pilotun aşina olduğu M numarası ve ses bariyeri kavramları anlamını yitiriyor: Oradan, ötesinde yalnızca balistik uçuş bölgesinin başladığı geleneksel Karman hattı geçiyor. reaktif kuvvetler kullanılarak kontrol edilebilir.
100 km'nin üzerindeki rakımlarda, atmosfer başka bir dikkat çekici özellikten yoksun kalır - termal enerjiyi konveksiyon yoluyla (yani havayı karıştırarak) emme, iletme ve iletme yeteneği. Bu, yörüngesel uzay istasyonundaki çeşitli ekipman elemanlarının, genellikle uçakta yapıldığı gibi, hava jetleri ve hava radyatörleri yardımıyla dışarıdan soğutulamayacağı anlamına gelir. Bu yükseklikte, genel olarak uzayda olduğu gibi, ısıyı aktarmanın tek yolu termal radyasyondur.
Atmosfer oluşumunun tarihi
En yaygın teoriye göre, Dünya'nın atmosferi tarih boyunca üç farklı bileşime sahip olmuştur. Başlangıçta gezegenler arası uzaydan yakalanan hafif gazlardan (hidrojen ve helyum) oluşuyordu. Bu sözde birincil atmosfer. Bir sonraki aşamada aktif volkanik aktivite, atmosferin hidrojen dışındaki gazlarla (karbon dioksit, amonyak, su buharı) doymasına neden oldu. Bu şekilde oluştu ikincil atmosfer. Bu atmosfer onarıcıydı. Ayrıca, atmosfer oluşum süreci aşağıdaki faktörlerle belirlendi:
- hafif gazların (hidrojen ve helyum) gezegenler arası uzaya sızması;
- ultraviyole radyasyon, yıldırım deşarjı ve diğer bazı faktörlerin etkisi altında atmosferde meydana gelen kimyasal reaksiyonlar.
Yavaş yavaş bu faktörler oluşumuna yol açtı. üçüncül atmosfer, çok daha düşük bir hidrojen içeriği ve çok daha yüksek bir nitrojen ve karbon dioksit içeriği (amonyak ve hidrokarbonlardan gelen kimyasal reaksiyonların bir sonucu olarak oluşur) ile karakterize edilir.
Azot
Büyük miktarda nitrojen N2'nin oluşumu, amonyak-hidrojen atmosferinin, 3 milyar yıl önce başlayan fotosentez sonucu gezegenin yüzeyinden gelmeye başlayan moleküler oksijen O2 tarafından oksidasyonundan kaynaklanmaktadır. Nitratların ve diğer nitrojen içeren bileşiklerin denitrifikasyonu sonucu atmosfere nitrojen N2 de salınır. Azot, üst atmosferde ozon tarafından NO'ya oksitlenir.
Azot N2 yalnızca belirli koşullar altında (örneğin, yıldırım düşmesi sırasında) reaksiyona girer. Elektrik deşarjları sırasında moleküler nitrojenin ozon tarafından oksidasyonu, nitrojenli gübrelerin endüstriyel üretiminde küçük miktarlarda kullanılır. Etkili yeşil gübre olabilen baklagiller ile rizobiyal simbiyoz oluşturan siyanobakteriler (mavi-yeşil algler) ve nodül bakterileri - doğal gübrelerle toprağı tüketmeyen, ancak zenginleştiren bitkiler, düşük enerji tüketimi ile onu oksitleyebilir ve gübreye dönüştürebilir. biyolojik olarak aktif bir formdur.
Oksijen
Oksijenin salınması ve karbondioksitin emilmesiyle birlikte fotosentez sonucunda canlı organizmaların Dünya'da ortaya çıkmasıyla atmosferin bileşimi kökten değişmeye başladı. Başlangıçta oksijen, indirgenmiş bileşiklerin (amonyak, hidrokarbonlar, okyanuslarda bulunan demirin demir formu vb.) oksidasyonu için harcandı. Bu aşamanın sonunda, atmosferdeki oksijen içeriği artmaya başladı. Yavaş yavaş oksitleyici özelliklere sahip modern bir atmosfer oluştu. Bu durum atmosferde, litosferde ve biyosferde meydana gelen birçok süreçte ciddi ve ani değişikliklere neden olduğundan bu olaya Oksijen Felaketi adı verilmiştir.
Soy gazlar
Hava kirliliği
Son zamanlarda insanlar atmosferin evrimini etkilemeye başladı. İnsan faaliyetinin sonucu, önceki jeolojik çağlarda biriken hidrokarbon yakıtların yanması nedeniyle atmosferdeki karbondioksit içeriğinde sürekli bir artış olmuştur. Fotosentez sırasında büyük miktarlarda CO2 tüketilir ve dünya okyanusları tarafından emilir. Bu gaz, karbonat kayalarının ve bitki ve hayvan kökenli organik maddelerin ayrışmasının yanı sıra volkanizma ve insan endüstriyel faaliyeti nedeniyle atmosfere girmektedir. Son 100 yılda atmosferdeki CO2 içeriği %10 arttı ve büyük kısmı (360 milyar ton) yakıtın yanmasından kaynaklandı. Yakıt yanma hızındaki artış devam ederse, önümüzdeki 200-300 yıl içinde atmosferdeki CO2 miktarı iki katına çıkacak ve küresel iklim değişikliğine yol açabilecektir.
Yakıtın yanması kirletici gazların (CO, SO2) ana kaynağıdır. Kükürt dioksit, atmosferin üst katmanlarında atmosferik oksijen tarafından SO3'e ve nitrojen oksit NO2'ye oksitlenir, bunlar da su buharı ile etkileşime girer ve ortaya çıkan sülfürik asit H2S04 ve nitrik asit HNO3, Dünya'nın yüzeyi sözde formda asit yağmuru. İçten yanmalı motorların kullanılması nitrojen oksitler, hidrokarbonlar ve kurşun bileşikleri (tetraetil kurşun Pb(CH3CH2)4) ile önemli atmosferik kirliliğe yol açar.
Atmosferdeki aerosol kirliliği hem doğal nedenlerden (volkanik patlamalar, toz fırtınaları, deniz suyu damlalarının ve bitki polenlerinin sürüklenmesi vb.) hem de insani ekonomik faaliyetlerden (madencilik cevherleri ve inşaat malzemeleri, yakıt yakma, çimento yapımı vb.) kaynaklanmaktadır. ). Partikül maddenin atmosfere yoğun ve büyük ölçekli salınımı, gezegendeki iklim değişikliğinin olası nedenlerinden biridir.
Ayrıca bakınız
- Jacchia (atmosfer modeli)
"Dünyanın Atmosferi" makalesi hakkında bir inceleme yazın
Notlar
- M. I. Budyko, K. Ya. Dünyanın Atmosferi // Büyük Sovyet Ansiklopedisi. 3. baskı. / Ch. ed. A. M. Prokhorov. - M .: Sovyet Ansiklopedisi, 1970. - T. 2. Angola - Barzas. - s. 380-384.
- - Jeoloji Ansiklopedisi'nden makale
- Gribin, John. Bilim. Bir Tarih (1543-2001). - L.: Penguin Books, 2003. - 648 s. - ISBN 978-0-140-29741-6.
- Tans, Pieter. Küresel ortalama deniz yüzeyi yıllık ortalama verileri. NOAA/ESRL. Erişim tarihi: 19 Şubat 2014.(İngilizce) (2013 itibariyle)
- IPCC (İngilizce) (1998 itibariyle).
- S. P. Khromov Hava nemi // Büyük Sovyet Ansiklopedisi. 3. baskı. / Ch. ed. A. M. Prokhorov. - M .: Sovyet Ansiklopedisi, 1971. - T. 5. Veşin - Gazlı. - S.149.
- (İngilizce) SpaceDaily, 16.07.2010
Edebiyat
- V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov“Uzay biyolojisi ve tıbbı” (2. baskı, gözden geçirilmiş ve genişletilmiş), M.: “Prosveshcheniye”, 1975, 223 s.
- N. V. Gusakova“Çevre Kimyası”, Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192, ISBN 5-222-05386-5 ile
- Sokolov V.A. Doğal gazların jeokimyası, M., 1971;
- McEwen M., Phillips L. Atmosfer Kimyası, M., 1978;
- Wark K., Warner S. Hava kirliliği. Kaynaklar ve kontrol, çev. İngilizceden, M.. 1980;
- Doğal ortamların arka plan kirliliğinin izlenmesi. V. 1, L., 1982.
Bağlantılar
- // 17 Aralık 2013, FOBOS Merkezi
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Dünya'nın Atmosferini karakterize eden alıntı
Pierre onlara yaklaştığında, Vera'nın kendini beğenmiş bir konuşma coşkusu içinde olduğunu fark etti, Prens Andrei (ki bu nadiren başına gelirdi) utanmış görünüyordu.- Ne düşünüyorsun? – dedi Vera hafif bir gülümsemeyle. "Siz prens, o kadar anlayışlısınız ki, insanların karakterini o kadar çabuk anlıyorsunuz ki." Natalie hakkında ne düşünüyorsunuz, sevgisinde ısrarcı olabilir mi, diğer kadınlar gibi (Vera kendini kastediyordu) bir insanı bir kez sevip ona sonsuza kadar sadık kalabilir mi? Gerçek aşk olarak gördüğüm şey bu. Ne düşünüyorsun prens?
Prens Andrei, utancını gizlemek istediği alaycı bir gülümsemeyle, "Kız kardeşinizi çok az tanıyorum," diye yanıtladı, "böylesine hassas bir soruyu çözemeyecek kadar; sonra farkettim ki bir kadından ne kadar az hoşlanırsam o kadar sadık oluyor” diye ekledi ve o sırada yanlarına gelen Pierre'e baktı.
- Evet, doğru prens; bizim zamanımızda," diye devam etti Vera (dar görüşlü insanların genellikle bahsetmeyi sevdiği gibi bizim zamanımızdan bahsederek, çağımızın özelliklerini bulduklarına ve takdir ettiklerine, insanların özelliklerinin zamanla değiştiğine inanarak), bizim zamanımızda bir kız o kadar çok özgürlüğe sahip ki le plaisir d'etre Courtisee [hayranlara sahip olmanın zevki] çoğu zaman içindeki gerçek duyguyu bastırıyor. Et Nathalie, il faut l'avouer, y est tres sensible. (Ve Natalya'nın bu konuda çok hassas olduğunu itiraf etmeliyim.) Natalie'ye dönüş, Prens Andrei'nin yine tatsız bir şekilde kaşlarını çatmasına neden oldu; kalkmak istedi ama Vera daha da zarif bir gülümsemeyle devam etti.
Vera, "Hiç kimsenin onun gibi kur yapma nesnesi olmadığını düşünüyorum" dedi; - ama yakın zamana kadar kimseden ciddi anlamda hoşlanmamıştı. "Biliyor musun Kont," dedi Pierre'e, "hatta sevgili kuzenimiz Boris bile aramızdaydı, çok dans le pays du tendre... [şefkat ülkesinde...]
Prens Andrey kaşlarını çattı ve sessiz kaldı.
– Boris'le arkadaşsınız, değil mi? - Vera ona söyledi.
- Evet, onu tanıyorum...
– Natasha'ya olan çocukluk aşkını size doğru anlattı mı?
– Çocukluk aşkı var mıydı? - Prens Andrei aniden sordu, beklenmedik bir şekilde kızardı.
- Evet. Kuzeniniz ve kuzeniniz arasında samimi bir aşktan tasarruf edersiniz: kuzen tehlikeli bir voisinagedir, N'est ce pas? [Biliyorsunuz kuzen ve kız kardeş arasındaki bu yakınlık bazen aşka da yol açıyor. Böyle bir akrabalık tehlikeli bir mahalledir. Öyle değil mi?]
"Ah, şüphesiz," dedi Prens Andrey ve aniden, doğal olmayan bir şekilde canlanarak, 50 yaşındaki Moskova kuzenlerine davranışında nasıl dikkatli olması gerektiği konusunda Pierre ile şakalaşmaya başladı ve şaka konuşmasının ortasında ayağa kalktı ve Pierre'in kolunun altına alarak onu bir kenara çekti.
- Kuyu? - dedi Pierre, arkadaşının tuhaf animasyonuna şaşkınlıkla bakarak ve ayağa kalkarken Natasha'ya attığı bakışı fark ederek.
Prens Andrei, "Seninle konuşmam gerekiyor, ihtiyacım var" dedi. – Biliyorsunuz bizim kadın eldivenlerimiz (yeni seçilmiş bir kardeşe, sevdiği kadına vermek üzere verilen Mason eldivenlerinden bahsediyordu). "Ben... Ama hayır, seninle sonra konuşacağım..." Prens Andrey gözlerinde tuhaf bir ışıltı ve hareketlerinde kaygıyla Natasha'ya yaklaştı ve yanına oturdu. Pierre, Prens Andrei'nin ona bir şey sorduğunu gördü ve kızardı ve ona cevap verdi.
Ancak bu sırada Berg, Pierre'e yaklaştı ve acilen ondan general ile albay arasında İspanyol meseleleriyle ilgili anlaşmazlığa katılmasını istedi.
Berg memnun ve mutluydu. Yüzündeki sevinç gülümsemesi kaybolmadı. Akşam çok güzeldi ve tıpkı gördüğü diğer akşamlar gibiydi. Her şey benzerdi. Ve hanımefendiler, narin sohbetler, kartlar ve sesini yükselterek kart oynayan bir general, bir semaver ve kurabiyeler; ama bir şey hâlâ eksikti; akşamları hep gördüğü, taklit etmek istediği bir şey.
Erkekler arasında yüksek sesli konuşmalar ve önemli ve akıllı bir konu hakkında tartışma yoktu. General bu konuşmayı başlattı ve Berg, Pierre'i kendisine çekti.
Ertesi gün Prens Andrei, Kont Ilya Andreich'in dediği gibi akşam yemeği için Rostov'lara gitti ve bütün günü onlarla geçirdi.
Evdeki herkes Prens Andrei'nin kimin için seyahat ettiğini hissetti ve o, saklanmadan bütün gün Natasha ile birlikte olmaya çalıştı. Sadece Natasha'nın korkmuş, mutlu ve coşkulu ruhunda değil, tüm evde önemli bir şeyin gerçekleşmek üzere olduğu korkusu hissediliyordu. Kontes, Natasha ile konuşurken Prens Andrei'ye üzgün ve ciddi bir şekilde sert gözlerle baktı ve ona baktığı anda çekingen ve yapmacık bir şekilde önemsiz bir konuşmaya başladı. Sonya, Natasha'yı terk etmekten korkuyordu ve onlarla birlikteyken ona engel olmaktan korkuyordu. Natasha onunla dakikalarca yalnız kaldığında beklenti korkusundan sarardı. Prens Andrei çekingenliğiyle onu şaşırttı. Ona bir şeyler söylemesi gerektiğini ama bunu yapmaya cesaret edemediğini hissetti.
Prens Andrey akşam ayrılırken Kontes Natasha'nın yanına geldi ve fısıldayarak şöyle dedi:
- Kuyu?
"Anne, Allah aşkına artık bana hiçbir şey sorma." "Bunu söyleyemezsin" dedi Natasha.
Ancak buna rağmen, o akşam Natasha, bazen heyecanlı, bazen korkmuş gözlerle, uzun süre annesinin yatağında yattı. Ya onu nasıl övdüğünü, sonra yurtdışına gideceğini nasıl söylediğini, sonra bu yaz nerede yaşayacaklarını nasıl sorduğunu, sonra ona Boris'i nasıl sorduğunu anlattı.
- Ama bu, bu... hiç başıma gelmedi! - dedi. "Ama onun önünde korkuyorum, onun önünde hep korkuyorum, bu ne anlama geliyor?" Bu gerçek olduğu anlamına geliyor, değil mi? Anne, uyuyor musun?
Anne, "Hayır canım, ben de korkuyorum" diye yanıtladı. - Gitmek.
- Zaten uyumayacağım. Uyumak ne saçmalık? Anne, anne, bu hiç başıma gelmedi! - kendisinde tanıdığı duygu karşısında şaşkınlık ve korkuyla dedi. – Peki düşünebilir miyiz!...
Natasha, Prens Andrey'i Otradnoye'de ilk gördüğünde bile ona aşık olmuş gibi görünüyordu. O zamanlar seçtiği kişinin (buna kesinlikle inanıyordu), şimdi onunla yeniden karşılaşmış olmasının bu tuhaf, beklenmedik mutluluğundan korkmuş gibiydi ve görünüşe göre ona kayıtsız değildi. . “Ve biz burada olduğumuza göre o da St. Petersburg'a bilerek gelmek zorundaydı. Ve bu baloda buluşmamız gerekiyordu. Bunların hepsi kader. Bunun kader olduğu, tüm bunların buna yol açtığı açık. O zaman bile onu görür görmez özel bir şeyler hissettim."
- Sana başka ne söyledi? Bunlar hangi ayetlerdir? Oku... - dedi annesi düşünceli bir şekilde, Prens Andrei'nin Natasha'nın albümünde yazdığı şiirleri sordu.
"Anne, onun dul olması çok yazık değil mi?"
- Bu kadar yeter Nataşa. Tanrı'ya dua edin. Les Marieiages se font dans les cieux. [Evlilik cennette yapılır.]
- Sevgilim anne, seni ne kadar seviyorum, bu bana ne kadar iyi hissettiriyor! – Natasha bağırdı, mutluluk ve heyecandan gözyaşları dökerek annesine sarıldı.
Aynı zamanda Prens Andrei, Pierre'in yanında oturuyordu ve ona Natasha'ya olan aşkını ve onunla evlenme niyetini anlatıyordu.
Bu günde Kontes Elena Vasilyevna'nın bir resepsiyonu vardı, bir Fransız elçisi vardı, son zamanlarda kontesin evine sık sık gelen bir prens ve birçok parlak hanım ve erkek vardı. Pierre alt kattaydı, koridorlarda yürüyordu ve konsantre, dalgın ve kasvetli görünümüyle tüm konukları hayrete düşürüyordu.
Balo zamanından beri Pierre, hipokondrinin yaklaşan saldırılarını hissetmişti ve çaresiz bir çabayla onlara karşı savaşmaya çalışıyordu. Prens karısına yakınlaştığı andan itibaren, Pierre'e beklenmedik bir şekilde bir mabeyinci verildi ve o andan itibaren geniş toplumda ağırlık ve utanç hissetmeye başladı ve daha sık olarak, insani her şeyin boşunalığı hakkındaki eski kasvetli düşünceler gelmeye başladı. ona. Aynı zamanda koruduğu Natasha ile Prens Andrei arasında fark ettiği duygu, kendi konumu ile arkadaşının konumu arasındaki karşıtlığı bu kasvetli havayı daha da yoğunlaştırdı. Aynı şekilde karısı, Natasha ve Prens Andrei hakkındaki düşüncelerden de kaçınmaya çalıştı. Yine sonsuzlukla kıyaslandığında her şey önemsiz görünüyordu ona, yine şu soru kendini gösteriyordu: “neden?” Ve kötü ruhun yaklaşmasını engellemek umuduyla kendisini gece gündüz Masonik çalışmalar üzerinde çalışmaya zorladı. Saat 12'de Pierre, kontesin odasından çıktıktan sonra, biri odasına girdiğinde üst katta dumanlı, alçak bir odada, masanın önünde yıpranmış bir sabahlıkla oturuyor, otantik İskoç eylemlerini kopyalıyordu. Prens Andrei'ydi.
Pierre dalgın ve tatminsiz bir bakışla, "Ah, sensin," dedi. "Ben de çalışıyorum" dedi, mutsuz insanların işlerine baktığı hayatın zorluklarından kurtuluş bakışıyla bir defteri işaret ederek.
Prens Andrey, parlak, coşkulu bir yüz ve yenilenmiş bir hayatla Pierre'in önünde durdu ve üzgün yüzünü fark etmeden ona mutluluğun bencilliğiyle gülümsedi.
“Peki canım” dedi, “dün sana söylemek istedim ve bugün bunun için sana geldim.” Hiç böyle bir şey yaşamadım. Aşık oldum dostum.
Pierre aniden derin bir iç çekti ve ağır bedeniyle Prens Andrei'nin yanındaki kanepeye çöktü.
- Natasha Rostova'ya, değil mi? - dedi.
- Evet, evet, kim? Buna asla inanmam ama bu duygu benden daha güçlü. Dün acı çektim, çektim ama bu azabı dünyada hiçbir şey için bırakmayacağım. Daha önce yaşamadım. Şimdi sadece ben yaşıyorum ama onsuz yaşayamam. Ama beni sevebilir mi?... Onun için çok yaşlıyım... Ne söylemiyorsun?...
- BEN? BEN? Pierre aniden ayağa kalkıp odanın içinde dolaşmaya başlayarak, "Ben sana ne dedim," dedi. - Hep şunu düşünmüştüm... Bu kız öyle bir hazine, öyle... Nadir bir kız bu... Sevgili dostum, senden rica ediyorum, akıllı olma, şüphe etme, evlen, evlen. ve evlen... Ve eminim senden daha mutlu bir insan olmayacaktır.
- Ama o!
- Seni seviyor.
Prens Andrei gülümseyerek ve Pierre'in gözlerinin içine bakarak, "Saçma sapan konuşma..." dedi.
Pierre öfkeyle, "Beni sevdiğini biliyorum," diye bağırdı.
"Hayır, dinle" dedi Prens Andrey onu elinden tutarak. – Ne durumda olduğumu biliyor musun? Her şeyi birine anlatmam gerekiyor.
Pierre, "Pekala, çok sevindim" dedi ve gerçekten de yüzü değişti, kırışıklıklar düzeldi ve Prens Andrei'yi sevinçle dinledi. Prens Andrei tamamen farklı, yeni bir insan gibi görünüyordu ve öyleydi. Onun melankolisi, hayata karşı duyduğu küçümseme, hayal kırıklığı neredeydi? Konuşmaya cesaret edebildiği tek kişi Pierre'di; ama ruhundaki her şeyi ona ifade etti. Ya kolayca ve cesurca uzun bir gelecek için planlar yaptı, babasının kaprisleri uğruna mutluluğunu nasıl feda edemeyeceğini, babasını bu evliliğe nasıl zorla kabul ettireceğini ve onu sevmesini ya da onun rızası olmadan yapmasını anlatacaktı. tuhaf, yabancı, ondan bağımsız bir şeyin ona sahip olan duygudan nasıl etkilendiğine şaşırdı.
Prens Andrei, "Bana böyle sevebileceğimi söyleyen kimseye inanmazdım" dedi. "Bu daha önce hissettiğim duygu değil." Benim için bütün dünya iki yarıya bölünmüş durumda: biri - o ve orada umudun tüm mutluluğu, ışık var; diğer yarısı onun olmadığı her şey, tüm umutsuzluk ve karanlık var...
Pierre, "Karanlık ve kasvet," diye tekrarladı, "evet, evet, bunu anlıyorum."
– Dünyayı sevmekten kendimi alamıyorum, bu benim hatam değil. Ve çok mutluyum. Beni anlıyor musun? Benim adıma mutlu olduğunu biliyorum.
Pierre, arkadaşına şefkatli ve üzgün gözlerle bakarak "Evet, evet" diye onayladı. Prens Andrei'nin kaderi ona ne kadar parlak göründüyse, kendisininki de o kadar karanlık görünüyordu.
Evlenmek için babanın rızası gerekiyordu ve bunun için ertesi gün Prens Andrei babasının yanına gitti.
Baba, görünüşte sakin ama içten öfkeyle oğlunun mesajını kabul etti. Onun için hayat çoktan sona ererken, kimsenin hayatı değiştirmek, ona yeni bir şeyler katmak isteyeceğini anlayamıyordu. Yaşlı adam kendi kendine, "Keşke istediğim gibi yaşamama izin verselerdi, biz de istediğimizi yapsaydık" dedi. Ancak önemli durumlarda kullandığı diplomasiyi oğluyla birlikte kullandı. Sakin bir ses tonuyla tüm konuyu tartıştı.
Birincisi, evlilik akrabalık, zenginlik ve asalet açısından pek parlak değildi. İkincisi, Prens Andrei ilk gençliğinde değildi ve sağlığı kötüydü (yaşlı adam bu konuda özellikle dikkatliydi) ve o çok gençti. Üçüncüsü, kıza verilmesi yazık olan bir oğul vardı. Dördüncüsü, son olarak," dedi baba, oğluna alaycı bir şekilde bakarak, "size soruyorum, konuyu bir yıl erteleyin, yurtdışına gidin, tedavi olun, Prens Nikolai için istediğiniz gibi bir Alman bulun ve sonra eğer öyleyse aşk, tutku, inatçılık, ne istersen, çok güzel, sonra evlen.
"Ve bu benim son sözüm, biliyorsun, son..." Prens sözlerini hiçbir şeyin onu kararını değiştirmeye zorlayamayacağını gösteren bir ses tonuyla bitirdi.
Prens Andrei, yaşlı adamın kendisinin veya gelecekteki gelininin duygularının yılın sınavına dayanamayacağını veya kendisinin, yani eski prensin bu zamana kadar öleceğini umduğunu açıkça gördü ve babasının vasiyetini yerine getirmeye karar verdi: düğünü teklif edip bir yıl ertelemek.
Prens Andrei, Rostov'larla geçirdiği son akşamdan üç hafta sonra St. Petersburg'a döndü.
Ertesi gün annesiyle yaptığı açıklamanın ardından Natasha bütün gün Bolkonsky'yi bekledi ama o gelmedi. Ertesi, üçüncü gün aynı şey oldu. Pierre de gelmedi ve Prens Andrei'nin babasının yanına gittiğini bilmeyen Natasha, onun yokluğunu açıklayamadı.
Üç hafta böyle geçti. Natasha hiçbir yere gitmek istemedi ve bir gölge gibi, boşta ve üzgün bir şekilde odadan odaya yürüdü, akşamları herkesten gizlice ağladı ve akşamları annesine görünmedi. Sürekli kızarıyor ve sinirleniyordu. Görünüşe göre herkes onun hayal kırıklığını biliyor, gülüyor ve onun için üzülüyordu. İç acısının tüm gücüyle birlikte, bu boş keder onun talihsizliğini daha da artırdı.
Bir gün kontesin yanına geldi, ona bir şey söylemek istedi ve birden ağlamaya başladı. Gözyaşları, kendisi de neden cezalandırıldığını bilmeyen kırgın bir çocuğun gözyaşlarıydı.
Kontes Natasha'yı sakinleştirmeye başladı. İlk başta annesinin sözlerini dinleyen Natasha aniden onun sözünü kesti:
- Kes şunu anne, düşünmüyorum ve düşünmek istemiyorum! Böylece sürdüm, durdum ve durdum...
Sesi titriyordu, neredeyse ağlayacaktı ama kendini toparladı ve sakince devam etti: "Ve ben de evlenmek istemiyorum." Ve ondan korkuyorum; Artık tamamen, tamamen sakinleştim...
Bu konuşmanın ertesi günü Natasha, özellikle sabahları neşelendirmesiyle meşhur olduğu o eski elbiseyi giydi ve sabah, balodan sonra geride kaldığı eski yaşam tarzına başladı. Çay içtikten sonra özellikle güçlü rezonansı nedeniyle sevdiği salona giderek solfejlerini (şarkı söyleme çalışmaları) söylemeye başladı. İlk dersi bitirdikten sonra salonun ortasında durdu ve özellikle sevdiği bir müzik cümlesini tekrarladı. Bu parıldayan seslerin salonun tüm boşluğunu doldurduğu ve yavaşça donduğu (sanki kendisi için beklenmedik bir şekilde) çekiciliği sevinçle dinledi ve aniden neşeli hissetti. Kendi kendine, "Bunu bu kadar düşünmek güzel," dedi ve çınlayan parke zemin üzerinde basit adımlarla değil, her adımda topuktan kayarak koridorda bir ileri bir geri yürümeye başladı (yeni ayakkabısını giyiyordu). , en sevdiğim ayakkabılar) ayak parmağıma kadar ve kendi sesimin sesini dinlediğim kadar neşeyle, bu ölçülü topuğun takırdamasını ve bir çorabın gıcırdamasını dinliyorum. Aynanın yanından geçerek içine baktı. - "İşte buradayım!" sanki konuştuğunu gördüğünde yüzünde oluşan ifade. - “Eh, bu iyi. Ve kimseye ihtiyacım yok."
Uşak, koridordaki bir şeyi temizlemek için içeri girmek istedi ama kadın onu içeri almadı, kapıyı tekrar arkasından kapattı ve yürüyüşüne devam etti. Bu sabah yine en sevdiği, kendini sevme ve kendisine hayranlık duyma durumuna geri döndü. - “Bu Natasha ne kadar çekici!” dedi kendi kendine üçüncü, kolektif bir erkek kişinin sözleriyle. "O iyi, sesi var, genç ve kimseyi rahatsız etmiyor, onu rahat bırakın." Ama onu ne kadar yalnız bırakırlarsa bıraksınlar artık sakin olamıyordu ve bunu hemen hissetti.
Koridorda giriş kapısı açıldı ve birisi sordu: "Evde misin?" ve birinin adımları duyuldu. Natasha aynaya baktı ama kendini göremedi. Salondaki sesleri dinledi. Kendini gördüğünde yüzü bembeyazdı. Oydu. Kapalı kapılardan sesini zar zor duysa da bunu kesinlikle biliyordu.
Natasha solgun ve korkmuş halde oturma odasına koştu.
- Anne, Bolkonsky geldi! - dedi. - Anne, bu çok korkunç, bu dayanılmaz! – Acı çekmek... istemiyorum! Ne yapmalıyım?...
Kontesin ona cevap vermesine bile zaman kalmadan Prens Andrey endişeli ve ciddi bir yüzle oturma odasına girdi. Natasha'yı görür görmez yüzü aydınlandı. Kontes ve Natasha'nın elini öptü ve kanepenin yanına oturdu.
Kontes, "Uzun zamandır bu zevki yaşamadık..." diye söze başladı ama Prens Andrey, sorusunu yanıtlayarak sözünü kesti ve belli ki ihtiyacı olan şeyi söylemek için acele ediyordu.
"Bunca zamandır seninle değildim çünkü babamla birlikteydim: Onunla çok önemli bir konu hakkında konuşmam gerekiyordu." Natasha'ya bakarak, "Daha dün gece döndüm," dedi. Bir anlık sessizliğin ardından, "Sizinle konuşmam gerekiyor, Kontes," diye ekledi.
Derin bir iç çeken Kontes gözlerini indirdi.
"Hizmetinizdeyim" dedi.
Natasha gitmesi gerektiğini biliyordu ama yapamadı: bir şey boğazını sıkıyordu ve nezaketsizce, doğrudan, açık gözlerle Prens Andrei'ye baktı.
"Şimdi? Bu dakika!... Hayır, bu olamaz!” diye düşündü.
Ona tekrar baktı ve bu bakış onu yanılmadığına ikna etti. "Evet, şu anda kaderi belirleniyordu."
Kontes fısıltıyla, "Gel Nataşa, seni arayacağım," dedi.
Natasha, korkmuş, yalvaran gözlerle Prens Andrei ve annesine baktı ve gitti.
Prens Andrey, "Kızınızın evlenmesini istemeye geldim, Kontes," dedi. Kontesin yüzü kızardı ama hiçbir şey söylemedi.
Kontes sakin bir tavırla, "Teklifiniz..." diye söze başladı. "Sessizdi, gözlerinin içine bakıyordu. – Teklifin... (utandı) memnun olduk ve... Teklifini kabul ediyorum, sevindim. Ve kocam... umarım... ama bu ona bağlı...
"Rızanı alınca ona söylerim... onu bana verir misin?" - dedi Prens Andrei.
"Evet" dedi kontes, elini ona uzattı ve adam onun eline doğru eğilirken, soğukluk ve şefkat karışımı bir duyguyla dudaklarını onun alnına bastırdı. Onu oğlu gibi sevmek istiyordu; ama onun kendisi için bir yabancı ve berbat bir insan olduğunu hissediyordu. Kontes, "Eminim kocam da aynı fikirde olacaktır," dedi, "ama babanız...
“Planlarımı anlattığım babam, düğünün bir yıldan daha erken yapılmamasını rızanın vazgeçilmez şartı haline getirdi. Ve sana söylemek istediğim de buydu” dedi Prens Andrey.
– Natasha'nın hala genç olduğu doğru ama çok uzun bir süre.
Prens Andrei içini çekerek, "Başka türlü olamaz," dedi.
Kontes, "Bunu sana göndereceğim" dedi ve odadan çıktı.
Kızını ararken, "Tanrım, bize merhamet et," diye tekrarladı. Sonya, Natasha'nın yatak odasında olduğunu söyledi. Natasha, solgun, kuru gözlerle yatağına oturdu, simgelere baktı ve hızla haç çıkararak bir şeyler fısıldadı. Annesini görünce ayağa fırladı ve ona doğru koştu.
- Ne? Anne?... Ne?
- Git, yanına git. Kontes soğuk bir tavırla, "Elini istiyor," dedi, Natasha'ya göründüğü gibi... Anne, kaçan kızının ardından üzüntü ve sitemle "Gel... gel" dedi ve derin bir iç çekti.
Natasha oturma odasına nasıl girdiğini hatırlamıyordu. Kapıdan girip onu görünce durdu. “Bu yabancı artık benim için gerçekten her şey mi oldu?” kendi kendine sordu ve anında cevap verdi: "Evet, işte bu: artık benim için tek başına o dünyadaki her şeyden daha değerli." Prens Andrey gözlerini indirerek ona yaklaştı.
"Seni gördüğüm andan itibaren sevdim." umut edebilir miyim?
Ona baktı ve ifadesindeki ciddi tutku onu etkiledi. Yüzü şöyle dedi: “Neden soruyorsun? Yardım edemediğiniz ama bildiğiniz bir şeyden neden şüpheleniyorsunuz? Duygularını kelimelerle ifade edemiyorsan neden konuşasın ki?
Ona yaklaştı ve durdu. Elini alıp öptü.
- Beni seviyor musun?
"Evet, evet," dedi Natasha sanki rahatsız olmuş gibi, yüksek sesle iç çekti ve bir kez daha, giderek daha sık ağlamaya başladı.
- Ne hakkında? Senin derdin ne?
"Ah, çok mutluyum," diye yanıtladı, gözyaşlarının arasından gülümsedi, ona yaklaştı, sanki kendi kendine bunun mümkün olup olmadığını sorar gibi bir an düşündü ve onu öptü.
Prens Andrey onun ellerini tuttu, gözlerinin içine baktı ve ruhunda ona karşı aynı sevgiyi bulamadı. Ruhunda aniden bir şeyler değişti: arzunun eski şiirsel ve gizemli çekiciliği yoktu, ama kadınsı ve çocuksu zayıflığına karşı bir acıma vardı, bağlılığından ve saflığından korku vardı, ağır ve aynı zamanda neşeli bir görev bilinci vardı. bu onu sonsuza dek ona bağladı. Gerçek duygu, bir önceki kadar hafif ve şiirsel olmasa da, daha ciddi ve daha güçlüydü.
Dünyanın yüzeyini değiştirmek. Küçük kaya parçalarını uzun mesafelere taşıyan rüzgarın aktivitesi de daha az önemli değildi. Sıcaklık dalgalanmaları ve diğer atmosferik faktörler kayaların tahribatını önemli ölçüde etkiledi. Bununla birlikte A., Dünya yüzeyini, çoğu atmosferin yoğun katmanlarına girerken yanan düşen meteorların yıkıcı etkilerinden korur.
Oksijenin gelişimi üzerinde güçlü bir etkiye sahip olan canlı organizmaların aktivitesi, büyük ölçüde atmosferik koşullara bağlıdır. A., birçok organizma üzerinde zararlı etkiye sahip olan, Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun çoğunu geciktirir. Hayvanların ve bitkilerin solunum sürecinde atmosferik oksijen, bitki beslenmesi sürecinde ise atmosferik karbondioksit kullanılır. İklim faktörleri, özellikle de termal ve nem rejimleri sağlığı ve insan faaliyetlerini etkiler. Tarım özellikle iklim koşullarına bağlıdır. Buna karşılık, insan faaliyetinin atmosferin bileşimi ve iklim rejimi üzerinde giderek artan bir etkisi vardır.
Atmosferin yapısı
Atmosferde sıcaklığın dikey dağılımı ve ilgili terminoloji.
Çok sayıda gözlem, A.'nın açıkça tanımlanmış katmanlı bir yapıya sahip olduğunu göstermektedir (şekle bakınız). Alüminyumun katmanlı yapısının temel özellikleri öncelikle dikey sıcaklık dağılımının özellikleriyle belirlenir. Atmosferin en alt kısmında, yoğun türbülanslı karışımın gözlemlendiği troposferde (bkz. Atmosferdeki ve hidrosferdeki türbülans), rakım arttıkça sıcaklık düşer ve sıcaklıktaki dikey düşüş, 1 km'de ortalama 6° olur. Troposferin yüksekliği kutup enlemlerinde 8-10 km, ekvatorda 16-18 km arasında değişir. Hava yoğunluğunun yükseklikle hızla azalması nedeniyle, toplam hava kütlesinin yaklaşık% 80'i troposferde yoğunlaşmıştır. Troposferin üzerinde bir geçiş katmanı vardır - üzerinde stratosferin bulunduğu 190-220 sıcaklıkta tropopoz. başlar. Stratosferin alt kısmında, yükseklikle birlikte sıcaklıktaki azalma durur ve sıcaklık, sözde 25 km yüksekliğe kadar yaklaşık olarak sabit kalır. izotermal bölge(alt stratosfer); sıcaklık yükseldikçe artmaya başlar - inversiyon bölgesi (üst stratosfer). Yaklaşık 55 km yükseklikte bulunan stratopoz seviyesinde sıcaklıklar maksimum ~270 K'ye ulaşır. 55 ila 80 km arasındaki rakımlarda bulunan ve sıcaklığın yükseklikle tekrar azaldığı A. katmanına mezosfer denir. Üstünde bir geçiş katmanı vardır - mezopoz, üstünde termosfer bulunur, burada sıcaklık, yükseklikle artar, çok yüksek değerlere (1000 K'nin üzerinde) ulaşır. Daha da yüksek (~ 1000 km veya daha yüksek rakımlarda), atmosferik gazların dağılma nedeniyle uzaya dağıldığı ve atmosferik uzaydan gezegenler arası uzaya kademeli bir geçişin meydana geldiği ekzosfer bulunur. Genellikle troposferin üzerinde bulunan atmosferin tüm katmanlarına üst denir, ancak bazen stratosfere veya onun alt kısmına da atmosferin alt katmanları denir.
Afrika'nın tüm yapısal parametreleri (sıcaklık, basınç, yoğunluk) önemli uzaysal değişkenliğe (enlemsel, yıllık, mevsimsel, günlük vb.) sahiptir. Bu nedenle, Şekil 2'deki veriler. yalnızca atmosferin ortalama durumunu yansıtır.
Atmosfer yapı diyagramı:
1 - deniz seviyesi; 2 - Dünyanın en yüksek noktası - Chomolungma Dağı (Everest), 8848 m; 3 - güzel hava kümülüs bulutları; 4 - güçlü kümülüs bulutları; 5 - sağanak (fırtınalı) bulutlar; 6 - nimbostratus bulutları; 7 - sirüs bulutları; 8 - uçak; 9 - maksimum ozon konsantrasyonu tabakası; 10 - sedefli bulutlar; 11 - stratosferik balon; 12 - radyosonda; 1З - meteorlar; 14 - gece bulutları; 15 - auroralar; 16 - Amerikan X-15 roket uçağı; 17, 18, 19 - iyonize katmanlardan yansıyan ve Dünya'ya geri dönen radyo dalgaları; 20 - sıcak katmandan yansıyan ve Dünya'ya geri dönen ses dalgası; 21 - ilk Sovyet yapay Dünya uydusu; 22 - kıtalararası balistik füze; 23 - jeofizik araştırma roketleri; 24 - meteorolojik uydular; 25 - uzay aracı Soyuz-4 ve Soyuz-5; 26 - atmosferi terk eden uzay roketlerinin yanı sıra iyonize katmanlara nüfuz eden ve atmosferi terk eden bir radyo dalgası; 27, 28 - H ve He atomlarının dağılması (kayması); 29 - güneş protonları P'nin yörüngesi; 30 - ultraviyole ışınlarının nüfuzu (dalga boyu l > 2000 ve l< 900).
Atmosferin katmanlı yapısının başka birçok farklı tezahürü vardır. Atmosferin kimyasal bileşimi yüksekliğe göre heterojendir. Atmosferin yoğun bir şekilde karıştığı 90 km'ye kadar yüksekliklerde, atmosferin kalıcı bileşenlerinin göreceli bileşimi neredeyse hiç değişmeden kalır (atmosferin tüm kalınlığına denir). homosfer), daha sonra 90 km'nin üzerinde - heterosfer- atmosferik gaz moleküllerinin güneşten gelen ultraviyole radyasyonla ayrışmasının etkisi altında, atmosferin kimyasal bileşiminde rakımla birlikte güçlü bir değişiklik meydana gelir. Afrika'nın bu bölgesinin tipik özellikleri ozon katmanları ve atmosferin kendi ışıltısıdır. Karmaşık katmanlı bir yapı, atmosferik aerosolün (havada asılı duran karasal ve kozmik kökenli katı parçacıklar) karakteristiğidir. En yaygın aerosol katmanları tropopozun altında ve yaklaşık 20 km yükseklikte bulunur. Elektronların ve iyonların atmosferdeki dikey dağılımı katmanlıdır ve bu, iyonosferin D, E ve F katmanlarının varlığıyla ifade edilir.
Atmosfer bileşimi
Optik olarak en aktif bileşenlerden biri atmosferik aerosoldür - havada asılı kalan, boyutları birkaç nm ila birkaç on mikron arasında değişen, su buharının yoğunlaşması sırasında oluşan ve endüstriyel kirliliğin bir sonucu olarak dünya yüzeyinden atmosfere giren parçacıklar, volkanik patlamalar ve ayrıca uzaydan. Aerosol hem troposferde hem de A'nın üst katmanlarında gözlenir. Aerosol konsantrasyonu yükseklikle hızla azalır, ancak bu değişim, aerosol katmanlarının varlığıyla ilişkili çok sayıda ikincil maksimumla üst üste bindirilir.
Üst atmosfer
20-30 km'nin üzerinde, ayrışmanın bir sonucu olarak, atom molekülleri bir dereceye kadar atomlara ayrışır ve atomda serbest atomlar ve yeni, daha karmaşık moleküller ortaya çıkar. Biraz daha yüksek, iyonizasyon süreçleri önemli hale gelir.
En kararsız bölge, iyonlaşma ve ayrışma süreçlerinin, havanın bileşimindeki yükseklikle değişiklikleri belirleyen çok sayıda fotokimyasal reaksiyona yol açtığı heterosferdir. Gazların yerçekimsel ayrılması da burada meydana gelir; bu, Afrika'nın rakım arttıkça daha hafif gazlarla kademeli olarak zenginleşmesiyle ifade edilir. Roket ölçümlerine göre, 105-110 km'nin üzerinde nötr gazların (argon ve nitrojen) yerçekimiyle ayrılması gözlemleniyor. 100-210 km katmanındaki oksijenin ana bileşenleri moleküler nitrojen, moleküler oksijen ve atomik oksijendir (ikincisinin 210 km seviyesindeki konsantrasyonu moleküler nitrojen konsantrasyonunun% 77 ± 20'sine ulaşır).
Termosferin üst kısmı esas olarak atomik oksijen ve nitrojenden oluşur. 500 km yükseklikte moleküler oksijen pratikte yoktur, ancak bağıl konsantrasyonu büyük ölçüde azalan moleküler nitrojen hala atomik nitrojene hakimdir.
Termosferde gelgit hareketleri (bkz. Gelgit ve akış), yerçekimi dalgaları, fotokimyasal süreçler, parçacıkların ortalama serbest yolundaki artış ve diğer faktörler önemli bir rol oynar. 200-700 km yükseklikteki uydu frenleme gözlemlerinin sonuçları, yoğunluk, sıcaklık ve güneş aktivitesi arasında yapısal parametrelerde günlük, altı aylık ve yıllık değişimlerin varlığıyla ilişkili bir ilişki olduğu sonucuna varmıştır. Günlük değişimlerin büyük ölçüde atmosferik gelgitlerden kaynaklanması mümkündür. Güneş patlamalarının olduğu dönemlerde alçak enlemlerde 200 km yükseklikte sıcaklıklar 1700-1900°C'ye ulaşabilmektedir.
600 km'nin üzerinde helyum baskın bileşen haline gelir ve hatta 2-20 bin km rakımlarda Dünya'nın hidrojen koronası genişler. Bu rakımlarda Dünya, sıcaklığı onbinlerce dereceye ulaşan yüklü parçacıklardan oluşan bir kabukla çevrilidir. Dünyanın iç ve dış radyasyon kuşakları burada bulunur. Esas olarak yüzlerce MeV enerjiye sahip protonlarla dolu olan iç kuşak, ekvatordan 35-40° enlemlerine kadar 500-1600 km rakımlarla sınırlıdır. Dış kuşak yüzlerce keV mertebesinde enerjiye sahip elektronlardan oluşur. Dış kuşağın ötesinde, elektron konsantrasyonunun ve akışının çok daha yüksek olduğu bir "en dış kuşak" vardır. Güneş parçacık radyasyonunun (güneş rüzgarı) güneşin üst katmanlarına girmesi auroralara yol açar. Üst atmosferin güneş koronasının elektronları ve protonları tarafından bombardımanının etkisi altında, daha önce adı verilen atmosferin kendi parıltısı gece gökyüzünün parıltısı. Güneş rüzgarı Dünyanın manyetik alanıyla etkileşime girdiğinde adı verilen bir bölge oluşur. Güneş plazması akışlarının nüfuz etmediği Dünya'nın manyetosferi.
Afrika'nın üst katmanları, hızı 100-200 m/s'ye ulaşan kuvvetli rüzgarların varlığıyla karakterize edilir. Troposfer, mezosfer ve alt termosferdeki rüzgar hızı ve yönü büyük uzay-zamansal değişkenliğe sahiptir. Gökyüzünün üst katmanlarının kütlesi, alt katmanların kütlesiyle karşılaştırıldığında önemsiz olmasına ve yüksek katmanlardaki atmosferik süreçlerin enerjisi nispeten küçük olmasına rağmen, görünüşe göre gökyüzünün yüksek katmanlarının hava durumu ve hava durumu üzerinde bir miktar etkisi vardır. Troposferdeki iklim.
Atmosferin radyasyon, ısı ve su dengeleri
Afrika'da gelişen tüm fiziksel süreçler için pratik olarak tek enerji kaynağı güneş ışınımıdır. A.'nın radyasyon rejiminin temel özelliği sözdedir. sera etkisi: A. kısa dalga güneş radyasyonunu zayıf bir şekilde emer (çoğu dünya yüzeyine ulaşır), ancak dünya yüzeyinden uzun dalga (tamamen kızılötesi) termal radyasyonu tutar, bu da Dünyanın dış uzaya ısı transferini önemli ölçüde azaltır. ve sıcaklığını artırır.
Afrika'ya gelen güneş ışınımı, esas olarak su buharı, karbondioksit, ozon ve aerosoller tarafından kısmen Afrika'da emilir ve Güneş'in ışınım enerjisinin Afrika'ya dağılması nedeniyle aerosol parçacıklarına ve Afrika'nın yoğunluğundaki dalgalanmalara saçılır. Afrika'da sadece doğrudan güneş ışınımı değil, aynı zamanda dağınık ışınım da gözlenir ve bunlar birlikte toplam ışınımı oluşturur. Dünya yüzeyine ulaşan toplam radyasyon kısmen ondan yansıtılır. Yansıyan radyasyonun miktarı, sözde alttaki yüzeyin yansıtıcılığı ile belirlenir. albedo Emilen radyasyon nedeniyle, dünyanın yüzeyi ısınır ve dünyaya doğru yönlendirilen kendi uzun dalga radyasyonunun kaynağı haline gelir. Buna karşılık, dünya da dünya yüzeyine doğru yönlendirilen uzun dalga radyasyonu (anti- dünyanın radyasyonu) ve uzaya (giden radyasyon olarak adlandırılır). Dünya yüzeyi ile Dünya arasındaki rasyonel ısı alışverişi, etkili radyasyonla belirlenir - Dünya yüzeyinin içsel radyasyonu ile onun tarafından emilen karşı radyasyon arasındaki fark, Dünya yüzeyi tarafından emilen kısa dalga radyasyonu ile Dünya yüzeyi arasındaki fark. Etkili radyasyona radyasyon dengesi denir.
Güneş ışınımının enerjisinin dünya yüzeyinde ve atmosferde emildikten sonra dönüşümü dünyanın ısı dengesini oluşturur. Atmosferin ana ısı kaynağı, güneş ışınımının büyük kısmını emen dünyanın yüzeyidir. Güneş ışınımının Dünya'da emilmesi, uzun dalga radyasyonu ile Dünya'dan dünya uzayına ısı kaybından daha az olduğundan, ışınımsal ısı tüketimi, Dünya'nın yüzeyinden Dünya'ya ısı akışı ile yenilenir. türbülanslı ısı değişimi ve Dünya'daki su buharının yoğunlaşması sonucu ısının gelmesi. A.'nin tamamındaki toplam yoğunlaşma miktarı, yağış miktarına ve ayrıca buharlaşma miktarına eşittir. A.'ya yoğunlaşma ısısının gelişi, sayısal olarak Dünya yüzeyinde buharlaşma nedeniyle kaybedilen ısıya eşittir (ayrıca bkz. Su dengesi).
Güneş ışınımı enerjisinin bir kısmı atmosferin genel dolaşımını sürdürmek ve diğer atmosferik süreçlere harcanır, ancak bu kısım ısı dengesinin ana bileşenleriyle karşılaştırıldığında önemsizdir.
Hava hareketi
Atmosfer havasının yüksek hareketliliği nedeniyle rüzgarlar her rakımda görülür. Hava hareketleri birçok faktöre bağlıdır; bunlardan en önemlisi, dünyanın farklı bölgelerindeki havanın eşit olmayan şekilde ısınmasıdır.
Güneş enerjisinin farklı enlemlere gelişindeki farklılıklar nedeniyle, ekvator ile kutuplar arasında Dünya yüzeyinde özellikle büyük sıcaklık farklılıkları vardır. Bununla birlikte sıcaklığın dağılımı kıtaların ve okyanusların konumundan da etkilenmektedir. Okyanus sularının yüksek ısı kapasitesi ve termal iletkenliği nedeniyle, okyanuslar yıl boyunca güneş ışınımının gelişindeki değişiklikler sonucu ortaya çıkan sıcaklık dalgalanmalarını önemli ölçüde azaltır. Bu bakımdan ılıman ve yüksek enlemlerde, yaz aylarında okyanuslar üzerindeki hava sıcaklığı kıtalara göre gözle görülür derecede düşük, kışın ise daha yüksektir.
Atmosferin dengesiz ısınması, sözde büyük ölçekli hava akımları sisteminin geliştirilmesine katkıda bulunur. atmosferde yatay ısı transferi yaratan genel atmosferik dolaşım, bunun sonucunda bireysel alanlarda atmosferik havanın ısıtılmasındaki farklılıklar gözle görülür şekilde düzelir. Bununla birlikte Afrika'da genel sirkülasyon nem sirkülasyonunu gerçekleştirir, bu sırada su buharı okyanuslardan karaya aktarılır ve kıtalar nemlenir. Genel dolaşım sistemindeki havanın hareketi, atmosferik basıncın dağılımı ile yakından ilişkilidir ve aynı zamanda Dünyanın dönüşüne de bağlıdır (bkz. Coriolis kuvveti). Deniz seviyesinde basınç dağılımı, ekvator yakınında bir azalma, subtropiklerde (yüksek basınç kuşakları) bir artış ve ılıman ve yüksek enlemlerde bir azalma ile karakterize edilir. Aynı zamanda tropik olmayan enlemlerdeki kıtalarda basınç genellikle kışın artar, yazın azalır.
Gezegensel basınç dağılımıyla ilişkili olan karmaşık bir hava akımları sistemi vardır; bunlardan bazıları nispeten sabittir, bazıları ise uzay ve zamanda sürekli olarak değişmektedir. Kararlı hava akımları, her iki yarım kürenin subtropikal enlemlerinden ekvatora doğru yönlendirilen ticaret rüzgarlarını içerir. Musonlar da nispeten istikrarlıdır; okyanus ile anakara arasında ortaya çıkan ve mevsimsel olan hava akımları. Ilıman enlemlerde batıdan doğuya doğru hava akımları hakimdir. Bu akıntılar, genellikle yüzlerce ve binlerce km'ye yayılan siklonlar ve antisiklonlar gibi büyük girdapları içerir. Siklonlar, daha küçük boyutlarıyla, ancak özellikle yüksek rüzgar hızlarıyla ayırt edildikleri tropik enlemlerde de gözlenir ve genellikle bir kasırganın gücüne ulaşır (tropikal siklonlar olarak adlandırılır). Üst troposferde ve alt stratosferde, keskin sınırlara sahip nispeten dar (yüzlerce kilometre genişliğinde) jet akımları vardır ve bunların içinde rüzgar, 100-150 m/s'ye kadar muazzam hızlara ulaşır. Gözlemler, stratosferin alt kısmındaki atmosferik dolaşımın özelliklerinin troposferdeki süreçler tarafından belirlendiğini göstermektedir.
Sıcaklığın rakımla birlikte arttığı stratosferin üst yarısında, rüzgar hızı rakımla birlikte artar; yazın doğu rüzgarları, kışın ise batı rüzgarları hakimdir. Buradaki dolaşım, varlığı ultraviyole güneş ışınımının ozon tarafından yoğun olarak emilmesiyle ilişkili olan stratosferik bir ısı kaynağı tarafından belirlenir.
Ilıman enlemlerde mezosferin alt kısmında, kışın batıya taşınmanın hızı maksimum değerlere - yaklaşık 80 m/sn'ye ve yazın doğuya taşınmanın hızı - yaklaşık 70 km seviyesinde 60 m/sn'ye kadar çıkar. . Son yıllarda yapılan araştırmalar, mezosferdeki sıcaklık alanının özelliklerinin yalnızca radyasyon faktörlerinin etkisiyle açıklanamayacağını açıkça göstermiştir. Dinamik faktörler birincil öneme sahiptir (özellikle hava alçaldığında veya yükseldiğinde ısıtma veya soğutma) ve fotokimyasal reaksiyonlardan kaynaklanan ısı kaynakları (örneğin atomik oksijenin rekombinasyonu) da mümkündür.
Soğuk mezopoz tabakasının üzerinde (termosferde), hava sıcaklığı yükseklikle birlikte hızla artmaya başlar. Birçok bakımdan Afrika'nın bu bölgesi stratosferin alt yarısına benzer. Termosferin alt kısmındaki dolaşımın mezosferdeki süreçler tarafından belirlendiği ve termosferin üst katmanlarının dinamiğinin burada güneş ışınımının emilmesiyle belirlendiği muhtemeldir. Ancak, önemli karmaşıklıklarından dolayı bu irtifalarda atmosferik hareketi incelemek zordur. Termosferdeki gelgit hareketleri (esas olarak güneş yarı günlük ve günlük gelgitler), 80 km'den daha yüksek rakımlarda rüzgar hızlarının 100-120 m / sn'ye ulaşabileceği etkisi altında büyük önem kazanmaktadır. Atmosferik gelgitlerin karakteristik bir özelliği, enleme, yılın zamanına, deniz seviyesinden yüksekliğe ve günün saatine bağlı olarak güçlü değişkenlikleridir. Termosferde, yerçekimi dalgalarının etkisine atfedilen, yükseklikle birlikte rüzgar hızında da önemli değişiklikler (çoğunlukla 100 km seviyesine yakın) gözlemleniyor. 100-110 km denilen rakım aralığında bulunur. Turbopause, yukarıdaki bölgeyi yoğun türbülanslı karışım bölgesinden keskin bir şekilde ayırır.
Büyük ölçekli hava akımlarının yanı sıra atmosferin alt katmanlarında çok sayıda yerel hava sirkülasyonu gözlenir (meltem, bora, dağ-vadi rüzgarları vb.; bkz. Yerel rüzgarlar). Tüm hava akımlarında, orta ve küçük boyutlu hava girdaplarının hareketine karşılık gelen rüzgar titreşimleri genellikle gözlenir. Bu tür titreşimler, birçok atmosferik süreci önemli ölçüde etkileyen atmosferik türbülansla ilişkilidir.
İklim ve hava durumu
Dünya yüzeyinin farklı enlemlerine ulaşan güneş ışınımı miktarındaki farklılıklar ve okyanusların, kıtaların ve büyük dağ sistemlerinin dağılımı da dahil olmak üzere yapısının karmaşıklığı, Dünya'nın iklimlerinin çeşitliliğini belirler (bkz. İklim).
Edebiyat
- Sovyet iktidarının 50 yılı için meteoroloji ve hidroloji, ed. E. K. Fedorova, L., 1967;
- Khrgian A. Kh., Atmosfer Fiziği, 2. baskı, M., 1958;
- Zverev A.S., Sinoptik meteoroloji ve hava tahmininin temelleri, Leningrad, 1968;
- Khromov S.P., Coğrafi fakülteler için meteoroloji ve klimatoloji, Leningrad, 1964;
- Tverskoy P.N., Meteoroloji Kursu, Leningrad, 1962;
- Matveev L. T., Genel meteorolojinin temelleri. Atmosfer Fiziği, Leningrad, 1965;
- Budyko M.I., Dünya yüzeyinin termal dengesi, Leningrad, 1956;
- Kondratyev K.Ya., Aktinometri, Leningrad, 1965;
- Khvostikov I. A., Atmosferin yüksek katmanları, Leningrad, 1964;
- Moroz V.I., Gezegen Fiziği, M., 1967;
- Tverskoy P.N., Atmosfer elektriği, Leningrad, 1949;
- Shishkin N.S., Bulutlar, yağış ve fırtına elektriği, M., 1964;
- Dünya Atmosferinde Ozon, ed. G.P. Gushchina, Leningrad, 1966;
- Imyanitov I.M., Chubarina E.V., Serbest atmosferin elektriği, Leningrad, 1965.
M. I. Budyko, K. Ya.
Bu makale veya bölümde metin kullanılıyorDünyanın etrafındaki gaz örtüsüne atmosfer, onu oluşturan gaza ise hava denir. Çeşitli fiziksel ve kimyasal özelliklere bağlı olarak atmosfer katmanlara ayrılır. Ne bunlar, atmosferin katmanları mı?
Atmosferin sıcaklık katmanları
Dünya yüzeyinden uzaklığa bağlı olarak atmosferin sıcaklığı değişir ve bu nedenle aşağıdaki katmanlara ayrılır:
Troposfer. Bu, atmosferin “en düşük” sıcaklık katmanıdır. Orta enlemlerde yüksekliği 10-12 kilometre, tropik bölgelerde ise 15-16 kilometredir. Troposferde atmosferik havanın sıcaklığı, rakım arttıkça her 100 metrede ortalama 0,65°C azalır.
Stratosfer. Bu katman troposferin üzerinde, 11-50 kilometre yükseklikte yer alır. Troposfer ve stratosfer arasında geçiş atmosferik bir katman vardır - tropopoz. Tropopoz döneminde ortalama hava sıcaklığı -56,6°C, tropik bölgede kışın -80,5°C ve yazın -66,5°C'dir. Stratosferin alt katmanının sıcaklığı yavaş yavaş her 100 metrede ortalama 0,2°C azalır, üst katman artar ve stratosferin üst sınırında hava sıcaklığı zaten 0°C'dir.
Mezosfer. Stratosferin üzerinde 50-95 kilometre yükseklik aralığında mezosfer atmosferik katmanı yer alır. Stratosferden stratopoz ile ayrılır. Mezosferin sıcaklığı rakım arttıkça ortalama olarak azalır; bu azalma her 100 metrede 0,35°C'dir.
Termosfer. Bu atmosferik katman mezosferin üzerinde bulunur ve ondan mezopozla ayrılır. Mezopoz sıcaklığı -85 ila -90°C arasında değişir, ancak artan rakımla birlikte termosfer yoğun bir şekilde ısınır ve 200-300 kilometrelik rakım aralığında 1500°C'ye ulaşır ve sonrasında değişmez. Termosferin ısınması, Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun oksijen tarafından emilmesi sonucu meydana gelir.
Atmosferin katmanlarının gaz bileşimine bölünmesi
Gaz bileşimine bağlı olarak atmosfer, homosfer ve heterosfere ayrılır. Homosfer atmosferin alt tabakasıdır ve gaz bileşimi homojendir. Bu katmanın üst sınırı 100 kilometre yükseklikten geçiyor.
Heterosfer, homosferden atmosferin dış sınırına kadar olan yükseklik aralığında bulunur. Gaz bileşimi heterojendir, çünkü güneş ve kozmik radyasyonun etkisi altında, heterosferin hava molekülleri atomlara parçalanır (foto ayrışma süreci).
Heterosferde, moleküller atomlara bozunduğunda, yüklü parçacıklar (elektronlar ve iyonlar) serbest bırakılır, bunlar iyonize plazma tabakasını oluşturan iyonosferi oluşturur. İyonosfer, homosferin üst sınırından 400-500 kilometre yüksekliğe kadar bulunur; radyo dalgalarını yansıtma özelliğine sahiptir ve bu da radyo iletişimi yapmamızı sağlar.
800 kilometrenin üzerinde hafif atmosferik gaz molekülleri uzaya kaçmaya başlar ve bu atmosferik katmana ekzosfer adı verilir.
Atmosfer katmanları ve ozon içeriği
Maksimum ozon miktarı (kimyasal formül O3) atmosferde 20-25 kilometre yükseklikte bulunur. Bunun nedeni havadaki büyük miktarda oksijen ve sert güneş ışınımının varlığıdır. Atmosferin bu katmanlarına ozonosfer denir. Ozonosferin altında atmosferdeki ozon içeriği azalır.