Газова оболонка, що оточує нашу планету, Земля, відома як атмосфера, складається з п'яти основних шарів. Ці шари беруть початок на поверхні планети, від рівня моря (іноді нижче) і піднімаються до космічного просторуу наступній послідовності:
- Тропосфера;
- Стратосфера;
- мезосфера;
- Термосфера;
- Екзосфера.
Схема основних верств атмосфери Землі
У проміжку між кожним із цих основних п'яти шарів знаходяться перехідні зони, Звані «паузами», де відбуваються зміни температури, складу та щільності повітря. Разом з паузами, атмосфера Землі в загальної складностівключає 9 шарів.
Тропосфера: де відбувається погода
Зі всіх шарів атмосфери тропосфера є тим, з яким ми найбільше знайомі (усвідомлюєте ви це чи ні), тому що ми живемо на її дні – поверхні планети. Вона огортає поверхню Землі і простягається на кілька кілометрів. Слово тропосфера означає "зміна кулі". Дуже відповідна назва, тому що цей шар, де відбувається наша повсякденна погода.
Починаючи з поверхні планети тропосфера піднімається на висоту від 6 до 20 км. Нижня третина шару, найближча до нас, містить 50% всіх атмосферних газів. Це єдина частина всього складу атмосфери, що дихає. Завдяки тому, що повітря нагрівається знизу земною поверхнею, що поглинає теплову енергіюСонця, зі збільшенням висоти температура та тиск тропосфери знижуються.
На вершині знаходиться тонкий шар, званий тропопаузою, який є лише буфером між тропосферою і стратосферою.
Стратосфера: будинок озону
Стратосфера – наступний шар атмосфери. Він тягнеться від 6-20 км до 50 км над земною поверхнею Землі. Це шар, у якому літають більшість комерційних авіалайнерів та подорожують повітряні кулі.
Тут повітря не тече вгору і вниз, а рухається паралельно до поверхні в дуже швидких повітряних потоках. У міру того, як ви піднімаєтеся, температура збільшується завдяки великій кількості природного озону (O 3) - побічного продукту сонячної радіаціїі кисню, який має здатність поглинати шкідливі ультрафіолетові променісонця (будь-яке підвищення температури з висотою в метеорології, відомо як "інверсія").
Оскільки стратосфера має більш теплі температури внизу і прохолодніші нагорі, конвекція (вертикальні переміщення повітряних мас) зустрічається рідко у цій частині атмосфери. Фактично, ви можете розглядати зі стратосфери бурю, що бушує в тропосфері, оскільки шар діє як «ковпачок» для конвекції, через який не проникають штормові хмари.
Після стратосфери знову слідує буферний шар, цього разу званий стратопаузою.
Мезосфера: середня атмосфера
Мезосфера знаходиться приблизно на відстані 50-80 км від Землі. Верхня область мезосфери є найхолоднішим природним місцем Землі, де температура може опускатися нижче -143° C.
Термосфера: верхня атмосфера
Після мезосфери і мезопаузи слідує термосфера, розташована між 80 і 700 км над поверхнею планети, і містить менше 0,01% всього повітря в атмосферній оболонці. Температури тут досягають до +2000 ° C, але через сильну розрідженість повітря і брак молекул газу для перенесення тепла, ці високі температурисприймаються як дуже холодні.
Екзосфера: кордон атмосфери та космосу
На висоті близько 700-10 000 км над земною поверхнею знаходиться екзосфера - зовнішній край атмосфери, що межує з космосом. Тут метеорологічні супутники обертаються довкола Землі.
Як щодо іоносфери?
Іоносфера є окремим шаром, а насправді цей термін використовується для позначення атмосфери на висоті від 60 до 1000 км. Вона включає найвищі частини мезосфери, всю термосферу і частину екзосфери. Іоносфера отримала свою назву, тому що в цій частині атмосфери випромінювання Сонця іонізується, коли проходить магнітні поляЗемлі на і. Це явище спостерігається із землі як Північне сяйво.
Незважаючи на те, що повітря важить у тисячу (буквально, приблизно в 1000) разів менше, ніж вода, воно все-таки щось важить.
І не так мало, як здається на перший погляд.
Так кубічний метрводи лише на рівні поверхні моря займає 1000 літрів і відповідно важить тонну. Тобто. кубічний контейнер із розмірами метр на метр на метр заповнений водою важить (а точніше має масу) 1000 кілограмів. Крім ваги самого контейнера. У стандартну ванну, наприклад, входить третина цього кубика, тобто. літрів 300.
Цей же кубик наповнений повітрям (тобто за нашими поняттями порожній) важить 1.3 кілограми. Це вага повітря, яке знаходиться всередині кубічної судини.
Але точно підрахувати обсяг атмосфери не така легка справа. По-перше навряд чи можна з якоюсь достовірною точністю визначити – тут закінчується атмосфера і починається безповітряний простір, а по-друге, щільність повітря різко падає з набором висоти.
Вважається, що товщина атмосфери становить 2000-3000 км, причому половина її маси знаходиться в межах 5 км від поверхні.
Однак існує й інший, дуже точний спосібдізнатися скільки важить атмосфера. Ним скористався 400 років тому видатний учений, математик, фізик, письменник та філософ Блез Паскаль.
Достатньо знати, що таке атмосферний тиск(В міліметрах ртутного стовпа) і що на поверхні моря в нормальних умовахвоно дорівнює приблизно 760 цих міліметрів.
За кілька років до дослідів Паскаля цей факт виявив італійський математик і фізик, учень Галілея Еванджеліста Торрічеллі.
Отже, щоб врівноважити атмосферний тиск на 1 квадратний сантиметр земної поверхніна рівні моря необхідний стовпчик ртуті заввишки 760 міліметрів, цей стовпчик ртуті важить приблизно 1033 грами. Стільки ж важить і повітря, яке тисне на цей квадратний сантиметр, тільки висота його набагато більша - ті самі 2000-3000 км, що в Наразіневажливо.
Тепер достатньо порахувати площу земної поверхні. Як усі ми пам'ятаємо Земля це куля з радіусом приблизно 6400 кілометрів (або з довжиною кола на екваторі приблизно 40 000 км), і як усі ми пам'ятаємо (з 8го класу середньої школи) S сфери = 4πR 2 .
Усього площа поверхні Землі дорівнює приблизно 510 072 000 км², ну а загальна маса атмосфери виходить 5 х 10 21 грам, або 5 x 10 15 тонн, або якщо словами – 5 квадрильйонів тонн!
Ця цифра і вразила свого часу Паскаля, адже він розрахував, що стільки ж важить мідна куля діаметром 10 км.
Не таке вже й легке, це повітря…
P.S. До речі, ще кілька цікавих фактівпро атмосферний тиск, а точніше про його зменшення з підняттям на висоту і наслідки, що випливають з цього, в пості трирічної давності. Не пропадати ж йому в невідомості.
Тропосфера
Її верхня межа знаходиться на висоті 8-10 км у полярних, 10-12 км у помірних та 16-18 км у тропічних широтах; взимку нижче, ніж улітку. Нижній основний шар атмосфери містить понад 80 % усієї маси. атмосферного повітряі близько 90 % всього водяної пари, що є в атмосфері. У тропосфері сильно розвинені турбулентність та конвекція, виникають хмари, розвиваються циклони та антициклони. Температура зменшується зі зростанням висоти із середнім вертикальним градієнтом 0,65°/100 м
Тропопауза
Перехідний шар від тропосфери до стратосфери, шар атмосфери, де припиняється зниження температури з висотою.
Стратосфера
Шар атмосфери, що знаходиться на висоті від 11 до 50 км. Характерно незначна змінатемператури у шарі 11-25 км (нижній шар стратосфери) та підвищення її у шарі 25-40 км від −56,5 до 0,8 °С ( верхній шарстратосфери чи область інверсії). Досягши на висоті близько 40 км. значення близько 273 К (майже 0 °C), температура залишається постійною до висоти близько 55 км. Ця область постійної температури називається стратопаузою і є межею між стратосферою та мезосферою.
Стратопауза
Прикордонний шар атмосфери між стратосферою та мезосферою. У вертикальному розподілі температури є максимум (близько 0 °C).
Мезосфера
Мезосфера починається на висоті 50 км і тягнеться до 80-90 км. Температура з висотою знижується із середнім вертикальним градієнтом (0,25-0,3)°/100 м. Основним енергетичним процесом є променистий теплообмін. Складні фотохімічні процеси з участю вільних радикалів, коливально збуджених молекул тощо. буд. обумовлюють світіння атмосфери.
Мезопауза
Перехідний шар між мезосферою та термосферою. У вертикальному розподілі температури має місце щонайменше (близько -90 °C).
Лінія Карману
Висота над рівнем моря, яка умовно приймається як межа між атмосферою Землі та космосом. Лінія Кармана знаходиться на висоті 100 км. над рівнем моря.
Кордон атмосфери Землі
Термосфера
Верхня межа- Близько 800 км. Температура зростає до висот 200-300 км, де досягає значень близько 1500 К, після чого залишається майже постійною до висот. Під дією ультрафіолетової та рентгенівської сонячної радіації та космічного випромінюваннявідбувається іонізація повітря (« полярні сяйва») – основні області іоносфери лежать усередині термосфери. На висотах понад 300 км. переважає атомарний кисень. Верхня межа термосфери значною мірою визначається поточною активністю Сонця. У періоди низької активності відбувається помітне зменшення розмірів цього шару.
Термопауза
Область атмосфери прилегла зверху до термосфери. У цій галузі поглинання сонячного випромінювання незначне, і температура фактично не змінюється з висотою.
Екзосфера (сфера розсіювання)
Атмосферні шари до висоти 120 км
Екзосфера – зона розсіювання, зовнішня частина термосфери, розташована вище 700 км. Газ в екзосфері сильно розріджений, і звідси йде витік його частинок у міжпланетний простір (дисипація).
До висоти 100 км атмосфера є гомогенною добре перемішаною сумішшю газів. У більш високих шарах розподіл газів за висотою залежить від їх молекулярних мас, концентрація більш важких газів зменшується швидше при віддаленні поверхні Землі. Внаслідок зменшення щільності газів температура знижується від 0 °C у стратосфері до −110 °C у мезосфері. Проте кінетична енергіяокремих частинок на висотах 200-250 км. відповідає температурі ~150 °C. Понад 200 км спостерігаються значні флуктуації температури та щільності газів у часі та просторі.
На висоті близько 2000-3500 км екзосфера поступово перетворюється на так званий близькокосмічний вакуум, який заповнений сильно розрідженими частинками міжпланетного газу, головним чином атомами водню. Але цей газ є лише частиною міжпланетної речовини. Іншу частину складають пилоподібні частинки кометного та метеорного походження. Окрім надзвичайно розріджених пилоподібних частинок, у цей простір проникає електромагнітна та корпускулярна радіація сонячного та галактичного походження.
Перед тропосфери припадає близько 80 % маси атмосфери, частку стратосфери - близько 20 %; маса мезосфери - трохи більше 0,3 %, термосфери - менше 0,05 % від загальної маси атмосфери. На підставі електричних властивостейв атмосфері виділяють нейтросферу та іоносферу. В даний час вважають, що атмосфера тягнеться до висоти 2000-3000 км.
Залежно від складу газу в атмосфері виділяють гомосферу та гетеросферу. Гетеросфера - це область, де гравітація впливає на поділ газів, оскільки їх перемішування такий висоті незначно. Звідси випливає змінний склад гетеросфери. Нижче лежить добре перемішана, однорідна за складом частина атмосфери, звана гомосфера. Кордон між цими шарами називається турбопаузою, він лежить на висоті близько 120 км.
Тому що від нього залежить існування життя, комфорт та безпека всіх організмів. Показники газів у суміші є визначальними для вивчення проблемних ділянок чи екологічно сприятливих зон.
Загальні відомості
Під терміном «атмосфера» розуміють газовий шар, який огортає нашу планету та багато інших небесні тілау Всесвіті. Він утворює оболонку, яка височить над Землею кілька сотень кілометрів. У складі є різноманітні гази, основним з яких є кисень.
Атмосфера характеризується:
- Неоднорідністю з фізичної точкизору.
- Підвищена динамічність.
- Залежно від біологічних факторів(Висока вразливість у разі несприятливих явищ).
Основний вплив мають склад і процеси його змінюють, живі істоти (включаючи, мікроорганізми). Ці процеси продовжуються з моменту виникнення атмосфери – кілька мільярдів років. Захисна оболонкапланети стикається з такими утвореннями, як літосфера і гідросфера, верхні межі визначити з високої точностіскладно, вчені можуть назвати лише зразкові значення. Атмосфера перетворюється на міжпланетний простір в екзосфері – на висоті
500-1000 км від поверхні нашої планети, деякі джерела називають цифру 3000 км.
Значення атмосфери для життя на землі велике, тому що вона оберігає планету від зіткнення з космічними тіламизабезпечує оптимальні показники для формування та розвитку життя в різних її формах.
Склад захисної оболонки:
- Азот – 78%.
- Кисень – 20,9%.
- Суміш газова – 1,1% (ця частина утворена такими речовинами, як озон, аргон, неон, гелій, метан, криптон, водень, ксенон, вуглекислий газ, водяна пара).
Газова суміш виконує важливу функцію- Поглинання зайвої кількості сонячної енергії. Склад атмосфери змінюються в залежності від висоти – на висоті 65 км від поверхні Землі азоту в ній буде міститися
вже 86%, кисню – лише 19%.
Складові елементи атмосфери
Різноманітний склад атмосфери Землі дозволяє їй виконувати різні функціїта оберігати життя на планеті. Основні його елементи:
- Вуглекислий газ (CO₂) – є невід'ємним компонентом, задіяним у процесі живлення рослин (фотосинтезі). Виділяється він в атмосферу завдяки дихання всіх живих організмів, гниття та горіння органічних речовин. Якщо вуглекислий газ зникне, то разом із ним перестануть існувати й рослини.
- Кисень (O₂) – забезпечує оптимальне середовище для життя всіх організмів на планеті, обов'язковий для дихання. З його зникненням припиниться життя для 99% організмів планети.
- Озон (O 3) – газ, який виступає природним поглиначем ультрафіолету, що виділяється сонячним випромінюванням. Його надлишки негативно впливають на живі організми. Газ формує особливий шар в атмосфері озоновий екран. Під впливом зовнішніх умов і діяльності людини він починає поступово руйнуватися, тому важливо проводити заходи для відновлення озонового шару нашої планети, щоб зберегти на ній життя.
Також у складі атмосфери є водяні пари – вони визначають вологість повітря. Відсотковий змістцього компонента залежить від різних факторів. Вплив надають:
- Показники температури повітря.
- Розташування території (територія).
- Сезонність.
Впливає на кількість водяної пари і температура – якщо вона низька, то концентрація не перевищує 1%, при підвищеній – досягає показників у 3-4%.
Додатково у складі земної атмосфериприсутні тверді та рідкі домішки- Сажа, попіл, морська сіль, різноманітні мікроорганізми, пил, краплі води.
Атмосфера: її шари
Необхідно знати будову атмосфери землі за шарами, щоб мати повне уявленняпро те, чим цінна для нас ця газова оболонка. Вони виділяються тому, що склад та щільність газової сумішіна різних висотахнеоднакові. Кожен із шарів відрізняється по хімічного складута виконуваних функцій. Розташувати атмосферні шари землі по порядку слід так:
Тропосфера – розташовується ближче до земної поверхні. Висоти цього шару досягають 16-18 км у тропічних зонах та 9 км у середньому над полюсами. У цьому шарі концентрується до 90% усієї водяної пари. Саме у тропосфері відбувається процес утворення хмар. Також тут спостерігаються рух повітря, турбулентність та конвекція. Температурні показники різні і становлять від +45 до -65 градусів – у тропіках та на полюсах, відповідно. Зі збільшенням на 100 метрів спостерігається зниження температури на 0,6 градуса. Саме тропосфера через скупчення водяної пари та повітря відповідає за циклонічні процеси. Відповідно, правильною відповіддю на питання, як називається шар атмосфери землі, в якому розвиваються циклони і антициклони буде назва цього атмосферного шару.
Стратосфера - цей шар розташовується на висоті 11-50 км від поверхні планети. У нижній його зоні температурні показники прагнуть значень -55. У стратосфері є зона інверсії – межа між цим шаром та наступним, званим мезосферою. Температурні показники досягають значень +1 градус. Літаки літають у нижній зоні стратосфери.
Озоновий шар – невелика за висотою ділянка на кордоні між стратосферою та мезосферою, але саме озоновий шаратмосфери оберігає все живе землі від дії ультрафіолету. Також він відокремлює комфортні та сприятливі умовидля існування живих організмів та суворі космічні, де неможливо вижити без спеціальних умовнавіть бактеріям. Утворився він у результаті взаємодії органічних компонентіві кисню, який контактує з ультрафіолетовим випромінюванням і входить у фотохімічну реакцію, що дозволяє отримати газ під назвою озон. Так як озон поглинає ультрафіолет, він сприяє нагріванню атмосфери, підтримуючи оптимальні для життя в її звичному вигляді умови. Відповідно, відповідати на запитання: шар якогось газу захищає землю від космічної радіаціїта надмірного сонячного випромінювання, слідує озон.
Розглядаючи шари атмосфери по порядку від поверхні землі слід зазначити, що наступною є мезосфера. Вона знаходиться на висоті 50-90 км від поверхні планети. Температурні показники – від 0 до -143 градусів (нижня та верхня межа). Вона захищає Землю від метеоритів, які згоряють, проходячи через
її – явище світіння повітря. Тиск газів у цій частині атмосфери вкрай маленький, що не дозволяє вивчити мезосферу повністю, оскільки спеціальне обладнання, включаючи супутники чи зонди, там не можуть працювати.
Термосфера – шар атмосфери, що розташовується на висоті 100 км. над рівнем моря. Це нижня межа, яка зветься лінія Кармана. Вчені умовно визначили, що тут розпочинається космос. Безпосередня товщина термосфери сягає 800 км. Температурні показники сягають 1800 градусів, але зберегти обшивку космічних апаратіві ракет цілістю дозволяє незначна концентрація повітря. У цьому вся шарі земної атмосфери виникає особливе
явище - північне сяйво - особливий виглядсвітіння, яке можна спостерігати в деяких регіонах планети. З'являються вони внаслідок взаємодії кількох факторів - іонізації повітря та дії на нього космічного випромінювання та радіації.
Який шар атмосфери знаходиться далі від землі – Екзосфера. Тут знаходиться зона розсіювання повітря, оскільки концентрація газів невелика, внаслідок чого відбувається поступовий вихід за межі атмосфери. Цей шар знаходиться на висоті 700 км над поверхнею Землі. Основний елемент, що становить
цього шару – водень. В атомарному стані можна зустріти такі речовини, як кисень або азот, які будуть сильно іонізовані сонячним промінням.
Розміри екзосфери Землі досягають 100 тисяч кілометрів від планети.
Вивчаючи шари атмосфери порядку від поверхні землі, люди отримали багато цінної інформації, яка допомагає у розвитку та вдосконаленні технологічних можливостей. Деякі факти є дивовижними, але саме їхня наявність дозволила живим організмам успішно розвиватися.
Відомо, що вага атмосфери становить понад 5 квадрильйонів тонн. Шари здатні передавати звуки до досягнення 100 км від поверхні планети, вище ця властивість зникає, оскільки змінюється склад газів.
Атмосферні рухи існують, тому що нагрівання Землі відрізняється. Поверхня на полюсах холодна, а ближче до тропіків прогрів збільшується, на температурні показники впливають циклонічні вихори, сезони, доба. Силу тиску атмосфери можна дізнатися – для цього використовується барометр. Вчені в результаті спостережень встановили, що наявність захисних шарівдозволяє не допустити контакту з поверхнею планети метеоритів загальною вагою 100 тонн щодня.
Цікавим фактом є те, що склад повітря (суміш газів у шарах) залишалася незмінною протягом тривалого тимчасового проміжку – відомо про кількасот мільйонів років. Значні зміни відбуваються у останні сторіччя- З того моменту, як людство переживає значний підйом виробництва.
Тиск, що надається атмосферою, відбивається на самопочутті людей. Нормальними для 90% вважаються показники 760 мм ртутного стовпа, таке значення має виникати при 0 градусів. Потрібно враховувати, що це значення справедливе для тих ділянок земної сушіде рівень моря проходить з нею в одній смузі (без перепадів). Чим більша висота, тим нижче буде тиск. Також воно змінюється під час проходження циклонів, оскільки зміни відбуваються не тільки по вертикалі, а й по горизонталі.
Фізіологічна зона земної атмосфери становить 5 км, після проходження цієї позначки у людини починає виявлятися особливий стан - кисневе голодування. При цьому у 95% людей спостерігається виражене зниження працездатності, також значно погіршується самопочуття навіть у підготовленої і тренованої людини.
Саме тому значення атмосфери для життя на землі велике – люди та більшість живих організмів не зможуть існувати без цієї газової суміші. Завдяки їх наявності з'явилася можливість розвитку звичною для сучасного суспільстважиття на землі. Необхідно оцінювати шкоду, що завдається виробничою діяльністюпроводити заходи з очищення повітря, щоб знизити концентрацію певних видівгазів і привнести ті, яких недостатньо для нормального складу. Важливо замислитися вже зараз про подальші заходи збереження та відновлення верств атмосфери, щоб зберегти оптимальні умовидля майбутніх поколінь.
У розділі питання Вага атмосфери Землі?? заданий автором Gregoryнайкраща відповідь це Галілей довів факт вагомості повітря. Скільки важить вся атмосфера? За підрахунками Паскаля - стільки ж, скільки важила б мідна куля діаметром 10 км - 5 квадрильйонів тонн!
Вся атмосфера важить 5,15 х 10 у 15 ступенів тонн. посилання
Знання атмосферного тиску дозволяє розрахувати загальну масуатмосфери. Середній атмосферний тиск на рівні моря еквівалентний вазі стовпа ртуті заввишки 760 мм. У параграфі 11 показано, що маса стовпа ртутного висотою 760 мм над одним квадратним сантиметромземної поверхні становить 10332 г; такою ж буде вага цього стовпа ртуті у грамах. Так само, очевидно, буде і середня вага стовпа атмосфери над одним квадратним сантиметром поверхні на рівні моря. Знаючи площу земної поверхні та перевищення материків над рівнем моря, можна обчислити загальну вагу всієї атмосфери. Нехтуючи змінами сили тяжіння з висотою, можна вважати цю вагу чисельно рівним масіатмосфери.
Загальна маса атмосфери становить трохи більше 5 10 до 21 ступеня грам, або 5 10 до 15 ступеня тонн. Це приблизно в мільйон разів менше, ніж маса самого Земної кулі. При цьому половина всієї маси атмосфери знаходиться в нижніх 5 км, три чверті - в нижніх 10 км і 95% - в нижніх 20 км.
Атмосфера Землі – це суміш газів. Азот 78, 08%, вуглекислий газ 0,03%, аргон 0,9325%, кисень 20,95%, неон 0,0018%, гелій 0,0005%, водень 0,00005%, криптон 0,000108%, 0,000008%, озон 0,000001%, радон 0,000000000000000006%
Джерело:
Відповідь від худорлявий[гуру]
АТМОСФЕРА ЗЕМЛ?І (від грец. atmos - пар і сфера), повітряне середовищенавколо Землі, що обертається разом із нею; маса прибл. 5,15 · 1015 т. Склад її біля Землі: 78,1% азоту, 21% кисню, 0,9% аргону, в незначних частках відсотка вуглекислий газ, водень, гелій, неон та інші гази. У нижніх 20 км міститься водяна пара (біля земної поверхні - від 3% у тропіках до 2·10-5% в Антарктиді), кількість якого з висотою швидко зменшується.
Відповідь від Європейський[гуру]
Знаючи атмосферний тиск, визначаємо, що майже точно десять тонн на кожен квадратний метрземної поверхні.
так що десять тонн на кв.метр помнож на 511 мільйонів кв.
Можу додати таке:
Вважається, що для Землі товщина еквівалентного шару атмосфери становить приблизно вісім кілометрів.
(еквівалентний шар атмосфери - уявна величина - товщина, яку мала б атмосфера планети, якби в ній зверху до низу був би атмосферний тиск рівний 760мм.рт.ст)
у Венери цей шар приблизно 800 км; у місяця - толі півтора або два сантиметри.