L'atmosfera è l'involucro gassoso del nostro pianeta, che ruota insieme alla Terra. Il gas presente nell'atmosfera si chiama aria. L'atmosfera è in contatto con l'idrosfera e ricopre parzialmente la litosfera. Ma i limiti massimi sono difficili da determinare. È convenzionalmente accettato che l'atmosfera si estenda verso l'alto per circa tremila chilometri. Lì scorre dolcemente nello spazio senz'aria.

Composizione chimica dell'atmosfera terrestre

La formazione della composizione chimica dell'atmosfera è iniziata circa quattro miliardi di anni fa. Inizialmente, l'atmosfera era costituita solo da gas leggeri: elio e idrogeno. Secondo gli scienziati, i prerequisiti iniziali per la creazione di un guscio di gas attorno alla Terra erano le eruzioni vulcaniche che, insieme alla lava, espulse grande quantità gas Successivamente è iniziato lo scambio di gas con gli spazi acquatici, con gli organismi viventi e con i prodotti delle loro attività. La composizione dell'aria è gradualmente cambiata e si è stabilizzata nella sua forma moderna diversi milioni di anni fa.

I componenti principali dell'atmosfera sono l'azoto (circa il 79%) e l'ossigeno (20%). La restante percentuale (1%) è costituita dai seguenti gas: argon, neon, elio, metano, anidride carbonica, idrogeno, krypton, xeno, ozono, ammoniaca, biossido di zolfo e di azoto, protossido di azoto e monossido di carbonio, che rientrano in questo uno per cento.

Inoltre, l'aria contiene vapore acqueo e particolato (polline, polvere, cristalli di sale, impurità di aerosol).

Recentemente, gli scienziati hanno notato un cambiamento non qualitativo, ma quantitativo in alcuni ingredienti dell'aria. E la ragione di ciò è l'uomo e le sue attività. Solo per i contenuti degli ultimi 100 anni diossido di carbonioè aumentato notevolmente! Tutto ciò è irto di numerosi problemi, il più globale dei quali è il cambiamento climatico.

Formazione del tempo e del clima

L’atmosfera gioca un ruolo fondamentale nel modellare il clima e il tempo sulla Terra. Molto dipende dalla quantità di luce solare, dalla natura della superficie sottostante e dalla circolazione atmosferica.

Esaminiamo i fattori in ordine.

1. L'atmosfera trasmette il calore dei raggi solari e assorbe le radiazioni nocive. Gli antichi greci sapevano che i raggi del sole cadono su diverse parti della Terra con angoli diversi. La stessa parola "clima" tradotta dal greco antico significa "pendenza". Quindi, all'equatore, i raggi del sole cadono quasi verticalmente, motivo per cui qui fa molto caldo. Più ci si avvicina ai poli, maggiore è l'angolo di inclinazione. E la temperatura scende.

2. A causa del riscaldamento non uniforme della Terra, nell'atmosfera si formano correnti d'aria. Sono classificati in base alle loro dimensioni. I più piccoli (decine e centinaia di metri) lo sono venti locali. Seguono monsoni e alisei, cicloni e anticicloni e zone frontali planetarie.

Tutte queste masse d'aria sono in costante movimento. Alcuni di loro sono piuttosto statici. Ad esempio, gli alisei che soffiano dalle regioni subtropicali verso l'equatore. Il movimento degli altri dipende in gran parte dalla pressione atmosferica.

3. La pressione atmosferica è un altro fattore che influenza la formazione del clima. Questa è la pressione dell'aria sulla superficie della terra. Come è noto, le masse d'aria si spostano da una zona ad alta pressione atmosferica verso una zona dove tale pressione è minore.

Sono assegnate un totale di 7 zone. L'equatore è una zona di bassa pressione. Inoltre, su entrambi i lati dell'equatore fino alle latitudini trenta c'è una zona di alta pressione. Da 30° a 60° - nuovamente bassa pressione. E da 60° ai poli c'è una zona di alta pressione. Tra queste zone circolano masse d'aria. Quelli che vengono dal mare alla terra portano pioggia e maltempo, e quelli che soffiano dai continenti portano tempo sereno e secco. Nei luoghi in cui le correnti d'aria si scontrano, si formano zone del fronte atmosferico, caratterizzate da precipitazioni e tempo inclemente e ventoso.

Gli scienziati hanno dimostrato che anche il benessere di una persona dipende dalla pressione atmosferica. Normale per gli standard internazionali Pressione atmosferica- 760 mmHg. colonna alla temperatura di 0°C. Questo indicatore è calcolato per quelle aree di terreno che sono quasi al livello del livello del mare. Con l'altitudine la pressione diminuisce. Pertanto, ad esempio, per San Pietroburgo 760 mm Hg. - questa è la norma. Ma a Mosca, che si trova più in alto, la pressione normale è di 748 mm Hg.

La pressione cambia non solo verticalmente, ma anche orizzontalmente. Ciò è particolarmente sentito durante il passaggio dei cicloni.

La struttura dell'atmosfera

L'atmosfera ricorda quella di una torta a strati. E ogni strato ha le sue caratteristiche.

. Troposfera- lo strato più vicino alla Terra. Lo "spessore" di questo strato cambia con la distanza dall'equatore. Al di sopra dell'equatore lo strato si estende verso l'alto per 16-18 km, nelle zone temperate per 10-12 km, ai poli per 8-10 km.

È qui che sono contenuti l'80% della massa d'aria totale e il 90% del vapore acqueo. Qui si formano le nuvole, sorgono cicloni e anticicloni. La temperatura dell'aria dipende dall'altitudine della zona. In media diminuisce di 0,65° C ogni 100 metri.

. Tropopausa- strato di transizione dell'atmosfera. La sua altezza varia da diverse centinaia di metri a 1-2 km. La temperatura dell'aria in estate è più alta che in inverno. Ad esempio, sopra i poli in inverno è -65° C. E sopra l'equatore è -70° C in qualsiasi periodo dell'anno.

. Stratosfera- questo è uno strato il cui limite superiore si trova ad un'altitudine di 50-55 chilometri. La turbolenza qui è bassa, il contenuto di vapore acqueo nell'aria è trascurabile. Ma c'è molto ozono. La sua massima concentrazione è ad un'altitudine di 20-25 km. Nella stratosfera la temperatura dell'aria inizia a salire e raggiunge i +0,8° C. Ciò è dovuto al fatto che lo strato di ozono interagisce con le radiazioni ultraviolette.

. Stratopausa- un basso strato intermedio tra la stratosfera e la mesosfera che la segue.

. Mesosfera- il limite superiore di questo strato è di 80-85 chilometri. Qui si verificano complessi processi fotochimici che coinvolgono i radicali liberi. Sono loro che forniscono quella dolce luce blu del nostro pianeta, che si vede dallo spazio.

La maggior parte delle comete e dei meteoriti bruciano nella mesosfera.

. Mesopausa- lo strato intermedio successivo, la cui temperatura dell'aria è di almeno -90°.

. Termosfera- il limite inferiore inizia ad un'altitudine di 80 - 90 km, mentre il limite superiore dello strato corre a circa 800 km. La temperatura dell'aria sta aumentando. Può variare da +500° C a +1000° C. Durante il giorno le escursioni termiche ammontano a centinaia di gradi! Ma l’aria qui è così rarefatta che intendere il termine “temperatura” come lo immaginiamo non è appropriato qui.

. Ionosfera- unisce la mesosfera, la mesopausa e la termosfera. L'aria qui è costituita principalmente da molecole di ossigeno e azoto, nonché da plasma quasi neutro. I raggi del sole che entrano nella ionosfera ionizzano fortemente le molecole d'aria. Nello strato inferiore (fino a 90 km) il grado di ionizzazione è basso. Più è alto, maggiore è la ionizzazione. Quindi, ad un'altitudine di 100-110 km, gli elettroni sono concentrati. Questo aiuta a riflettere le onde radio corte e medie.

Lo strato più importante della ionosfera è quello superiore, che si trova ad un'altitudine di 150-400 km. La sua particolarità è che riflette le onde radio e questo facilita la trasmissione dei segnali radio a distanze considerevoli.

È nella ionosfera che si verifica un fenomeno come l'aurora.

. Esosfera- è costituito da atomi di ossigeno, elio e idrogeno. Il gas in questo strato è molto rarefatto e gli atomi di idrogeno spesso fuggono nello spazio. Pertanto, questo strato è chiamato “zona di dispersione”.

Il primo scienziato a suggerire che la nostra atmosfera abbia un peso fu l'italiano E. Torricelli. Ostap Bender, ad esempio, nel suo romanzo “Il vitello d'oro” lamentava che ogni persona è schiacciata da una colonna d'aria del peso di 14 kg! Ma il grande intrigante si sbagliava un po’. Un adulto sperimenta una pressione di 13-15 tonnellate! Ma non sentiamo questa pesantezza, perché la pressione atmosferica è bilanciata dalla pressione interna di una persona. Il peso della nostra atmosfera è di 5.300.000.000.000.000 di tonnellate. La cifra è colossale, sebbene sia solo un milionesimo del peso del nostro pianeta.

Questa volta tratteremo un argomento di geografia scolastica” strati dell'atmosfera». Atmosfera: l'involucro d'aria della terra, questo lo sanno tutti. Il limite inferiore è chiaramente espresso: questa è la superficie della terra, ma quello superiore si trova ad un'altitudine di 2000-3000 km. Il nostro guscio d'aria è come una torta; può essere diviso in strati in cui esistono determinate caratteristiche.

Media breve caratteristiche degli strati atmosferici

La tabella mostra una breve descrizione di strati. Le transizioni tra i livelli non sono nette, essi (i livelli) si trasformano dolcemente l'uno nell'altro, quindi di solito si distinguono anche quelli di transizione:

• tropopausa  (tra la troposfera e la stratosfera);
• stratopausa(tra stratosfera e mesosfera);
• mesopausa(tra la meso- e la termosfera);
• termopausa  (tra la termo- e l'esosfera).

I confini degli strati non sono costanti; cambiano anche a seconda della latitudine. Ad esempio, il limite superiore della troposfera alle latitudini temperate è di 11-13 km e all'equatore è di 16 km. La temperatura al limite superiore della troposfera ai poli è più alta (-50 oC) che all'equatore (-70 oC).

Sopra è stato presentato divisione dell’atmosfera per la temperatura, in diversi strati è aumentato o diminuito, ma si è comportato in modo abbastanza stabile in ciascuno strato descritto.

Ci sono altri classificazione atmosferica presentato di seguito. Sono un po' più difficili da comprendere e richiedono determinate conoscenze nel campo della chimica, della fisica e della meteorologia stessa.

Classificazione in base alla presenza di particelle cariche

Ozonosfera- Questo è essenzialmente lo strato di ozono, che protegge tutta la vita sul pianeta dai raggi ultravioletti. Poiché al di sopra dello strato di ozono (ozonosfera) la quantità di radiazione ultravioletta proveniente dal Sole aumenta notevolmente, l'ossigeno (O 2) e l'ozono (O 3) esistenti sotto la sua influenza (ultravioletto) si disintegrano e si forma ossigeno atomico (O).

La cintura di radiazione terrestreè lo strato che contiene un gran numero di elettroni e protoni catturati dal campo magnetico terrestre. Situato in media a una distanza di 100mila km (15 R). R è il raggio della Terra, è pari a 6371 km.

Classificazione per interazione con la superficie terrestre

La superficie terrestre influenza notevolmente l'andamento quotidiano delle grandezze meteorologiche, soprattutto nello strato superficiale dell'atmosfera fino a 100-200 m. All'aumentare dell'altitudine, l'influenza della superficie terrestre diminuisce e non è visibile ad altitudini superiori a 95 km.

Classificazione per effetto sugli aeromobili

Tutti i satelliti si trovano nello spazio vicino alla Terra. Dopo il lancio, ruotano attorno alla Terra lungo una traiettoria calcolata o insieme ad essa (satelliti geostazionari).

Questo argomento è uno dei principali; i nostri successivi articoli saranno spesso legati ad esso. Questo è tutto, a presto!

Ogni persona alfabetizzata dovrebbe sapere non solo che il pianeta è circondato da un’atmosfera composta da una miscela di tutti i tipi di gas, ma anche che esistono diversi strati dell’atmosfera che si trovano a distanze disuguali dalla superficie terrestre.

Osservando il cielo non vediamo affatto la sua struttura complessa, la sua composizione eterogenea, o altre cose nascoste alla vista. Ma è proprio grazie alla composizione complessa e multicomponente dello strato d'aria che intorno al pianeta esistono le condizioni che hanno permesso la nascita della vita qui, la fioritura della vegetazione e la comparsa di tutto ciò che è mai esistito qui.

La conoscenza dell'argomento della conversazione viene data alle persone già al 6 ° anno di scuola, ma alcuni non hanno ancora completato gli studi e alcuni sono stati lì da così tanto tempo che hanno già dimenticato tutto. Tuttavia, ogni persona istruita dovrebbe sapere in cosa consiste il mondo che lo circonda, soprattutto quella parte da cui dipende direttamente la possibilità stessa della sua vita normale.

Qual è il nome di ogni strato dell'atmosfera, a quale altitudine si trova e che ruolo svolge? Tutti questi problemi saranno discussi di seguito.

La struttura dell'atmosfera terrestre

Guardando il cielo, soprattutto quando è completamente senza nuvole, è molto difficile persino immaginare che abbia una struttura così complessa e multistrato, che la temperatura lì a diverse altitudini sia molto diversa, e che sia lì, in quota , che si verificano i processi più importanti per tutta la flora e la fauna del suolo.

Se non fosse per una composizione così complessa della copertura gassosa del pianeta, semplicemente non ci sarebbe vita qui e nemmeno la possibilità della sua origine.

I primi tentativi di studiare questa parte del mondo circostante furono fatti dagli antichi greci, ma non poterono andare troppo lontano nelle loro conclusioni, poiché non disponevano della base tecnica necessaria. Non vedevano il confine diversi strati, non potevano misurare la loro temperatura, studiare la composizione dei loro componenti, ecc.

Per lo più solo condizioni meteo ha spinto le menti più progressiste a pensare che il cielo visibile non è così semplice come sembra.

Si ritiene che la struttura del moderno guscio di gas attorno alla Terra si sia formata in tre fasi. Prima c'era un'atmosfera primordiale di idrogeno ed elio catturati dallo spazio.

Poi le eruzioni vulcaniche riempirono l'aria con una massa di altre particelle e si formò un'atmosfera secondaria. Dopo aver attraversato tutte le reazioni chimiche di base e i processi di rilassamento delle particelle, si è verificata la situazione attuale.

Strati dell'atmosfera in ordine dalla superficie terrestre e loro caratteristiche

La struttura del guscio gassoso del pianeta è piuttosto complessa e diversificata. Vediamolo più nel dettaglio, arrivando via via ai massimi livelli.

Troposfera

A parte lo strato limite, la troposfera è lo strato più basso dell'atmosfera. Si estende ad un'altezza di circa 8-10 km sopra la superficie terrestre nelle regioni polari, 10-12 km nei climi temperati e 16-18 km nelle parti tropicali.

Fatto interessante: questa distanza può variare a seconda del periodo dell'anno: in inverno è leggermente inferiore che in estate.

L'aria della troposfera contiene la principale forza vivificante per tutta la vita sulla terra. Contiene circa l'80% di tutta l'aria atmosferica disponibile, più del 90% del vapore acqueo, ed è qui che si formano nuvole, cicloni e altri fenomeni atmosferici.

È interessante notare la graduale diminuzione della temperatura man mano che si sale dalla superficie del pianeta. Gli scienziati hanno calcolato che per ogni 100 m di altitudine la temperatura diminuisce di circa 0,6-0,7 gradi.

Stratosfera

Il successivo strato più importante è la stratosfera. L'altezza della stratosfera è di circa 45-50 chilometri. Si parte al km 11 e qui prevalgono già temperature negative che arrivano fino a -57°C.

Perché questo strato è importante per gli esseri umani, tutti gli animali e le piante? È qui, ad un'altitudine di 20-25 chilometri, che si trova lo strato di ozono: intrappola i raggi ultravioletti emanati dal sole e riduce il loro effetto distruttivo sulla flora e sulla fauna a un livello accettabile.

È molto interessante notare che la stratosfera assorbe molti tipi di radiazioni che arrivano sulla terra dal sole, dalle altre stelle e dallo spazio. L'energia ricevuta da queste particelle viene utilizzata per ionizzare le molecole e gli atomi che si trovano qui e compaiono vari composti chimici.

Tutto ciò porta a un fenomeno così famoso e colorato come l'aurora boreale.

Mesosfera

La mesosfera inizia a circa 50 e si estende fino a 90 chilometri. Qui il gradiente, ovvero la differenza di temperatura con i cambiamenti di altitudine, non è più così grande come negli strati inferiori. Ai limiti superiori di questo guscio la temperatura è di circa -80°C. La composizione di quest'area comprende circa l'80% di azoto e il 20% di ossigeno.

È importante notare che la mesosfera è una sorta di zona morta per qualsiasi dispositivo volante. Gli aeroplani non possono volare qui, poiché l'aria è troppo rarefatta, e i satelliti non possono volare a un'altitudine così bassa, poiché la densità dell'aria disponibile per loro è molto alta.

Un'altra caratteristica interessante della mesosfera è È qui che bruciano i meteoriti che colpiscono il pianeta. Lo studio di tali strati distanti dalla terra avviene con l'ausilio di speciali razzi, ma l'efficienza del processo è bassa, quindi la conoscenza della regione lascia molto a desiderare.

Termosfera

Subito dopo arriva lo strato considerato la termosfera, la cui altitudine in chilometri si estende fino a 800 km. In un certo senso, questo è quasi lo spazio esterno. Qui c'è un impatto aggressivo della radiazione cosmica, della radiazione, della radiazione solare.

Tutto ciò dà origine a un fenomeno così meraviglioso e bello come l'aurora.

Lo strato più basso della termosfera viene riscaldato a temperature di circa 200 K o più. Ciò accade a causa dei processi elementari tra atomi e molecole, della loro ricombinazione e radiazione.

Gli strati superiori vengono riscaldati a causa delle tempeste magnetiche che si verificano qui, correnti elettriche, che vengono generati in questo caso. La temperatura dello strato non è uniforme e può variare in modo molto significativo.

La maggior parte dei satelliti artificiali, dei corpi balistici, delle stazioni con equipaggio, ecc. volano nella termosfera. Inoltre, qui vengono effettuati test di lancio di vari tipi di armi e missili.

Esosfera

L'esosfera, o come viene anche chiamata sfera di dispersione, è il livello più alto della nostra atmosfera, il suo limite, seguito dallo spazio interplanetario. L'esosfera inizia ad un'altitudine di circa 800-1000 chilometri.

Gli strati densi vengono lasciati indietro e qui l'aria è estremamente rarefatta; le particelle che entrano dall'esterno vengono semplicemente trasportate nello spazio per il debolissimo effetto della gravità.

Questo guscio termina ad un'altitudine di circa 3000-3500 km, e qui non ci sono quasi più particelle. Questa zona è chiamata vuoto del vicino spazio. Ciò che predomina qui non sono le singole particelle nel loro stato normale, ma il plasma, il più delle volte completamente ionizzato.

L'importanza dell'atmosfera nella vita della Terra

Ecco come appaiono tutti i principali livelli dell'atmosfera del nostro pianeta. Il suo schema dettagliato può includere altre regioni, ma queste sono di secondaria importanza.

È importante notarlo L’atmosfera gioca un ruolo decisivo per la vita sulla Terra. Molto ozono nella sua stratosfera consente alla flora e alla fauna di sfuggire agli effetti mortali delle radiazioni e delle radiazioni provenienti dallo spazio.

È anche qui che si forma il tempo, si verificano tutti i fenomeni atmosferici, nascono e muoiono cicloni e venti e si stabilisce questa o quella pressione. Tutto ha impatto diretto sulla condizione dell’uomo, di tutti gli organismi viventi e delle piante.

Lo strato più vicino, la troposfera, ci dà l'opportunità di respirare, satura di ossigeno tutti gli esseri viventi e consente loro di vivere. Anche piccole deviazioni nella struttura e nella composizione dei componenti dell'atmosfera possono avere gli effetti più dannosi su tutti gli esseri viventi.

Ecco perché ora è stata lanciata una campagna contro le emissioni nocive delle automobili e della produzione, gli ambientalisti lanciano l'allarme sullo spessore dello strato di ozono, il Partito dei Verdi e altri come loro sostengono la massima conservazione della natura. Questo è l’unico modo per prolungare la vita normale sulla terra e non renderla insopportabile dal punto di vista climatico.

Chiunque abbia volato in aereo è abituato a questo tipo di messaggio: “il nostro volo si svolge ad un’altitudine di 10.000 m, la temperatura esterna è di 50°C”. Sembra niente di speciale. Più è lontana la superficie della Terra riscaldata dal Sole, più è fredda. Molte persone pensano che la temperatura diminuisca continuamente con l'altitudine e che la temperatura scenda gradualmente, avvicinandosi alla temperatura dello spazio. A proposito, gli scienziati la pensavano così fino alla fine del XIX secolo.

Diamo uno sguardo più da vicino alla distribuzione della temperatura dell'aria sulla Terra. L'atmosfera è divisa in diversi strati, che riflettono principalmente la natura dei cambiamenti di temperatura.

Viene chiamato lo strato inferiore dell'atmosfera troposfera, che significa "sfera di rotazione". Tutti i cambiamenti del tempo e del clima sono il risultato di processi fisici che si verificano proprio in questo strato. Il limite superiore di questo strato si trova dove la diminuzione della temperatura con l'altezza è sostituita dal suo aumento - approssimativamente a un'altitudine di 15-16 km sopra l'equatore e 7-8 km sopra i poli Come la Terra stessa, anche l'atmosfera, sotto l'influenza della rotazione del nostro pianeta, è leggermente appiattita sopra i poli e si gonfia sopra l'equatore. Tuttavia, questo effetto è molto più pronunciato nell'atmosfera che nel guscio solido della Terra nella direzione dalla superficie terrestre al limite superiore della troposfera, la temperatura dell'aria diminuisce sopra l'equatore. temperatura minima l'aria è di circa -62°C, e sopra i poli circa -45°C. Alle latitudini temperate, più del 75% della massa dell'atmosfera si trova nella troposfera. Ai tropici circa il 90% della massa atmosferica si trova nella troposfera.

Nel 1899 si trovò un minimo nel profilo verticale della temperatura ad una certa altitudine, poi la temperatura aumentò leggermente. L'inizio di questo aumento significa il passaggio allo strato successivo dell'atmosfera: a stratosfera, che significa "sfera dello strato". Il termine stratosfera significa e riflette l'idea precedente dell'unicità dello strato che si trova sopra la troposfera. La stratosfera si estende ad un'altitudine di circa 50 km sopra la superficie terrestre la particolarità è, in particolare, un forte aumento della temperatura dell'aria. Questo aumento della temperatura si spiega con la reazione di formazione dell'ozono, una delle principali reazioni chimiche che si verificano nell'atmosfera.

La maggior parte dell'ozono è concentrata ad altitudini di circa 25 km, ma in generale lo strato di ozono è un guscio molto esteso, che copre quasi tutta la stratosfera. L’interazione dell’ossigeno con i raggi ultravioletti è uno dei processi benefici nell’atmosfera terrestre che contribuisce al mantenimento della vita sulla Terra. L'assorbimento di questa energia da parte dell'ozono impedisce il suo flusso eccessivo verso la superficie terrestre, dove si crea esattamente il livello di energia adatto all'esistenza delle forme di vita terrestre. L'ozonosfera assorbe parte dell'energia radiante che passa attraverso l'atmosfera. Di conseguenza, nell'ozonosfera si stabilisce un gradiente verticale della temperatura dell'aria di circa 0,62°C ogni 100 m, cioè la temperatura aumenta con l'altitudine fino al limite superiore della stratosfera - la stratopausa (50 km), raggiungendo, secondo alcuni dati, 0°C.

Ad altitudini comprese tra 50 e 80 km c'è uno strato dell'atmosfera chiamato mesosfera. La parola "mesosfera" significa "sfera intermedia", dove la temperatura dell'aria continua a diminuire con l'altezza. Sopra la mesosfera, in uno strato chiamato termosfera, la temperatura risale con la quota fino a circa 1000°C, per poi scendere molto rapidamente fino a -96°C. Tuttavia, non diminuisce indefinitamente, quindi la temperatura aumenta nuovamente.

Termosferaè il primo strato ionosfera. A differenza degli strati precedentemente menzionati, la ionosfera non si distingue per la temperatura. La ionosfera è un'area di natura elettrica che rende possibili molti tipi di comunicazioni radio. La ionosfera è divisa in diversi strati, indicati con le lettere D, E, F1 e F2. Questi strati hanno anche nomi speciali. La separazione in strati è causata da diversi motivi, tra i quali il più importante è l'influenza ineguale degli strati sul passaggio delle onde radio. Lo strato più basso, D, assorbe principalmente le onde radio e quindi ne impedisce l'ulteriore propagazione. Lo strato E meglio studiato si trova ad un'altitudine di circa 100 km sopra la superficie terrestre. È anche chiamato strato Kennelly-Heaviside dai nomi degli scienziati americani e inglesi che lo scoprirono simultaneamente e indipendentemente. Lo strato E, come uno specchio gigante, riflette le onde radio. Grazie a questo strato, le onde radio lunghe percorrono distanze maggiori di quelle che ci si aspetterebbe se si propagassero solo in linea retta, senza essere riflesse dallo strato E. Lo strato F ha proprietà simili. Insieme allo strato Kennelly-Heaviside, riflette le onde radio verso le stazioni radio terrestri. Tale riflessione può avvenire a varie angolazioni. Lo strato Appleton si trova ad un'altitudine di circa 240 km.

La regione più esterna dell'atmosfera viene spesso chiamata il secondo strato della ionosfera esosfera. Questo termine si riferisce all'esistenza della periferia dello spazio vicino alla Terra. È difficile determinare esattamente dove finisce l'atmosfera e inizia lo spazio, poiché con l'altitudine la densità dei gas atmosferici diminuisce gradualmente e l'atmosfera stessa si trasforma gradualmente in quasi un vuoto, in cui si trovano solo singole molecole. Già ad un'altitudine di circa 320 km la densità dell'atmosfera è così bassa che le molecole possono percorrere più di 1 km senza scontrarsi tra loro. La parte più esterna dell'atmosfera funge da confine superiore, che si trova ad altitudini comprese tra 480 e 960 km.

Maggiori informazioni sui processi nell’atmosfera possono essere trovate sul sito web “Earth Climate”

STRUTTURA DELL'ATMOSFERA

Atmosfera(dal greco antico ἀτμός - vapore e σφαῖρα - palla) - il guscio di gas (geosfera) che circonda il pianeta Terra. La sua superficie interna copre l'idrosfera e in parte la crosta terrestre, mentre la sua superficie esterna confina con la parte vicina alla Terra dello spazio esterno.

Proprietà fisiche

Lo spessore dell'atmosfera è di circa 120 km dalla superficie terrestre. La massa totale dell'aria nell'atmosfera è (5.1-5.3) 10 18 kg. Di questi, la massa dell'aria secca è (5,1352 ± 0,0003) 10 18 kg, la massa totale del vapore acqueo è in media 1,27 10 16 kg.

La massa molare dell'aria secca e pulita è 28,966 g/mol e la densità dell'aria sulla superficie del mare è di circa 1,2 kg/m3. La pressione a 0 °C al livello del mare è 101.325 kPa; temperatura critica - −140,7 ° C; pressione critica - 3,7 MPa; C p a 0 °C - 1,0048·10 3 J/(kg·K), C v - 0,7159·10 3 J/(kg·K) (a 0 °C). Solubilità dell'aria in acqua (in massa) a 0 °C - 0,0036%, a 25 °C - 0,0023%.

Sono accettate come “condizioni normali” sulla superficie terrestre: densità 1,2 kg/m3, pressione barometrica 101,35 kPa, temperatura più 20 °C e umidità relativa 50%. Questi indicatori condizionali hanno un significato puramente ingegneristico.

La struttura dell'atmosfera

L'atmosfera ha una struttura a strati. Gli strati dell'atmosfera differiscono tra loro per la temperatura dell'aria, la sua densità, la quantità di vapore acqueo nell'aria e altre proprietà.

Troposfera(Greco antico τρόπος - "giro", "cambiamento" e σφαῖρα - "palla") - lo strato inferiore e più studiato dell'atmosfera, alto 8-10 km nelle regioni polari, fino a 10-12 km nelle latitudini temperate, all'equatore - 16-18 km.

Salendo nella troposfera la temperatura diminuisce in media di 0,65 K ogni 100 me raggiunge i 180-220 K nella parte alta. Questo strato superiore della troposfera, in cui si arresta la diminuzione della temperatura con l'altezza, è chiamato tropopausa. Lo strato successivo dell'atmosfera, situato sopra la troposfera, è chiamato stratosfera.

Più dell'80% della massa totale dell'aria atmosferica è concentrata nella troposfera, turbolenza e convezione sono molto sviluppate, si concentra la parte predominante del vapore acqueo, si formano le nubi, si formano fronti atmosferici, si sviluppano cicloni e anticicloni e altri processi che determinano il tempo e il clima. I processi che si verificano nella troposfera sono causati principalmente dalla convezione.

La parte della troposfera all'interno della quale è possibile la formazione dei ghiacciai sulla superficie terrestre è chiamata chionosfera.

Tropopausa(dal greco τροπος - girare, cambiare e παῦσις - fermarsi, terminare) - uno strato dell'atmosfera in cui si ferma la diminuzione della temperatura con l'altezza; strato di transizione dalla troposfera alla stratosfera. Nell'atmosfera terrestre, la tropopausa si trova ad altitudini comprese tra 8-12 km (sopra il livello del mare) nelle regioni polari e fino a 16-18 km sopra l'equatore. L'altezza della tropopausa dipende anche dal periodo dell'anno (in estate la tropopausa si trova più in alto che in inverno) e dall'attività ciclonica (nei cicloni è inferiore e negli anticicloni è maggiore)

Lo spessore della tropopausa varia da diverse centinaia di metri a 2-3 chilometri. Nelle regioni subtropicali si osservano rotture della tropopausa dovute a potenti correnti a getto. La tropopausa su alcune aree viene spesso distrutta e riformata.

Stratosfera(dal latino strato - pavimentazione, strato) - uno strato dell'atmosfera situato ad un'altitudine compresa tra 11 e 50 km. Caratterizzato da un leggero cambiamento di temperatura nello strato di 11-25 km (strato inferiore della stratosfera) e da un aumento di temperatura nello strato di 25-40 km da −56,5 a 0,8 ° C (strato superiore della stratosfera o regione di inversione) . Avendo raggiunto un valore di circa 273 K (quasi 0 °C) ad una quota di circa 40 km, la temperatura rimane costante fino a una quota di circa 55 km. Questa regione a temperatura costante è chiamata stratopausa ed è il confine tra la stratosfera e la mesosfera. La densità dell'aria nella stratosfera è decine e centinaia di volte inferiore a quella al livello del mare.

È nella stratosfera che si trova lo strato di ozono (“strato di ozono”) (ad un'altitudine compresa tra 15-20 e 55-60 km), che determina il limite superiore della vita nella biosfera. L'ozono (O 3) si forma più intensamente in seguito a reazioni fotochimiche ad un'altitudine di circa 30 km. La massa totale di O 3 sarebbe pari a pressione normale uno strato spesso 1,7-4,0 mm, ma questo è sufficiente per assorbire la radiazione ultravioletta distruttiva della vita dal Sole. La distruzione dell'O 3 avviene quando interagisce con i radicali liberi, l'NO e i composti contenenti alogeni (compresi i “freon”).

Nella stratosfera, la maggior parte della parte a onde corte della radiazione ultravioletta (180-200 nm) viene trattenuta e l'energia delle onde corte viene trasformata. Sotto l'influenza di questi raggi, i campi magnetici cambiano, le molecole si disintegrano, avviene la ionizzazione e si verifica la nuova formazione di gas e altri composti chimici. Questi processi possono essere osservati sotto forma di aurora boreale, fulmini e altri bagliori.

Nella stratosfera e negli strati più alti, sotto l'influenza della radiazione solare, le molecole di gas si dissociano in atomi (sopra gli 80 km CO 2 e H 2 si dissociano, sopra i 150 km - O 2, sopra i 300 km - N 2). Ad un'altitudine di 200-500 km, la ionizzazione dei gas avviene anche nella ionosfera, ad un'altitudine di 320 km, la concentrazione di particelle cariche (O + 2, O − 2, N + 2) è ~ 1/300; concentrazione di particelle neutre. Negli strati superiori dell'atmosfera ci sono radicali liberi: OH, HO 2, ecc.

Nella stratosfera non c’è quasi vapore acqueo.

I voli nella stratosfera iniziarono negli anni '30. È ampiamente noto il volo del primo pallone stratosferico (FNRS-1), effettuato da Auguste Picard e Paul Kipfer il 27 maggio 1931 ad un'altitudine di 16,2 km. I moderni aerei commerciali da combattimento e supersonici volano nella stratosfera ad altitudini generalmente fino a 20 km (sebbene il tetto dinamico possa essere molto più alto). I palloni meteorologici ad alta quota salgono fino a 40 km; il record per un pallone senza pilota è di 51,8 km.

Recentemente, negli ambienti militari statunitensi, è stata prestata molta attenzione allo sviluppo degli strati della stratosfera superiori a 20 km, spesso chiamati “pre-spaziali”. « vicino allo spazio» ). Si presume che i dirigibili senza pilota e gli aerei a energia solare (come il Pathfinder della NASA) saranno in grado di a lungo trovarsi ad un'altitudine di circa 30 km e fornire sorveglianza e comunicazioni ad aree molto vaste, pur rimanendo poco vulnerabili ai sistemi di difesa aerea; Tali dispositivi saranno molte volte più economici dei satelliti.

Stratopausa- uno strato dell'atmosfera che costituisce il confine tra due strati, la stratosfera e la mesosfera. Nella stratosfera, la temperatura aumenta con l'aumentare dell'altitudine e la stratopausa è lo strato in cui la temperatura raggiunge il suo massimo. La temperatura della stratopausa è di circa 0 °C.

Questo fenomeno si osserva non solo sulla Terra, ma anche su altri pianeti dotati di atmosfera.

Sulla Terra la stratopausa si trova ad un'altitudine di 50 - 55 km sopra il livello del mare. La pressione atmosferica è circa 1/1000 di quella del livello del mare.

Mesosfera(dal greco μεσο- - "mezzo" e σφαῖρα - "palla", "sfera") - uno strato dell'atmosfera ad altitudini comprese tra 40-50 e 80-90 km. Caratterizzato da un aumento della temperatura con l'altitudine; la temperatura massima (circa +50°C) si trova ad un'altitudine di circa 60 km, dopodiché la temperatura comincia a diminuire fino a −70° o −80°C. Questa diminuzione della temperatura è associata al vigoroso assorbimento della radiazione solare (radiazione) da parte dell'ozono. Il termine è stato adottato dall'Unione geografica e geofisica nel 1951.

La composizione gassosa della mesosfera, come quella degli strati atmosferici sottostanti, è costante e contiene circa l'80% di azoto e il 20% di ossigeno.

La mesosfera è separata dalla stratosfera sottostante dalla stratopausa e dalla termosfera sovrastante dalla mesopausa. La mesopausa coincide sostanzialmente con la turbopausa.

Le meteore iniziano a brillare e, di regola, bruciano completamente nella mesosfera.

Nella mesosfera possono apparire nubi nottilucenti.

Per i voli, la mesosfera è una sorta di "zona morta": l'aria qui è troppo rarefatta per supportare aeroplani o mongolfiere (ad un'altitudine di 50 km la densità dell'aria è 1000 volte inferiore a quella al livello del mare), e allo stesso tempo troppo denso per i satelliti per voli artificiali in un'orbita così bassa. Gli studi diretti della mesosfera vengono effettuati principalmente utilizzando razzi meteorologici suborbitali; In generale, la mesosfera è stata studiata meno bene degli altri strati dell’atmosfera, motivo per cui gli scienziati l’hanno soprannominata “ignorosfera”.

Mesopausa

Mesopausa- uno strato dell'atmosfera che separa la mesosfera e la termosfera. Sulla Terra si trova ad un'altitudine di 80-90 km sul livello del mare. Alla mesopausa si ha una temperatura minima che è di circa -100°C. In basso (a partire da una quota di circa 50 km) la temperatura scende con la quota, in alto (fino a una quota di circa 400 km) torna a salire. La mesopausa coincide con il limite inferiore della regione di assorbimento attivo dei raggi X e della radiazione ultravioletta a onde corte provenienti dal Sole. A questa quota si osservano nubi nottilucenti.

La mesopausa si verifica non solo sulla Terra, ma anche su altri pianeti dotati di atmosfera.

Linea Karman- altitudine sul livello del mare, che è convenzionalmente accettata come confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio.

Secondo la definizione della Fédération Aéronautique Internationale (FAI), la linea Karman si trova ad un'altitudine di 100 km sul livello del mare.

L'altezza prende il nome da Theodore von Karman, uno scienziato americano di origine ungherese. Fu il primo a determinare che approssimativamente a questa altitudine l'atmosfera diventa così rarefatta che l'aeronautica diventa impossibile, poiché la velocità dell'aereo richiesta per creare una portanza sufficiente diventa maggiore della prima velocità cosmica, e quindi, per raggiungere altitudini più elevate è necessario usare l'astronautica.

L'atmosfera terrestre continua oltre la linea di Karman. La parte esterna dell'atmosfera terrestre, l'esosfera, si estende fino ad un'altitudine di 10mila km o più. A questa altitudine l'atmosfera è costituita principalmente da atomi di idrogeno che sono in grado di lasciare l'atmosfera;

Il raggiungimento della Linea Karman è stata la prima condizione per ricevere il Premio Ansari X, poiché questa è la base per riconoscere il volo come volo spaziale.