Mindenki, aki repült már repülőgépen, megszokta ezt a fajta üzenetet: "repülésünk 10 000 m magasságban zajlik, kint a hőmérséklet 50 °C." Úgy tűnik, semmi különös. Minél távolabb van a Nap által felmelegített Föld felszínétől, annál hidegebb van. Sokan azt gondolják, hogy a hőmérséklet a magassággal folyamatosan csökken, és a hőmérséklet fokozatosan csökken, megközelítve a tér hőmérsékletét. A tudósok egyébként egészen a 19. század végéig így gondolták.
Nézzük meg közelebbről a levegő hőmérsékletének eloszlását a Föld felett. A légkör több rétegre oszlik, amelyek elsősorban a hőmérséklet-változások természetét tükrözik.
A légkör alsó rétegét ún troposzféra, ami "forgási gömböt" jelent. Minden időjárási és éghajlati változás az eredménye fizikai folyamatok, pontosan ebben a rétegben fordul elő. Ennek a rétegnek a felső határa ott található, ahol a hőmérséklet magasságbeli csökkenését felváltja annak növekedése - körülbelül 15-16 km-es magasságban az Egyenlítő felett és 7-8 km-rel a sarkok felett. Magához a Földhöz hasonlóan a légkör is, bolygónk forgásának hatására, kissé ellapul a pólusok felett, és megduzzad az Egyenlítő felett. Ez a hatás azonban sokkal erősebben fejeződik ki a légkörben, mint a Föld szilárd héjában. A Föld felszínétől a troposzféra felső határáig terjedő irányban a levegő hőmérséklete csökken. Az Egyenlítő felett a levegő minimumhőmérséklete -62°C, a sarkok felett pedig -45°C körüli. A mérsékelt övi szélességeken a légkör tömegének több mint 75%-a a troposzférában található. A trópusokon a légkör tömegének körülbelül 90%-a a troposzférában található.
1899-ben a függőleges hőmérsékleti profilban egy bizonyos magasságban minimumot találtak, majd a hőmérséklet kissé emelkedett. Ennek a növekedésnek a kezdete a légkör következő rétegébe való átmenetet jelenti - a sztratoszféra A sztratoszféra kifejezés a troposzféra feletti réteg egyediségéről alkotott korábbi elképzelést jelenti , különösen a léghőmérséklet meredek emelkedése A hőmérséklet-emelkedés magyarázata az ózonképződés reakciója az egyik fő kémiai reakciók a légkörben előforduló.
Az ózon nagy része körülbelül 25 km-es magasságban koncentrálódik, de általában az ózonréteg egy nagyon kiterjedt héj, amely szinte az egész sztratoszférát lefedi. Az oxigén és az ultraibolya sugárzás kölcsönhatása a földi légkör egyik olyan előnyös folyamata, amely hozzájárul a földi élet fenntartásához. Ennek az energiának az ózon általi elnyelése megakadályozza annak túlzott kiáramlását a föld felszínére, ahol pontosan az az energiaszint jön létre, amely a földi életformák létezésére alkalmas. Az ózonoszféra elnyeli a légkörön áthaladó sugárzó energia egy részét. Ennek eredményeként az ozonoszférában 100 m-enként hozzávetőleg 0,62°C-os függőleges léghőmérséklet gradiens jön létre, azaz a hőmérséklet a magassággal a sztratoszféra felső határáig - a sztratopauzáig (50 km) - növekszik, elérve a sztratoszféra felső határáig (50 km). néhány adat, 0°C.
50-80 km magasságban van a légkör egy rétege, az ún mezoszféra. A "mezoszféra" szó "köztes szférát" jelent, ahol a levegő hőmérséklete a magassággal tovább csökken. A mezoszféra felett egy rétegben, ún termoszféra, a hőmérséklet ismét megemelkedik kb. 1000°C-ig, majd nagyon gyorsan -96°C-ra csökken. Ez azonban nem csökken a végtelenségig, majd ismét emelkedik a hőmérséklet.
Termoszféra az első réteg ionoszféra. A korábban említett rétegekkel ellentétben az ionoszférát nem különbözteti meg a hőmérséklet. Az ionoszféra egy elektromos jellegű terület, amely sokféle rádiókommunikációt lehetővé tesz. Az ionoszféra több rétegre oszlik, amelyeket D, E, F1 és F2 betűk jelölnek. A rétegekre való szétválást több ok is okozza, amelyek közül a legfontosabb a rétegek egyenlőtlen befolyása a rádióhullámok áthaladására. A legalsó réteg, a D, főként elnyeli a rádióhullámokat, és ezáltal megakadályozza azok további terjedését. A legjobban vizsgált E réteg a földfelszín felett körülbelül 100 km-es magasságban található. Kennelly-Heaviside rétegnek is nevezik azon amerikai és angol tudósok nevéről, akik egyszerre és egymástól függetlenül fedezték fel. Az E réteg, mint egy óriási tükör, visszaveri a rádióhullámokat. Ennek a rétegnek köszönhetően a hosszú rádióhullámok nagyobb távolságokat tesznek meg, mint amennyire csak egyenes vonalban terjednének, anélkül, hogy az E rétegről visszaverődnének. Az F réteget Appleton rétegnek is nevezik. A Kennelly-Heaviside réteggel együtt visszaveri a rádióhullámokat a földi rádióállomásokra. Az Appleton-réteg körülbelül 240 km-es magasságban található.
A légkör legkülső régióját, az ionoszféra második rétegét gyakran nevezik exoszféra. Ez a kifejezés az űr peremeinek létezésére utal a Föld közelében. Nehéz pontosan meghatározni, hol végződik a légkör és hol kezdődik a tér, mivel a magassággal fokozatosan csökken a légköri gázok sűrűsége, és maga a légkör fokozatosan szinte vákuummá alakul, amelyben csak egyes molekulák találhatók. A légkör sűrűsége már megközelítőleg 320 km-es magasságban is olyan alacsony, hogy a molekulák több mint 1 km-t képesek megtenni anélkül, hogy egymásnak ütköznének. A légkör legkülső része a felső határa, amely 480-960 km magasságban található.
A légkörben zajló folyamatokról bővebb információ a „Földklíma” weboldalon található.
A Föld légköre heterogén: különböző magasságokban eltérő a levegő sűrűsége és nyomása, változik a hőmérséklet és a gázösszetétel. A környezeti levegő hőmérsékletének viselkedése alapján (azaz a hőmérséklet a magassággal nő vagy csökken) a következő rétegeket különböztetjük meg benne: troposzféra, sztratoszféra, mezoszféra, termoszféra és exoszféra. A rétegek közötti határokat szüneteknek nevezzük: 4 van belőlük, mert az exoszféra felső határa nagyon elmosódott, és gyakran a közeli térre utal. A légkör általános szerkezete a mellékelt ábrán található.
1. ábra A Föld légkörének szerkezete. Hitel: weboldal
A legalsó légköri réteg a troposzféra, melynek felső határát tropopauzának nevezzük, attól függően, hogy földrajzi szélesség 8 km-től változik. a sarkvidéken 20 km-ig. trópusi szélességeken. A középső vagy mérsékelt övi szélességeken a felső határa 10-12 km-es magasságban található Az év során a troposzféra felső határa a napsugárzás beáramlásától függően ingadoz. Így az amerikai meteorológiai szolgálat által a Föld déli sarkán végzett szondázás eredményeként kiderült, hogy márciustól augusztusig vagy szeptemberig folyamatos a troposzféra lehűlése, aminek következtében egy rövid ideig augusztusban. vagy szeptemberben a határa 11,5 km-re emelkedik. Ezután a szeptembertől decemberig tartó időszakban gyorsan csökken, és eléri legalacsonyabb pozícióját - 7,5 km-t, majd magassága márciusig gyakorlatilag változatlan marad. Azok. A troposzféra nyáron éri el legnagyobb vastagságát, télen a legvékonyabb.
Érdemes megjegyezni, hogy a szezonálisak mellett a tropopauza magasságának napi ingadozása is előfordul. Helyzetét a ciklonok és az anticiklonok is befolyásolják: az elsőben esik, mert A nyomás bennük alacsonyabb, mint a környező levegőben, másodszor pedig ennek megfelelően emelkedik.
A troposzféra a Föld levegőjének teljes tömegének 90%-át és a teljes vízgőz 9/10-ét tartalmazza. Itt különösen a felszínközeli és a legmagasabb rétegekben erősen kifejlődött a turbulencia, minden szintű felhők alakulnak ki, ciklonok, anticiklonok alakulnak ki. A Föld felszínéről visszaverődő napfény üvegházhatású gázainak (szén-dioxid, metán, vízgőz) felhalmozódása miatt pedig kialakul az üvegházhatás.
Az üvegházhatás a troposzférában a levegő hőmérsékletének magassági csökkenésével jár (mivel a felmelegedett Föld több hőt ad le a felszíni rétegeknek). Az átlagos függőleges gradiens 0,65°/100 m (azaz a levegő hőmérséklete 0,65°C-kal csökken minden 100 méteres emelkedéssel). Tehát, ha az évi átlagos levegőhőmérséklet a Föld felszínén az Egyenlítő közelében +26°, akkor a felső határon -70°. Az Északi-sark feletti tropopauza régióban a hőmérséklet egész évben változik, a nyári -45°-tól a téli -65°-ig.
A magasság növekedésével a légnyomás is csökken, a troposzféra felső határán a felszínközeli szintnek mindössze 12-20%-át teszi ki.
A troposzféra és a sztratoszféra fedőrétegének határán a tropopauza 1-2 km vastag rétege fekszik. A tropopauza alsó határait általában egy olyan levegőrétegnek tekintik, amelyben a függőleges gradiens 0,2°/100 m-re csökken, szemben a troposzféra alatti régióiban a 0,65°/100 m-rel.
A tropopauzán belül szigorúan meghatározott irányú légáramlások figyelhetők meg, úgynevezett nagy magasságú sugáráramlások vagy „sugárfolyamok”, amelyek a Föld tengelye körüli forgásának és a légkör felmelegedésének hatására alakulnak ki a napsugárzás részvételével. . A jelentős hőmérséklet-különbséggel rendelkező zónák határain áramlatok figyelhetők meg. Ezeknek az áramlatoknak számos lokalizációs központja van, például sarkvidéki, szubtrópusi, szubpoláris és mások. A sugárfolyamok lokalizációjának ismerete nagyon fontos a meteorológia és a repülés szempontjából: az első a folyamokat a pontosabb időjárás-előrejelzéshez, a második a repülőgépek repülési útvonalainak kialakításához használja fel, mert Az áramlások határain kis örvényekhez hasonló erős turbulens örvények vannak, amelyeket „tiszta égbolt turbulenciának” neveznek, mivel ezeken a magasságokon nincsenek felhők.
A nagy magasságú sugáráramok hatására a tropopauzában gyakran törések keletkeznek, és időnként teljesen eltűnnek, bár aztán újra kialakul. Ez különösen gyakran megfigyelhető a szubtrópusi szélességi körökben, amelyeket egy erős szubtrópusi nagy magasság ural. Ezenkívül a környezeti hőmérséklet tropopauza rétegeinek különbsége hézagok kialakulásához vezet. Például nagy szakadék van a trópusi szélességi körök meleg és alacsony poláris tropopauzája, valamint a magas és hideg tropopauza között. BAN BEN Utóbbi időben Kiemelkedik a mérsékelt övi szélességi körök tropopauza rétege is, amely szakításokat mutat az előző két réteggel: a poláris és a trópusi réteggel.
A Föld légkörének második rétege a sztratoszféra. A sztratoszféra nagyjából két régióra osztható. Közülük az elsőt, amely 25 km-es magasságig fekszik, szinte állandó hőmérséklet jellemzi, amely megegyezik a troposzféra felső rétegeinek hőmérsékletével egy adott területen. A második régiót vagy az inverziós régiót a levegő hőmérsékletének körülbelül 40 km-es magasságig történő emelkedése jellemzi. Ez a nap ultraibolya sugárzásának oxigén és ózon általi elnyelése miatt következik be. A sztratoszféra felső részében ennek a melegítésnek köszönhetően a hőmérséklet gyakran pozitív, sőt összemérhető a felszíni levegő hőmérsékletével.
Az inverziós régió felett van egy állandó hőmérsékletű réteg, amelyet sztratopauzának neveznek, és ez a határ a sztratoszféra és a mezoszféra között. Vastagsága eléri a 15 km-t.
A troposzférával ellentétben a turbulens zavarok ritkák a sztratoszférában, de a pólusokkal szemben a mérsékelt övi szélességi fokok határain szűk zónákban erős vízszintes szelek vagy sugárfolyamok fújnak. Ezeknek a zónáknak a helyzete nem állandó: elmozdulhatnak, kitágulhatnak, vagy akár teljesen eltűnhetnek. Gyakran a sugárfolyamok behatolnak a troposzféra felső rétegeibe, vagy fordítva, a troposzférából származó légtömegek behatolnak a sztratoszféra alsó rétegeibe. A légtömegek ilyen keveredése különösen a légköri frontok területein jellemző.
A sztratoszférában kevés a vízgőz. Itt nagyon száraz a levegő, ezért kevés felhő képződik. Csak 20-25 km-es magasságban és magas szélességi fokon lehet észrevenni nagyon vékony, túlhűtött vízcseppekből álló gyöngyházfelhőket. Napközben ezek a felhők nem láthatók, de a sötétség beálltával világítani látszanak, mivel a Nap megvilágítja őket, amely már a horizont alá süllyedt.
Ugyanebben a magasságban (20-25 km) az alsó sztratoszférában van egy úgynevezett ózonréteg - egy olyan terület, a legnagyobb tartalomózon, amely ultraibolya napsugárzás hatására képződik (erről a folyamatról bővebben az oldalon tájékozódhat). Az ózonréteg vagy ózonoszféra rendkívül fontos a szárazföldön élő összes élőlény életének fenntartásához, és elnyeli a halálos ultraibolya sugarakat, amelyek hullámhossza elérheti a 290 nm-t. Ez az oka annak, hogy az élő szervezetek nem élnek az ózonréteg felett, ez az élet eloszlásának felső határa a Földön.
Az ózon is változik mágneses mezők, az atomok molekulákká bomlanak, ionizáció lép fel, új gázok és egyéb kémiai vegyületek képződnek.
A sztratoszféra felett elhelyezkedő légköri réteget mezoszférának nevezzük. Jellemzője a levegő hőmérsékletének csökkenése a magassággal, átlagosan 0,25-0,3°/100 m függőleges gradiens mellett, ami erős turbulenciához vezet. A mezoszféra felső határain, a mezopauzának nevezett régióban -138°C-ig terjedő hőmérsékletet regisztráltak, ami az egész Föld légkörének abszolút minimuma.
Itt, a mezopauzán belül található a Napból érkező röntgen- és rövidhullámú ultraibolya sugárzás aktív elnyelési tartományának alsó határa. Mint energiafolyamat sugárzó hőátadásnak nevezzük. Ennek eredményeként a gáz felmelegszik és ionizálódik, ami a légkör izzását okozza.
A mezoszféra felső határain 75-90 km magasságban különleges felhőket figyeltek meg, amelyek hatalmas területeket foglaltak el a bolygó sarki régióiban. Ezeket a felhőket szürkületi izzásuk miatt nevezik noctilucensnek, amelyet a napfény visszaverődése okoz a jégkristályokról, amelyekből ezek a felhők állnak.
A mezopauza légnyomása 200-szor kisebb, mint a mezopauza a Föld felszíne. Ez arra utal, hogy a légkör szinte teljes levegője a 3 alsó rétegben koncentrálódik: a troposzférában, a sztratoszférában és a mezoszférában. A fedőrétegek, a termoszféra és az exoszféra a teljes légkör tömegének mindössze 0,05%-át teszik ki.
A termoszféra 90-800 km magasságban fekszik a Föld felszíne felett.
A termoszférát a levegő hőmérsékletének folyamatos emelkedése jellemzi 200-300 km magasságig, ahol elérheti a 2500°C-ot. A hőmérséklet emelkedik a röntgensugarak és a Napból érkező rövid hullámhosszú ultraibolya sugárzás gázmolekulák általi elnyelése miatt. 300 km-rel a tengerszint felett a hőmérséklet-emelkedés megáll.
A hőmérséklet emelkedésével egyidejűleg a környező levegő nyomása és ennek következtében a sűrűsége is csökken. Tehát ha a termoszféra alsó határain a sűrűség 1,8 × 10 -8 g/cm 3, akkor a felső határokon már 1,8 × 10 -15 g/cm 3, ami megközelítőleg 10 millió - 1 milliárd részecskének felel meg. 1 cm 3 -enként.
A termoszféra minden jellemzője, mint például a levegő összetétele, hőmérséklete, sűrűsége erős ingadozásoknak van kitéve: a földrajzi elhelyezkedéstől, az évszaktól és a napszaktól függően. Még a termoszféra felső határának helye is megváltozik.
A légkör legfelső rétegét exoszférának vagy szórórétegnek nevezzük. Alsó határa nagyon tág határok között folyamatosan változik; Az átlagos magasság 690-800 km. Olyan helyre telepítik, ahol az intermolekuláris vagy interatomikus ütközések valószínűsége elhanyagolható, pl. az átlagos távolság, amelyet egy kaotikusan mozgó molekula megtesz, mielőtt egy másik hasonló molekulával ütközne (az úgynevezett szabad út), akkora lesz, hogy valójában a molekulák nem ütköznek nullához közeli valószínűséggel. Azt a réteget, ahol a leírt jelenség előfordul, termikus szünetnek nevezzük.
Az exoszféra felső határa 2-3 ezer km magasságban fekszik. Nagyon elmosódott, és fokozatosan térközeli vákuummá alakul. Néha ebből az okból az exoszférát a világűr részének tekintik, és felső határának 190 ezer km-es magasságot vesznek fel, amelynél a napsugárzás nyomásának a hidrogénatomok sebességére gyakorolt hatása meghaladja az űr gravitációs vonzerejét. Föld. Ez az ún a föld koronája, amely hidrogénatomokból áll. A Föld koronájának sűrűsége nagyon kicsi: mindössze 1000 részecske köbcentiméterenként, de ez a szám több mint 10-szerese a részecskék koncentrációjának a bolygóközi térben.
Az exoszférában a levegő rendkívül ritkasága miatt a részecskék elliptikus pályán mozognak a Föld körül anélkül, hogy egymásnak ütköznének. Egy részük nyitott vagy hiperbolikus pályákon kozmikus sebességgel haladva (hidrogén- és héliumatomok) elhagyja a légkört és a világűrbe kerül, ezért az exoszférát szórógömbnek nevezik.
> Föld légköre
Leírás A Föld légköre minden korosztály számára: miből áll a levegő, a gázok jelenléte, rétegek fotókkal, a Naprendszer harmadik bolygójának klímája és időjárása.
A kicsiknek Már ismert, hogy a Föld az egyetlen bolygó a rendszerünkben, amelynek életképes légköre van. A gáztakaró nemcsak levegőben gazdag, hanem megvéd minket a túlzott hőtől és a napsugárzástól is. Fontos magyarázza el a gyerekeknek hogy a rendszer hihetetlenül jól van megtervezve, mert lehetővé teszi a felület napközbeni felmelegedését és éjszakai lehűlését, megőrizve az elfogadható egyensúlyt.
Kezdődik magyarázat a gyerekeknek lehetséges, mert a Föld légkörének glóbusza több mint 480 km-re terjed ki, de a legtöbb 16 km-re található a felszíntől. Minél nagyobb a magasság, annál kisebb a nyomás. Ha a tenger szintjét vesszük, akkor ott a nyomás 1 kg négyzetcentiméterenként. De 3 km-es magasságban ez megváltozik - 0,7 kg négyzetcentiméterenként. Természetesen ilyen körülmények között nehezebb lélegezni ( gyermekek ezt éreznéd, ha valaha is elmentél túrázni a hegyekbe).
A Föld levegőjének összetétele – magyarázat gyerekeknek
A gázok között vannak:
- Nitrogén – 78%.
- Oxigén - 21%.
- Argon – 0,93%.
- Szén-dioxid – 0,038%.
- Kis mennyiségben vízgőz és egyéb gázszennyeződések is találhatók benne.
A Föld légköri rétegei - magyarázat gyerekeknek
Szülők vagy tanárok Iskolában Emlékeztetnünk kell, hogy a Föld légköre 5 szintre oszlik: exoszféra, termoszféra, mezoszféra, sztratoszféra és troposzféra. Minden réteggel a légkör egyre jobban feloldódik, míg végül a gázok szétszóródnak az űrben.
A troposzféra van a legközelebb a felszínhez. 7-20 km vastagságával a Föld légkörének felét teszi ki. Minél közelebb van a Földhöz, annál jobban felmelegszik a levegő. Szinte minden vízgőz és por itt összegyűlik. A gyerekek nem csodálkozhatnak azon, hogy ezen a szinten felhők úsznak.
A sztratoszféra a troposzférából indul ki és 50 km-rel a felszín fölé emelkedik. Itt sok az ózon, ami felmelegíti a légkört és megvéd a káros napsugárzástól. A levegő 1000-szer vékonyabb, mint a tengerszint felett, és szokatlanul száraz. Ezért érzik jól magukat a repülőgépek itt.
Mezoszféra: 50-85 km a felszín felett. A csúcsot mezopauzának nevezik, és ez a leghűvösebb hely a Föld légkörében (-90°C). Nagyon nehéz feltárni, mert sugárhajtású repülőgépek nem tudnak odajutni, és a műholdak pályamagassága túl magas. A tudósok csak azt tudják, hogy itt égnek el a meteorok.
Termoszféra: 90 km és 500-1000 km között. A hőmérséklet eléri az 1500°C-ot. A földi légkör részének tekintik, de fontos magyarázza el a gyerekeknek hogy a levegő sűrűsége itt olyan alacsony, hogy nagy részét már a világűrnek érzékelik. Valójában itt találhatók az űrrepülőgépek és a Nemzetközi Űrállomás. Ezenkívül itt képződnek aurórák. A töltött kozmikus részecskék érintkezésbe kerülnek a termoszféra atomjaival és molekuláival, és magasabb energiaszintre helyezik át azokat. Ennek köszönhetően ezeket a fényfotonokat aurora formájában látjuk.
Az exoszféra a legmagasabb réteg. Hihetetlenül vékony vonal a légkör és a tér egyesítésére. Széles körben szétszórt hidrogén- és héliumrészecskékből áll.
A Föld éghajlata és időjárása – magyarázat gyerekeknek
A kicsiknek kell megmagyarázni hogy a Föld sok élő fajt képes eltartani egy regionális klímának köszönhetően, amelyet a sarkokon rendkívüli hideg, az Egyenlítőn pedig a trópusi meleg képvisel. Gyermekek tudnia kell, hogy a regionális éghajlat az az időjárás, amely egy adott területen 30 évig változatlan marad. Természetesen néha néhány órára változhat, de többnyire stabil marad.
Ezenkívül megkülönböztetik a globális földi klímát - a regionális átlagát. Végig változott emberi történelem. Ma gyors felmelegedés van. A tudósok vészharangot fújnak az üvegházhatású gázok által okozott emberi tevékenység, megtartja a hőt a légkörben, ami azt kockáztatja, hogy bolygónk Vénuszsá változik.
Légkör
A légkör egy gáznemű burok, amely körülveszi a Földet. A Föld gravitációs ereje tartja a helyén, melynek hatására a gázok nagy része a földfelszín felett - a légkör legalsó rétegében - a troposzférában halmozódik fel.
A légkör legalsó rétegében élünk. A repülőgépek egy légkörnek nevezett rétegben repülnek. A termoszférában olyan jelenségek fordulnak elő, mint az északi és déli féltekén az aurorák. Fent a tér.
A légkör rétegei
Hány réteg van a légkörben?
A légkörnek öt fő rétege van. A legalacsonyabb réteg a troposzféra, 18 km-re a földfelszíntől. A következő réteg a sztratoszféra, amely 50 km magasságig terjed, magasabban pedig a mezoszféra, körülbelül 80 km-rel a föld felett. A legfelső réteget termoszférának nevezzük. Minél magasabbra emelkedik, annál kevésbé lesz sűrű a légkör; 1000 km felett a föld légköre szinte eltűnik, az exoszféra (egy nagyon ritka ötödik réteg) pedig a levegőtlen térbe kerül.
Hogyan véd meg minket a légkör?
A sztratoszférában van egy ózonréteg (három oxigénatomból álló vegyület), amely védőpajzsot képez, amely blokkolja a káros ultraibolya sugárzás nagy részét. A légkör peremén van két sugárzási zóna, amelyeket Van Allen-övként ismernek, és amelyek egyben pajzsként is visszaverik a kozmikus sugarakat.
Miért ég kék színű?
A nap fénye áthalad a légkörön, és szétszóródik a levegőben lévő kis por- és vízgőzrészecskék visszaverődése révén. Így oszlik szét a fehér napfény spektrális részekre – a szivárvány színei gyorsabban szóródnak, mint mások. Ennek eredményeként a napspektrum bármely más színénél több kéket látunk, ezért az ég kéknek tűnik.
A felhők folyamatosan változtatják alakjukat. Ennek oka a szél. Egyesek hatalmas tömegben emelkednek, mások könnyű tollakhoz hasonlítanak. Néha a felhők teljesen beborítják felettünk az eget.
10,045 × 10 3 J/(kg*K) (0-100°C hőmérséklet-tartományban), C v 8,3710*10 3 J/(kg*K) (0-1500°C). A levegő oldhatósága vízben 0 °C-on 0,036%, 25 °C-on - 0,22%.
Légköri összetétel
A légkör kialakulásának története
Korai történelem
Jelenleg a tudomány nem tudja száz százalékos pontossággal nyomon követni a Föld kialakulásának minden szakaszát. A legelterjedtebb elmélet szerint a Föld légköre az idők során négyszeres volt. különféle kompozíciók. Kezdetben könnyű gázokból (hidrogén és hélium) állt, amelyeket a bolygóközi térből fogtak be. Ez az ún elsődleges légkör. A következő szakaszban az aktív vulkáni tevékenység a légkör hidrogéntől eltérő gázokkal (szénhidrogén, ammónia, vízgőz) való telítéséhez vezetett. Így alakult ki másodlagos légkör. Ez a légkör helyreállító volt. Továbbá a légkörképződés folyamatát a következő tényezők határozták meg:
- a hidrogén állandó szivárgása a bolygóközi térbe;
- kémiai reakciók, amelyek a légkörben ultraibolya sugárzás, villámkisülés és néhány egyéb tényező hatására lejátszódnak.
Fokozatosan ezek a tényezők vezettek a kialakulásához harmadlagos légkör, amelyet jóval alacsonyabb hidrogén- és jóval magasabb nitrogén- és szén-dioxid-tartalom jellemez (amely ammóniából és szénhidrogénekből kémiai reakciók eredményeként keletkezik).
Az élet és az oxigén megjelenése
A fotoszintézis eredményeként az élő szervezetek Földön való megjelenésével, amelyet oxigén felszabadulás és szén-dioxid felszívódás kísért, a légkör összetétele megváltozni kezdett. Vannak azonban adatok (a légköri oxigén izotópösszetételének és a fotoszintézis során felszabaduló izotópos összetételének elemzése), amelyek a légköri oxigén geológiai eredetére utalnak.
Kezdetben az oxigént redukált vegyületek oxidációjára költötték - szénhidrogének, az óceánokban található vas vas formái stb. ezt a szakaszt A légkör oxigéntartalma növekedni kezdett.
Az 1990-es években kísérleteket végeztek egy zárt ökológiai rendszer („Bioszféra 2”) létrehozására, melynek során nem sikerült stabil, egyenletes levegőösszetételű rendszert létrehozni. A mikroorganizmusok hatása az oxigénszint csökkenéséhez és a szén-dioxid mennyiségének növekedéséhez vezetett.
Nitrogén
Oktatás nagy mennyiség Az N 2 -t az elsődleges ammónia-hidrogén atmoszféra molekuláris O 2 -vel történő oxidációja okozza, amely a bolygó felszínéről fotoszintézis eredményeként kezdett kijönni, állítólag körülbelül 3 milliárd éve (egy másik változat szerint a légköri oxigén geológiai eredetű). A nitrogén a légkör felső rétegeiben NO-vá oxidálódik, az iparban hasznosul, és nitrogénmegkötő baktériumok kötik meg, míg az N2 a nitrátok és egyéb nitrogéntartalmú vegyületek denitrifikációja következtében kerül a légkörbe.
A nitrogén N 2 inert gáz, és csak meghatározott körülmények között reagál (például villámkisülés során). A cianobaktériumok és egyes baktériumok (például a hüvelyesekkel rizobiális szimbiózist alkotó csomóbaktériumok) oxidálhatják és biológiai formává alakíthatják.
A molekuláris nitrogén elektromos kisülésekkel történő oxidációját a nitrogénműtrágyák ipari gyártása során használják, és ez a chilei Atacama-sivatagban egyedülálló nitrátlerakódások kialakulásához is vezetett.
nemesgázok
A tüzelőanyag elégetése a szennyező gázok (CO, NO, SO2) fő forrása. A kén-dioxidot a levegő O 2 SO 3 -dá oxidálja a légkör felső rétegeiben, ami kölcsönhatásba lép a H 2 O és NH 3 gőzeivel, és a keletkező H 2 SO 4 és (NH 4) 2 SO 4 visszakerül a Föld felszínére. csapadékkal együtt. A belső égésű motorok használata jelentős légköri szennyezéshez vezet nitrogén-oxidokkal, szénhidrogénekkel és Pb-vegyületekkel.
A légkör aeroszolos szennyeződése mindkét természetes oknak köszönhető (vulkánkitörések, porviharok, cseppek beszivárgása tengervízés növényi pollenrészecskék stb.), és gazdasági aktivitás emberek (ércbányászat és építőanyagok, tüzelőanyag elégetése, cementgyártás stb.). A szilárd részecskék intenzív nagymértékű kibocsátása a légkörbe az egyik lehetséges okok a bolygó éghajlatának változásai.
A légkör szerkezete és az egyes héjak jellemzői
A légkör fizikai állapotát az időjárás és az éghajlat határozza meg. A légkör alapvető paraméterei: levegő sűrűsége, nyomása, hőmérséklete és összetétele. A magasság növekedésével a levegő sűrűsége és a légköri nyomás csökken. A hőmérséklet a magasság változásával is változik. A légkör függőleges szerkezetét eltérő hőmérsékleti és elektromos tulajdonságok, valamint eltérő légköri viszonyok jellemzik. A légkör hőmérsékletétől függően a következő főbb rétegeket különböztetjük meg: troposzféra, sztratoszféra, mezoszféra, termoszféra, exoszféra (szórási gömb). A szomszédos héjak közötti légkör átmeneti régióit tropopauzának, sztratopausának stb.
Troposzféra
Sztratoszféra
A sztratoszférában az ultraibolya sugárzás rövidhullámú részének nagy része (180-200 nm) megmarad, és a rövidhullámok energiája átalakul. E sugarak hatására a mágneses mezők megváltoznak, a molekulák szétesnek, ionizáció következik be, új gázok és egyéb kémiai vegyületek. Ezek a folyamatok északi fények, villámok és más izzások formájában figyelhetők meg.
A sztratoszférában és a magasabb rétegekben a napsugárzás hatására a gázmolekulák atomokká disszociálnak (80 km felett CO 2 és H 2 disszociál, 150 km felett - O 2, 300 km felett - H 2). 100-400 km magasságban 320 km magasságban a gázok ionizációja is megtörténik, a töltött részecskék koncentrációja (O + 2, O − 2, N + 2) a 1/300-a; semleges részecskék koncentrációja. A légkör felső rétegeiben szabad gyökök vannak - OH, HO 2 stb.
A sztratoszférában szinte nincs vízgőz.
Mezoszféra
100 km-es magasságig a légkör homogén, jól kevert gázkeverék. A magasabb rétegekben a gázok magasság szerinti eloszlása molekulatömegüktől függ, a nehezebb gázok koncentrációja a Föld felszínétől való távolság növekedésével gyorsabban csökken. A gázsűrűség csökkenése miatt a hőmérséklet a sztratoszférában 0°C-ról -110°C-ra csökken a mezoszférában. Az egyes részecskék kinetikus energiája azonban 200-250 km magasságban ~1500°C-os hőmérsékletnek felel meg. 200 km felett jelentős hőmérséklet- és gázsűrűség-ingadozások figyelhetők meg időben és térben.
Körülbelül 2000-3000 km-es magasságban az exoszféra fokozatosan úgynevezett űrközeli vákuummá alakul, amely bolygóközi gáz rendkívül ritka részecskéivel, főleg hidrogénatomokkal van megtöltve. De ez a gáz csak egy részét képviseli a bolygóközi anyagnak. A másik rész üstökös és meteor eredetű porszemcsékből áll. E rendkívül ritka részecskék mellett ebbe a térbe behatol a nap- és galaktikus eredetű elektromágneses és korpuszkuláris sugárzás.
A troposzféra a légkör tömegének körülbelül 80% -át, a sztratoszféra körülbelül 20% -át teszi ki; a mezoszféra tömege nem több, mint 0,3%, a termoszféra kevesebb, mint 0,05% a légkör teljes tömegének. A légkör elektromos tulajdonságai alapján megkülönböztetjük a neutronoszférát és az ionoszférát. Jelenleg úgy gondolják, hogy a légkör 2000-3000 km magasságig terjed.
A légkörben lévő gáz összetételétől függően bocsátanak ki homoszféraÉs heteroszféra. Heteroszféra- Ez az a terület, ahol a gravitáció befolyásolja a gázok szétválását, mivel ilyen magasságban ezek keveredése elhanyagolható. Ez a heteroszféra változó összetételét jelenti. Alatta a légkör egy jól kevert, homogén része, az úgynevezett homoszféra fekszik. E rétegek közötti határt turbópauzának nevezik, körülbelül 120 km-es magasságban fekszik.
Légköri tulajdonságok
Már 5 km-es tengerszint feletti magasságban egy képzetlen személy oxigénéhezést kezd tapasztalni, és alkalmazkodás nélkül az ember teljesítménye jelentősen csökken. A légkör élettani zónája itt véget ér. Az emberi légzés 15 km-es magasságban lehetetlenné válik, bár körülbelül 115 km-ig a légkör oxigént tartalmaz.
A légkör lát el bennünket a légzéshez szükséges oxigénnel. A légkör össznyomásának csökkenése miatt azonban a magasságra emelkedve az oxigén parciális nyomása ennek megfelelően csökken.
Az emberi tüdő folyamatosan körülbelül 3 liter alveoláris levegőt tartalmaz. Az oxigén parciális nyomása az alveoláris levegőben normál légköri nyomáson 110 Hgmm. Art., szén-dioxid nyomás - 40 mm Hg. Art., és vízgőz −47 Hgmm. Művészet. A magasság növekedésével az oxigénnyomás csökken, és a tüdőben lévő víz és szén-dioxid teljes gőznyomása szinte állandó - körülbelül 87 Hgmm. Művészet. A tüdő oxigénellátása teljesen leáll, ha a környezeti levegő nyomása eléri ezt az értéket.
Körülbelül 19-20 km magasságban a légköri nyomás 47 Hgmm-re csökken. Művészet. Ezért ezen a magasságon a víz és az intersticiális folyadék forrni kezd az emberi testben. A túlnyomásos kabinon kívül ilyen magasságokban a halál szinte azonnal bekövetkezik. Így az emberi fiziológia szempontjából az „űr” már 15-19 km-es magasságban kezdődik.
A sűrű levegőrétegek – a troposzféra és a sztratoszféra – megvédenek bennünket a sugárzás káros hatásaitól. A levegő elegendő ritkítása esetén 36 km-nél nagyobb magasságban az ionizáló sugárzás - az elsődleges kozmikus sugarak - intenzív hatással van a testre; 40 km-nél nagyobb magasságban a napspektrum ultraibolya része veszélyes az emberre.