Atmosferin bileşimi. Gezegenimizin hava örtüsü - atmosfer Dünya yüzeyini Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun canlı organizmalar üzerindeki zararlı etkilerinden korur. Aynı zamanda Dünya'yı kozmik parçacıklardan (toz ve meteoritlerden) korur.

Atmosfer gazların mekanik bir karışımından oluşur: hacminin %78'i nitrojen, %21'i oksijen ve %1'den azı helyum, argon, kripton ve diğer inert gazlardan oluşur. Havadaki oksijen ve nitrojen miktarı pratikte değişmez, çünkü nitrojen neredeyse diğer maddelerle birleşmez ve çok aktif olmasına ve solunum, oksidasyon ve yanma için harcanmasına rağmen bitkiler tarafından sürekli olarak yenilenen oksijen.

Yaklaşık 100 km yüksekliğe kadar bu gazların yüzdesi neredeyse hiç değişmeden kalır. Bunun nedeni havanın sürekli karışmasıdır.

Bahsedilen gazlara ek olarak atmosfer, genellikle dünya yüzeyine yakın yerlerde yoğunlaşan ve eşit olmayan bir şekilde dağılan yaklaşık% 0,03 oranında karbondioksit içerir: şehirlerde, sanayi merkezlerinde ve volkanik aktivite alanlarında miktarı artar.

Atmosferde her zaman belirli miktarda yabancı madde vardır - su buharı ve toz. Su buharının içeriği hava sıcaklığına bağlıdır: sıcaklık ne kadar yüksek olursa hava o kadar fazla buhar tutabilir. Havada buharlı suyun bulunması nedeniyle gökkuşağı, güneş ışığının kırılması vb. gibi atmosferik olaylar mümkündür.

Volkanik patlamalar, kum ve toz fırtınaları, termik santrallerde yakıtın eksik yanması vb. sırasında atmosfere toz girer.

Atmosferin yapısı. Atmosferin yoğunluğu rakımla birlikte değişir: Dünya yüzeyinde en yüksektir ve yukarı çıktıkça azalır. Böylece 5,5 km yükseklikte atmosferin yoğunluğu yüzey katmanına göre 2 kat, 11 km yükseklikte ise 4 kat daha azdır.

Gazların yoğunluğuna, bileşimine ve özelliklerine bağlı olarak atmosfer beş eşmerkezli katmana bölünmüştür (Şekil 34).

Pirinç. 34. Atmosferin dikey kesiti (atmosferin tabakalaşması)

1. Alt katmana denir troposfer.Üst sınırı kutuplarda 8-10 km, ekvatorda ise 16-18 km yükseklikte geçer. Troposfer, atmosferin toplam kütlesinin %80'ini ve neredeyse tüm su buharını içerir.

Troposferdeki hava sıcaklığı yükseklikle birlikte her 100 metrede 0,6 °C azalır ve üst sınırında -45-55 °C olur.

Troposferdeki hava sürekli olarak karışır ve farklı yönlere doğru hareket eder. Sadece burada sisler, yağmurlar, kar yağışları, gök gürültülü fırtınalar, fırtınalar ve diğer hava olayları gözlemlenir.

2. Yukarıda yer alan stratosfer, 50-55 km yüksekliğe kadar uzanır. Stratosferdeki hava yoğunluğu ve basınç ihmal edilebilir düzeydedir. İnce hava, troposferdekiyle aynı gazlardan oluşur ancak daha fazla ozon içerir. En yüksek ozon konsantrasyonu 15-30 km yükseklikte gözlenir. Stratosferdeki sıcaklık yükseklikle birlikte artar ve üst sınırında 0 °C ve üzerine ulaşır. Bunun nedeni ozonun güneşten gelen kısa dalga enerjisini emerek havanın ısınmasına neden olmasıdır.

3. Stratosferin üzerinde yer alır mezosfer, 80 km yüksekliğe kadar uzanır. Orada sıcaklık tekrar düşer ve -90 °C'ye ulaşır. Buradaki hava yoğunluğu Dünya yüzeyine göre 200 kat daha azdır.

4. Mezosferin üstünde bulunur termosfer(80'den 800 km'ye kadar). Bu katmandaki sıcaklık şu şekilde artar: 150 km yükseklikte 220 °C'ye; 600 km yükseklikte 1500 °C'ye kadar. Atmosferdeki gazlar (azot ve oksijen) iyonize haldedir. Kısa dalga güneş ışınımının etkisi altında, bireysel elektronlar atom kabuklarından ayrılır. Sonuç olarak bu katmanda iyonosfer yüklü parçacık katmanları ortaya çıkar. En yoğun katmanları 300-400 km yükseklikte bulunur. Yoğunluğun düşük olması nedeniyle güneş ışınları oraya dağılmadığından gökyüzü siyahtır, üzerinde yıldızlar ve gezegenler parlak bir şekilde parlamaktadır.

İyonosferde var auroralar, güçlü elektrik akımları Dünyanın manyetik alanında bozulmalara neden olur.

5. 800 km'nin üzerinde dış kabuk var - ekzosfer. Ekzosferdeki tek tek parçacıkların hareket hızı kritik seviyeye yaklaşıyor - 11,2 mm/s, böylece tek tek parçacıklar yer çekimini yenebilir ve uzaya kaçabilir.

Atmosferin anlamı. Atmosferin gezegenimizin yaşamındaki rolü son derece büyüktür. O olmasaydı Dünya ölmüş olurdu. Atmosfer, Dünya yüzeyini aşırı ısınma ve soğumadan korur. Etkisi camın seralardaki rolüne benzetilebilir: Güneş ışınlarının geçmesine izin vermek ve ısı kaybını önlemek.

Atmosfer, canlı organizmaları Güneş'ten gelen kısa dalga ve parçacık radyasyondan korur. Atmosfer, tüm insan faaliyetlerinin ilişkili olduğu, hava olaylarının meydana geldiği ortamdır. Bu kabuğun çalışması meteoroloji istasyonlarında gerçekleştirilmektedir. Meteorologlar gece gündüz, her türlü hava koşulunda atmosferin alt katmanının durumunu izler. Günde dört kez ve birçok istasyonda saatlik olarak sıcaklık, basınç, hava nemi, bulutluluk notu, rüzgar yönü ve hızı, yağış miktarı, atmosferdeki elektrik ve ses olaylarını ölçüyorlar. Meteoroloji istasyonları her yerde bulunur: Antarktika'da ve tropik yağmur ormanlarında, yüksek dağlar ve tundranın geniş alanlarında. Okyanuslarda da özel inşa gemilerle gözlemler yapılıyor.

30'lardan beri. XX yüzyıl Gözlemler serbest atmosferde başladı. 25-35 km yüksekliğe çıkan ve radyo ekipmanı kullanarak sıcaklık, basınç, hava nemi ve rüzgar hızı hakkındaki bilgileri Dünya'ya ileten radyosondaları fırlatmaya başladılar. Günümüzde meteorolojik roketler ve uydular da yaygın olarak kullanılmaktadır. İkincisi, dünya yüzeyinin ve bulutların görüntülerini ileten televizyon kurulumlarına sahiptir.

| |
5. Dünyanın hava kabuğu§ 31. Atmosferin ısıtılması

ATMOSFERİN YAPISI

Atmosfer(eski Yunanca ἀτμός - buhar ve σφαῖρα - top) - Dünya gezegenini çevreleyen gaz kabuğu (jeosfer). İç yüzeyi hidrosferi ve kısmen yer kabuğunu kaplarken, dış yüzeyi dış uzayın Dünya'ya yakın kısmını sınırlar.

Fiziki ozellikleri

Atmosferin kalınlığı Dünya yüzeyinden itibaren yaklaşık 120 km kadardır. Atmosferdeki toplam hava kütlesi (5,1-5,3) 10 18 kg'dır. Bunlardan kuru havanın kütlesi (5,1352 ± 0,0003) 10 18 kg, su buharının toplam kütlesi ise ortalama 1,27 10 16 kg'dır.

Temiz kuru havanın molar kütlesi 28.966 g/mol, deniz yüzeyindeki havanın yoğunluğu ise yaklaşık 1.2 kg/m3'tür. 0 °C'de deniz seviyesindeki basınç 101.325 kPa'dır; kritik sıcaklık - −140,7 °C; kritik basınç - 3,7 MPa; 0 °C'de C p - 1,0048·10 3 J/(kg·K), C v - 0,7159·10 3 J/(kg·K) (0 °C'de). Havanın sudaki çözünürlüğü (kütle olarak), 0 °C - %0,0036, 25 °C - %0,0023'te.

Dünya yüzeyinde şu durumlar “normal koşullar” olarak kabul edilir: yoğunluk 1,2 kg/m3, barometrik basınç 101,35 kPa, sıcaklık artı 20 °C ve bağıl nem %50. Bu koşullu göstergelerin tamamen mühendislik önemi vardır.

Atmosferin yapısı

Atmosfer katmanlı bir yapıya sahiptir. Atmosferin katmanları, hava sıcaklığı, yoğunluğu, havadaki su buharı miktarı ve diğer özellikleri bakımından birbirinden farklılık gösterir.

Troposfer(Eski Yunanca τρόπος - “dönüş”, “değişim” ve σφαῖρα - “top”) - atmosferin en alt, en çok çalışılan katmanı, kutup bölgelerinde 8-10 km yükseklikte, ılıman enlemlerde 10-12 km'ye kadar, ekvatorda - 16-18 km.

Troposferde yükselirken sıcaklık her 100 m'de ortalama 0,65 K düşerek üst kısımda 180-220 K'ye ulaşır. Troposferin, yükseklikle sıcaklık düşüşünün durduğu bu üst katmanına tropopoz denir. Troposferin üzerinde bulunan atmosferin bir sonraki katmanına stratosfer denir.

Tüm kütlenin %80'inden fazlası troposferde yoğunlaşmıştır atmosferik hava türbülans ve konveksiyon oldukça gelişmiştir, su buharının baskın kısmı yoğunlaşır, bulutlar oluşur, atmosferik cepheler oluşur, siklonlar ve antisiklonların yanı sıra hava ve iklimi belirleyen diğer süreçler gelişir. Troposferde meydana gelen işlemlere öncelikle konveksiyon neden olur.

Troposferin dünya yüzeyinde buzul oluşumunun mümkün olduğu kısmına kiyonosfer denir.

Tropopoz(Yunanca'dan τροπος - dönüş, değişim ve παῦσις - durma, sonlandırma) - yükseklikle sıcaklıktaki azalmanın durduğu atmosferin bir katmanı; Troposferden stratosfere geçiş katmanı. Dünya atmosferinde tropopoz, kutup bölgelerinde 8-12 km (deniz seviyesinden) ve ekvatorun 16-18 km yukarısına kadar olan yüksekliklerde bulunur. Tropopozun yüksekliği aynı zamanda yılın zamanına (yaz aylarında tropopoz kışın olduğundan daha yüksekte bulunur) ve siklonik aktiviteye (siklonlarda daha düşük ve antisiklonlarda daha yüksektir) bağlıdır.

Tropopozun kalınlığı birkaç yüz metreden 2-3 kilometreye kadar değişmektedir. Subtropiklerde güçlü jet akımları nedeniyle tropopoz kırılmaları gözlenir. Belirli bölgelerdeki tropopoz sıklıkla yok edilir ve yeniden oluşturulur.

Stratosfer(Latince tabakadan - döşeme, katman) - 11 ila 50 km yükseklikte bulunan atmosferin bir katmanı. 11-25 km'lik katmanda (stratosferin alt katmanı) sıcaklıkta hafif bir değişiklik ve 25-40 km'lik katmanda sıcaklığın -56,5'ten 0,8 ° C'ye (stratosferin üst katmanı veya inversiyon bölgesi) artmasıyla karakterize edilir. . Yaklaşık 40 km yükseklikte yaklaşık 273 K (neredeyse 0 °C) değerine ulaşan sıcaklık, yaklaşık 55 km yüksekliğe kadar sabit kalır. Sabit sıcaklıktaki bu bölgeye stratopoz adı verilir ve stratosfer ile mezosfer arasındaki sınırdır. Stratosferdeki hava yoğunluğu deniz seviyesinden onlarca ve yüzlerce kat daha azdır.

Biyosferdeki yaşamın üst sınırını belirleyen ozon tabakasının (“ozon tabakası”) (15-20 ila 55-60 km yükseklikte) bulunduğu stratosferdedir. Ozon (O 3), en yoğun olarak ~30 km yükseklikte fotokimyasal reaksiyonlar sonucu oluşur. O3'ün toplam kütlesi, normal basınçta 1,7-4,0 mm kalınlığında bir katmana tekabül eder, ancak bu, Güneş'ten gelen yaşamı tahrip eden ultraviyole radyasyonu emmek için yeterlidir. O3'ün yok edilmesi, serbest radikaller, NO ve halojen içeren bileşiklerle ("freonlar" dahil) etkileşime girdiğinde meydana gelir.

Stratosferde, ultraviyole radyasyonun (180-200 nm) kısa dalga kısmının çoğu tutulur ve kısa dalgaların enerjisi dönüştürülür. Bu ışınların etkisi altında manyetik alanlar değişir, moleküller parçalanır, iyonlaşma meydana gelir, yeni gaz ve diğer kimyasal bileşiklerin oluşumu meydana gelir. Bu süreçler kuzey ışıkları, şimşekler ve diğer parlamalar şeklinde gözlemlenebilir.

Stratosferde ve daha yüksek katmanlarda, güneş radyasyonunun etkisi altında, gaz molekülleri atomlara ayrışır (80 km'nin üzerinde CO2 ve H2 ayrışır, 150 km'nin üzerinde - O2, 300 km'nin üzerinde - N2). 200-500 km yükseklikte, iyonosferde gazların iyonlaşması da meydana gelir; 320 km yükseklikte, yüklü parçacıkların konsantrasyonu (O + 2, O - 2, N + 2) ~ 1/300'dür. Nötr parçacıkların konsantrasyonu. Atmosferin üst katmanlarında serbest radikaller vardır - OH, HO2, vb.

Stratosferde neredeyse hiç su buharı yoktur.

Stratosfere uçuşlar 1930'larda başladı. Auguste Picard ve Paul Kipfer tarafından 27 Mayıs 1931'de 16,2 km yüksekliğe yapılan ilk stratosferik balonun (FNRS-1) uçuşu yaygın olarak biliniyor. Modern savaş ve süpersonik ticari uçaklar stratosferde genellikle 20 km'ye kadar olan irtifalarda uçarlar (her ne kadar dinamik tavan çok daha yüksek olsa da). Yüksek irtifa hava balonları 40 km'ye kadar yükseliyor; insansız balon rekoru 51,8 km'dir.

Son zamanlarda ABD askeri çevrelerinde, genellikle "uzay öncesi" olarak adlandırılan stratosfer katmanlarının 20 km'nin üzerindeki gelişimine büyük önem verildi. « uzaya yakın» ). İnsansız hava gemilerinin ve güneş enerjisiyle çalışan uçakların (NASA'nın Pathfinder'ı gibi) uzun zaman yaklaşık 30 km yükseklikte olmalı ve çok geniş alanlara gözetleme ve iletişim sağlamalı, aynı zamanda hava savunma sistemlerine karşı düşük hassasiyette kalmalıdır; Bu tür cihazlar uydulardan kat kat daha ucuz olacak.

Stratopoz- Stratosfer ve mezosfer olmak üzere iki katman arasındaki sınır olan atmosfer katmanı. Stratosferde yükseklik arttıkça sıcaklık artar ve stratopoz sıcaklığın maksimuma ulaştığı katmandır. Stratopozun sıcaklığı yaklaşık 0 °C'dir.

Bu olay sadece Dünya'da değil, atmosferi olan diğer gezegenlerde de gözlemleniyor.

Dünya'da stratopoz deniz seviyesinden 50-55 km yükseklikte bulunur. Atmosfer basıncı deniz seviyesinin yaklaşık 1/1000'i kadardır.

Mezosfer(Yunanca μεσο- - “orta” ve σφαῖρα - “top”, “küre”) - 40-50 ila 80-90 km arasındaki rakımlarda atmosferin bir katmanı. Yükseklik arttıkça sıcaklıktaki artışla karakterize edilir; maksimum (yaklaşık +50°C) sıcaklık yaklaşık 60 km yükseklikte bulunur, bundan sonra sıcaklık -70° veya -80°C'ye düşmeye başlar. Sıcaklıktaki bu düşüş, güneş ışınımının (radyasyon) ozon tarafından güçlü bir şekilde emilmesiyle ilişkilidir. Terim 1951'de Coğrafya ve Jeofizik Birliği tarafından kabul edildi.

Mezosferin gaz bileşimi, alttaki atmosferik katmanlar gibi sabittir ve yaklaşık %80 nitrojen ve %20 oksijen içerir.

Mezosfer, alttaki stratosferden stratopozla, üstteki termosferden ise mezopozla ayrılır. Mezopoz temel olarak turbopause ile örtüşür.

Meteorlar parlamaya başlar ve kural olarak mezosferde tamamen yanar.

Mezosferde gece parlayan bulutlar görünebilir.

Uçuşlar için mezosfer bir tür “ölü bölgedir” - buradaki hava, uçakları veya balonları destekleyemeyecek kadar seyrektir (50 km yükseklikte hava yoğunluğu deniz seviyesinden 1000 kat daha azdır) ve aynı zamanda bu kadar alçak yörüngedeki yapay uçuş uyduları için fazla yoğun. Mezosferin doğrudan çalışmaları esas olarak yörünge altı hava roketleri kullanılarak gerçekleştirilmektedir; Genel olarak mezosfer, atmosferin diğer katmanlarına göre daha az incelenmiştir, bu yüzden bilim adamları ona "cahil küre" adını vermişlerdir.

Mezopoz

Mezopoz- Mezosfer ve termosferi ayıran atmosfer katmanı. Dünya'da deniz seviyesinden 80-90 km yükseklikte bulunur. Mezopozda minimum sıcaklık yaklaşık -100 °C'dir. Aşağıda (yaklaşık 50 km yükseklikten başlayarak) sıcaklık yükseklikle birlikte düşer, daha yüksekte (yaklaşık 400 km yüksekliğe kadar) tekrar yükselir. Mezopoz, X-ışınının ve Güneş'ten gelen kısa dalga ultraviyole radyasyonun aktif olarak emildiği bölgenin alt sınırına denk gelir. Bu yükseklikte gece bulutları gözlenir.

Mezopoz sadece Dünya'da değil, atmosferi olan diğer gezegenlerde de meydana gelir.

Karman Hattı- Geleneksel olarak Dünya'nın atmosferi ile uzay arasındaki sınır olarak kabul edilen deniz seviyesinden yükseklik.

Fédération Aéronautique Internationale (FAI) tanımına göre Karman hattı deniz seviyesinden 100 km yükseklikte yer almaktadır.

Yükseklik, adını Macar kökenli Amerikalı bilim adamı Theodore von Karman'dan almıştır. Yaklaşık olarak bu yükseklikte atmosferin çok seyrekleştiğini ve yeterli kaldırma kuvveti oluşturmak için gereken uçağın hızının ilk kozmik hızdan daha yüksek olması nedeniyle havacılığın imkansız hale geldiğini ve bu nedenle daha yüksek irtifalara ulaşmak için gerekli olduğunu belirleyen ilk kişi oydu. uzay bilimini kullanmak.

Dünyanın atmosferi Karman çizgisinin ötesinde de devam ediyor. Dünya atmosferinin dış kısmı olan ekzosfer 10 bin km veya daha fazla yüksekliğe kadar uzanır; bu yükseklikte atmosfer esas olarak atmosferi terk etme yeteneğine sahip hidrojen atomlarından oluşur.

Ansari X Ödülü'nü almanın ilk şartı Karman Hattı'na ulaşmaktı, çünkü bu, uçuşun bir uzay uçuşu olarak tanınmasının temelini oluşturuyor.

Bazen gezegenimizi kalın bir tabaka halinde çevreleyen atmosfere beşinci okyanus adı verilmektedir. Bir uçağın ikinci adının uçak olması boşuna değildir. Atmosfer, aralarında nitrojen ve oksijenin çoğunlukta olduğu çeşitli gazların bir karışımıdır. İkincisi sayesinde gezegende hepimizin alıştığı biçimde yaşam mümkündür. Bunların yanında %1 oranında diğer bileşenler de bulunmaktadır. Bunlar inert (kimyasal etkileşimlere girmeyen) gazlar, kükürt oksittir. Beşinci okyanus ayrıca mekanik yabancı maddeleri de içerir: toz, kül vb. Toplamda atmosferin tüm katmanları yüzeyden neredeyse 480 km uzanır (veriler farklıdır, biz). Bu nokta üzerinde daha ayrıntılı olarak duracağız.) Böylesine etkileyici bir kalınlık, gezegeni zararlı kozmik radyasyondan ve büyük nesnelerden koruyan bir tür aşılmaz kalkan oluşturur.

Atmosferin aşağıdaki katmanları ayırt edilir: troposfer, ardından stratosfer, ardından mezosfer ve son olarak termosfer. Verilen düzen gezegenin yüzeyinde başlar. Atmosferin yoğun katmanları ilk ikisiyle temsil edilir. Zararlıların önemli bir kısmını filtreleyenler onlardır.

Atmosferin en alt katmanı olan troposfer, deniz seviyesinden yalnızca 12 km yüksekte (tropik kuşakta 18 km) uzanır. Su buharının %90'a kadarı burada yoğunlaşmıştır, bu nedenle orada bulutlar oluşur. Havanın çoğu da burada yoğunlaşmıştır. Atmosferin sonraki tüm katmanları daha soğuktur, çünkü yüzeye yakınlık yansıyan güneş ışınlarının havayı ısıtmasına izin verir.

Stratosfer yüzeyden neredeyse 50 km kadar uzanır. Çoğu meteoroloji balonu bu katmanda "yüzer". Bazı uçak türleri de burada uçabilmektedir. Şaşırtıcı özelliklerden biri sıcaklık rejimi: 25 ila 40 km aralığında hava sıcaklığı artmaya başlar. -60'tan neredeyse 1'e çıkıyor. Daha sonra hafif bir sıfıra doğru düşüş oluyor ve bu 55 km yüksekliğe kadar devam ediyor. Üst sınır rezildir

Ayrıca mezosfer neredeyse 90 km'ye kadar uzanır. Buradaki hava sıcaklığı keskin bir şekilde düşüyor. Her 100 metrelik yükselişte 0,3 derecelik bir düşüş yaşanıyor. Bazen atmosferin en soğuk kısmı olarak da adlandırılır. Hava yoğunluğu düşüktür ancak düşen meteorlara karşı direnç oluşturmak için yeterlidir.

Atmosferin katmanları genel anlamda yaklaşık 118 km yükseklikte sona ermektedir. Ünlü auroralar burada oluşuyor. Termosfer bölgesi yukarıda başlar. X ışınları nedeniyle bu bölgede bulunan az sayıdaki hava molekülünün iyonlaşması meydana gelir. Bu süreçler sözde iyonosferi oluşturur (genellikle termosfere dahil edilir ve bu nedenle ayrı olarak değerlendirilmez).

700 km'nin üzerindeki her şeye ekzosfer denir. hava son derece küçüktür, bu nedenle çarpışmalardan dolayı herhangi bir dirençle karşılaşmadan serbestçe hareket ederler. Bu, çevre sıcaklığının düşük olmasına rağmen bazılarının 160 santigrat dereceye karşılık gelen enerji biriktirmesine olanak tanır. Gaz molekülleri, ekzosferin hacmi boyunca kütlelerine göre dağıtılır, böylece en ağırları yalnızca katmanın alt kısmında tespit edilebilir. Gezegenin yükseklikle azalan yerçekimi artık molekülleri tutamaz, bu nedenle yüksek enerjili kozmik parçacıklar ve radyasyon, gaz moleküllerine atmosferi terk etmeye yetecek bir itici güç verir. Bu bölge en uzun bölgelerden biridir: 2000 km'den daha yüksek rakımlarda atmosferin tamamen uzay boşluğuna dönüştüğüne inanılmaktadır (bazen 10.000 sayısı bile ortaya çıkar). Yapay olanlar ise hâlâ termosferdeyken yörüngelerde dönüyor.

Belirtilen tüm sayılar gösterge niteliğindedir, çünkü atmosferik katmanların sınırları bir dizi faktöre, örneğin Güneş'in aktivitesine bağlıdır.

Stratosfer, gezegenimizin hava kabuğunun üst katmanlarından biridir. Yerden yaklaşık 11 km yükseklikte başlar. Yolcu uçakları artık burada uçmuyor ve bulutlar nadiren oluşuyor. Stratosferde, gezegeni zararlı ultraviyole radyasyonun nüfuzundan koruyan ince bir kabuk olan ozon vardır.

Gezegenin hava zarfı

Atmosfer, Dünya'nın iç yüzeyi ile hidrosfere bitişik olan gazdan oluşan zarftır ve yerkabuğu. Dış sınırı yavaş yavaş dış uzaya geçer. Atmosferin bileşimi gazları içerir: nitrojen, oksijen, argon, karbondioksit vb., ayrıca toz, su damlacıkları, buz kristalleri ve yanma ürünleri şeklindeki yabancı maddeler. Hava kabuğunun ana elemanlarının oranı sabit kalır. İstisnalar karbondioksit ve sudur; atmosferdeki miktarları sıklıkla değişir.

Gaz kabuğu katmanları

Atmosfer, üst üste yerleştirilmiş ve aşağıdaki özelliklere sahip birkaç katmana bölünmüştür:

sınır katmanı - doğrudan gezegenin yüzeyine bitişik, 1-2 km yüksekliğe kadar uzanan;

troposfer - ikinci katman, dış sınır ortalama olarak 11 km yükseklikte bulunur, atmosferdeki su buharının neredeyse tamamı burada yoğunlaşır, bulutlar oluşur, siklonlar ve antisiklonlar ortaya çıkar ve rakım arttıkça sıcaklık artar;

tropopoz - sıcaklık düşüşünün sona ermesiyle karakterize edilen bir geçiş katmanı;

stratosfer, 50 km yüksekliğe kadar uzanan ve üç bölgeye ayrılan bir katmandır: 11'den 25 km'ye kadar sıcaklık hafifçe değişir, 25'ten 40'a - sıcaklık yükselir, 40'tan 50'ye - sıcaklık sabit kalır (stratopoz) );

mezosfer 80-90 km yüksekliğe kadar uzanır;

termosfer deniz seviyesinden 700-800 km yüksekliğe ulaşır, burada 100 km yükseklikte Dünya atmosferi ile uzay arasındaki sınır olarak alınan Karman çizgisi;

Ekzosfere saçılma bölgesi de denir; madde parçacıkları burada büyük ölçüde kaybolur ve uzaya uçarlar.

Stratosferdeki sıcaklık değişiklikleri

Yani stratosfer, gezegenin gaz kabuğunun troposferi takip eden kısmıdır. Burada tropopoz boyunca sabit olan hava sıcaklığı değişmeye başlar. Stratosferin yüksekliği yaklaşık 40 km'dir. Alt sınır deniz seviyesinden 11 km yüksektir. Bu noktadan itibaren sıcaklıkta ufak değişiklikler olur. 25 km yükseklikte ısıtma hızı yavaş yavaş artmaya başlar. Deniz seviyesinden 40 km yükseklikte sıcaklık -56,5°'den +0,8°С'ye yükselir. Daha sonra 50-55 km yüksekliğe kadar sıfır dereceye yakın kalır. 40 ila 55 kilometre arasındaki bölgeye ise sıcaklık değişmediği için stratopoz adı veriliyor. Stratosferden mezosfere geçiş bölgesidir.

Stratosferin özellikleri

Dünya'nın stratosferi tüm atmosferin kütlesinin yaklaşık %20'sini içerir. Buradaki hava o kadar seyrek ki, bir kişinin özel bir uzay giysisi olmadan kalması imkansızdır. Bu gerçek, stratosfere uçuşların nispeten yakın zamanda yapılmaya başlanmasının nedenlerinden biridir.

Gezegenin 11-50 km yükseklikteki gaz kabuğunun bir diğer özelliği de su buharının çok az miktarda olmasıdır. Bu nedenle stratosferde bulutlar neredeyse hiç oluşmaz. Bu sadece onlar için değil Yapı malzemesi. Ancak deniz seviyesinden 20-30 km yükseklikte stratosferin "süslendiği" (aşağıdaki fotoğraf) sedef bulutları nadiren gözlemlemek mümkündür. Gün batımından sonra veya gün doğumundan önce sanki içeriden parlıyormuş gibi ince oluşumlar gözlemlenebilir. Sedefli bulutların şekli cirrus veya cirrocumulus'a benzer.

Dünyanın ozon tabakası

Ev ayırt edici özellik Stratosfer, tüm atmosferdeki maksimum ozon konsantrasyonudur. Güneş ışığının etkisi altında oluşur ve gezegendeki tüm yaşamı yıkıcı radyasyondan korur. Dünya'nın ozon tabakası deniz seviyesinden 20-25 km yükseklikte bulunmaktadır. O3 molekülleri stratosfer boyunca dağılmıştır ve hatta gezegenin yüzeyine yakın yerlerde bulunur, ancak bu seviyede en yüksek konsantrasyonları gözlenir.

Unutulmamalıdır ki Dünya'nın ozon tabakası sadece 3-4 mm'dir. Bu gazın parçacıkları normal basınç koşulları altında, örneğin gezegenin yüzeyine yakın bir yere yerleştirilirse kalınlığı bu olacaktır. Ozon, ultraviyole radyasyonun etkisi altında bir oksijen molekülünün iki atoma parçalanması sonucu oluşur. Bunlardan biri “dolu” bir molekülle birleşir ve ozon oluşur - O3.

Tehlikeli Savunmacı

Dolayısıyla bugün stratosfer, geçen yüzyılın başına göre daha fazla araştırılan bir atmosfer katmanıdır. Ancak ozon tabakası olmasaydı Dünya'da yaşamın oluşamayacağı ozon tabakasının geleceği henüz çok net değil. Ülkeler freon üretimini azaltırken, bazı bilim insanları bunun en azından bu oranda pek bir fayda getirmeyeceğini söylerken, bazıları da zararlı maddelerin büyük bir kısmının oluşması nedeniyle buna hiç gerek olmadığını söylüyor. doğal olarak. Kimin haklı olduğunu zaman gösterecek.

Uçakla uçan herkes bu tür mesajlara alışıktır: “Uçuşumuz 10.000 m yükseklikte gerçekleşiyor, dışarıdaki sıcaklık 50°C.” Özel bir şey yok gibi görünüyor. Güneş tarafından ısıtılan Dünya yüzeyinden ne kadar uzak olursa, o kadar soğuk olur. Birçok kişi sıcaklığın yükseklikle birlikte sürekli olarak azaldığını ve sıcaklığın yavaş yavaş düşerek uzay sıcaklığına yaklaştığını düşünüyor. Bu arada bilim adamları 19. yüzyılın sonuna kadar öyle düşünüyorlardı.

Hava sıcaklığının Dünya üzerindeki dağılımına daha yakından bakalım. Atmosfer, öncelikle sıcaklık değişikliklerinin doğasını yansıtan birkaç katmana bölünmüştür.

Atmosferin alt katmanına denir troposfer, "dönme küresi" anlamına gelir. Hava ve iklimdeki tüm değişiklikler bunun sonucudur. fiziksel süreçler tam olarak bu katmanda meydana gelir. Bu katmanın üst sınırı, yükseklikle sıcaklıktaki azalmanın yerini artışın aldığı yerde - yaklaşık olarak ekvatorun 15-16 km yukarısında ve kutupların 7-8 km yukarısında bulunur. Dünyanın kendisi gibi, gezegenimizin dönüşünün etkisi altındaki atmosfer de kutuplar üzerinde bir miktar düzleşir ve ekvator üzerinde şişer. Ancak bu etki atmosferde, Dünya'nın katı kabuğuna göre çok daha güçlü bir şekilde ifade edilir. Dünya yüzeyinden troposferin üst sınırına doğru hava sıcaklığı azalır. Ekvatorun üzerinde minimum hava sıcaklığı yaklaşık -62°C, kutupların üzerinde ise -45°C civarındadır. Ilıman enlemlerde atmosfer kütlesinin %75'inden fazlası troposferdedir. Tropik bölgelerde atmosfer kütlesinin yaklaşık %90'ı troposferde bulunur.

1899 yılında belirli bir yükseklikte dikey sıcaklık profilinde bir minimum bulunmuş, daha sonra sıcaklık bir miktar yükselmiştir. Bu artışın başlaması atmosferin bir sonraki katmanına geçiş anlamına geliyor. stratosfer Stratosfer terimi, troposferin üzerinde yer alan katmanın benzersizliği anlamına gelir ve önceki fikri yansıtır. Stratosfer, dünya yüzeyinden yaklaşık 50 km yüksekliğe kadar uzanır. Özellikle hava sıcaklığındaki keskin artış, sıcaklıktaki bu artışın atmosferde meydana gelen temel kimyasal reaksiyonlardan biri olan ozon oluşumu reaksiyonuyla açıklanmaktadır.

Ozonun büyük bir kısmı yaklaşık 25 km yükseklikte yoğunlaşmıştır, ancak genel olarak ozon tabakası neredeyse tüm stratosferi kaplayan oldukça geniş bir kabuktur. Oksijenin ultraviyole ışınlarla etkileşimi, dünya atmosferindeki, Dünya üzerindeki yaşamın korunmasına katkıda bulunan faydalı süreçlerden biridir. Bu enerjinin ozon tarafından emilmesi, tam olarak karasal yaşam formlarının varlığına uygun düzeyde enerjinin yaratıldığı yer yüzeyine aşırı akışını engeller. Ozonosfer atmosferden geçen radyant enerjinin bir kısmını emer. Sonuç olarak, ozonosferde 100 metrede yaklaşık 0,62°C'lik dikey bir hava sıcaklığı gradyanı oluşur; yani sıcaklık, stratosferin üst sınırına (stratopoza (50 km) kadar) rakımla birlikte artar ve aşağıdakilere göre ulaşır: bazı veriler, 0°C.

50 ila 80 km arasındaki yüksekliklerde atmosferin bir katmanı vardır. mezosfer. "Mezosfer" kelimesi, hava sıcaklığının yükseklikle birlikte azalmaya devam ettiği "ara küre" anlamına gelir. Mezosferin üstünde, adı verilen bir katmanda termosfer yaklaşık 1000°C'ye kadar yükseldikçe sıcaklık yeniden yükselir ve ardından çok hızlı bir şekilde -96°C'ye düşer. Ancak süresiz olarak düşmez, daha sonra sıcaklık tekrar artar.

Termosfer ilk katmandır iyonosfer. Daha önce bahsedilen katmanların aksine iyonosfer sıcaklıkla ayırt edilmez. İyonosfer, birçok radyo iletişimini mümkün kılan elektriksel nitelikte bir alandır. İyonosfer D, E, F1 ve F2 harfleriyle gösterilen birkaç katmana bölünmüştür. Bu katmanların da özel isimleri vardır. Katmanlara ayrılmanın çeşitli nedenleri vardır; bunlardan en önemlisi, katmanların radyo dalgalarının geçişi üzerindeki eşitsiz etkisidir. En alttaki katman olan D, esas olarak radyo dalgalarını emer ve böylece bunların daha fazla yayılmasını önler. En iyi incelenen E katmanı, dünya yüzeyinden yaklaşık 100 km yükseklikte yer almaktadır. Aynı zamanda onu bağımsız olarak keşfeden Amerikalı ve İngiliz bilim adamlarının adlarından dolayı Kennelly-Heaviside katmanı olarak da adlandırılmaktadır. E Katmanı dev bir ayna gibi radyo dalgalarını yansıtır. Bu katman sayesinde uzun radyo dalgaları, E katmanından yansımadan, yalnızca düz bir çizgide yayıldığı takdirde beklenenden daha uzak mesafelere gider. F katmanı da benzer özelliklere sahiptir. Kennelly-Heaviside katmanıyla birlikte radyo dalgalarını karasal radyo istasyonlarına yansıtır. Bu yansıma çeşitli açılardan meydana gelebilir. Appleton katmanı yaklaşık 240 km yükseklikte bulunur.

Atmosferin en dış bölgesi olan iyonosferin ikinci katmanına genellikle denir. ekzosfer. Bu terim, Dünya'ya yakın uzayın eteklerinin varlığını ifade eder. Atmosferin nerede bittiğini ve uzayın nerede başladığını tam olarak belirlemek zordur, çünkü rakımla birlikte atmosferik gazların yoğunluğu giderek azalır ve atmosferin kendisi yavaş yavaş neredeyse yalnızca tek tek moleküllerin bulunduğu bir boşluğa dönüşür. Zaten yaklaşık 320 km yükseklikte atmosferin yoğunluğu o kadar düşüktür ki moleküller birbirleriyle çarpışmadan 1 km'den fazla yol kat edebilirler. Atmosferin en dış kısmı, 480 ila 960 km arasındaki rakımlarda bulunan üst sınır görevi görüyor.

Atmosferdeki süreçler hakkında daha fazla bilgiyi “Dünya İklimi” web sitesinde bulabilirsiniz.