Строение атмосферы.

Атмосфера простирается на расстояние свыше 500 км от поверхности Земли. В составе атмосферы выделяют несколько слоев — сфер, между которыми нет резко выраженных границ.

Тропосфера — нижний основной слой атмосферы. Он изучен лучше всего. Высота тропосферы достигает 10 км над полюсами, 12 км в умеренных широтах и до 18 км над экватором. Тропосфера содержит более 4/5 всей массы атмосферного воздуха. В ней наиболее ярко проявляются разнообразные погодные явления. Известно, что с подъемом на 1 км температура воздуха в этом слое снижается более чем на 6°С. Это происходит потому, что воздух пропускает к поверхности Земли солнечные лучи, которые ее нагревают. От земной поверхности нагреваются и прилегающие к Земле слои атмосферы.

Зимой поверхность Земли сильно охлаждается, чему способствует снежный покров, отражающий большую часть солнечных лучей. По этой причине воздух у поверхности Земли оказывается холоднее, чем вверху, т.е. образуется так называемая инверсия температуры. Инверсия температуры часто наблюдается и в ночное время суток.

Летом поверхность Земли сильно и при этом неравномерно нагревается солнечными лучами. От наиболее нагретых ее участков поднимаются вверх воздушные потоки. На смену поднявшемуся воздуху притекает воздух со стороны менее нагретых участков Земли, в свою очередь заменяемый воздухом из верхних слоев атмосферы. Возникает конвекция, которая вызывает перемешивание атмосферы в вертикальном направлении. Конвекция способствует рассеиванию тумана и снижает запыленность нижнего слоя атмосферы. Таким образом, в нижнем слое атмосферы происходит активное беспорядочное перемешивание газов в вертикальном и горизонтальном направлениях, возникают облака, циклоны и антициклоны.

В тропосфере содержится также мельчайшая пыль разнообразного состава. Главными источниками пыли являются продукты разрушения горных пород, частицы почвы, поднимающиеся вверх под действием восходящих потоков воздуха и ветра, частицы вулканического происхождения и пр. В тропосфере накапливается дым, засоряющий воздух, особенно в городах; много дыма образуется во время лесных, торфяных и степных пожаров. В районах пылеобразующих производств (железорудные карьеры, цементные разработки и др.) воздух загрязняется на больших расстояниях.

В верхних слоях тропосферы на высоте 12—17 км при пролете самолетов часто образуются белые облачные следы, хорошо видимые с большого расстояния. Эти следы называются конденсационными, или следами инверсии. Основной причиной конденсационных следов является конденсация, или сублимация, водяного пара, попадающего в атмосферу с отработавшими газами авиационных двигателей, так как при сжигании керосина образуется водяной пар. Для сжигания в двигателе 1 кг топлива расходуется около 11 кг атмосферного воздуха, при этом образуется около 12 кг отработавших газов, содержащих почти 1,4 кг водяного пара. Период существования конденсационного следа в атмосфере и его распад зависят от турбулентного состояния атмосферы, температуры и влажности воздуха.

Стратосфера находится над тропосферой до высоты 50—55 км. В ней содержится менее 20% массы всего атмосферного воздуха. В этом слое имеется незначительное перемещение газов и происходит возрастание температуры с высотой (до 0°С у верхней границы). Нижняя часть стратосферы представляет собой мощный задерживающий слой, под которым скапливаются водяной пар, кристаллы льда и другие твердые частицы. Относительная влажность воздуха здесь всегда близка к 100%.

В стратосфере возникает особое природное явление — перламутровые облака. Измерения показали, что они находятся на высоте 25—30 км. Их отличительными особенностями являются яркий блеск и широкая гамма цветов. Оптические явления в перламутровых облаках позволяют заключить, что они состоят из капелек переохлажденной воды или ледяных кристаллов, отражающих свет и разделяющих его по спектру. Это свидетельствует о том, что водяной пар достигает таких высот в незначительных количествах. Перламутровые облака наблюдались неоднократно в северной части Европы и над Аляской. Скорость движения их неодинакова — от нескольких километров в час до 300 км/ч и более.

В стратосфере расположен озоновый слой, отражающий губительное для жизни космическое излучение и частично ультрафиолетовые лучи Солнца. Наибольшая концентрация озона имеется на высоте 15—35 км, где свободный кислород под влиянием солнечной радиации превращается в озон.

Мезосфера простирается выше стратосферы на высоте от 50 до 80 км. На ее долю приходится менее 1% воздуха. Для нее характерно понижение температуры с увеличением высоты — приблизительно от 0°С на границе со стратосферой до -90°С в самых верхних слоях мезосферы.

Ионосфера находится над мезосферой. Она характеризуется значительным содержанием атмосферных ионов и свободных электронов. Ионизация сильно разреженного воздуха в ионосфере происходит под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации, а также космического излучения. Ионосфера способствует распространению радиоволн. Верхняя граница ионосферы является внешней частью магнитосферы Земли.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >