Ορισμός ατμόσφαιρας και εξαρτήματα. Στρώματα της ατμόσφαιρας. Ιστορία του σχηματισμού της ατμόσφαιρας της Γης

Ατμόσφαιρα (από τα ελληνικά ατμός - «ατμός» και σφαῖρα - «σφαίρα») είναι το κέλυφος αερίου ενός ουράνιου σώματος, που συγκρατείται γύρω του από τη βαρύτητα. Η ατμόσφαιρα είναι το αέριο κέλυφος του πλανήτη, που αποτελείται από ένα μείγμα διαφόρων αερίων, υδρατμών και σκόνης. Η ατμόσφαιρα ανταλλάσσει ύλη μεταξύ της Γης και του Κόσμου. Η Γη δέχεται κοσμική σκόνη και υλικό μετεωρίτη και χάνει τα ελαφρύτερα αέρια: υδρογόνο και ήλιο. Η ατμόσφαιρα της Γης διεισδύεται μέσω και μέσω της ισχυρής ακτινοβολίας του Ήλιου, η οποία καθορίζει το θερμικό καθεστώς της επιφάνειας του πλανήτη, προκαλώντας τη διάσπαση των μορίων των ατμοσφαιρικών αερίων και τον ιονισμό των ατόμων.

Η ατμόσφαιρα της Γης περιέχει οξυγόνο, που χρησιμοποιείται από τους περισσότερους ζωντανούς οργανισμούς για την αναπνοή, και διοξείδιο του άνθρακα, που καταναλώνεται από τα φυτά, τα φύκια και τα κυανοβακτήρια κατά τη φωτοσύνθεση. Η ατμόσφαιρα είναι επίσης το προστατευτικό στρώμα του πλανήτη, προστατεύοντας τους κατοίκους του από την υπεριώδη ακτινοβολία του ήλιου.

Όλα τα ογκώδη σώματα - επίγειοι πλανήτες και αέριοι γίγαντες - έχουν ατμόσφαιρα.

Ατμοσφαιρική σύνθεση

Η ατμόσφαιρα είναι ένα μείγμα αερίων που αποτελείται από άζωτο (78,08%), οξυγόνο (20,95%), διοξείδιο του άνθρακα (0,03%), αργό (0,93%), μικρή ποσότητα ηλίου, νέον, ξένο, κρυπτό (0,01%), 0,038% διοξείδιο του άνθρακα και μικρές ποσότητες υδρογόνου, ηλίου, άλλων ευγενών αερίων και ρύπων.

Η σύγχρονη σύνθεση του αέρα της Γης καθιερώθηκε πριν από περισσότερα από εκατό εκατομμύρια χρόνια, αλλά η απότομη αυξημένη ανθρώπινη παραγωγική δραστηριότητα παρόλα αυτά οδήγησε στην αλλαγή της. Επί του παρόντος, παρατηρείται αύξηση της περιεκτικότητας σε CO 2 κατά περίπου 10-12% Τα αέρια που περιλαμβάνονται στην ατμόσφαιρα εκτελούν διάφορους λειτουργικούς ρόλους. Ωστόσο, η κύρια σημασία αυτών των αερίων καθορίζεται κυρίως από το γεγονός ότι απορροφούν πολύ έντονα την ενέργεια ακτινοβολίας και ως εκ τούτου έχουν σημαντικό αντίκτυπο στο καθεστώς θερμοκρασίας της επιφάνειας και της ατμόσφαιρας της Γης.

Η αρχική σύνθεση της ατμόσφαιρας ενός πλανήτη εξαρτάται συνήθως από τις χημικές και θερμοκρασιακές ιδιότητες του ήλιου κατά τον σχηματισμό των πλανητών και την επακόλουθη απελευθέρωση εξωτερικών αερίων. Στη συνέχεια, η σύνθεση του κελύφους αερίου εξελίσσεται υπό την επίδραση διαφόρων παραγόντων.

Οι ατμόσφαιρες της Αφροδίτης και του Άρη αποτελούνται κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα με μικρές προσθήκες αζώτου, αργού, οξυγόνου και άλλων αερίων. Η ατμόσφαιρα της Γης είναι σε μεγάλο βαθμό το προϊόν των οργανισμών που ζουν σε αυτήν. Οι γίγαντες αερίων χαμηλής θερμοκρασίας - ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας - μπορούν να διατηρήσουν κυρίως αέρια χαμηλού μοριακού βάρους - υδρογόνο και ήλιο. Οι γίγαντες αερίων υψηλής θερμοκρασίας, όπως ο Osiris ή το 51 Pegasi b, αντίθετα, δεν μπορούν να το κρατήσουν και τα μόρια της ατμόσφαιράς τους διασκορπίζονται στο διάστημα. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει αργά και συνεχώς.

Αζωτο,Το πιο κοινό αέριο στην ατμόσφαιρα, είναι χημικά ανενεργό.

Οξυγόνο, σε αντίθεση με το άζωτο, είναι ένα χημικά πολύ ενεργό στοιχείο. Η ειδική λειτουργία του οξυγόνου είναι η οξείδωση της οργανικής ύλης ετερότροφων οργανισμών, πετρωμάτων και υπο-οξειδωμένων αερίων που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα από τα ηφαίστεια. Χωρίς οξυγόνο, δεν θα υπήρχε αποσύνθεση της νεκρής οργανικής ύλης.

Ατμοσφαιρική δομή

Η δομή της ατμόσφαιρας αποτελείται από δύο μέρη: το εσωτερικό - την τροπόσφαιρα, τη στρατόσφαιρα, τη μεσόσφαιρα και τη θερμόσφαιρα, ή ιονόσφαιρα, και το εξωτερικό - τη μαγνητόσφαιρα (εξώσφαιρα).

1) Τροπόσφαιρα– αυτό είναι το κατώτερο μέρος της ατμόσφαιρας στο οποίο συγκεντρώνονται τα 3/4 δηλ. ~ 80% της συνολικής ατμόσφαιρας της γης. Το ύψος του καθορίζεται από την ένταση των κατακόρυφων (αύξουσας ή φθίνουσας) ροής αέρα που προκαλείται από τη θέρμανση της επιφάνειας της γης και του ωκεανού, επομένως το πάχος της τροπόσφαιρας στον ισημερινό είναι 16–18 km, σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη 10–11 km, και στους πόλους – έως 8 χλμ. Η θερμοκρασία του αέρα στην τροπόσφαιρα σε υψόμετρο μειώνεται κατά 0,6ºС για κάθε 100 m και κυμαίνεται από +40 έως -50ºС.

2)Στρατόσφαιραβρίσκεται πάνω από την τροπόσφαιρα και έχει ύψος έως και 50 km από την επιφάνεια του πλανήτη. Η θερμοκρασία σε υψόμετρο έως 30 km είναι σταθερή -50ºС. Στη συνέχεια αρχίζει να ανεβαίνει και σε υψόμετρο 50 km φτάνει τους +10ºС.

Το ανώτερο όριο της βιόσφαιρας είναι η οθόνη του όζοντος.

Το πλέγμα του όζοντος είναι ένα στρώμα της ατμόσφαιρας εντός της στρατόσφαιρας, που βρίσκεται σε διαφορετικά ύψη από την επιφάνεια της Γης και έχει μέγιστη πυκνότητα όζοντος σε υψόμετρο 20-26 km.

Το ύψος της στιβάδας του όζοντος στους πόλους υπολογίζεται στα 7-8 km, στον ισημερινό στα 17-18 km και το μέγιστο ύψος παρουσίας του όζοντος είναι 45-50 km. Η ζωή πάνω από την ασπίδα του όζοντος είναι αδύνατη λόγω της σκληρής υπεριώδους ακτινοβολίας του Ήλιου. Εάν συμπιέσετε όλα τα μόρια του όζοντος, θα έχετε ένα στρώμα ~ 3 χιλιοστών γύρω από τον πλανήτη.

3) Μεσόσφαιρα– το ανώτερο όριο αυτού του στρώματος βρίσκεται σε ύψος μέχρι 80 km. Το κύριο χαρακτηριστικό του είναι η απότομη πτώση της θερμοκρασίας -90ºС στο ανώτατο όριο. Εδώ καταγράφονται νυχτερινά νέφη που αποτελούνται από κρυστάλλους πάγου.

4) Ιονόσφαιρα (θερμόσφαιρα) -βρίσκεται σε υψόμετρο 800 km και χαρακτηρίζεται από σημαντική αύξηση της θερμοκρασίας:

150 km θερμοκρασία +240ºС,

200 km θερμοκρασία +500ºС,

600 km θερμοκρασία +1500ºС.

Υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας από τον Ήλιο, τα αέρια βρίσκονται σε ιονισμένη κατάσταση. Ο ιονισμός συνδέεται με τη λάμψη των αερίων και την εμφάνιση σέλας.

Η ιονόσφαιρα έχει την ικανότητα να ανακλά επανειλημμένα ραδιοκύματα, γεγονός που εξασφαλίζει ραδιοεπικοινωνίες σε μεγάλες αποστάσεις στον πλανήτη.

5) Εξώσφαιρα– βρίσκεται πάνω από 800 km και εκτείνεται έως και 3000 km. Εδώ η θερμοκρασία είναι >2000ºС. Η ταχύτητα κίνησης του αερίου πλησιάζει την κρίσιμη ~ 11,2 km/sec. Τα κυρίαρχα άτομα είναι το υδρογόνο και το ήλιο, τα οποία σχηματίζουν ένα φωτεινό στέμμα γύρω από τη Γη, που εκτείνεται σε υψόμετρο 20.000 km.

Λειτουργίες της ατμόσφαιρας

1) Θερμορυθμιστικό - ο καιρός και το κλίμα στη Γη εξαρτώνται από την κατανομή της θερμότητας και της πίεσης.

2) Διατήρηση της ζωής.

3) Στην τροπόσφαιρα συμβαίνουν παγκόσμιες κάθετες και οριζόντιες κινήσεις των μαζών αέρα, οι οποίες καθορίζουν τον κύκλο του νερού και την ανταλλαγή θερμότητας.

4) Σχεδόν όλες οι επιφανειακές γεωλογικές διεργασίες προκαλούνται από την αλληλεπίδραση της ατμόσφαιρας, της λιθόσφαιρας και της υδρόσφαιρας.

5) Προστατευτικό - η ατμόσφαιρα προστατεύει τη γη από το διάστημα, την ηλιακή ακτινοβολία και τη σκόνη μετεωριτών.

Λειτουργίες της ατμόσφαιρας. Χωρίς την ατμόσφαιρα, η ζωή στη Γη θα ήταν αδύνατη. Ένα άτομο καταναλώνει 12-15 κιλά καθημερινά. αέρα, εισπνέοντας κάθε λεπτό από 5 έως 100 λίτρα, που υπερβαίνει σημαντικά τη μέση ημερήσια ανάγκη σε τροφή και νερό. Επιπλέον, η ατμόσφαιρα προστατεύει αξιόπιστα τους ανθρώπους από κινδύνους που τους απειλούν από το διάστημα: δεν επιτρέπει να περάσουν μετεωρίτες ή κοσμική ακτινοβολία. Ένας άνθρωπος μπορεί να ζήσει χωρίς φαγητό για πέντε εβδομάδες, χωρίς νερό για πέντε ημέρες, χωρίς αέρα για πέντε λεπτά. Η κανονική ανθρώπινη ζωή δεν απαιτεί μόνο αέρα, αλλά και μια ορισμένη καθαρότητά του. Η υγεία των ανθρώπων, η κατάσταση της χλωρίδας και της πανίδας, η αντοχή και η ανθεκτικότητα των κτιριακών κατασκευών και κατασκευών εξαρτώνται από την ποιότητα του αέρα. Ο μολυσμένος αέρας είναι καταστροφικός για τα νερά, τη γη, τις θάλασσες και τα εδάφη. Η ατμόσφαιρα καθορίζει το φως και ρυθμίζει τα θερμικά καθεστώτα της γης, συμβάλλει στην ανακατανομή της θερμότητας στον πλανήτη. Το κέλυφος αερίου προστατεύει τη Γη από την υπερβολική ψύξη και θέρμανση. Εάν ο πλανήτης μας δεν περιβαλλόταν από ένα κέλυφος αέρα, τότε μέσα σε μια μέρα το πλάτος των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας θα έφτανε τους 200 C. Η ατμόσφαιρα σώζει οτιδήποτε ζει στη Γη από τις καταστροφικές υπεριώδεις ακτίνες, τις ακτίνες Χ και τις κοσμικές ακτίνες. Η ατμόσφαιρα παίζει μεγάλο ρόλο στη διανομή του φωτός. Ο αέρας του σπάει τις ακτίνες του ήλιου σε ένα εκατομμύριο μικρές ακτίνες, τις διασκορπίζει και δημιουργεί ομοιόμορφο φωτισμό. Η ατμόσφαιρα λειτουργεί ως αγωγός των ήχων.

ατμόσφαιρα της γης

Ατμόσφαιρα(από. Παλαιά Ελληνικάἀτμός - ατμός και σφαῖρα - μπάλα) - αέριοκοχύλι ( γεωσφαίρα), που περιβάλλει τον πλανήτη Γη. Η εσωτερική του επιφάνεια καλύπτει υδροσφαίρακαι εν μέρει φλοιός, το εξωτερικό συνορεύει με το εγγύς στη Γη τμήμα του διαστήματος.

Το σύνολο των κλάδων της φυσικής και της χημείας που μελετούν την ατμόσφαιρα συνήθως ονομάζεται ατμοσφαιρική φυσική. Η ατμόσφαιρα καθορίζει καιρόςστην επιφάνεια της Γης, μελετώντας τον καιρό μετεωρολογίακαι μακροπρόθεσμες παραλλαγές κλίμα - κλιματολογία.

Η δομή της ατμόσφαιρας

Η δομή της ατμόσφαιρας

Τροποσφαίρα

Το ανώτερο όριο του είναι σε υψόμετρο 8-10 km σε πολικά, 10-12 km σε εύκρατα και 16-18 km σε τροπικά γεωγραφικά πλάτη. χαμηλότερο το χειμώνα από το καλοκαίρι. Το κατώτερο, κύριο στρώμα της ατμόσφαιρας. Περιέχει περισσότερο από το 80% της συνολικής μάζας του ατμοσφαιρικού αέρα και περίπου το 90% όλων των υδρατμών που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα. Στην τροπόσφαιρα είναι ιδιαίτερα ανεπτυγμένα ταραχήΚαι μεταγωγή, προκύψει σύννεφα, αναπτύσσονται κυκλώνεςΚαι αντικυκλώνες. Η θερμοκρασία μειώνεται με την αύξηση του υψομέτρου με τη μέση κατακόρυφη βαθμίδα 0,65°/100 m

Ως «κανονικές συνθήκες» γίνονται δεκτές στην επιφάνεια της Γης: πυκνότητα 1,2 kg/m3, βαρομετρική πίεση 101,35 kPa, θερμοκρασία συν 20 °C και σχετική υγρασία 50%. Αυτοί οι δείκτες υπό όρους έχουν καθαρά μηχανική σημασία.

Στρατόσφαιρα

Ένα στρώμα της ατμόσφαιρας που βρίσκεται σε υψόμετρο από 11 έως 50 km. Χαρακτηρίζεται από μια ελαφρά μεταβολή της θερμοκρασίας στο στρώμα 11-25 km (κατώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας) και μια αύξηση στο στρώμα 25-40 km από -56,5 σε 0,8 ° ΜΕ(ανώτερο στρώμα της στρατόσφαιρας ή της περιοχής αναστροφές). Έχοντας φτάσει σε μια τιμή περίπου 273 K (σχεδόν 0 ° C) σε υψόμετρο περίπου 40 km, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή μέχρι υψόμετρο περίπου 55 km. Αυτή η περιοχή σταθερής θερμοκρασίας ονομάζεται στρατόπαυσηκαι είναι το όριο μεταξύ της στρατόσφαιρας και μεσόσφαιρα.

Στρατόπαυση

Το οριακό στρώμα της ατμόσφαιρας μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας. Στην κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας υπάρχει μέγιστη (περίπου 0 °C).

Μεσόσφαιρα

ατμόσφαιρα της γης

Μεσόσφαιραξεκινά από υψόμετρο 50 km και εκτείνεται σε 80-90 km. Η θερμοκρασία μειώνεται με το ύψος με μέση κατακόρυφη κλίση (0,25-0,3)°/100 m. Η κύρια ενεργειακή διαδικασία είναι η μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία. Πολύπλοκες φωτοχημικές διεργασίες που περιλαμβάνουν ελεύθερες ρίζες, δονητικά διεγερμένα μόρια κ.λπ., προκαλούν τη λάμψη της ατμόσφαιρας.

Μεσόπαυση

Μεταβατικό στρώμα μεταξύ της μεσόσφαιρας και της θερμόσφαιρας. Υπάρχει ένα ελάχιστο στην κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας (περίπου -90 °C).

Γραμμή Karman

Το ύψος πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, που είναι συμβατικά αποδεκτό ως το όριο μεταξύ της ατμόσφαιρας της Γης και του διαστήματος.

Θερμόσφαιρα

Κύριο άρθρο: Θερμόσφαιρα

Το ανώτατο όριο είναι περίπου 800 χλμ. Η θερμοκρασία ανεβαίνει σε υψόμετρα 200-300 km, όπου φτάνει σε τιμές της τάξης των 1500 K, μετά την οποία παραμένει σχεδόν σταθερή σε μεγάλα υψόμετρα. Υπό την επίδραση της υπεριώδους και της ηλιακής ακτινοβολίας ακτίνων Χ και της κοσμικής ακτινοβολίας, εμφανίζεται ο ιονισμός του αέρα (" σέλας") - κύριες περιοχές ιονόσφαιραβρίσκονται μέσα στη θερμόσφαιρα. Σε υψόμετρα άνω των 300 χλμ. κυριαρχεί το ατομικό οξυγόνο.

Ατμοσφαιρικά στρώματα έως υψόμετρο 120 km

Εξώσφαιρα (σφαίρα σκέδασης)

Εξώσφαιρα- ζώνη διασποράς, το εξωτερικό τμήμα της θερμόσφαιρας, που βρίσκεται πάνω από 700 km. Το αέριο στην εξώσφαιρα είναι πολύ σπάνιο και από εδώ τα σωματίδια του διαρρέουν στον διαπλανητικό χώρο ( διάλυση).

Σε υψόμετρο 100 km, η ατμόσφαιρα είναι ένα ομοιογενές, καλά αναμεμειγμένο μείγμα αερίων. Στα υψηλότερα στρώματα, η κατανομή των αερίων κατά ύψος εξαρτάται από τα μοριακά τους βάρη· η συγκέντρωση των βαρύτερων αερίων μειώνεται ταχύτερα με την απόσταση από την επιφάνεια της Γης. Λόγω της μείωσης της πυκνότητας του αερίου, η θερμοκρασία πέφτει από 0 °C στη στρατόσφαιρα σε -110 °C στη μεσόσφαιρα. Ωστόσο, η κινητική ενέργεια των μεμονωμένων σωματιδίων σε υψόμετρα 200-250 km αντιστοιχεί σε θερμοκρασία ~1500 °C. Πάνω από τα 200 km παρατηρούνται σημαντικές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία και την πυκνότητα των αερίων σε χρόνο και χώρο.

Σε υψόμετρο περίπου 2000-3000 km, η εξώσφαιρα μετατρέπεται σταδιακά στο λεγόμενο κοντά στο διαστημικό κενό, το οποίο είναι γεμάτο με εξαιρετικά σπάνια σωματίδια διαπλανητικού αερίου, κυρίως άτομα υδρογόνου. Αλλά αυτό το αέριο αντιπροσωπεύει μόνο ένα μέρος της διαπλανητικής ύλης. Το άλλο μέρος αποτελείται από σωματίδια σκόνης κομητικής και μετεωρικής προέλευσης. Εκτός από τα εξαιρετικά σπάνια σωματίδια σκόνης, ηλεκτρομαγνητική και σωματική ακτινοβολία ηλιακής και γαλαξιακής προέλευσης διεισδύει σε αυτόν τον χώρο.

Η τροπόσφαιρα αντιπροσωπεύει περίπου το 80% της μάζας της ατμόσφαιρας, η στρατόσφαιρα - περίπου το 20%. η μάζα της μεσόσφαιρας δεν είναι μεγαλύτερη από 0,3%, η θερμόσφαιρα είναι μικρότερη από το 0,05% της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας. Με βάση τις ηλεκτρικές ιδιότητες της ατμόσφαιρας, διακρίνονται η νετρονόσφαιρα και η ιονόσφαιρα. Αυτή τη στιγμή πιστεύεται ότι η ατμόσφαιρα εκτείνεται σε υψόμετρο 2000-3000 km.

Ανάλογα με τη σύσταση του αερίου στην ατμόσφαιρα, εκπέμπουν ομόσφαιραΚαι ετερόσφαιρα. Ετερόσφαιρα - Αυτή είναι η περιοχή όπου η βαρύτητα επηρεάζει τον διαχωρισμό των αερίων, αφού η ανάμειξή τους σε τέτοιο υψόμετρο είναι αμελητέα. Αυτό συνεπάγεται μια μεταβλητή σύνθεση της ετεροσφαιρίας. Κάτω από αυτό βρίσκεται ένα καλά αναμεμειγμένο, ομοιογενές μέρος της ατμόσφαιρας, που ονομάζεται ομόσφαιρα. Το όριο μεταξύ αυτών των στρωμάτων ονομάζεται παύση turbo, βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 120 χλμ.

Φυσικές ιδιότητες

Το πάχος της ατμόσφαιρας είναι περίπου 2000 - 3000 km από την επιφάνεια της Γης. Ολική μάζα αέρας- (5,1-5,3)×10 18 κιλά. Μοριακή μάζακαθαρός ξηρός αέρας είναι 28.966. Πίεσηστους 0 °C στο επίπεδο της θάλασσας 101.325 kPa; κρίσιμη θερμοκρασία-140,7°C; κρίσιμη πίεση 3,7 MPa; ντο Π 1,0048×10 3 J/(kg K) (στους 0 °C), ντο v 0,7159×10 3 J/(kg K) (στους 0 °C). Η διαλυτότητα του αέρα στο νερό στους 0 °C είναι 0,036%, στους 25 °C - 0,22%.

Φυσιολογικές και άλλες ιδιότητες της ατμόσφαιρας

Ήδη σε υψόμετρο 5 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας αναπτύσσεται ένα ανεκπαίδευτο άτομο πείνα οξυγόνουκαι χωρίς προσαρμογή, η απόδοση ενός ατόμου μειώνεται σημαντικά. Η φυσιολογική ζώνη της ατμόσφαιρας τελειώνει εδώ. Η ανθρώπινη αναπνοή καθίσταται αδύνατη σε υψόμετρο 15 km, αν και μέχρι περίπου 115 km η ατμόσφαιρα περιέχει οξυγόνο.

Η ατμόσφαιρα μας τροφοδοτεί με το απαραίτητο οξυγόνο για την αναπνοή. Ωστόσο, λόγω της πτώσης της συνολικής πίεσης της ατμόσφαιρας, καθώς ανεβαίνετε στο υψόμετρο, η μερική πίεση του οξυγόνου μειώνεται ανάλογα.

Οι ανθρώπινοι πνεύμονες περιέχουν συνεχώς περίπου 3 λίτρα κυψελιδικού αέρα. Μερική πίεσηΤο οξυγόνο στον κυψελιδικό αέρα σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση είναι 110 mm Hg. Τέχνη, πίεση διοξειδίου του άνθρακα - 40 mm Hg. Art., και υδρατμοί - 47 mm Hg. Τέχνη. Με την αύξηση του υψομέτρου, η πίεση του οξυγόνου πέφτει και η συνολική τάση ατμών του νερού και του διοξειδίου του άνθρακα στους πνεύμονες παραμένει σχεδόν σταθερή - περίπου 87 mm Hg. Τέχνη. Η παροχή οξυγόνου στους πνεύμονες θα σταματήσει εντελώς όταν η πίεση του αέρα του περιβάλλοντος γίνει ίση με αυτήν την τιμή.

Σε υψόμετρο περίπου 19-20 km, η ατμοσφαιρική πίεση πέφτει στα 47 mm Hg. Τέχνη. Επομένως, σε αυτό το υψόμετρο, το νερό και το διάμεσο υγρό αρχίζουν να βράζουν στο ανθρώπινο σώμα. Έξω από την καμπίνα υπό πίεση σε αυτά τα υψόμετρα, ο θάνατος επέρχεται σχεδόν ακαριαία. Έτσι, από την άποψη της ανθρώπινης φυσιολογίας, το "διάστημα" ξεκινά ήδη σε υψόμετρο 15-19 km.

Πυκνά στρώματα αέρα - η τροπόσφαιρα και η στρατόσφαιρα - μας προστατεύουν από τις καταστροφικές συνέπειες της ακτινοβολίας. Με επαρκή αραίωση του αέρα, σε υψόμετρα άνω των 36 km, οι ιονιστές έχουν έντονη επίδραση στο σώμα. ακτινοβολία- Πρωτογενείς κοσμικές ακτίνες. Σε υψόμετρα άνω των 40 χιλιομέτρων, το υπεριώδες τμήμα του ηλιακού φάσματος είναι επικίνδυνο για τον άνθρωπο.

Καθώς ανεβαίνουμε σε ένα όλο και μεγαλύτερο ύψος πάνω από την επιφάνεια της Γης, τέτοια γνωστά φαινόμενα παρατηρούνται στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας όπως η διάδοση του ήχου, η εμφάνιση αεροδυναμικής ανελκυστήραςκαι αντίσταση, μεταφορά θερμότητας μεταγωγήκαι τα λοιπά.

Σε σπάνια στρώματα αέρα, κατανομή ήχοςαποδεικνύεται αδύνατο. Μέχρι υψόμετρα 60-90 km, εξακολουθεί να είναι δυνατή η χρήση αντίστασης αέρα και ανύψωσης για ελεγχόμενη αεροδυναμική πτήση. Ξεκινώντας όμως από υψόμετρα 100-130 km, έννοιες γνώριμες σε κάθε πιλότο αριθμοί ΜΚαι φράγμα ήχουχάνουν το νόημά τους, υπάρχει μια υπό όρους Γραμμή Karmanπέρα από την οποία ξεκινά η σφαίρα της καθαρά βαλλιστικής πτήσης, η οποία μπορεί να ελεγχθεί μόνο με τη χρήση αντιδραστικών δυνάμεων.

Σε υψόμετρα άνω των 100 km, η ατμόσφαιρα στερείται μια άλλη αξιοσημείωτη ιδιότητα - την ικανότητα να απορροφά, να μεταδίδει και να μεταδίδει θερμική ενέργεια με μεταφορά (δηλαδή με ανάμιξη αέρα). Αυτό σημαίνει ότι διάφορα στοιχεία εξοπλισμού στον τροχιακό διαστημικό σταθμό δεν θα μπορούν να ψύχονται από το εξωτερικό με τον ίδιο τρόπο που γίνεται συνήθως σε ένα αεροπλάνο - με τη βοήθεια πίδακες αέρα και θερμαντικά σώματα αέρα. Σε τέτοιο ύψος, όπως στο διάστημα γενικά, ο μόνος τρόπος μεταφοράς θερμότητας είναι θερμική ακτινοβολία.

Ατμοσφαιρική σύνθεση

Σύνθεση ξηρού αέρα

Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται κυρίως από αέρια και διάφορες ακαθαρσίες (σκόνη, σταγονίδια νερού, παγοκρύσταλλοι, θαλάσσια άλατα, προϊόντα καύσης).

Η συγκέντρωση των αερίων που συνθέτουν την ατμόσφαιρα είναι σχεδόν σταθερή, με εξαίρεση το νερό (H 2 O) και το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2).

Σύνθεση ξηρού αέρα
Αζωτο
Οξυγόνο
Αργόν
Νερό
Διοξείδιο του άνθρακα
Νέο
Ήλιο
Μεθάνιο
Κρυπτόν
Υδρογόνο
Ξένο
Οξείδιο του αζώτου

Εκτός από τα αέρια που αναφέρονται στον πίνακα, η ατμόσφαιρα περιέχει SO 2, NH 3, CO, όζο, υδρογονάνθρακες, HCl, HF, ζευγάρια Hg, I 2 , και επίσης ΟΧΙκαι πολλά άλλα αέρια σε μικρές ποσότητες. Η τροπόσφαιρα περιέχει συνεχώς μεγάλο αριθμό αιωρούμενων στερεών και υγρών σωματιδίων ( αερόλυμα).

Ιστορία ατμοσφαιρικού σχηματισμού

Σύμφωνα με την πιο κοινή θεωρία, η ατμόσφαιρα της Γης είχε τέσσερις διαφορετικές συνθέσεις με την πάροδο του χρόνου. Αρχικά αποτελούνταν από ελαφρά αέρια ( υδρογόνοΚαι ήλιο), που καταγράφηκε από το διαπλανητικό διάστημα. Αυτό είναι το λεγόμενο πρωταρχική ατμόσφαιρα(πριν από περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια). Στο επόμενο στάδιο, η ενεργή ηφαιστειακή δραστηριότητα οδήγησε στον κορεσμό της ατμόσφαιρας με αέρια άλλα από το υδρογόνο (διοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία, υδρατμούς). Έτσι διαμορφώθηκε δευτερεύουσα ατμόσφαιρα(περίπου τρία δισεκατομμύρια χρόνια πριν από τη σημερινή ημέρα). Αυτή η ατμόσφαιρα ήταν αναζωογονητική. Επιπλέον, η διαδικασία σχηματισμού της ατμόσφαιρας προσδιορίστηκε από τους ακόλουθους παράγοντες:

διαρροή ελαφρών αερίων (υδρογόνο και ήλιο) σε διαπλανητικό χώρο;

χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, των κεραυνών και ορισμένων άλλων παραγόντων.

Σταδιακά αυτοί οι παράγοντες οδήγησαν στο σχηματισμό τριτογενής ατμόσφαιρα, που χαρακτηρίζεται από πολύ χαμηλότερη περιεκτικότητα σε υδρογόνο και πολύ μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα (που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα χημικών αντιδράσεων από αμμωνία και υδρογονάνθρακες).

Αζωτο

Ο σχηματισμός μεγάλης ποσότητας N 2 οφείλεται στην οξείδωση της ατμόσφαιρας αμμωνίας-υδρογόνου από το μοριακό O 2, το οποίο άρχισε να προέρχεται από την επιφάνεια του πλανήτη ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, που ξεκίνησε πριν από 3 δισεκατομμύρια χρόνια. Το N2 απελευθερώνεται επίσης στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα της απονιτροποίησης των νιτρικών και άλλων ενώσεων που περιέχουν άζωτο. Το άζωτο οξειδώνεται από το όζον σε ΝΟ στην ανώτερη ατμόσφαιρα.

Το άζωτο N 2 αντιδρά μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες (για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια εκκένωσης κεραυνού). Η οξείδωση του μοριακού αζώτου από το όζον κατά τις ηλεκτρικές εκκενώσεις χρησιμοποιείται στη βιομηχανική παραγωγή αζωτούχων λιπασμάτων. Μπορούν να το οξειδώσουν με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και να το μετατρέψουν σε βιολογικά ενεργή μορφή. κυανοβακτήρια (γαλαζοπράσινα φύκια)και οζώδη βακτήρια που σχηματίζουν ριζόβια συμβίωσηΜε όσπριαφυτά, τα λεγόμενα πράσινη κοπριά.

Οξυγόνο

Η σύνθεση της ατμόσφαιρας άρχισε να αλλάζει ριζικά με την εμφάνιση στη Γη ζωντανοί οργανισμοί, σαν άποτέλεσμα φωτοσύνθεσησυνοδεύεται από απελευθέρωση οξυγόνου και απορρόφηση διοξειδίου του άνθρακα. Αρχικά, το οξυγόνο ξοδεύτηκε για την οξείδωση ανηγμένων ενώσεων - αμμωνία, υδρογονάνθρακες, νιτρώδης μορφή αδέναςπου περιέχονται στους ωκεανούς κλπ. Στο τέλος αυτού του σταδίου, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα άρχισε να αυξάνεται. Σταδιακά, σχηματίστηκε μια σύγχρονη ατμόσφαιρα με οξειδωτικές ιδιότητες. Επειδή αυτό προκάλεσε σοβαρές και απότομες αλλαγές σε πολλές διαδικασίες που συμβαίνουν στο ατμόσφαιρα, λιθόσφαιραΚαι βιόσφαιρα, αυτή η εκδήλωση ονομάστηκε Καταστροφή οξυγόνου.

Στη διάρκεια Φανεροζωικόη σύνθεση της ατμόσφαιρας και η περιεκτικότητα σε οξυγόνο υπέστησαν αλλαγές. Συσχετίστηκαν κυρίως με τον ρυθμό εναπόθεσης οργανικών ιζημάτων. Έτσι, σε περιόδους συσσώρευσης άνθρακα, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα προφανώς ξεπέρασε σημαντικά το σύγχρονο επίπεδο.

Διοξείδιο του άνθρακα

Η περιεκτικότητα σε CO 2 στην ατμόσφαιρα εξαρτάται από την ηφαιστειακή δραστηριότητα και τις χημικές διεργασίες στα κελύφη της γης, αλλά κυρίως από την ένταση της βιοσύνθεσης και της αποσύνθεσης της οργανικής ύλης στο βιόσφαιρα Γη. Σχεδόν ολόκληρη η τρέχουσα βιομάζα του πλανήτη (περίπου 2,4 × 10 12 τόνοι ) σχηματίζεται λόγω του διοξειδίου του άνθρακα, του αζώτου και των υδρατμών που περιέχονται στον ατμοσφαιρικό αέρα. Θαμμένος μέσα ωκεανός, V βάλτουςκαι στο δάσηη οργανική ύλη μετατρέπεται σε κάρβουνο, λάδιΚαι φυσικό αέριο. (εκ. Γεωχημικός κύκλος άνθρακα)

ευγενή αέρια

Πηγή αδρανών αερίων - αργόν, ήλιοΚαι κρυπτόν- ηφαιστειακές εκρήξεις και αποσύνθεση ραδιενεργών στοιχείων. Η Γη γενικά και η ατμόσφαιρα ειδικότερα έχουν εξαντληθεί από αδρανή αέρια σε σύγκριση με το διάστημα. Πιστεύεται ότι ο λόγος για αυτό έγκειται στη συνεχή διαρροή αερίων στον διαπλανητικό χώρο.

Μόλυνση του αέρα

Πρόσφατα, η εξέλιξη της ατμόσφαιρας έχει αρχίσει να επηρεάζεται από Ο άνθρωπος. Το αποτέλεσμα των δραστηριοτήτων του ήταν μια σταθερή σημαντική αύξηση της περιεκτικότητας σε διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα λόγω της καύσης καυσίμων υδρογονανθράκων που συσσωρεύτηκαν σε προηγούμενες γεωλογικές εποχές. Τεράστιες ποσότητες CO 2 καταναλώνονται κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης και απορροφώνται από τους ωκεανούς του κόσμου. Αυτό το αέριο εισέρχεται στην ατμόσφαιρα λόγω της αποσύνθεσης ανθρακικών πετρωμάτων και οργανικών ουσιών φυτικής και ζωικής προέλευσης, καθώς και λόγω του ηφαιστειακού και της ανθρώπινης βιομηχανικής δραστηριότητας. Τα τελευταία 100 χρόνια, η περιεκτικότητα σε CO 2 στην ατμόσφαιρα έχει αυξηθεί κατά 10%, με το μεγαλύτερο μέρος (360 δισεκατομμύρια τόνοι) να προέρχεται από την καύση καυσίμου. Εάν ο ρυθμός αύξησης της καύσης καυσίμου συνεχιστεί, τότε στα επόμενα 50 - 60 χρόνια η ποσότητα του CO 2 στην ατμόσφαιρα θα διπλασιαστεί και θα μπορούσε να οδηγήσει σε παγκόσμια κλιματική αλλαγή.

Η καύση του καυσίμου είναι η κύρια πηγή ρυπογόνων αερίων ( CO, ΟΧΙ, ΕΤΣΙ 2 ). Το διοξείδιο του θείου οξειδώνεται από το ατμοσφαιρικό οξυγόνο σε ΕΤΣΙ 3 στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, η οποία με τη σειρά της αλληλεπιδρά με το νερό και τους ατμούς αμμωνίας, και το προκύπτον θειικό οξύ (Η 2 ΕΤΣΙ 4 ) Και θειικό αμμώνιο ((ΝΗ 4 ) 2 ΕΤΣΙ 4 ) επιστροφή στην επιφάνεια της Γης με τη μορφή του λεγόμενου. όξινη βροχή. Χρήση ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣοδηγεί σε σημαντική ατμοσφαιρική ρύπανση με οξείδια του αζώτου, υδρογονάνθρακες και ενώσεις μολύβδου ( τετρααιθυλο μόλυβδος Pb(CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

Η ρύπανση της ατμόσφαιρας από αερολύματα προκαλείται τόσο από φυσικά αίτια (ηφαιστειακές εκρήξεις, καταιγίδες σκόνης, συμπαρασυρμό σταγόνων θαλασσινού νερού και γύρης φυτών κ.λπ.) όσο και από ανθρώπινες οικονομικές δραστηριότητες (εξόρυξη μεταλλευμάτων και δομικών υλικών, καύση καυσίμων, παραγωγή τσιμέντου κ.λπ. ). Η έντονη μεγάλης κλίμακας απελευθέρωση σωματιδίων στην ατμόσφαιρα είναι μία από τις πιθανές αιτίες της κλιματικής αλλαγής στον πλανήτη.

Η ατμόσφαιρα της Γης είναι το αέριο περίβλημα του πλανήτη μας. Το κατώτερο όριό του περνά στο επίπεδο του φλοιού και της υδρόσφαιρας της γης και το ανώτερο όριο περνά στην περιοχή κοντά στη Γη του διαστήματος. Η ατμόσφαιρα περιέχει περίπου 78% άζωτο, 20% οξυγόνο, έως 1% αργό, διοξείδιο του άνθρακα, υδρογόνο, ήλιο, νέον και μερικά άλλα αέρια.

Αυτό το κέλυφος της γης χαρακτηρίζεται από σαφώς καθορισμένο στρώμα. Τα στρώματα της ατμόσφαιρας καθορίζονται από την κατακόρυφη κατανομή της θερμοκρασίας και τις διαφορετικές πυκνότητες των αερίων σε διαφορετικά επίπεδα. Διακρίνονται τα ακόλουθα στρώματα της ατμόσφαιρας της Γης: τροπόσφαιρα, στρατόσφαιρα, μεσόσφαιρα, θερμόσφαιρα, εξώσφαιρα. Η ιονόσφαιρα διαχωρίζεται χωριστά.

Έως και το 80% της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας είναι η τροπόσφαιρα - το κατώτερο στρώμα εδάφους της ατμόσφαιρας. Η τροπόσφαιρα στις πολικές ζώνες βρίσκεται σε επίπεδο έως και 8-10 km πάνω από την επιφάνεια της γης, στην τροπική ζώνη - έως το μέγιστο 16-18 km. Μεταξύ της τροπόσφαιρας και του υπερκείμενου στρώματος της στρατόσφαιρας υπάρχει μια τροπόπαυση - ένα μεταβατικό στρώμα. Στην τροπόσφαιρα, η θερμοκρασία μειώνεται καθώς αυξάνεται το υψόμετρο, και ομοίως, η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται με το υψόμετρο. Η μέση βαθμίδα θερμοκρασίας στην τροπόσφαιρα είναι 0,6°C ανά 100 m. Η θερμοκρασία σε διαφορετικά επίπεδα αυτού του κελύφους καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά της απορρόφησης της ηλιακής ακτινοβολίας και την αποτελεσματικότητα της μεταφοράς. Σχεδόν όλη η ανθρώπινη δραστηριότητα λαμβάνει χώρα στην τροπόσφαιρα. Τα ψηλότερα βουνά δεν υπερβαίνουν την τροπόσφαιρα· μόνο οι αεροπορικές μεταφορές μπορούν να διασχίσουν το ανώτερο όριο αυτού του κελύφους σε μικρό ύψος και να βρίσκονται στη στρατόσφαιρα. Ένα μεγάλο ποσοστό υδρατμών βρίσκεται στην τροπόσφαιρα, η οποία είναι υπεύθυνη για το σχηματισμό σχεδόν όλων των νεφών. Επίσης, σχεδόν όλα τα αερολύματα (σκόνη, καπνός κ.λπ.) που σχηματίζονται στην επιφάνεια της γης συγκεντρώνονται στην τροπόσφαιρα. Στο οριακό κατώτερο στρώμα της τροπόσφαιρας, οι καθημερινές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και της υγρασίας του αέρα είναι έντονες και η ταχύτητα του ανέμου συνήθως μειώνεται (αυξάνεται με την αύξηση του υψομέτρου). Στην τροπόσφαιρα, υπάρχει μια μεταβλητή διαίρεση του πάχους του αέρα σε μάζες αέρα στην οριζόντια κατεύθυνση, οι οποίες διαφέρουν σε ορισμένα χαρακτηριστικά ανάλογα με τη ζώνη και την περιοχή σχηματισμού τους. Στα ατμοσφαιρικά μέτωπα -τα όρια μεταξύ αέριων μαζών- σχηματίζονται κυκλώνες και αντικυκλώνες, που καθορίζουν τον καιρό σε μια συγκεκριμένη περιοχή για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο.

Η στρατόσφαιρα είναι το στρώμα της ατμόσφαιρας μεταξύ της τροπόσφαιρας και της μεσόσφαιρας. Τα όρια αυτού του στρώματος κυμαίνονται από 8-16 km έως 50-55 km πάνω από την επιφάνεια της Γης. Στη στρατόσφαιρα, η σύσταση αερίου του αέρα είναι περίπου η ίδια με την τροπόσφαιρα. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα είναι η μείωση της συγκέντρωσης υδρατμών και η αύξηση της περιεκτικότητας σε όζον. Το στρώμα του όζοντος της ατμόσφαιρας, το οποίο προστατεύει τη βιόσφαιρα από τις επιθετικές επιδράσεις του υπεριώδους φωτός, βρίσκεται σε επίπεδο 20 έως 30 km. Στη στρατόσφαιρα, η θερμοκρασία αυξάνεται με το υψόμετρο και οι τιμές θερμοκρασίας καθορίζονται από την ηλιακή ακτινοβολία και όχι από τη μεταφορά (κινήσεις των μαζών αέρα), όπως στην τροπόσφαιρα. Η θέρμανση του αέρα στη στρατόσφαιρα οφείλεται στην απορρόφηση της υπεριώδους ακτινοβολίας από το όζον.

Πάνω από τη στρατόσφαιρα η μεσόσφαιρα εκτείνεται σε επίπεδο 80 km. Αυτό το στρώμα της ατμόσφαιρας χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι η θερμοκρασία μειώνεται καθώς το υψόμετρο αυξάνεται από 0 ° C σε - 90 ° C. Αυτή είναι η πιο κρύα περιοχή της ατμόσφαιρας.

Πάνω από τη μεσόσφαιρα βρίσκεται η θερμόσφαιρα μέχρι το επίπεδο των 500 km. Από τα σύνορα με τη μεσόσφαιρα έως την εξώσφαιρα, η θερμοκρασία κυμαίνεται από περίπου 200 K έως 2000 K. Μέχρι το επίπεδο των 500 km, η πυκνότητα του αέρα μειώνεται αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες φορές. Η σχετική σύνθεση των ατμοσφαιρικών συστατικών της θερμόσφαιρας είναι παρόμοια με το επιφανειακό στρώμα της τροπόσφαιρας, αλλά με την αύξηση του υψομέτρου, περισσότερο οξυγόνο γίνεται ατομικό. Ορισμένο ποσοστό μορίων και ατόμων της θερμόσφαιρας βρίσκονται σε ιονισμένη κατάσταση και κατανέμονται σε πολλά στρώματα· τα ενώνει η έννοια της ιονόσφαιρας. Τα χαρακτηριστικά της θερμόσφαιρας ποικίλλουν σε μεγάλο εύρος ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος, την ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας, την εποχή του έτους και την ημέρα.

Το ανώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας είναι η εξώσφαιρα. Αυτό είναι το λεπτότερο στρώμα της ατμόσφαιρας. Στην εξώσφαιρα, η μέση ελεύθερη διαδρομή των σωματιδίων είναι τόσο τεράστια που τα σωματίδια μπορούν ελεύθερα να διαφύγουν στον διαπλανητικό χώρο. Η μάζα της εξώσφαιρας είναι το ένα δέκατο εκατομμυριοστό της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας. Το κατώτερο όριο της εξώσφαιρας είναι το επίπεδο των 450-800 km και το ανώτερο όριο θεωρείται η περιοχή όπου η συγκέντρωση των σωματιδίων είναι ίδια όπως στο διάστημα - αρκετές χιλιάδες χιλιόμετρα από την επιφάνεια της Γης. Η εξώσφαιρα αποτελείται από ιονισμένο αέριο με πλάσμα. Επίσης στην εξώσφαιρα βρίσκονται οι ζώνες ακτινοβολίας του πλανήτη μας.

Παρουσίαση βίντεο - στρώματα της ατμόσφαιρας της Γης:

Σχετικά υλικά:

Η ατμόσφαιρα είναι ένα μείγμα από διάφορα αέρια. Εκτείνεται από την επιφάνεια της Γης σε ύψος 900 km, προστατεύοντας τον πλανήτη από το βλαβερό φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας και περιέχει αέρια απαραίτητα για όλη τη ζωή στον πλανήτη. Η ατμόσφαιρα παγιδεύει τη θερμότητα από τον ήλιο, θερμαίνοντας την επιφάνεια της γης και δημιουργώντας ένα ευνοϊκό κλίμα.

Ατμοσφαιρική σύνθεση

Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται κυρίως από δύο αέρια - άζωτο (78%) και οξυγόνο (21%). Επιπλέον, περιέχει ακαθαρσίες διοξειδίου του άνθρακα και άλλα αέρια. στην ατμόσφαιρα υπάρχει με τη μορφή ατμού, σταγονιδίων υγρασίας στα σύννεφα και κρυστάλλων πάγου.

Στρώματα της ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα αποτελείται από πολλά στρώματα, μεταξύ των οποίων δεν υπάρχουν σαφή όρια. Οι θερμοκρασίες των διαφορετικών στρωμάτων διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους.

• Μαγνητόσφαιρα χωρίς αέρα. Αυτό είναι όπου οι περισσότεροι από τους δορυφόρους της Γης πετούν έξω από την ατμόσφαιρα της Γης.
• Εξώσφαιρα (450-500 km από την επιφάνεια). Σχεδόν καθόλου αέρια. Μερικοί καιρικοί δορυφόροι πετούν στην εξώσφαιρα. Η θερμόσφαιρα (80-450 km) χαρακτηρίζεται από υψηλές θερμοκρασίες, που φτάνουν τους 1700°C στο ανώτερο στρώμα.
• Μεσόσφαιρα (50-80 χλμ.). Σε αυτή την περιοχή, η θερμοκρασία πέφτει καθώς αυξάνεται το υψόμετρο. Εδώ καίγονται οι περισσότεροι μετεωρίτες (θραύσματα διαστημικών πετρωμάτων) που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα.
• Στρατόσφαιρα (15-50 χλμ.). Περιέχει στρώμα όζοντος, δηλαδή στρώμα όζοντος που απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία από τον Ήλιο. Αυτό προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας κοντά στην επιφάνεια της Γης. Τα τζετ αεροπλάνα συνήθως πετούν εδώ γιατί Η ορατότητα σε αυτό το στρώμα είναι πολύ καλή και δεν υπάρχει σχεδόν καμία παρεμβολή που προκαλείται από τις καιρικές συνθήκες.
• Τροποσφαίρα. Το ύψος κυμαίνεται από 8 έως 15 km από την επιφάνεια της γης. Εδώ διαμορφώνεται ο καιρός του πλανήτη, αφού σε Αυτό το στρώμα περιέχει τους περισσότερους υδρατμούς, σκόνη και ανέμους. Η θερμοκρασία μειώνεται με την απόσταση από την επιφάνεια της γης.

Ατμοσφαιρική πίεση

Αν και δεν το νιώθουμε, στρώματα της ατμόσφαιρας ασκούν πίεση στην επιφάνεια της Γης. Είναι υψηλότερο κοντά στην επιφάνεια, και καθώς απομακρύνεστε από αυτήν σταδιακά μειώνεται. Εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ ξηράς και ωκεανού, και επομένως σε περιοχές που βρίσκονται στο ίδιο υψόμετρο πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας υπάρχουν συχνά διαφορετικές πιέσεις. Η χαμηλή πίεση φέρνει υγρό καιρό, ενώ η υψηλή πίεση φέρνει συνήθως καθαρό καιρό.

Μετακίνηση αέριων μαζών στην ατμόσφαιρα

Και οι πιέσεις αναγκάζουν τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας να αναμειχθούν. Έτσι προκύπτουν οι άνεμοι που πνέουν από περιοχές υψηλής πίεσης σε περιοχές χαμηλής πίεσης. Σε πολλές περιοχές, οι τοπικοί άνεμοι προκύπτουν επίσης λόγω των διαφορών στη θερμοκρασία μεταξύ ξηράς και θάλασσας. Τα βουνά έχουν επίσης σημαντική επίδραση στην κατεύθυνση των ανέμων.

Το φαινόμενο του θερμοκηπίου

Το διοξείδιο του άνθρακα και άλλα αέρια που αποτελούν την ατμόσφαιρα της γης παγιδεύουν τη θερμότητα από τον ήλιο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται συνήθως φαινόμενο του θερμοκηπίου, καθώς θυμίζει από πολλές απόψεις την κυκλοφορία της θερμότητας στα θερμοκήπια. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου προκαλεί υπερθέρμανση του πλανήτη στον πλανήτη. Σε περιοχές υψηλής πίεσης - αντικυκλώνες - επικρατεί αίθριος ηλιόλουστος καιρός. Περιοχές χαμηλής πίεσης - κυκλώνες - συνήθως παρουσιάζουν ασταθή καιρό. Θερμότητα και φως εισέρχονται στην ατμόσφαιρα. Τα αέρια παγιδεύουν τη θερμότητα που ανακλάται από την επιφάνεια της γης, προκαλώντας έτσι αύξηση της θερμοκρασίας στη Γη.

Υπάρχει ένα ειδικό στρώμα του όζοντος στη στρατόσφαιρα. Το όζον εμποδίζει το μεγαλύτερο μέρος της υπεριώδους ακτινοβολίας του ήλιου, προστατεύοντας τη Γη και όλη τη ζωή σε αυτήν από αυτήν. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η αιτία της καταστροφής του στρώματος του όζοντος είναι τα ειδικά αέρια διοξειδίου του χλωροφθοράνθρακα που περιέχονται σε ορισμένα αερολύματα και ψυκτικό εξοπλισμό. Πάνω από την Αρκτική και την Ανταρκτική, τεράστιες τρύπες έχουν ανακαλυφθεί στο στρώμα του όζοντος, συμβάλλοντας στην αύξηση της ποσότητας της υπεριώδους ακτινοβολίας που επηρεάζει την επιφάνεια της Γης.

Το όζον σχηματίζεται στην κατώτερη ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα μεταξύ της ηλιακής ακτινοβολίας και των διαφόρων καυσαερίων και αερίων. Συνήθως διασπείρεται σε όλη την ατμόσφαιρα, αλλά εάν σχηματιστεί ένα κλειστό στρώμα ψυχρού αέρα κάτω από ένα στρώμα θερμού αέρα, το όζον συγκεντρώνεται και εμφανίζεται αιθαλομίχλη. Δυστυχώς, αυτό δεν μπορεί να αντικαταστήσει το όζον που χάνεται στις τρύπες του όζοντος.

Μια τρύπα στο στρώμα του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική είναι ξεκάθαρα ορατή σε αυτή τη δορυφορική φωτογραφία. Το μέγεθος της τρύπας ποικίλλει, αλλά οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυξάνεται συνεχώς. Καταβάλλονται προσπάθειες για τη μείωση του επιπέδου των καυσαερίων στην ατμόσφαιρα. Η ατμοσφαιρική ρύπανση πρέπει να μειωθεί και να χρησιμοποιούνται καύσιμα χωρίς καπνό στις πόλεις. Η αιθαλομίχλη προκαλεί ερεθισμό των ματιών και ασφυξία σε πολλούς ανθρώπους.

Η εμφάνιση και η εξέλιξη της ατμόσφαιρας της Γης

Η σύγχρονη ατμόσφαιρα της Γης είναι αποτέλεσμα μακράς εξελικτικής ανάπτυξης. Προέκυψε ως αποτέλεσμα των συνδυασμένων δράσεων γεωλογικών παραγόντων και της ζωτικής δραστηριότητας των οργανισμών. Σε όλη τη γεωλογική ιστορία, η ατμόσφαιρα της γης έχει υποστεί αρκετές βαθιές αλλαγές. Με βάση γεωλογικά δεδομένα και θεωρητικές προϋποθέσεις, η αρχέγονη ατμόσφαιρα της νεαρής Γης, που υπήρχε πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια, θα μπορούσε να αποτελείται από ένα μείγμα αδρανών και ευγενών αερίων με μικρή προσθήκη παθητικού αζώτου (N. A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987· O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993). Επί του παρόντος, η άποψη για τη σύνθεση και τη δομή της πρώιμης ατμόσφαιρας έχει αλλάξει κάπως. Η πρωταρχική ατμόσφαιρα (πρωτο-ατμόσφαιρα) στο αρχαιότερο πρωτοπλανητικό στάδιο., δηλαδή μεγαλύτερη από 4,2 δισεκατομμύρια χρόνια, θα μπορούσε να αποτελείται από ένα μείγμα μεθανίου, αμμωνίας και διοξειδίου του άνθρακα Ως αποτέλεσμα της απαέρωσης του μανδύα και των ενεργών καιρικών φαινομένων που συμβαίνουν στην επιφάνεια της γης, υδρατμοί, ενώσεις άνθρακα με τη μορφή CO 2 και CO, θείο και ενώσεις άρχισαν να εισέρχονται στην ατμόσφαιρα, καθώς και ισχυρά οξέα αλογόνου - HCI, HF, HI και βορικό οξύ, τα οποία συμπληρώθηκαν από μεθάνιο, αμμωνία, υδρογόνο, αργό και μερικά άλλα ευγενή αέρια στην ατμόσφαιρα. Αυτή η πρωτογενής ατμόσφαιρα ήταν εξαιρετικά αραιή. Επομένως, η θερμοκρασία στην επιφάνεια της γης ήταν κοντά στη θερμοκρασία της ακτινοβολίας ισορροπίας (A. S. Monin, 1977).

Με την πάροδο του χρόνου, η σύνθεση αερίου της πρωτογενούς ατμόσφαιρας άρχισε να μεταμορφώνεται υπό την επίδραση των καιρικών διαδικασιών των πετρωμάτων που προεξέχουν στην επιφάνεια της γης, της δραστηριότητας των κυανοβακτηρίων και των γαλαζοπράσινων φυκών, των ηφαιστειακών διεργασιών και της δράσης του ηλιακού φωτός. Αυτό οδήγησε στην αποσύνθεση του μεθανίου σε διοξείδιο του άνθρακα, της αμμωνίας σε άζωτο και υδρογόνο. Το διοξείδιο του άνθρακα, που σιγά-σιγά βυθίστηκε στην επιφάνεια της γης, και το άζωτο άρχισαν να συσσωρεύονται στη δευτερογενή ατμόσφαιρα. Χάρη στη ζωτική δραστηριότητα των γαλαζοπράσινων φυκών, άρχισε να παράγεται οξυγόνο στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, το οποίο όμως στην αρχή ξοδεύτηκε κυρίως στην «οξείδωση των ατμοσφαιρικών αερίων και στη συνέχεια των πετρωμάτων. Ταυτόχρονα, η αμμωνία, οξειδωμένη σε μοριακό άζωτο, άρχισε να συσσωρεύεται εντατικά στην ατμόσφαιρα. Υποτίθεται ότι μια σημαντική ποσότητα αζώτου στη σύγχρονη ατμόσφαιρα είναι λείψανο. Το μεθάνιο και το μονοξείδιο του άνθρακα οξειδώθηκαν σε διοξείδιο του άνθρακα. Το θείο και το υδρόθειο οξειδώθηκαν σε SO 2 και SO 3, τα οποία, λόγω της υψηλής κινητικότητας και ελαφρότητας τους, απομακρύνθηκαν γρήγορα από την ατμόσφαιρα. Έτσι, η ατμόσφαιρα από μια αναγωγική ατμόσφαιρα, όπως ήταν στην Αρχαϊκή και Πρώιμη Προτεροζωική, μετατράπηκε σταδιακά σε οξειδωτική.

Το διοξείδιο του άνθρακα εισήλθε στην ατμόσφαιρα τόσο ως αποτέλεσμα της οξείδωσης μεθανίου όσο και ως αποτέλεσμα της απαέρωσης του μανδύα και της διάβρωσης των πετρωμάτων. Σε περίπτωση που όλο το διοξείδιο του άνθρακα που απελευθερώθηκε σε ολόκληρη την ιστορία της Γης διατηρηθεί στην ατμόσφαιρα, η μερική του πίεση αυτή τη στιγμή θα μπορούσε να γίνει η ίδια όπως στην Αφροδίτη (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Αλλά στη Γη η αντίστροφη διαδικασία λειτουργούσε. Ένα σημαντικό μέρος του διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα διαλύθηκε στην υδρόσφαιρα, στην οποία χρησιμοποιήθηκε από τα υδροβιόντα για να χτίσουν τα κελύφη τους και μετατράπηκε βιογενικά σε ανθρακικά. Ακολούθως, από αυτά σχηματίστηκαν παχιά στρώματα χημειογόνων και οργανικών ανθρακικών αλάτων.

Το οξυγόνο εισήλθε στην ατμόσφαιρα από τρεις πηγές. Για πολύ καιρό, ξεκινώντας από τη στιγμή που εμφανίστηκε η Γη, απελευθερώθηκε κατά την απαέρωση του μανδύα και δαπανήθηκε κυρίως σε οξειδωτικές διεργασίες.Μια άλλη πηγή οξυγόνου ήταν η φωτοδιάσπαση των υδρατμών από τη σκληρή υπεριώδη ηλιακή ακτινοβολία. Εμφανίσεις; Το ελεύθερο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα οδήγησε στο θάνατο των περισσότερων προκαρυωτών που ζούσαν σε συνθήκες αναγωγής. Οι προκαρυωτικοί οργανισμοί άλλαξαν τους οικοτόπους τους. Άφησαν την επιφάνεια της Γης στα βάθη της και τις περιοχές όπου παρέμεναν ακόμη οι συνθήκες ανάκαμψης. Αντικαταστάθηκαν από ευκαρυώτες, οι οποίοι άρχισαν να μετατρέπουν ενεργειακά το διοξείδιο του άνθρακα σε οξυγόνο.

Κατά τη διάρκεια της Αρχαϊκής περιόδου και ένα σημαντικό μέρος του Πρωτοζωικού, σχεδόν όλο το οξυγόνο που προέκυψε τόσο με αβιογενή όσο και με βιογενή τρόπο δαπανήθηκε κυρίως για την οξείδωση του σιδήρου και του θείου. Μέχρι το τέλος του Πρωτοζωικού, όλος ο μεταλλικός δισθενής σίδηρος που βρίσκεται στην επιφάνεια της γης είτε οξειδώθηκε είτε μετακινήθηκε στον πυρήνα της γης. Αυτό προκάλεσε τη μερική πίεση του οξυγόνου στην πρώιμη ατμόσφαιρα του Πρωτοζωικού να αλλάξει.

Στα μέσα του Πρωτοζωικού, η συγκέντρωση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα έφτασε στο σημείο της κριτικής επιτροπής και ανήλθε στο 0,01% των σύγχρονων επιπέδων. Ξεκινώντας από αυτή τη στιγμή, το οξυγόνο άρχισε να συσσωρεύεται στην ατμόσφαιρα και, πιθανότατα, ήδη στο τέλος του Riphean το περιεχόμενό του έφτασε στο σημείο Παστέρ (0,1% του σύγχρονου επιπέδου). Είναι πιθανό το στρώμα του όζοντος να εμφανίστηκε την περίοδο της Βεντίας και να μην εξαφανίστηκε ποτέ.

Η εμφάνιση ελεύθερου οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της γης τόνωσε την εξέλιξη της ζωής και οδήγησε στην εμφάνιση νέων μορφών με πιο προηγμένο μεταβολισμό. Εάν προηγούμενα ευκαρυωτικά μονοκύτταρα φύκια και κυανία, που εμφανίστηκαν στην αρχή του Πρωτοζωικού, απαιτούσαν περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο νερό μόνο 10-3 της σύγχρονης συγκέντρωσής του, τότε με την εμφάνιση μη σκελετικών Μεταζώων στο τέλος της Πρώιμης Βεντίας, Δηλαδή πριν από περίπου 650 εκατομμύρια χρόνια, η συγκέντρωση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα θα πρέπει να είναι σημαντικά υψηλότερη. Εξάλλου, ο Metazoa χρησιμοποιούσε αναπνοή οξυγόνου και αυτό απαιτούσε η μερική πίεση του οξυγόνου να φτάσει σε ένα κρίσιμο επίπεδο - το σημείο Παστέρ. Σε αυτή την περίπτωση, η διαδικασία αναερόβιας ζύμωσης αντικαταστάθηκε από έναν ενεργειακά πιο πολλά υποσχόμενο και προοδευτικό μεταβολισμό οξυγόνου.

Μετά από αυτό, η περαιτέρω συσσώρευση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της γης συνέβη αρκετά γρήγορα. Η προοδευτική αύξηση του όγκου των γαλαζοπράσινων φυκών συνέβαλε στην επίτευξη στην ατμόσφαιρα του απαραίτητου επιπέδου οξυγόνου για την υποστήριξη της ζωής του ζωικού κόσμου. Μια ορισμένη σταθεροποίηση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα συνέβη από τη στιγμή που τα φυτά έφτασαν στη γη - περίπου πριν από 450 εκατομμύρια χρόνια. Η ανάδυση φυτών στη γη, που συνέβη στη Σιλουριακή περίοδο, οδήγησε στην τελική σταθεροποίηση των επιπέδων οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. Από τότε, η συγκέντρωσή του άρχισε να κυμαίνεται σε αρκετά στενά όρια, χωρίς να ξεπερνά ποτέ τα όρια της ύπαρξης της ζωής. Η συγκέντρωση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα έχει σταθεροποιηθεί πλήρως από την εμφάνιση των ανθοφόρων φυτών. Το γεγονός αυτό συνέβη στα μέσα της Κρητιδικής περιόδου, δηλ. πριν από περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια.

Ο κύριος όγκος του αζώτου σχηματίστηκε στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης της Γης, κυρίως λόγω της αποσύνθεσης της αμμωνίας. Με την εμφάνιση των οργανισμών ξεκίνησε η διαδικασία δέσμευσης του ατμοσφαιρικού αζώτου σε οργανική ύλη και ενταφιασμού του σε θαλάσσια ιζήματα. Αφού οι οργανισμοί έφτασαν στην ξηρά, το άζωτο άρχισε να θάβεται σε ηπειρωτικά ιζήματα. Οι διαδικασίες επεξεργασίας ελεύθερου αζώτου εντάθηκαν ιδιαίτερα με την εμφάνιση των χερσαίων φυτών.

Στη στροφή του Κρυπτοζωικού και του Φανεροζωικού, δηλαδή πριν από περίπου 650 εκατομμύρια χρόνια, η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα μειώθηκε στα δέκατα του τοις εκατό και έφτασε σε περιεκτικότητα κοντά στο σύγχρονο επίπεδο μόλις πρόσφατα, περίπου 10-20 εκατομμύρια χρόνια πριν.

Έτσι, η σύσταση αερίου της ατμόσφαιρας όχι μόνο παρείχε ζωτικό χώρο στους οργανισμούς, αλλά καθόρισε επίσης τα χαρακτηριστικά της δραστηριότητας της ζωής τους και συνέβαλε στην εγκατάσταση και την εξέλιξη. Οι αναδυόμενες διαταραχές στην κατανομή της σύνθεσης αερίων της ατμόσφαιρας ευνοϊκές για τους οργανισμούς, τόσο λόγω κοσμικών όσο και πλανητικών λόγων, οδήγησαν σε μαζικές εξαφανίσεις του οργανικού κόσμου, οι οποίες συνέβησαν επανειλημμένα κατά τη διάρκεια του Κρυπτοζωικού και σε ορισμένα όρια της φαινοζωικής ιστορίας.

Εθνοσφαιρικές λειτουργίες της ατμόσφαιρας

Η ατμόσφαιρα της Γης παρέχει τις απαραίτητες ουσίες, ενέργεια και καθορίζει την κατεύθυνση και την ταχύτητα των μεταβολικών διεργασιών. Η σύνθεση αερίου της σύγχρονης ατμόσφαιρας είναι η βέλτιστη για την ύπαρξη και την ανάπτυξη της ζωής. Όντας η περιοχή όπου διαμορφώνεται ο καιρός και το κλίμα, η ατμόσφαιρα πρέπει να δημιουργεί άνετες συνθήκες για τη ζωή των ανθρώπων, των ζώων και της βλάστησης. Οι αποκλίσεις προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση στην ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα και στις καιρικές συνθήκες δημιουργούν ακραίες συνθήκες για τη ζωή της χλωρίδας και της πανίδας, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων.

Η ατμόσφαιρα της Γης όχι μόνο παρέχει τις προϋποθέσεις για την ύπαρξη της ανθρωπότητας, αλλά είναι ο κύριος παράγοντας στην εξέλιξη της εθνόσφαιρας. Ταυτόχρονα, αποδεικνύεται πηγή ενέργειας και πρώτης ύλης για παραγωγή. Γενικά, η ατμόσφαιρα είναι ένας παράγοντας που προστατεύει την ανθρώπινη υγεία και ορισμένες περιοχές, λόγω φυσικογεωγραφικών συνθηκών και ποιότητας ατμοσφαιρικού αέρα, χρησιμεύουν ως χώροι αναψυχής και είναι χώροι που προορίζονται για θεραπευτική αγωγή και αναψυχή ανθρώπων. Έτσι, η ατμόσφαιρα είναι παράγοντας αισθητικής και συναισθηματικής επίδρασης.

Οι λειτουργίες της εθνόσφαιρας και της τεχνόσφαιρας της ατμόσφαιρας, που ορίστηκαν πολύ πρόσφατα (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001), απαιτούν ανεξάρτητη και σε βάθος μελέτη. Έτσι, η μελέτη των λειτουργιών της ατμοσφαιρικής ενέργειας είναι πολύ σημαντική, τόσο από την άποψη της εμφάνισης και λειτουργίας διεργασιών που βλάπτουν το περιβάλλον όσο και από την άποψη των επιπτώσεων στην υγεία και την ευημερία των ανθρώπων. Στην περίπτωση αυτή, μιλάμε για την ενέργεια κυκλώνων και αντικυκλώνων, ατμοσφαιρικές δίνες, ατμοσφαιρική πίεση και άλλα ακραία ατμοσφαιρικά φαινόμενα, η αποτελεσματική χρήση των οποίων θα συμβάλει στην επιτυχή επίλυση του προβλήματος της απόκτησης εναλλακτικών πηγών ενέργειας που δεν ρυπαίνουν το περιβάλλον. Άλλωστε, το ατμοσφαιρικό περιβάλλον, ειδικά εκείνο το τμήμα του που βρίσκεται πάνω από τον Παγκόσμιο Ωκεανό, είναι μια περιοχή όπου απελευθερώνεται κολοσσιαία ποσότητα ελεύθερης ενέργειας.

Για παράδειγμα, έχει διαπιστωθεί ότι οι τροπικοί κυκλώνες μέσης ισχύος απελευθερώνουν ενέργεια ισοδύναμη με την ενέργεια 500 χιλιάδων ατομικών βομβών που έπεσαν στη Χιροσίμα και στο Ναγκασάκι σε μόλις μία ημέρα. Σε 10 ημέρες από την ύπαρξη ενός τέτοιου κυκλώνα, απελευθερώνεται αρκετή ενέργεια για να ικανοποιήσει όλες τις ενεργειακές ανάγκες μιας χώρας όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες για 600 χρόνια.

Τα τελευταία χρόνια έχει δημοσιευθεί μεγάλος αριθμός εργασιών φυσικών επιστημόνων, που με τον ένα ή τον άλλο τρόπο πραγματεύονται διάφορες πτυχές της δραστηριότητας και την επίδραση της ατμόσφαιρας στις γήινες διεργασίες, γεγονός που υποδηλώνει την εντατικοποίηση των διεπιστημονικών αλληλεπιδράσεων στη σύγχρονη φυσική επιστήμη. Ταυτόχρονα, εκδηλώνεται ο ολοκληρωτικός ρόλος ορισμένων κατευθύνσεων του, μεταξύ των οποίων θα πρέπει να σημειώσουμε τη λειτουργική-οικολογική κατεύθυνση στη γεωοικολογία.

Αυτή η κατεύθυνση διεγείρει την ανάλυση και τη θεωρητική γενίκευση σχετικά με τις οικολογικές λειτουργίες και τον πλανητικό ρόλο των διαφόρων γεωσφαιρών, και αυτό, με τη σειρά του, αποτελεί σημαντική προϋπόθεση για την ανάπτυξη μεθοδολογίας και επιστημονικών θεμελίων για την ολιστική μελέτη του πλανήτη μας, την ορθολογική χρήση και προστασία των τους φυσικούς του πόρους.

Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται από πολλά στρώματα: την τροπόσφαιρα, τη στρατόσφαιρα, τη μεσόσφαιρα, τη θερμόσφαιρα, την ιονόσφαιρα και την εξώσφαιρα. Στην κορυφή της τροπόσφαιρας και στο κάτω μέρος της στρατόσφαιρας υπάρχει ένα στρώμα εμπλουτισμένο με όζον, που ονομάζεται ασπίδα του όζοντος. Έχουν καθιερωθεί ορισμένα πρότυπα (ημερήσια, εποχιακά, ετήσια κ.λπ.) στην κατανομή του όζοντος. Από την αρχή της, η ατμόσφαιρα έχει επηρεάσει την πορεία των πλανητικών διεργασιών. Η πρωταρχική σύνθεση της ατμόσφαιρας ήταν τελείως διαφορετική από αυτή τη στιγμή, αλλά με την πάροδο του χρόνου το μερίδιο και ο ρόλος του μοριακού αζώτου αυξανόταν σταθερά, πριν από περίπου 650 εκατομμύρια χρόνια εμφανίστηκε ελεύθερο οξυγόνο, η ποσότητα του οποίου αυξανόταν συνεχώς, αλλά η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα μειώθηκε ανάλογα. Η υψηλή κινητικότητα της ατμόσφαιρας, η σύστασή της σε αέρια και η παρουσία αερολυμάτων καθορίζουν τον εξέχοντα ρόλο και την ενεργό συμμετοχή της σε μια ποικιλία γεωλογικών διεργασιών και διεργασιών της βιόσφαιρας. Η ατμόσφαιρα παίζει μεγάλο ρόλο στην ανακατανομή της ηλιακής ενέργειας και στην ανάπτυξη καταστροφικών φυσικών φαινομένων και καταστροφών. Οι ατμοσφαιρικές δίνες - ανεμοστρόβιλοι (ανεμοστρόβιλοι), τυφώνες, τυφώνες, κυκλώνες και άλλα φαινόμενα έχουν αρνητικό αντίκτυπο στον οργανικό κόσμο και τα φυσικά συστήματα. Οι κύριες πηγές ρύπανσης, μαζί με τους φυσικούς παράγοντες, είναι οι διάφορες μορφές ανθρώπινης οικονομικής δραστηριότητας. Οι ανθρωπογενείς επιπτώσεις στην ατμόσφαιρα εκφράζονται όχι μόνο στην εμφάνιση διαφόρων αερολυμάτων και αερίων του θερμοκηπίου, αλλά και στην αύξηση της ποσότητας των υδρατμών και εκδηλώνονται με τη μορφή αιθαλομίχλης και όξινης βροχής. Τα αέρια του θερμοκηπίου αλλάζουν το καθεστώς θερμοκρασίας της επιφάνειας της γης· οι εκπομπές ορισμένων αερίων μειώνουν τον όγκο του στρώματος του όζοντος και συμβάλλουν στο σχηματισμό οπών του όζοντος. Ο εθνοσφαιρικός ρόλος της ατμόσφαιρας της Γης είναι μεγάλος.

Ο ρόλος της ατμόσφαιρας στις φυσικές διεργασίες

Η επιφανειακή ατμόσφαιρα, στην ενδιάμεση κατάστασή της μεταξύ της λιθόσφαιρας και του εξωτερικού χώρου και της σύστασης των αερίων της, δημιουργεί συνθήκες για τη ζωή των οργανισμών. Ταυτόχρονα, η διάβρωση και η ένταση της καταστροφής των πετρωμάτων, η μεταφορά και η συσσώρευση κλαστικού υλικού εξαρτώνται από την ποσότητα, τη φύση και τη συχνότητα της βροχόπτωσης, από τη συχνότητα και την ισχύ των ανέμων και ιδιαίτερα από τη θερμοκρασία του αέρα. Η ατμόσφαιρα είναι ένα κεντρικό συστατικό του κλιματικού συστήματος. Θερμοκρασία και υγρασία αέρα, συννεφιά και βροχόπτωση, άνεμος - όλα αυτά χαρακτηρίζουν τον καιρό, δηλαδή τη συνεχώς μεταβαλλόμενη κατάσταση της ατμόσφαιρας. Ταυτόχρονα, αυτά τα ίδια στοιχεία χαρακτηρίζουν το κλίμα, δηλαδή το μέσο μακροπρόθεσμο καιρικό καθεστώς.

Η σύνθεση των αερίων, η παρουσία νεφών και διαφόρων ακαθαρσιών, που ονομάζονται σωματίδια αερολύματος (στάχτη, σκόνη, σωματίδια υδρατμών), καθορίζουν τα χαρακτηριστικά της διέλευσης της ηλιακής ακτινοβολίας μέσω της ατμόσφαιρας και εμποδίζουν τη διαφυγή της θερμικής ακτινοβολίας της Γης στο διάστημα.

Η ατμόσφαιρα της Γης είναι πολύ κινητή. Οι διεργασίες που προκύπτουν σε αυτό και οι αλλαγές στη σύνθεση του αερίου, το πάχος, τη θολότητα, τη διαφάνεια και την παρουσία ορισμένων σωματιδίων αερολύματος σε αυτό επηρεάζουν τόσο τον καιρό όσο και το κλίμα.

Η δράση και η κατεύθυνση των φυσικών διεργασιών, καθώς και η ζωή και η δραστηριότητα στη Γη, καθορίζονται από την ηλιακή ακτινοβολία. Παρέχει το 99,98% της θερμότητας που παρέχεται στην επιφάνεια της γης. Κάθε χρόνο αυτό ανέρχεται σε 134 * 10 19 kcal. Αυτή η ποσότητα θερμότητας μπορεί να επιτευχθεί με την καύση 200 δισεκατομμυρίων τόνων άνθρακα. Τα αποθέματα υδρογόνου που δημιουργούν αυτή τη ροή θερμοπυρηνικής ενέργειας στη μάζα του Ήλιου θα διαρκέσουν για τουλάχιστον άλλα 10 δισεκατομμύρια χρόνια, δηλαδή για μια περίοδο διπλάσια από την ύπαρξη του πλανήτη μας και της ίδιας.

Περίπου το 1/3 της συνολικής ποσότητας ηλιακής ενέργειας που φτάνει στο ανώτερο όριο της ατμόσφαιρας αντανακλάται πίσω στο διάστημα, το 13% απορροφάται από το στρώμα του όζοντος (συμπεριλαμβανομένης σχεδόν όλης της υπεριώδους ακτινοβολίας). 7% - η υπόλοιπη ατμόσφαιρα και μόνο το 44% φτάνει στην επιφάνεια της γης. Η συνολική ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει στη Γη ανά ημέρα είναι ίση με την ενέργεια που έλαβε η ανθρωπότητα ως αποτέλεσμα της καύσης όλων των τύπων καυσίμων κατά την τελευταία χιλιετία.

Η ποσότητα και η φύση της κατανομής της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης εξαρτώνται στενά από τη θολότητα και τη διαφάνεια της ατμόσφαιρας. Η ποσότητα της διάσπαρτης ακτινοβολίας επηρεάζεται από το ύψος του Ήλιου πάνω από τον ορίζοντα, τη διαφάνεια της ατμόσφαιρας, την περιεκτικότητα σε υδρατμούς, τη σκόνη, τη συνολική ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα κ.λπ.

Η μέγιστη ποσότητα σκεδαζόμενης ακτινοβολίας φτάνει στις πολικές περιοχές. Όσο χαμηλότερος είναι ο Ήλιος πάνω από τον ορίζοντα, τόσο λιγότερη θερμότητα εισέρχεται σε μια δεδομένη περιοχή του εδάφους.

Η ατμοσφαιρική διαφάνεια και η συννεφιά έχουν μεγάλη σημασία. Σε μια συννεφιασμένη καλοκαιρινή μέρα είναι συνήθως πιο κρύο από ό,τι σε καθαρή, καθώς η συννεφιά κατά τη διάρκεια της ημέρας εμποδίζει τη θέρμανση της επιφάνειας της γης.

Η σκόνη της ατμόσφαιρας παίζει σημαντικό ρόλο στη διανομή της θερμότητας. Τα λεπτά διασκορπισμένα στερεά σωματίδια σκόνης και τέφρας που βρίσκονται σε αυτό, τα οποία επηρεάζουν τη διαφάνειά του, επηρεάζουν αρνητικά την κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας, το μεγαλύτερο μέρος της οποίας αντανακλάται. Τα λεπτά σωματίδια εισέρχονται στην ατμόσφαιρα με δύο τρόπους: είτε τέφρα που εκπέμπεται κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων, είτε σκόνη της ερήμου που μεταφέρεται από ανέμους από άνυδρες τροπικές και υποτροπικές περιοχές. Ιδιαίτερα πολλή τέτοια σκόνη σχηματίζεται κατά τη διάρκεια της ξηρασίας, όταν τα ρεύματα θερμού αέρα τη μεταφέρουν στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας και μπορεί να παραμείνει εκεί για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μετά την έκρηξη του ηφαιστείου Κρακατόα το 1883, η σκόνη που πετάχτηκε δεκάδες χιλιόμετρα στην ατμόσφαιρα παρέμεινε στη στρατόσφαιρα για περίπου 3 χρόνια. Ως αποτέλεσμα της έκρηξης του ηφαιστείου El Chichon (Μεξικό) το 1985, η σκόνη έφτασε στην Ευρώπη και ως εκ τούτου υπήρξε μια μικρή μείωση στις επιφανειακές θερμοκρασίες.

Η ατμόσφαιρα της Γης περιέχει μεταβλητές ποσότητες υδρατμών. Σε απόλυτες τιμές κατά βάρος ή όγκο, η ποσότητα του κυμαίνεται από 2 έως 5%.

Οι υδρατμοί, όπως και το διοξείδιο του άνθρακα, ενισχύουν το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Στα σύννεφα και τις ομίχλες που δημιουργούνται στην ατμόσφαιρα, συμβαίνουν ιδιόμορφες φυσικές και χημικές διεργασίες.

Η κύρια πηγή υδρατμών στην ατμόσφαιρα είναι η επιφάνεια του Παγκόσμιου Ωκεανού. Ένα στρώμα νερού με πάχος 95 έως 110 εκ. εξατμίζεται από αυτό ετησίως.Ένα μέρος της υγρασίας επιστρέφει στον ωκεανό μετά τη συμπύκνωση και το άλλο κατευθύνεται από τα ρεύματα αέρα προς τις ηπείρους. Σε περιοχές με μεταβλητό υγρό κλίμα, η βροχόπτωση υγραίνει το έδαφος και σε υγρά κλίματα δημιουργεί αποθέματα υπόγειων υδάτων. Έτσι, η ατμόσφαιρα είναι ένας συσσωρευτής υγρασίας και μια δεξαμενή βροχοπτώσεων. και οι ομίχλες που σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα παρέχουν υγρασία στο εδαφικό κάλυμμα και ως εκ τούτου παίζουν καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη της χλωρίδας και της πανίδας.

Η ατμοσφαιρική υγρασία κατανέμεται στην επιφάνεια της γης λόγω της κινητικότητας της ατμόσφαιρας. Χαρακτηρίζεται από ένα πολύ περίπλοκο σύστημα κατανομής ανέμων και πίεσης. Λόγω του γεγονότος ότι η ατμόσφαιρα βρίσκεται σε συνεχή κίνηση, η φύση και η κλίμακα της κατανομής των ροών και της πίεσης του ανέμου αλλάζουν συνεχώς. Η κλίμακα της κυκλοφορίας ποικίλλει από μικρομετεωρολογική, με μέγεθος μόνο μερικές εκατοντάδες μέτρα, έως μια παγκόσμια κλίμακα πολλών δεκάδων χιλιάδων χιλιομέτρων. Τεράστιες ατμοσφαιρικές δίνες συμμετέχουν στη δημιουργία συστημάτων μεγάλης κλίμακας ρευμάτων αέρα και καθορίζουν τη γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας. Επιπλέον, αποτελούν πηγές καταστροφικών ατμοσφαιρικών φαινομένων.

Η κατανομή των καιρικών και κλιματικών συνθηκών και η λειτουργία της ζωντανής ύλης εξαρτώνται από την ατμοσφαιρική πίεση. Εάν η ατμοσφαιρική πίεση κυμαίνεται εντός μικρών ορίων, δεν παίζει καθοριστικό ρόλο στην ευημερία των ανθρώπων και στη συμπεριφορά των ζώων και δεν επηρεάζει τις φυσιολογικές λειτουργίες των φυτών. Οι αλλαγές στην πίεση συνήθως συνδέονται με μετωπιαία φαινόμενα και αλλαγές καιρού.

Η ατμοσφαιρική πίεση είναι θεμελιώδους σημασίας για το σχηματισμό του ανέμου, ο οποίος, ως ανακουφιστικός παράγοντας, έχει ισχυρό αντίκτυπο στον ζωικό και φυτικό κόσμο.

Ο άνεμος μπορεί να καταστείλει την ανάπτυξη των φυτών και ταυτόχρονα να προωθήσει τη μεταφορά σπόρων. Ο ρόλος του ανέμου στη διαμόρφωση των καιρικών και κλιματικών συνθηκών είναι μεγάλος. Λειτουργεί επίσης ως ρυθμιστής των θαλάσσιων ρευμάτων. Ο άνεμος, ως ένας από τους εξωγενείς παράγοντες, συμβάλλει στη διάβρωση και το ξεφούσκωμα του αποξηραμένου υλικού σε μεγάλες αποστάσεις.

Οικολογικός και γεωλογικός ρόλος των ατμοσφαιρικών διεργασιών

Η μείωση της διαφάνειας της ατμόσφαιρας λόγω της εμφάνισης σωματιδίων αερολύματος και στερεής σκόνης σε αυτήν επηρεάζει την κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας, αυξάνοντας το albedo ή την ανακλαστικότητα. Στο ίδιο αποτέλεσμα οδηγούν διάφορες χημικές αντιδράσεις που προκαλούν την αποσύνθεση του όζοντος και τη δημιουργία νεφών «μαργαριταριών» που αποτελούνται από υδρατμούς. Οι παγκόσμιες αλλαγές στην ανακλαστικότητα, καθώς και οι μεταβολές των ατμοσφαιρικών αερίων, κυρίως των αερίων του θερμοκηπίου, ευθύνονται για την κλιματική αλλαγή.

Η ανομοιόμορφη θέρμανση, η οποία προκαλεί διαφορές στην ατμοσφαιρική πίεση σε διαφορετικά μέρη της επιφάνειας της γης, οδηγεί σε ατμοσφαιρική κυκλοφορία, η οποία είναι το χαρακτηριστικό της τροπόσφαιρας. Όταν υπάρχει διαφορά στην πίεση, ο αέρας ορμάει από περιοχές υψηλής πίεσης σε περιοχές χαμηλής πίεσης. Αυτές οι κινήσεις των μαζών του αέρα, μαζί με την υγρασία και τη θερμοκρασία, καθορίζουν τα κύρια οικολογικά και γεωλογικά χαρακτηριστικά των ατμοσφαιρικών διεργασιών.

Ανάλογα με την ταχύτητα, ο άνεμος εκτελεί διάφορες γεωλογικές εργασίες στην επιφάνεια της γης. Με ταχύτητα 10 m/s, τινάζει χοντρά κλαδιά δέντρων, σηκώνοντας και μεταφέροντας σκόνη και ψιλή άμμο. σπάει κλαδιά δέντρων με ταχύτητα 20 m/s, μεταφέρει άμμο και χαλίκι. με ταχύτητα 30 m/s (καταιγίδα) σκίζει στέγες σπιτιών, ξεριζώνει δέντρα, σπάει κοντάρια, μετακινεί βότσαλα και κουβαλά μικρά μπάζα, και ένας τυφώνας με ταχύτητα 40 m/s καταστρέφει σπίτια, σπάει και γκρεμίζει το ρεύμα πετονιές, ξεριζώνει μεγάλα δέντρα.

Καταιγίδες και ανεμοστρόβιλοι (ανεμοστρόβιλοι) - ατμοσφαιρικές δίνες που εμφανίζονται τη ζεστή εποχή σε ισχυρά ατμοσφαιρικά μέτωπα, με ταχύτητες έως και 100 m/s, έχουν μεγάλες αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις με καταστροφικές συνέπειες. Τα Squalls είναι οριζόντιες ανεμοστρόβιλοι με ταχύτητες ανέμου τυφώνα (έως 60-80 m/s). Συχνά συνοδεύονται από ισχυρές βροχοπτώσεις και καταιγίδες που διαρκούν από αρκετά λεπτά έως μισή ώρα. Τα σκουλαρίκια καλύπτουν περιοχές πλάτους έως 50 km και διανύουν απόσταση 200-250 km. Μια καταιγίδα στη Μόσχα και την περιοχή της Μόσχας το 1998 κατέστρεψε τις στέγες πολλών σπιτιών και γκρέμισε δέντρα.

Οι ανεμοστρόβιλοι, που ονομάζονται ανεμοστρόβιλοι στη Βόρεια Αμερική, είναι ισχυρές ατμοσφαιρικές δίνες σε σχήμα χοάνης, που συχνά συνδέονται με κεραυνούς. Πρόκειται για στήλες αέρα που λεπταίνουν στη μέση με διάμετρο από αρκετές δεκάδες έως εκατοντάδες μέτρα. Ένας ανεμοστρόβιλος έχει την εμφάνιση ενός χωνιού, πολύ παρόμοιο με τον κορμό ενός ελέφαντα, που κατεβαίνει από τα σύννεφα ή ανεβαίνει από την επιφάνεια της γης. Διαθέτοντας ισχυρή αραίωση και υψηλή ταχύτητα περιστροφής, ένας ανεμοστρόβιλος ταξιδεύει έως και αρκετές εκατοντάδες χιλιόμετρα, αντλώντας σκόνη, νερό από δεξαμενές και διάφορα αντικείμενα. Οι ισχυροί ανεμοστρόβιλοι συνοδεύονται από καταιγίδες, βροχές και έχουν μεγάλη καταστροφική δύναμη.

Οι ανεμοστρόβιλοι σπάνια εμφανίζονται σε υποπολικές ή ισημερινές περιοχές, όπου κάνει συνεχώς κρύο ή ζέστη. Υπάρχουν λίγοι ανεμοστρόβιλοι στον ανοιχτό ωκεανό. Οι ανεμοστρόβιλοι εμφανίζονται στην Ευρώπη, την Ιαπωνία, την Αυστραλία, τις ΗΠΑ και στη Ρωσία είναι ιδιαίτερα συχνοί στην περιοχή της Κεντρικής Μαύρης Γης, στις περιοχές της Μόσχας, του Γιαροσλάβλ, του Νίζνι Νόβγκοροντ και του Ιβάνοβο.

Οι ανεμοστρόβιλοι ανυψώνουν και μετακινούν αυτοκίνητα, σπίτια, άμαξες και γέφυρες. Ιδιαίτερα καταστροφικοί ανεμοστρόβιλοι παρατηρούνται στις Ηνωμένες Πολιτείες. Κάθε χρόνο σημειώνονται από 450 έως 1500 ανεμοστρόβιλοι με μέσο αριθμό νεκρών περίπου 100 άτομα. Οι ανεμοστρόβιλοι είναι ταχείας δράσης καταστροφικές ατμοσφαιρικές διεργασίες. Σχηματίζονται σε μόλις 20-30 λεπτά και η διάρκεια ζωής τους είναι 30 λεπτά. Επομένως, είναι σχεδόν αδύνατο να προβλεφθεί ο χρόνος και ο τόπος των ανεμοστρόβιλων.

Άλλες καταστροφικές αλλά μακροχρόνιες ατμοσφαιρικές δίνες είναι οι κυκλώνες. Σχηματίζονται λόγω διαφοράς πίεσης, η οποία υπό ορισμένες συνθήκες συμβάλλει στην εμφάνιση μιας κυκλικής κίνησης των ροών αέρα. Οι ατμοσφαιρικές δίνες πηγάζουν γύρω από ισχυρές ανοδικές ροές υγρού θερμού αέρα και περιστρέφονται με υψηλή ταχύτητα δεξιόστροφα στο νότιο ημισφαίριο και αριστερόστροφα στο βόρειο ημισφαίριο. Οι κυκλώνες, σε αντίθεση με τους ανεμοστρόβιλους, προέρχονται από τους ωκεανούς και παράγουν τις καταστροφικές τους επιπτώσεις στις ηπείρους. Οι κύριοι καταστροφικοί παράγοντες είναι οι ισχυροί άνεμοι, οι έντονες βροχοπτώσεις με τη μορφή χιονόπτωσης, νεροποντές, χαλάζι και πλημμύρες. Άνεμοι με ταχύτητες 19 - 30 m/s σχηματίζουν καταιγίδα, 30 - 35 m/s - καταιγίδα και πάνω από 35 m/s - τυφώνα.

Οι τροπικοί κυκλώνες - τυφώνες και τυφώνες - έχουν μέσο πλάτος αρκετές εκατοντάδες χιλιόμετρα. Η ταχύτητα του ανέμου μέσα στον κυκλώνα φτάνει σε δύναμη τυφώνα. Οι τροπικοί κυκλώνες διαρκούν από αρκετές ημέρες έως αρκετές εβδομάδες, κινούμενοι με ταχύτητες από 50 έως 200 km/h. Οι κυκλώνες μεσαίου γεωγραφικού πλάτους έχουν μεγαλύτερη διάμετρο. Οι εγκάρσιες διαστάσεις τους κυμαίνονται από χίλια έως αρκετές χιλιάδες χιλιόμετρα και η ταχύτητα του ανέμου είναι θυελλώδης. Κινούνται στο βόρειο ημισφαίριο από τα δυτικά και συνοδεύονται από χαλάζι και χιονοπτώσεις, που έχουν καταστροφικό χαρακτήρα. Όσον αφορά τον αριθμό των θυμάτων και τις ζημιές που προκλήθηκαν, οι κυκλώνες και οι σχετικοί τυφώνες και τυφώνες είναι τα μεγαλύτερα φυσικά ατμοσφαιρικά φαινόμενα μετά τις πλημμύρες. Σε πυκνοκατοικημένες περιοχές της Ασίας, ο αριθμός των νεκρών από τους τυφώνες ανέρχεται σε χιλιάδες. Το 1991, κατά τη διάρκεια ενός τυφώνα στο Μπαγκλαντές, που προκάλεσε το σχηματισμό θαλάσσιων κυμάτων ύψους 6 μέτρων, πέθαναν 125 χιλιάδες άνθρωποι. Οι τυφώνες προκαλούν μεγάλες ζημιές στις Ηνωμένες Πολιτείες. Την ίδια στιγμή, δεκάδες και εκατοντάδες άνθρωποι πεθαίνουν. Στη Δυτική Ευρώπη, οι τυφώνες προκαλούν λιγότερες ζημιές.

Οι καταιγίδες θεωρούνται καταστροφικό ατμοσφαιρικό φαινόμενο. Εμφανίζονται όταν ο ζεστός, υγρός αέρας ανεβαίνει πολύ γρήγορα. Στα σύνορα των τροπικών και υποτροπικών ζωνών, καταιγίδες εμφανίζονται 90-100 ημέρες το χρόνο, στην εύκρατη ζώνη 10-30 ημέρες. Στη χώρα μας ο μεγαλύτερος αριθμός καταιγίδων σημειώνεται στον Βόρειο Καύκασο.

Οι καταιγίδες συνήθως διαρκούν λιγότερο από μία ώρα. Ιδιαίτερα επικίνδυνες είναι οι έντονες βροχοπτώσεις, το χαλάζι, οι κεραυνοί, οι ριπές ανέμων και τα κατακόρυφα ρεύματα αέρα. Ο κίνδυνος χαλαζιού καθορίζεται από το μέγεθος των χαλαζόπετρων. Στον Βόρειο Καύκασο, η μάζα των χαλαζόπετρων έφτανε κάποτε τα 0,5 κιλά και στην Ινδία καταγράφηκαν χαλάζι βάρους 7 κιλών. Οι πιο αστικές-επικίνδυνες περιοχές της χώρας μας βρίσκονται στον Βόρειο Καύκασο. Τον Ιούλιο του 1992, το χαλάζι κατέστρεψε 18 αεροσκάφη στο αεροδρόμιο Mineralnye Vody.

Στα επικίνδυνα ατμοσφαιρικά φαινόμενα περιλαμβάνονται οι κεραυνοί. Σκοτώνουν ανθρώπους, ζώα, προκαλούν πυρκαγιές και βλάπτουν το ηλεκτρικό δίκτυο. Περίπου 10.000 άνθρωποι πεθαίνουν από τις καταιγίδες και τις συνέπειές τους κάθε χρόνο σε όλο τον κόσμο. Επιπλέον, σε ορισμένες περιοχές της Αφρικής, της Γαλλίας και των ΗΠΑ, ο αριθμός των θυμάτων από κεραυνούς είναι μεγαλύτερος από ό,τι από άλλα φυσικά φαινόμενα. Η ετήσια οικονομική ζημιά από τις καταιγίδες στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι τουλάχιστον 700 εκατομμύρια δολάρια.

Οι ξηρασίες είναι χαρακτηριστικές για τις περιοχές της ερήμου, της στέπας και των δασοστέπας. Η έλλειψη βροχοπτώσεων προκαλεί ξήρανση του εδάφους, μείωση της στάθμης των υπόγειων υδάτων και των ταμιευτήρων μέχρι να στεγνώσουν τελείως. Η έλλειψη υγρασίας οδηγεί στο θάνατο της βλάστησης και των καλλιεργειών. Οι ξηρασίες είναι ιδιαίτερα έντονες στην Αφρική, την Εγγύς και Μέση Ανατολή, την Κεντρική Ασία και τη νότια Βόρεια Αμερική.

Οι ξηρασίες αλλάζουν τις συνθήκες διαβίωσης του ανθρώπου και έχουν δυσμενείς επιπτώσεις στο φυσικό περιβάλλον μέσω διεργασιών όπως η αλάτωση του εδάφους, οι ξηροί άνεμοι, οι καταιγίδες σκόνης, η διάβρωση του εδάφους και οι δασικές πυρκαγιές. Οι πυρκαγιές είναι ιδιαίτερα έντονες κατά τη διάρκεια της ξηρασίας στις περιοχές της τάιγκα, στα τροπικά και υποτροπικά δάση και στις σαβάνες.

Οι ξηρασίες είναι βραχυπρόθεσμες διαδικασίες που διαρκούν μια εποχή. Όταν οι ξηρασίες διαρκούν περισσότερες από δύο εποχές, υπάρχει κίνδυνος πείνας και μαζικής θνησιμότητας. Συνήθως, η ξηρασία επηρεάζει την επικράτεια μιας ή περισσότερων χωρών. Παρατεταμένες ξηρασίες με τραγικές συνέπειες συμβαίνουν ιδιαίτερα συχνά στην περιοχή Σαχέλ της Αφρικής.

Ατμοσφαιρικά φαινόμενα όπως χιονοπτώσεις, βραχυπρόθεσμες έντονες βροχοπτώσεις και παρατεταμένες βροχοπτώσεις προκαλούν μεγάλες ζημιές. Οι χιονοπτώσεις προκαλούν τεράστιες χιονοστιβάδες στα βουνά και η ταχεία τήξη του πεσμένου χιονιού και οι παρατεταμένες βροχοπτώσεις οδηγούν σε πλημμύρες. Η τεράστια μάζα νερού που πέφτει στην επιφάνεια της γης, ειδικά σε περιοχές χωρίς δέντρα, προκαλεί σοβαρή διάβρωση του εδάφους. Υπάρχει μια εντατική ανάπτυξη των συστημάτων δέσμης ρεμάτων. Οι πλημμύρες συμβαίνουν ως αποτέλεσμα μεγάλων πλημμυρών σε περιόδους έντονων βροχοπτώσεων ή υψηλών υδάτων μετά από ξαφνική θέρμανση ή ανοιξιάτικο λιώσιμο του χιονιού και, ως εκ τούτου, είναι ατμοσφαιρικά φαινόμενα προέλευσης (εξετάζονται στο κεφάλαιο για τον οικολογικό ρόλο της υδρόσφαιρας).

Ανθρωπογενείς ατμοσφαιρικές αλλαγές

Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλές διαφορετικές ανθρωπογενείς πηγές που προκαλούν ατμοσφαιρική ρύπανση και οδηγούν σε σοβαρές διαταραχές στην οικολογική ισορροπία. Όσον αφορά την κλίμακα, δύο πηγές έχουν τον μεγαλύτερο αντίκτυπο στην ατμόσφαιρα: οι μεταφορές και η βιομηχανία. Κατά μέσο όρο, οι μεταφορές αντιπροσωπεύουν περίπου το 60% της συνολικής ατμοσφαιρικής ρύπανσης, η βιομηχανία - 15, η θερμική ενέργεια - 15, οι τεχνολογίες για την καταστροφή οικιακών και βιομηχανικών απορριμμάτων - 10%.

Η μεταφορά, ανάλογα με το καύσιμο που χρησιμοποιείται και τους τύπους οξειδωτικών, εκπέμπει στην ατμόσφαιρα οξείδια του αζώτου, θείο, οξείδια και διοξείδια του άνθρακα, μόλυβδο και τις ενώσεις του, αιθάλη, βενζοπυρένιο (ουσία από την ομάδα των πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων, η οποία είναι ισχυρή καρκινογόνο που προκαλεί καρκίνο του δέρματος).

Η βιομηχανία εκπέμπει διοξείδιο του θείου, οξείδια και διοξείδια του άνθρακα, υδρογονάνθρακες, αμμωνία, υδρόθειο, θειικό οξύ, φαινόλη, χλώριο, φθόριο και άλλες χημικές ενώσεις στην ατμόσφαιρα. Αλλά η κυρίαρχη θέση μεταξύ των εκπομπών (έως 85%) καταλαμβάνεται από τη σκόνη.

Ως αποτέλεσμα της ρύπανσης, η διαφάνεια της ατμόσφαιρας αλλάζει, προκαλώντας αερολύματα, αιθαλομίχλη και όξινη βροχή.

Τα αερολύματα είναι διασκορπισμένα συστήματα που αποτελούνται από στερεά σωματίδια ή υγρά σταγονίδια αιωρούμενα σε αέριο περιβάλλον. Το μέγεθος των σωματιδίων της διεσπαρμένης φάσης είναι συνήθως 10 -3 -10 -7 εκ. Ανάλογα με τη σύσταση της διεσπαρμένης φάσης, τα αερολύματα χωρίζονται σε δύο ομάδες. Το ένα περιλαμβάνει αερολύματα που αποτελούνται από στερεά σωματίδια διεσπαρμένα σε ένα αέριο μέσο, ​​το δεύτερο περιλαμβάνει αερολύματα που είναι ένα μείγμα αερίων και υγρών φάσεων. Τα πρώτα ονομάζονται καπνοί και τα δεύτερα - ομίχλες. Στη διαδικασία σχηματισμού τους, τα κέντρα συμπύκνωσης παίζουν σημαντικό ρόλο. Ως πυρήνες συμπύκνωσης δρουν η ηφαιστειακή τέφρα, η κοσμική σκόνη, τα προϊόντα βιομηχανικών εκπομπών, διάφορα βακτήρια κ.λπ.. Ο αριθμός των πιθανών πηγών πυρήνων συγκέντρωσης αυξάνεται συνεχώς. Έτσι, για παράδειγμα, όταν το ξερό γρασίδι καταστρέφεται από πυρκαγιά σε μια έκταση 4000 m 2, σχηματίζονται κατά μέσο όρο 11 * 10 22 πυρήνες αερολύματος.

Τα αερολύματα άρχισαν να σχηματίζονται από τη στιγμή που εμφανίστηκε ο πλανήτης μας και επηρέασαν τις φυσικές συνθήκες. Ωστόσο, η ποσότητα και η δράση τους, σε ισορροπία με τον γενικό κύκλο των ουσιών στη φύση, δεν προκάλεσαν βαθιές περιβαλλοντικές αλλαγές. Οι ανθρωπογενείς παράγοντες του σχηματισμού τους έχουν μετατοπίσει αυτή την ισορροπία προς σημαντικές υπερφορτώσεις της βιόσφαιρας. Αυτό το χαρακτηριστικό ήταν ιδιαίτερα εμφανές από τότε που η ανθρωπότητα άρχισε να χρησιμοποιεί ειδικά δημιουργημένα αερολύματα τόσο με τη μορφή τοξικών ουσιών όσο και για την προστασία των φυτών.

Τα πιο επικίνδυνα για τη βλάστηση είναι τα αερολύματα από διοξείδιο του θείου, υδροφθόριο και άζωτο. Όταν έρχονται σε επαφή με μια υγρή επιφάνεια φύλλου, σχηματίζουν οξέα που έχουν επιζήμια επίδραση στα ζωντανά όντα. Οι όξινες ομίχλες εισέρχονται στα αναπνευστικά όργανα των ζώων και των ανθρώπων μαζί με τον εισπνεόμενο αέρα και έχουν επιθετική επίδραση στους βλεννογόνους. Μερικά από αυτά αποσυνθέτουν ζωντανό ιστό και τα ραδιενεργά αερολύματα προκαλούν καρκίνο. Μεταξύ των ραδιενεργών ισοτόπων, το Sg 90 είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο όχι μόνο για την καρκινογένειά του, αλλά και ως ανάλογο του ασβεστίου, αντικαθιστώντας το στα οστά των οργανισμών, προκαλώντας την αποσύνθεσή τους.

Κατά τη διάρκεια πυρηνικών εκρήξεων, σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα ραδιενεργά νέφη αερολύματος. Μικρά σωματίδια με ακτίνα 1 - 10 μικρά πέφτουν όχι μόνο στα ανώτερα στρώματα της τροπόσφαιρας, αλλά και στη στρατόσφαιρα, όπου μπορούν να παραμείνουν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Σύννεφα αερολύματος σχηματίζονται επίσης κατά τη λειτουργία αντιδραστήρων σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις που παράγουν πυρηνικά καύσιμα, καθώς και ως αποτέλεσμα ατυχημάτων σε πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής.

Το νέφος είναι ένα μείγμα αερολυμάτων με υγρές και στερεές διασκορπισμένες φάσεις, που σχηματίζουν ένα ομιχλώδες παραπέτασμα πάνω από βιομηχανικές περιοχές και μεγάλες πόλεις.

Υπάρχουν τρία είδη αιθαλομίχλης: παγωμένη, υγρή και ξηρή. Η αιθαλομίχλη από πάγο ονομάζεται αιθαλομίχλη της Αλάσκας. Αυτός είναι ένας συνδυασμός αέριων ρύπων με την προσθήκη σωματιδίων σκόνης και κρυστάλλων πάγου που εμφανίζονται όταν παγώνουν σταγονίδια ομίχλης και ατμού από τα συστήματα θέρμανσης.

Η υγρή αιθαλομίχλη, ή αιθαλομίχλη τύπου Λονδίνου, ονομάζεται μερικές φορές χειμερινή αιθαλομίχλη. Είναι ένα μείγμα αέριων ρύπων (κυρίως διοξείδιο του θείου), σωματίδια σκόνης και σταγονίδια ομίχλης. Η μετεωρολογική προϋπόθεση για την εμφάνιση της χειμερινής αιθαλομίχλης είναι ο άνεμος καιρός, στον οποίο ένα στρώμα θερμού αέρα βρίσκεται πάνω από το επίγειο στρώμα ψυχρού αέρα (κάτω από 700 m). Σε αυτή την περίπτωση, δεν υπάρχει μόνο οριζόντια, αλλά και κάθετη ανταλλαγή. Οι ρύποι, συνήθως διασκορπισμένοι σε υψηλά στρώματα, σε αυτή την περίπτωση συσσωρεύονται στο επιφανειακό στρώμα.

Η ξηρή αιθαλομίχλη εμφανίζεται κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και συχνά ονομάζεται αιθαλομίχλη τύπου Λος Άντζελες. Είναι ένα μείγμα όζοντος, μονοξειδίου του άνθρακα, οξειδίων του αζώτου και ατμών οξέος. Τέτοια αιθαλομίχλη σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης των ρύπων από την ηλιακή ακτινοβολία, ειδικά το υπεριώδες μέρος της. Η μετεωρολογική προϋπόθεση είναι η ατμοσφαιρική αναστροφή, που εκφράζεται στην εμφάνιση ενός στρώματος ψυχρού αέρα πάνω από θερμό αέρα. Τυπικά, τα αέρια και τα στερεά σωματίδια που ανυψώνονται από ρεύματα θερμού αέρα διασκορπίζονται στη συνέχεια στα ανώτερα ψυχρά στρώματα, αλλά στην περίπτωση αυτή συσσωρεύονται στο στρώμα αναστροφής. Κατά τη διαδικασία της φωτόλυσης, τα διοξείδια του αζώτου που σχηματίζονται κατά την καύση του καυσίμου στους κινητήρες των αυτοκινήτων αποσυντίθενται:

ΟΧΙ 2 → ΟΧΙ + Ο

Τότε λαμβάνει χώρα η σύνθεση του όζοντος:

O + O 2 + M → O 3 + M

ΟΧΙ + Ο → ΟΧΙ 2

Οι διαδικασίες φωτοδιάσπασης συνοδεύονται από μια κιτρινοπράσινη λάμψη.

Επιπλέον, συμβαίνουν αντιδράσεις του τύπου: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, δηλαδή σχηματίζεται ισχυρό θειικό οξύ.

Με αλλαγή των μετεωρολογικών συνθηκών (εμφάνιση ανέμου ή αλλαγή υγρασίας), ο κρύος αέρας διαλύεται και η αιθαλομίχλη εξαφανίζεται.

Η παρουσία καρκινογόνων ουσιών στην αιθαλομίχλη οδηγεί σε αναπνευστικά προβλήματα, ερεθισμούς των βλεννογόνων, κυκλοφορικές διαταραχές, ασθματική ασφυξία και συχνά θάνατο. Η αιθαλομίχλη είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη για τα μικρά παιδιά.

Η όξινη βροχή είναι η ατμοσφαιρική κατακρήμνιση που οξινίζεται από βιομηχανικές εκπομπές οξειδίων του θείου, αζώτου και ατμών υπερχλωρικού οξέος και χλωρίου που διαλύονται σε αυτά. Κατά τη διαδικασία καύσης άνθρακα και αερίου, το μεγαλύτερο μέρος του θείου που περιέχεται σε αυτό, τόσο σε μορφή οξειδίου όσο και σε ενώσεις με σίδηρο, ιδίως σε πυρίτη, πυρροτίτη, χαλκοπυρίτη κ.λπ., μετατρέπεται σε οξείδιο του θείου, το οποίο μαζί με διοξείδιο του άνθρακα, εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα. Όταν το ατμοσφαιρικό άζωτο και οι τεχνικές εκπομπές συνδυάζονται με οξυγόνο, σχηματίζονται διάφορα οξείδια του αζώτου και ο όγκος των οξειδίων του αζώτου που σχηματίζεται εξαρτάται από τη θερμοκρασία καύσης. Ο κύριος όγκος των οξειδίων του αζώτου εμφανίζεται κατά τη λειτουργία των οχημάτων και των μηχανών ντίζελ και ένα μικρότερο μέρος εμφανίζεται στον ενεργειακό τομέα και στις βιομηχανικές επιχειρήσεις. Τα οξείδια του θείου και του αζώτου είναι οι κύριοι σχηματιστές οξέων. Κατά την αντίδραση με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο και τους υδρατμούς που περιέχονται σε αυτό, σχηματίζονται θειικά και νιτρικά οξέα.

Είναι γνωστό ότι η ισορροπία αλκαλικού οξέος του περιβάλλοντος καθορίζεται από την τιμή του pH. Ένα ουδέτερο περιβάλλον έχει τιμή pH 7, ένα όξινο περιβάλλον έχει τιμή pH 0 και ένα αλκαλικό περιβάλλον έχει τιμή pH 14. Στη σύγχρονη εποχή, η τιμή pH του βρόχινου νερού είναι 5,6, αν και στο πρόσφατο παρελθόν ήταν ουδέτερο. Η μείωση της τιμής του pH κατά ένα αντιστοιχεί σε δεκαπλάσια αύξηση της οξύτητας και, ως εκ τούτου, επί του παρόντος, βροχή με αυξημένη οξύτητα πέφτει σχεδόν παντού. Η μέγιστη οξύτητα της βροχής που καταγράφηκε στη Δυτική Ευρώπη ήταν 4-3,5 pH. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι μια τιμή pH 4-4,5 είναι θανατηφόρα για τα περισσότερα ψάρια.

Η όξινη βροχή έχει επιθετική επίδραση στη γήινη βλάστηση, σε βιομηχανικά και οικιστικά κτίρια και συμβάλλει σε σημαντική επιτάχυνση της διάβρωσης των εκτεθειμένων πετρωμάτων. Η αυξημένη οξύτητα εμποδίζει την αυτορρύθμιση της εξουδετέρωσης των εδαφών στα οποία διαλύονται τα θρεπτικά συστατικά. Αυτό με τη σειρά του οδηγεί σε απότομη μείωση της απόδοσης και προκαλεί υποβάθμιση της φυτικής κάλυψης. Η οξύτητα του εδάφους προωθεί την απελευθέρωση δεσμευμένων βαρέων εδαφών, τα οποία απορροφώνται σταδιακά από τα φυτά, προκαλώντας σοβαρές βλάβες στους ιστούς και διεισδύοντας στην ανθρώπινη τροφική αλυσίδα.

Μια αλλαγή στο δυναμικό αλκαλικού οξέος των θαλάσσιων υδάτων, ειδικά στα ρηχά νερά, οδηγεί στη διακοπή της αναπαραγωγής πολλών ασπόνδυλων, προκαλεί το θάνατο των ψαριών και διαταράσσει την οικολογική ισορροπία στους ωκεανούς.

Ως αποτέλεσμα της όξινης βροχής, τα δάση στη Δυτική Ευρώπη, τις Βαλτικές χώρες, την Καρελία, τα Ουράλια, τη Σιβηρία και τον Καναδά κινδυνεύουν να καταστραφούν.

Η δομή της ατμόσφαιρας της Γης

Η ατμόσφαιρα είναι το αέριο κέλυφος της Γης με τα σωματίδια αερολύματος που περιέχει, κινούνται μαζί με τη Γη στο διάστημα ως ενιαίο σύνολο και ταυτόχρονα συμμετέχουν στην περιστροφή της Γης. Το μεγαλύτερο μέρος της ζωής μας λαμβάνει χώρα στο κάτω μέρος της ατμόσφαιρας.

Σχεδόν όλοι οι πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος έχουν τις δικές τους ατμόσφαιρες, αλλά μόνο η ατμόσφαιρα της γης είναι ικανή να υποστηρίξει ζωή.

Όταν ο πλανήτης μας σχηματίστηκε πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, προφανώς δεν είχε ατμόσφαιρα. Η ατμόσφαιρα σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα ηφαιστειακών εκπομπών υδρατμών αναμεμειγμένων με διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο και άλλες χημικές ουσίες από το εσωτερικό του νεαρού πλανήτη. Αλλά η ατμόσφαιρα μπορεί να περιέχει περιορισμένη ποσότητα υγρασίας, επομένως η περίσσεια της ως αποτέλεσμα της συμπύκνωσης οδήγησε στους ωκεανούς. Αλλά τότε η ατμόσφαιρα στερήθηκε οξυγόνου. Οι πρώτοι ζωντανοί οργανισμοί που προήλθαν και αναπτύχθηκαν στον ωκεανό, ως αποτέλεσμα της αντίδρασης της φωτοσύνθεσης (H 2 O + CO 2 = CH 2 O + O 2), άρχισαν να απελευθερώνουν μικρές ποσότητες οξυγόνου, το οποίο άρχισε να εισέρχεται στην ατμόσφαιρα.

Ο σχηματισμός οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης οδήγησε στο σχηματισμό του στρώματος του όζοντος σε υψόμετρα περίπου 8 – 30 km. Και, έτσι, ο πλανήτης μας έχει αποκτήσει προστασία από τις βλαβερές συνέπειες της μελέτης υπεριώδους. Αυτή η συγκυρία λειτούργησε ως ώθηση για την περαιτέρω εξέλιξη των μορφών ζωής στη Γη, επειδή Ως αποτέλεσμα της αυξημένης φωτοσύνθεσης, η ποσότητα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα άρχισε να αυξάνεται γρήγορα, γεγονός που συνέβαλε στο σχηματισμό και τη διατήρηση μορφών ζωής, συμπεριλαμβανομένης της ξηράς.

Σήμερα η ατμόσφαιρά μας αποτελείται από 78,1% άζωτο, 21% οξυγόνο, 0,9% αργό και 0,04% διοξείδιο του άνθρακα. Πολύ μικρά κλάσματα σε σύγκριση με τα κύρια αέρια είναι το νέον, το ήλιο, το μεθάνιο και το κρυπτόν.

Τα σωματίδια αερίου που περιέχονται στην ατμόσφαιρα επηρεάζονται από τη δύναμη της βαρύτητας της Γης. Και, δεδομένου ότι ο αέρας είναι συμπιεστός, η πυκνότητά του μειώνεται σταδιακά με το ύψος, περνώντας στο εξωτερικό διάστημα χωρίς σαφή όριο. Το μισό της συνολικής μάζας της ατμόσφαιρας της γης συγκεντρώνεται στα χαμηλότερα 5 km, τα τρία τέταρτα στα χαμηλότερα 10 km, τα εννέα δέκατα στα χαμηλότερα 20 km. Το 99% της μάζας της ατμόσφαιρας της Γης συγκεντρώνεται κάτω από υψόμετρο 30 km, που είναι μόνο το 0,5% της ισημερινής ακτίνας του πλανήτη μας.

Στο επίπεδο της θάλασσας, ο αριθμός των ατόμων και των μορίων ανά κυβικό εκατοστό αέρα είναι περίπου 2 * 10 19, σε υψόμετρο 600 km μόνο 2 * 10 7. Στο επίπεδο της θάλασσας, ένα άτομο ή ένα μόριο ταξιδεύει περίπου 7 * 10 -6 cm πριν συγκρουστεί με ένα άλλο σωματίδιο. Σε υψόμετρο 600 km αυτή η απόσταση είναι περίπου 10 km. Και στο επίπεδο της θάλασσας, περίπου 7 * 10 9 τέτοιες συγκρούσεις συμβαίνουν κάθε δευτερόλεπτο, σε υψόμετρο 600 km - μόνο περίπου μία ανά λεπτό!

Αλλά δεν αλλάζει μόνο η πίεση με το υψόμετρο. Αλλάζει και η θερμοκρασία. Για παράδειγμα, στους πρόποδες ενός ψηλού βουνού μπορεί να κάνει αρκετά ζέστη, ενώ η κορυφή του βουνού είναι καλυμμένη με χιόνι και η θερμοκρασία εκεί είναι ταυτόχρονα κάτω από το μηδέν. Και αν πάρετε ένα αεροπλάνο σε υψόμετρο περίπου 10-11 km, μπορείτε να ακούσετε ένα μήνυμα ότι είναι -50 βαθμούς έξω, ενώ στην επιφάνεια της γης είναι 60-70 βαθμούς πιο ζεστό...

Αρχικά, οι επιστήμονες υπέθεσαν ότι η θερμοκρασία μειώνεται με το ύψος μέχρι να φτάσει στο απόλυτο μηδέν (-273,16°C). Αλλά αυτό δεν είναι αλήθεια.

Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται από τέσσερα στρώματα: τροπόσφαιρα, στρατόσφαιρα, μεσόσφαιρα, ιονόσφαιρα (θερμόσφαιρα). Αυτή η διαίρεση σε στρώματα υιοθετήθηκε επίσης με βάση δεδομένα για τις αλλαγές θερμοκρασίας με το ύψος. Το χαμηλότερο στρώμα, όπου η θερμοκρασία του αέρα μειώνεται με το ύψος, ονομάζεται τροπόσφαιρα. Το στρώμα πάνω από την τροπόσφαιρα, όπου σταματά η πτώση της θερμοκρασίας, αντικαθίσταται από ισόθερμο και τελικά η θερμοκρασία αρχίζει να αυξάνεται, ονομάζεται στρατόσφαιρα. Το στρώμα πάνω από τη στρατόσφαιρα στο οποίο η θερμοκρασία πέφτει ξανά γρήγορα είναι η μεσόσφαιρα. Και τέλος, το στρώμα όπου η θερμοκρασία αρχίζει να αυξάνεται ξανά ονομάζεται ιονόσφαιρα ή θερμόσφαιρα.

Η τροπόσφαιρα εκτείνεται κατά μέσο όρο στα χαμηλότερα 12 χιλιόμετρα. Εδώ διαμορφώνεται ο καιρός μας. Τα υψηλότερα σύννεφα (cirrus) σχηματίζονται στα ανώτερα στρώματα της τροπόσφαιρας. Η θερμοκρασία στην τροπόσφαιρα μειώνεται αδιαβατικά με το ύψος, δηλ. Η αλλαγή θερμοκρασίας συμβαίνει λόγω της μείωσης της πίεσης με το ύψος. Το προφίλ θερμοκρασίας της τροπόσφαιρας καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από την ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της Γης. Ως αποτέλεσμα της θέρμανσης της επιφάνειας της Γης από τον Ήλιο, σχηματίζονται συναγωγικές και τυρβώδεις ροές, κατευθυνόμενες προς τα πάνω, που σχηματίζουν τον καιρό. Αξίζει να σημειωθεί ότι η επίδραση της υποκείμενης επιφάνειας στα κατώτερα στρώματα της τροπόσφαιρας εκτείνεται σε ύψος περίπου 1,5 km. Φυσικά, εξαιρουμένων των ορεινών περιοχών.

Το ανώτερο όριο της τροπόσφαιρας είναι η τροπόπαυση - ένα ισόθερμο στρώμα. Σκεφτείτε τη χαρακτηριστική εμφάνιση των κεραυνών, η κορυφή των οποίων είναι μια «έκρηξη» από σύννεφα κίρους που ονομάζονται «αμόνι». Αυτό το «αμόνι» απλώς «απλώνεται» κάτω από την τροπόπαυση, γιατί λόγω της ισοθερμίας, τα ανοδικά ρεύματα αέρα εξασθενούν σημαντικά και το σύννεφο σταματά να αναπτύσσεται κατακόρυφα. Αλλά σε ειδικές, σπάνιες περιπτώσεις, οι κορυφές των νεφών cumulonimbus μπορούν να εισβάλουν στα κατώτερα στρώματα της στρατόσφαιρας, σπάζοντας την τροπόπαυση.

Το ύψος της τροπόπαυσης εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος. Έτσι, στον ισημερινό βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 16 km και η θερμοκρασία του είναι περίπου –80°C. Στους πόλους η τροπόπαυση βρίσκεται χαμηλότερα, σε υψόμετρο περίπου 8 χλμ. Το καλοκαίρι η θερμοκρασία εδώ είναι -40°C και -60°C το χειμώνα. Έτσι, παρά τις υψηλότερες θερμοκρασίες στην επιφάνεια της Γης, η τροπική τροπόπαυση είναι πολύ πιο ψυχρή από ότι στους πόλους.