Atmosferin yoğun katmanları. Dünya atmosferinin kimyasal bileşimi. Dünya atmosferinin yüzde olarak bileşimi

Atmosfer, Dünya'da yaşamı mümkün kılan şeydir. Atmosfer hakkında ilk bilgileri ve gerçekleri geri alıyoruz. ilkokul. Lisede coğrafya derslerinde bu kavrama daha çok aşina oluyoruz.

Dünya atmosferi kavramı

Sadece Dünya'nın değil, diğer gök cisimlerinin de bir atmosferi vardır. Gezegenleri çevreleyen gaz kabuğuna verilen addır. Bu gaz katmanının bileşimi farklı gezegenlerönemli ölçüde farklıdır. Hava olarak da adlandırılan hava hakkındaki temel bilgilere ve gerçeklere bakalım.

En önemli bileşeni oksijendir. Bazı insanlar yanılgıya düşerek dünya atmosferinin tamamen oksijenden oluştuğunu düşünürler, oysa gerçekte hava bir gaz karışımıdır. %78 nitrojen ve %21 oksijen içerir. Geriye kalan yüzde bir ise ozon, argon, karbondioksit ve su buharını içerir. Bu gazların yüzdesi küçük olsa da önemli bir işlevi yerine getiriyorlar; güneş ışınımı enerjisinin önemli bir bölümünü emiyorlar, böylece armatürün gezegenimizdeki tüm yaşamı küle çevirmesini engelliyorlar. Atmosferin özellikleri yüksekliğe bağlı olarak değişir. Örneğin 65 km yükseklikte nitrojen %86, oksijen ise %19'dur.

Dünya atmosferinin bileşimi

Karbondioksit Bitki beslenmesi için gereklidir. Canlı organizmaların solunumu, çürümesi ve yanma sürecinin bir sonucu olarak atmosferde ortaya çıkar. Atmosferde bulunmaması herhangi bir bitkinin varlığını imkansız hale getirir.
Oksijen- insanlar için atmosferin hayati bir bileşeni. Onun varlığı tüm canlı organizmaların varlığının bir koşuludur. Atmosferdeki gazların toplam hacminin yaklaşık %20'sini oluşturur.
Ozon canlı organizmalar üzerinde zararlı etkisi olan güneş ultraviyole radyasyonunun doğal bir emicisidir. Çoğu, atmosferin ayrı bir katmanını, yani ozon perdesini oluşturur. Son zamanlarda insan faaliyeti yavaş yavaş çökmeye başlamasına yol açmıştır, ancak büyük önem taşıdığı için onu korumak ve restore etmek için aktif çalışmalar yürütülmektedir.
su buharı havanın nemini belirler. İçeriği çeşitli faktörlere bağlı olarak değişebilir: hava sıcaklığı, bölgesel konum, mevsim. Düşük sıcaklıklarda havada çok az su buharı bulunur, belki yüzde birden az, yüksek sıcaklıklarda ise bu miktar %4'e ulaşır.
Yukarıdakilerin hepsine ek olarak, dünya atmosferinin bileşimi her zaman belirli bir yüzde içerir. katı ve sıvı yabancı maddeler. Bu kurum, kül, deniz tuzu, toz, su damlaları, mikroorganizmalar. Hem doğal olarak hem de antropojenik olarak havaya girebilirler.

Atmosferin katmanları

Havanın sıcaklığı, yoğunluğu ve kalite bileşimi dünyanın her yerinde aynı değildir. farklı yükseklikler. Bu nedenle atmosferin farklı katmanlarını ayırt etmek gelenekseldir. Her birinin kendine has özellikleri vardır. Atmosferin hangi katmanlarının ayırt edildiğini öğrenelim:

Troposfer - atmosferin bu katmanı Dünya yüzeyine en yakın olanıdır. Yüksekliği kutuplardan 8-10 km, tropik bölgelerde ise 16-18 km'dir. Atmosferdeki tüm su buharının %90'ı burada bulunduğundan aktif bulut oluşumu meydana gelir. Ayrıca bu katmanda hava (rüzgar) hareketi, türbülans, konveksiyon gibi süreçler de gözlemlenir. Öğleden sonra sıcaklıklar +45 derece arasında değişiyor. sıcak zaman Tropik bölgelerde kutuplarda -65 dereceye kadar iniyor.
Stratosfer atmosferin en uzak ikinci katmanıdır. 11 ila 50 km yükseklikte bulunur. Stratosferin alt katmanında sıcaklık yaklaşık -55 olup, Dünya'dan uzaklaştıkça +1˚С'ye yükselir. Bu bölgeye inversiyon denir ve stratosfer ile mezosferin sınırıdır.
Mezosfer 50 ila 90 km yükseklikte bulunur. Alt sınırındaki sıcaklık yaklaşık 0'dır, üst sınırında ise -80...-90 ˚С'ye ulaşır. Dünya atmosferine giren meteorlar mezosferde tamamen yanar, bu nedenle burada hava parlamaları meydana gelir.
Termosfer yaklaşık 700 km kalınlığındadır. Kuzey ışıkları atmosferin bu katmanında görülür. Kozmik radyasyonun ve Güneş'ten yayılan radyasyonun etkisi nedeniyle ortaya çıkarlar.
Ekzosfer, havanın dağıldığı bir bölgedir. Burada gazların konsantrasyonu küçüktür ve yavaş yavaş gezegenler arası uzaya kaçarlar.

Dünya atmosferi arasındaki sınır ve uzay Hattın 100 km olduğu değerlendiriliyor. Bu hatta Karman hattı denir.

Atmosfer basıncı

Hava tahminlerini dinlerken sıklıkla barometrik basınç değerlerini duyarız. Peki atmosferik basınç ne anlama geliyor ve bizi nasıl etkileyebilir?

Havanın gazlardan ve yabancı maddelerden oluştuğunu anladık. Bu bileşenlerin her birinin kendi ağırlığı vardır, bu da atmosferin 17. yüzyıla kadar sanıldığı gibi ağırlıksız olmadığı anlamına gelir. Atmosfer basıncı, atmosferin tüm katmanlarının Dünya yüzeyine ve tüm nesnelere baskı yaptığı kuvvettir.

Bilim adamları karmaşık hesaplamalar yaptılar ve şunu kanıtladılar: metrekare atmosferin 10.333 kg'lık bir kuvvetle bastırdığı alan. Bu, insan vücudunun ağırlığı 12-15 ton olan hava basıncına maruz kalması anlamına gelir. Bunu neden hissetmiyoruz? Bizi kurtaran, dışarıyı dengeleyen iç baskımızdır. Yükseklikte atmosfer basıncı çok daha az olduğundan, uçaktayken veya dağların yükseklerindeyken atmosferin basıncını hissedebilirsiniz. Bu durumda fiziksel rahatsızlık, kulak tıkanıklığı ve baş dönmesi mümkündür.

Çevredeki atmosfer hakkında çok şey söylenebilir. Onun hakkında birçok ilginç gerçeği biliyoruz ve bunlardan bazıları şaşırtıcı görünebilir:

Dünya atmosferinin ağırlığı 5.300.000.000.000.000 tondur.
Ses iletimini destekler. 100 km'den daha yüksek bir rakımda bu özellik, atmosferin bileşimindeki değişiklikler nedeniyle kaybolur.
Atmosferin hareketi, Dünya yüzeyinin dengesiz ısınmasıyla tetiklenir.
Hava sıcaklığını belirlemek için termometre, atmosfer basıncını belirlemek için ise barometre kullanılır.
Atmosferin varlığı gezegenimizi her gün 100 ton meteordan kurtarıyor.
Havanın bileşimi birkaç yüz milyon yıl boyunca sabit kaldı, ancak hızlı endüstriyel faaliyetlerin başlamasıyla değişmeye başladı.
Atmosferin 3000 km yüksekliğe kadar uzandığına inanılıyor.

Atmosferin insanlar için önemi

Atmosferin fizyolojik bölgesi 5 km'dir. Deniz seviyesinden 5000 m yükseklikte, kişi, performansında bir azalma ve refahın bozulmasıyla ifade edilen oksijen açlığı yaşamaya başlar. Bu durum, bu şaşırtıcı gaz karışımının bulunmadığı bir ortamda insanın hayatta kalamayacağını göstermektedir.

Atmosferle ilgili tüm bilgi ve gerçekler, atmosferin insanlar için önemini doğrulamaktadır. Onun varlığı sayesinde Dünya'da yaşamın gelişmesi mümkün hale geldi. Zaten bugün, insanlığın hayat veren havaya eylemleriyle verebileceği zararın boyutunu değerlendirdikten sonra, atmosferi korumak ve onarmak için daha fazla önlem düşünmeliyiz.

Atmosfer

Atmosfer, Dünya'yı çevreleyen gazdan oluşan bir kabuktur. Gazların çoğunun dünya yüzeyinin üzerinde - atmosferin en alt katmanında - troposferde biriktiği etkisi altında, Dünya'nın yerçekimi kuvveti tarafından yerinde tutulur.

Atmosferin en alt katmanında yaşıyoruz. Uçaklar atmosfer adı verilen katmanda uçarlar. Kuzey ve Güney Yarımkürelerdeki auroralar gibi olaylar termosferde meydana gelir. Yukarıda boşluk var.

Atmosferin katmanları

Atmosferde kaç katman var?

Atmosferin beş ana katmanı vardır. En alt katman Troposfer – Dünya yüzeyinden 18 km yükseklikte. Bir sonraki katman olan stratosfer, 50 km yüksekliğe kadar uzanır ve daha yukarısı, yerden yaklaşık 80 km yüksekte olan mezosferdir. En üst katmana termosfer denir. Ne kadar yükseğe çıkarsanız atmosferin yoğunluğu da o kadar azalır; 1000 km'nin üzerinde, dünyanın atmosferi neredeyse yok oluyor ve ekzosfer (çok nadir görülen beşinci katman) havasız uzaya geçiyor.

Atmosfer bizi nasıl koruyor?

Stratosferde, zararlı ultraviyole radyasyonun çoğunu engelleyen koruyucu bir kalkan oluşturan bir ozon tabakası (üç oksijen atomunun birleşimi) vardır. Atmosferin kenarında, Van Allen kuşakları olarak bilinen ve aynı zamanda yansımayı engelleyen bir kalkan görevi de gören iki radyasyon bölgesi vardır. kozmik ışınlar.

Neden gökyüzü mavi?

Güneşten gelen ışık atmosferden geçer ve havadaki küçük toz parçacıkları ve su buharından yansıyarak saçılır. Çok beyaz güneş ışığı Gökkuşağının renkleri spektral parçalara ayrılır. Mavi ışınlar diğerlerinden daha hızlı dağılır. Sonuç olarak, güneş spektrumunda diğer renklerden daha fazla mavi görüyoruz, bu yüzden gökyüzü mavi görünüyor.

Bulutlar sürekli şekil değiştirir. Bunun nedeni rüzgardır. Bazıları büyük kütleler halinde yükselir, bazıları ise hafif tüylere benzer. Bazen bulutlar üzerimizdeki gökyüzünü tamamen kaplar.

10,045×10 3 J/(kg*K) (0-100°C sıcaklık aralığında), C v 8,3710*10 3 J/(kg*K) (0-1500°C). Havanın sudaki çözünürlüğü 0°C'de %0,036, 25°C - %0,22'dir.

Atmosfer bileşimi

Atmosfer oluşumunun tarihi

Erken tarih

Şu anda bilim, Dünya'nın oluşumunun tüm aşamalarını yüzde yüz doğrulukla izleyemiyor. En yaygın teoriye göre, Dünya'nın atmosferi zaman içinde dört farklı bileşime sahip olmuştur. Başlangıçta gezegenler arası uzaydan yakalanan hafif gazlardan (hidrojen ve helyum) oluşuyordu. Bu sözde birincil atmosfer. Bir sonraki aşamada aktif volkanik aktivite, atmosferin hidrojen dışındaki gazlarla (hidrokarbonlar, amonyak, su buharı) doymasına neden oldu. Bu şekilde oluştu ikincil atmosfer. Bu atmosfer onarıcıydı. Ayrıca, atmosfer oluşum süreci aşağıdaki faktörlerle belirlendi:

gezegenler arası uzaya sürekli hidrojen sızıntısı;
ultraviyole radyasyon, yıldırım deşarjı ve diğer bazı faktörlerin etkisi altında atmosferde meydana gelen kimyasal reaksiyonlar.

Yavaş yavaş bu faktörler oluşumuna yol açtı. üçüncül atmosferçok daha düşük bir hidrojen içeriği ve çok daha yüksek bir nitrojen içeriği ile karakterize edilir ve karbondioksit(amonyak ve hidrokarbonların kimyasal reaksiyonları sonucu oluşur).

Hayatın ve oksijenin ortaya çıkışı

Oksijen salınımı ve karbondioksit emiliminin eşlik ettiği fotosentez sonucu Dünya'da canlı organizmaların ortaya çıkmasıyla, atmosferik bileşim değişmeye başladı. Bununla birlikte, atmosferik oksijenin jeolojik kökenini gösteren veriler (atmosferik oksijenin izotopik bileşiminin ve fotosentez sırasında salınanların analizi) mevcuttur.

Başlangıçta oksijen, indirgenmiş bileşiklerin (hidrokarbonlar, okyanuslarda bulunan demirin demir formu vb.) oksidasyonu için harcandı. Bu aşamanın sonunda, atmosferdeki oksijen içeriği artmaya başladı.

1990'larda kapalı bir ekolojik sistem (“Biyosfer 2”) oluşturmak için deneyler yapıldı; bu sırada tek tip hava bileşimine sahip kararlı bir sistem oluşturmanın mümkün olmadığı görüldü. Mikroorganizmaların etkisi oksijen seviyelerinde bir azalmaya ve karbondioksit miktarında bir artışa yol açtı.

Azot

Eğitim büyük miktar N2, birincil amonyak-hidrojen atmosferinin, sözde yaklaşık 3 milyar yıl önce fotosentez sonucu gezegenin yüzeyinden gelmeye başlayan moleküler O2 ile oksidasyonundan kaynaklanmaktadır (başka bir versiyona göre, atmosferik oksijen jeolojik kökenli). Azot, atmosferin üst katmanlarında sanayide kullanılan ve azot sabitleyici bakteriler tarafından bağlanan NO'ya oksitlenirken, nitratların ve diğer azot içeren bileşiklerin denitrifikasyonu sonucu atmosfere N2 salınır.

Azot N2 inert bir gazdır ve yalnızca belirli koşullar altında (örneğin, yıldırım düşmesi sırasında) reaksiyona girer. Siyanobakteriler ve bazı bakteriler (örneğin, rizobiyal simbiyoz oluşturan nodül bakterileri) baklagiller).

Moleküler nitrojenin elektriksel deşarjlarla oksidasyonu endüstriyel üretim Azotlu gübreler aynı zamanda Şili Atacama Çölü'nde eşsiz nitrat yataklarının oluşmasına da yol açtı.

Soy gazlar

Yakıtın yanması kirletici gazların (CO, NO, SO2) ana kaynağıdır. Kükürt dioksit, atmosferin üst katmanlarında, H2O ve NH3 buharlarıyla etkileşime giren hava O2'den SO3'e oksitlenir ve ortaya çıkan H2SO4 ve (NH4)2SO4, Dünya yüzeyine geri döner. yağışla birlikte. İçten yanmalı motorların kullanımı nitrojen oksitler, hidrokarbonlar ve Pb bileşiklerinden oluşan önemli atmosferik kirliliğe yol açmaktadır.

Atmosferin aerosol kirliliğine şunlar neden olur: doğal nedenler(volkanik patlamalar, toz fırtınaları, damlacıkların sürüklenmesi) deniz suyu ve bitki poleni parçacıkları vb.) ve insan ekonomik faaliyeti (cevher madenciliği ve yapı malzemeleri, yakıt yanması, çimento üretimi vb.). Partikül maddenin atmosfere yoğun ve büyük ölçekli salınımı, gezegendeki iklim değişikliğinin olası nedenlerinden biridir.

Atmosferin yapısı ve bireysel kabukların özellikleri

Atmosferin fiziksel durumu hava ve iklim tarafından belirlenir. Atmosferin temel parametreleri: hava yoğunluğu, basınç, sıcaklık ve bileşim. Yükseklik arttıkça hava yoğunluğu ve atmosfer basıncı azalır. Yükseklik değiştikçe sıcaklık da değişir. Atmosferin dikey yapısı, farklı sıcaklık ve elektriksel özellikler ve farklı hava koşulları ile karakterize edilir. Atmosferdeki sıcaklığa bağlı olarak aşağıdaki ana katmanlar ayırt edilir: troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer, ekzosfer (saçılma küresi). Atmosferin komşu kabuklar arasındaki geçiş bölgelerine sırasıyla tropopoz, stratopoz vb. denir.

Troposfer

Stratosfer

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 - H2). 100-400 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.

Mezosfer

100 km yüksekliğe kadar atmosfer homojen, iyi karışmış bir gaz karışımıdır. Daha yüksek katmanlarda, gazların yüksekliğe göre dağılımı moleküler kütlelerine bağlıdır; daha ağır gazların konsantrasyonu, Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça daha hızlı azalır. Gaz yoğunluğunun azalması nedeniyle sıcaklık stratosferde 0°C'den mezosferde -110°C'ye düşer. Ancak 200-250 km yükseklikteki tekil parçacıkların kinetik enerjisi ~1500°C sıcaklığa karşılık gelir. 200 km'nin üzerinde zaman ve mekanda sıcaklık ve gaz yoğunluğunda önemli dalgalanmalar gözlemleniyor.

Yaklaşık 2000-3000 km yükseklikte, ekzosfer yavaş yavaş, esas olarak hidrojen atomları olmak üzere, gezegenler arası gazın oldukça nadir parçacıklarıyla dolu olan sözde yakın uzay boşluğuna dönüşür. Ancak bu gaz gezegenler arası maddenin yalnızca bir kısmını temsil ediyor. Diğer kısım kuyruklu yıldız ve meteor kökenli toz parçacıklarından oluşur. Bu son derece nadir parçacıklara ek olarak, güneş ve galaktik kökenli elektromanyetik ve korpüsküler radyasyon da bu uzaya nüfuz eder.

Troposfer, atmosferin kütlesinin yaklaşık% 80'ini, stratosfer - yaklaşık% 20'sini oluşturur; mezosferin kütlesi% 0,3'ten fazla değildir, termosfer ise atmosferin toplam kütlesinin% 0,05'inden azdır. Atmosferdeki elektriksel özelliklere göre nötronosfer ve iyonosfer birbirinden ayrılır. Şu anda atmosferin 2000-3000 km yüksekliğe kadar uzandığına inanılıyor.

Atmosferdeki gazın bileşimine bağlı olarak yayarlar. homosfer Ve heterosfer. Heterosfer- Bu, yerçekiminin gazların ayrılmasını etkilediği alandır, çünkü bu yükseklikte gazların karışması ihmal edilebilir düzeydedir. Bu, heterosferin değişken bir bileşimini ima eder. Bunun altında atmosferin homojen ve iyi karışmış bir kısmı olan homosfer bulunur. Bu katmanlar arasındaki sınıra turbopause adı verilir ve yaklaşık 120 km yükseklikte yer alır.

atmosferik özellikler

Zaten deniz seviyesinden 5 km yükseklikte, eğitimsiz bir kişi oksijen açlığı yaşamaya başlar ve uyum sağlamadan kişinin performansı önemli ölçüde azalır. Atmosferin fizyolojik bölgesi burada bitiyor. Yaklaşık 115 km'ye kadar atmosferde oksijen bulunmasına rağmen, 15 km yükseklikte insanın nefes alması imkansız hale gelir.

Atmosfer bize nefes almamız için gerekli olan oksijeni sağlar. Ancak düşme nedeniyle toplam basınç Atmosferde yüksekliğe çıkıldıkça oksijenin kısmi basıncı da buna bağlı olarak azalır.

İnsan akciğerleri sürekli olarak yaklaşık 3 litre alveoler hava içerir. Normalde alveol havasındaki kısmi oksijen basıncı atmosferik basınç 110 mm Hg'dir. Art., karbondioksit basıncı - 40 mm Hg. Art. ve su buharı −47 mm Hg. Sanat. Yükseklik arttıkça oksijen basıncı düşer ve akciğerlerdeki su ve karbondioksitin toplam buhar basıncı neredeyse sabit kalır - yaklaşık 87 mm Hg. Sanat. Ortam hava basıncı bu değere eşitlendiğinde akciğerlere oksijen verilmesi tamamen duracaktır.

Yaklaşık 19-20 km yükseklikte atmosfer basıncı 47 mm Hg'ye düşer. Sanat. Dolayısıyla bu yükseklikte insan vücudunda su ve dokulararası sıvı kaynamaya başlar. Bu irtifalarda basınçlı kabinin dışında ölüm neredeyse anında meydana gelir. Dolayısıyla insan fizyolojisi açısından “uzay” zaten 15-19 km yükseklikte başlıyor.

Yoğun hava katmanları - troposfer ve stratosfer - bizi radyasyonun zararlı etkilerinden korur. Havanın yeterli miktarda seyreltilmesiyle, 36 km'den daha yüksek rakımlarda iyonlaştırıcı radyasyon - birincil kozmik ışınlar - vücut üzerinde yoğun bir etkiye sahiptir; 40 km'nin üzerindeki rakımlarda güneş spektrumunun ultraviyole kısmı insanlar için tehlikelidir.

Atmosfer yüzlerce kilometre yukarıya doğru uzanır. Üst sınırı yaklaşık 2000-3000 rakımda km, Bir dereceye kadar şartlıdır, çünkü onu oluşturan gazlar yavaş yavaş seyrelerek kozmik uzaya geçer. Atmosferin kimyasal bileşimi, basıncı, yoğunluğu, sıcaklığı ve diğer fiziksel özellikleri rakımla birlikte değişir. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar kilometre km,önemli ölçüde değişmez. Biraz daha yüksekte, atmosfer de esas olarak nitrojen ve oksijenden oluşur. Ancak 100-110 rakımlarda Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar Güneşten gelen ultraviyole radyasyonun etkisi altında oksijen molekülleri atomlara bölünür ve atomik oksijen ortaya çıkar. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar 110-120'nin üstü

neredeyse tüm oksijen atomik hale gelir. 400-500'ün üzerinde olduğu varsayılıyor Atmosferi oluşturan gazlar da atom halindedir. Yükseklik arttıkça hava basıncı ve yoğunluğu hızla azalır. Atmosfer yüzlerce kilometre yukarıya doğru uzanmasına rağmen büyük bir kısmı oldukça geniş bir alanda yer almaktadır. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar ince tabaka Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar, en alçak kısımlarında dünya yüzeyine bitişik. Yani deniz seviyesi ile 5-6 rakım arasındaki katmanda Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar atmosferin kütlesinin yarısı 0-16. katmanda yoğunlaşmıştır -%90 ve katmanda 0-30- %99. Hava kütlesindeki aynı hızlı azalma 30°C'nin üzerinde de meydana gelir. km. Ağırlık 1 ise Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar m3 Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar Dünya yüzeyindeki hava 1033 g, daha sonra 20 yükseklikte

43 g'a eşittir ve 40 yükseklikte Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar sadece 4 yıl

Hava sıcaklığı da rakıma göre eşit olmayan şekilde değişir. Yüksekliğe bağlı sıcaklık değişikliklerinin doğasına göre, atmosfer, aralarında sıcaklığın yükseklikle çok az değiştiği, duraklamalar adı verilen geçiş katmanlarının bulunduğu birkaç küreye bölünmüştür.

Kürelerin ve geçiş katmanlarının adları ve temel özellikleri aşağıda verilmiştir.

Bu kürelerin fiziksel özelliklerine ilişkin temel verileri sunalım.

Troposfer. Troposferin fiziksel özellikleri büyük ölçüde alt sınırı olan dünya yüzeyinin etkisiyle belirlenir. Troposferin en yüksek rakımı ekvator ve tropik bölgelerde görülür. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar Burada 16-18'e ulaşıyor ve günlük olarak nispeten az miktarda maruz kalınır ve mevsimsel değişiklikler -%90 ve katmanda 0-30. Kutup ve komşu bölgeler üzerinde troposferin üst sınırı ortalama 8-10 seviyesinde bulunur. Orta enlemlerde ise 6-8 ila 14-16 arasında değişir.

km.

Troposferin dikey kalınlığı, atmosferik süreçlerin doğasına önemli ölçüde bağlıdır. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar Genellikle gün boyunca belirli bir nokta veya alanın üzerindeki troposferin üst sınırı birkaç kilometre alçalır veya yükselir. Bu esas olarak hava sıcaklığındaki değişikliklerden kaynaklanmaktadır. . Dünya atmosferinin kütlesinin 4/5'inden fazlası ve içerdiği su buharının neredeyse tamamı troposferde yoğunlaşmıştır. Ayrıca dünya yüzeyinden troposferin üst sınırına kadar sıcaklık her 100 m'de ortalama 0,6° veya 1 m'de 6° azalır.

yükseltme Bu, troposferdeki havanın öncelikle dünya yüzeyi tarafından ısıtılıp soğutulması gerçeğiyle açıklanmaktadır. Gelen akına göre

güneş enerjisi

Ekvatordan kutuplara doğru sıcaklık azalır. Böylece, ekvatorda dünya yüzeyindeki ortalama hava sıcaklığı +26°'ye, kutup bölgelerinde kışın -34°, -36°, yazın ise yaklaşık 0°'ye ulaşır. Böylece ekvator ile kutup arasındaki sıcaklık farkı kışın 60°, yazın ise sadece 26° olur. Doğru, kışın Kuzey Kutbu'ndaki bu kadar düşük sıcaklıklar, buzlu alanların üzerindeki havanın soğuması nedeniyle yalnızca dünya yüzeyine yakın yerlerde gözlenir. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar ekvatorda sıcaklık -2°, -4°'ye ulaşır ve aynı yükseklikte Orta Arktik'te kışın -37°, -39° ve yazın -19°, -20°;

dolayısıyla kışın sıcaklık farkı 35-36°, yazın ise 16-17° olur. Güney yarımkürede bu farklılıklar biraz daha fazladır. Atmosfer dolaşımının enerjisi ekvator kutbu sıcaklık sözleşmeleriyle belirlenebilir. Kış aylarında sıcaklık farkları daha fazla olduğundan atmosferik süreçler yaz aylarına göre daha yoğun gerçekleşir. Bu aynı zamanda kışın troposferde hakim batı rüzgarlarının yaz aylarına göre daha yüksek hızlara sahip olduğu gerçeğini de açıklamaktadır. Bu durumda rüzgar hızı kural olarak yükseklikle artar ve troposferin üst sınırında maksimuma ulaşır. Yatay transfere havanın dikey hareketleri ve türbülanslı (düzensiz) hareket eşlik eder.

Büyük miktarda havanın yükselip alçalması nedeniyle bulutlar oluşur ve dağılır, yağış meydana gelir ve durur. Troposfer ile üstündeki küre arasındaki geçiş katmanı tropopoz. -%90 ve katmanda 0-30Üstünde stratosfer yatıyor. Stratosfer 8-17'den 50-55'e kadar uzanır km, Yüzyılımızın başında keşfedildi. İle

fiziksel özellikler Stratosfer, troposferden keskin bir şekilde farklıdır, çünkü buradaki hava sıcaklığı, kural olarak, kilometre başına ortalama 1 - 2 ° artar ve üst sınırda, 50-55 rakımda hatta olumlu olur.

Bu bölgedeki sıcaklık artışı, Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun etkisi altında oluşan ozonun (O3) varlığından kaynaklanmaktadır. Ozon tabakası stratosferin neredeyse tamamını kaplar. Stratosfer su buharı açısından çok fakirdir. Şiddetli bulut oluşumu süreçleri ve yağış yoktur. Güçlü yatay hava akımları ile. Bütün bunlar, düzgün olmayan sıcaklık dağılımının sonucudur.

Stratosfer ile üstündeki küre arasındaki geçiş katmanı stratopoz. Bununla birlikte, atmosferin daha yüksek katmanlarının özelliklerine geçmeden önce, sınırları yaklaşık olarak stratosferin sınırlarına karşılık gelen ozonosfer adı verilen bölgeyi tanıyalım.

Atmosferdeki ozon. Ozon, stratosferde sıcaklık rejimlerinin ve hava akımlarının yaratılmasında büyük rol oynar. Ozon (O3) fırtınadan sonra solunduğunda tarafımızdan hissedilir. temiz hava ağızda kalan hoş bir tat ile. Ancak burada fırtına sonrası oluşan bu ozondan değil, 10-60 tabakasının içerdiği ozondan bahsedeceğiz. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar maksimum 22-25 yükseklikte -%90 ve katmanda 0-30 Ozon, Güneş'ten gelen ultraviyole ışınların etkisi altında oluşur ve toplam miktarı az olmasına rağmen, önemli rol atmosferde. Ozon, Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonu absorbe etme özelliğine sahiptir ve bu sayede hayvanları ve hayvanları korur. flora yıkıcı etkilerinden. Ultraviyole ışınlarının dünya yüzeyine ulaşan o önemsiz kısmı bile, güneşlenmeye aşırı düşkün bir kişinin vücudunu ciddi şekilde yakar.

Ozon miktarı dünyanın farklı bölgelerine göre değişir. Yüksek enlemlerde daha fazla, orta ve alçak enlemlerde daha az ozon bulunur ve bu miktar yılın değişen mevsimlerine göre değişir. İlkbaharda daha fazla ozon var, sonbaharda daha az. Ayrıca atmosferin yatay ve dikey dolaşımına bağlı olarak periyodik olmayan dalgalanmalar meydana gelir.

Birçok atmosferik süreç, sıcaklık alanı üzerinde doğrudan etkiye sahip olduğundan ozon içeriğiyle yakından ilişkilidir. Kışın, kutup gecesi koşullarında, yüksek enlemlerde, ozon tabakasında havanın radyasyonu ve soğuması meydana gelir. Sonuç olarak, yüksek enlemlerin stratosferinde (Arktik ve Antarktika'da), kışın soğuk bir bölge oluşur, büyük yatay sıcaklık ve basınç gradyanlarına sahip bir stratosferik siklonik girdap, orta enlemlerde batıdan esen rüzgarlara neden olur..

küre Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar Yaz aylarında, kutup günü koşullarında, yüksek enlemlerde ozon tabakası güneş ısısını emer ve havayı ısıtır. Yüksek enlemlerde stratosferde sıcaklığın artması sonucunda bir ısı bölgesi ve stratosferik antisiklonik bir girdap oluşur. Bu nedenle, dünyanın orta enlemlerinin üzerinde 20'nin üzerinde

Yaz aylarında stratosferde doğu rüzgarları hakimdir. Mezosfer. genel artış Stratosferde gözlenen sıcaklıklar 50-55 rakımlarda sona ermektedir. -%90 ve katmanda 0-30 Bu katmanın üzerinde sıcaklık tekrar azalır ve mezosferin üst sınırında (yaklaşık 80°C) kilometre)-75°, -90°'ye ulaşır. Daha sonra sıcaklık yükseklikle birlikte tekrar artar.

Mezosferin özelliği olan yükseklikle birlikte sıcaklıktaki azalmanın farklı enlemlerde ve yıl boyunca farklı şekilde meydana geldiğini belirtmek ilginçtir. Alçak enlemlerde, sıcaklık düşüşü yüksek enlemlere göre daha yavaş gerçekleşir: mezosfer için ortalama dikey sıcaklık gradyanı sırasıyla 100'de 0,23° - 0,31°'dir. M veya 1 başına 2,3°-3,1° km. Yaz aylarında kışa göre çok daha büyüktür. Gösterildiği gibi son araştırma yüksek enlemlerde yaz aylarında mezosferin üst sınırındaki sıcaklık kış aylarına göre onlarca derece daha düşüktür. Üst mezosferde yaklaşık 80 yükseklikte Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar Mezopoz tabakasında sıcaklığın yükseklikle birlikte azalması durur ve artışı başlar. Burada, akşam karanlığında veya açık havalarda gün doğumundan önce ters çevrilme katmanının altında, ufkun altındaki güneş tarafından aydınlatılan parlak ince bulutlar gözlenir. Gökyüzünün karanlık arka planına karşı gümüşi mavi bir ışıkla parlıyorlar. Bu nedenle bu bulutlara gece parlayan bulutlar adı veriliyor.

Gece parlayan bulutların doğası henüz yeterince araştırılmamıştır. Uzun süre volkanik tozdan oluştuklarına inanılıyordu. Bununla birlikte, gerçek volkanik bulutların karakteristik özelliği olan optik olayların eksikliği, bu hipotezin terk edilmesine yol açmıştır. Daha sonra gece bulutlarının aşağıdakilerden oluştuğu öne sürüldü. kozmik toz. İÇİNDE son yıllar bu bulutların sıradan sirüs bulutları gibi buz kristallerinden oluştuğuna dair bir hipotez öne sürülmüştür. Gece parlayan bulutların seviyesi, engelleme katmanı tarafından belirlenir. sıcaklık inversiyonu yaklaşık 80 rakımda mezosferden termosfere geçiş sırasında -%90 ve katmanda 0-30 Alt inversiyon katmanındaki sıcaklık -80° ve altına ulaştığından, dikey hareket veya türbülanslı difüzyon sonucu stratosferden buraya giren su buharının yoğunlaşması için en uygun koşullar burada yaratılır. Gece parlayan bulutlar genellikle gözlenir yaz dönemi bazen çok büyük miktarlarda ve birkaç ay boyunca.

Gece bulutlarına ilişkin gözlemler, yaz aylarında bu bulut seviyelerindeki rüzgarların oldukça değişken olduğunu ortaya koymuştur. Rüzgar hızları çok değişkendir: saatte 50-100 kilometreden birkaç yüz kilometreye kadar.

Yüksekliklerde sıcaklık. Kuzey yarımkürede kış ve yaz aylarında dünya yüzeyi ile 90-100 km rakımlar arasındaki sıcaklık dağılımının yükseklikle birlikte doğasının görsel bir temsili Şekil 5'te verilmektedir. Küreleri ayıran yüzeyler burada kalın çizgilerle gösterilmektedir. kesik çizgiler. En altta, troposfer, yükseklikle birlikte sıcaklıktaki karakteristik bir düşüşle açıkça görülebilir. Tropopozun üstünde, stratosferde ise sıcaklık genellikle yükseklikle birlikte ve 50-55 rakımlarda artar. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar+10°, -10°'ye ulaşır. dikkat edelim önemli detay. Kışın, yüksek enlemlerin stratosferinde, tropopozun üzerindeki sıcaklık -60'tan -75°'ye düşer ve yalnızca 30°C'nin üzerine çıkar. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar tekrar -15°'ye yükselir. Yaz aylarında tropopozdan başlayarak sıcaklık rakımla birlikte 50 derece artar. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar+10°'ye ulaşır. Stratopozun üzerinde sıcaklık yükseklikle birlikte tekrar düşer ve 80°C'ye ulaşır. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar-70°, -90°'yi aşmaz.

Şekil 5'ten katmanda 10-40 tane olduğu anlaşılmaktadır. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar Yüksek enlemlerde kış ve yaz aylarında hava sıcaklığı keskin biçimde farklıdır. Kışın, kutup gecesi koşullarında burada sıcaklık -60°, -75°'ye ulaşırken, yazın tropopoza yakın dönemde minimum -45° olur. Tropopozun üzerinde 30-35 rakımlarda sıcaklık artar. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar sadece -30°, -20° olup, kutup gün koşullarında ozon tabakasındaki havanın ısınmasından kaynaklanmaktadır. Şekilden aynı mevsimde ve aynı seviyede bile sıcaklığın aynı olmadığı anlaşılmaktadır. Farklı enlemler arasındaki farkları 20-30°'yi aşmaktadır. Bu durumda, heterojenlik özellikle düşük sıcaklık katmanında (18-30 kilometre) ve maksimum sıcaklık katmanında (50-60 kilometre) stratosferde ve üst mezosferdeki düşük sıcaklık katmanında (75-85kilometre).

Şekil 5'te gösterilen ortalama sıcaklıklar kuzey yarımkürede gözlemsel verilerden elde edilmiştir, ancak mevcut bilgilere göre güney yarımküreye de atfedilebilirler. Bazı farklılıklar esas olarak yüksek enlemlerde mevcuttur. Kışın Antarktika üzerinde troposferdeki ve alt stratosferdeki hava sıcaklığı, Orta Arktik'e göre belirgin şekilde daha düşüktür.

Yükseklerde rüzgarlar. Sıcaklığın mevsimsel dağılımı oldukça karmaşık sistem Stratosfer ve mezosferdeki hava akımları.

Şekil 6, atmosferdeki rüzgar alanının dünya yüzeyi ile 90° yükseklik arasındaki dikey kesitini göstermektedir. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar kuzey yarımkürede kış ve yaz aylarında. İzolinler hakim rüzgarın ortalama hızlarını gösterir (Şekilden stratosferdeki kış ve yaz aylarındaki rüzgar rejiminin oldukça farklı olduğu anlaşılmaktadır. Kışın, hem troposfer hem de stratosfer, maksimum hızları yaklaşık yaklaşık olan batıdan esen rüzgarların hakimiyetindedir.

100 m/sn 60-65 yükseklikte -%90 ve katmanda 0-30 Yaz aylarında batı rüzgarları yalnızca 18-20 metre yüksekliğe kadar hakimdir. -%90 ve katmanda 0-30 Yukarı çıktıkça doğuya doğru gidiyorlar ve maksimum hız 70'e kadar çıkıyor m/sn 55-60 yüksekliktekm.

Yaz aylarında, mezosferin üzerinde rüzgarlar batıdan, kışın ise doğudan gelir.

Termosfer. Mezosferin üstünde, sıcaklığın artmasıyla karakterize edilen termosfer bulunur. İle yükseklik. Elde edilen verilere göre, esas olarak roketlerin yardımıyla, termosferde halihazırda 150 seviyesinde olduğu tespit edildi. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar hava sıcaklığı 220-240°'ye ulaşır ve 200'de Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar 500°'den fazla. Üzerinde sıcaklık yükselmeye devam ediyor ve 500-600 seviyesinde Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar 1500°'yi aşıyor. Yapay Dünya uydularının fırlatılmasından elde edilen verilere dayanarak, üst termosferde sıcaklığın yaklaşık 2000°'ye ulaştığı ve gün içinde önemli ölçüde dalgalandığı tespit edildi. Atmosferin yüksek katmanlarındaki bu kadar yüksek sıcaklıkların nasıl açıklanacağı sorusu ortaya çıkıyor. Bir gazın sıcaklığının moleküllerin ortalama hareket hızının bir ölçüsü olduğunu hatırlayın. Atmosferin en alt, en yoğun kısmında, havayı oluşturan gazların molekülleri hareket ederken sıklıkla birbirleriyle çarpışır ve anında kinetik enerjiyi birbirlerine aktarırlar. Bu nedenle yoğun bir ortamdaki kinetik enerji ortalama olarak aynıdır. Hava yoğunluğunun çok düşük olduğu yüksek katmanlarda, uzak mesafelerde bulunan moleküller arasındaki çarpışmalar daha az meydana gelir.

Enerji emildiğinde, çarpışmalar arasında moleküllerin hızı büyük ölçüde değişir; ayrıca hafif gaz molekülleri, ağır gaz moleküllerine göre daha yüksek hızlarda hareket eder. Sonuç olarak, gazların sıcaklığı farklı olabilir. Seyreltilmiş gazlarda nispeten az sayıda çok küçük boyutlu moleküller (hafif gazlar) bulunur. Eğer birlikte hareket ederlerse yüksek hızlar Her ne kadar seyrekleştirilmiş bir ortamdaki filamentler anında birkaç bin dereceye kadar ısınsa da.

Alt termosfer ve mezosferde meteor yağmurlarının büyük bir kısmı dünya yüzeyine ulaşamadan yanıyor.

60-80'in üzerindeki atmosferik katmanlar hakkında mevcut bilgiler Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar içlerinde gelişen yapı, rejim ve süreçler hakkında nihai sonuçlara varmak için hala yetersizdir. Ancak üst mezosferde ve alt termosferde sıcaklık rejiminin, ultraviyole güneş ışınımının etkisi altında oluşan moleküler oksijenin (O2) atomik oksijene (O) dönüşmesi sonucu oluştuğu bilinmektedir. Termosferde sıcaklık rejimi parçacık, x-ışını ve ışınlardan büyük ölçüde etkilenir. güneşten gelen ultraviyole radyasyon. Burada gün içinde bile sıcaklık ve rüzgarda keskin değişiklikler oluyor.

Atmosferin iyonlaşması. En ilginç özellik 60-80'in üzerindeki atmosfer Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar onun iyonizasyon, yani, çok sayıda elektrik yüklü parçacığın - iyonların oluşma süreci. Gazların iyonlaşması alt termosferin karakteristiği olduğundan buna iyonosfer de denir.

İyonosferdeki gazlar çoğunlukla atomik durumdadır. Güneş'ten gelen yüksek enerjiye sahip ultraviyole ve parçacık radyasyonun etkisi altında, elektronları nötr atomlardan ve hava moleküllerinden ayırma işlemi meydana gelir. Bir veya daha fazla elektronunu kaybeden bu tür atom ve moleküller pozitif yüklü hale gelir ve serbest elektron, nötr bir atom veya moleküle yeniden katılarak ona negatif yükünü verebilir. Bu pozitif ve negatif yüklü atom ve moleküllere denir. iyonlar, ve gazlar - iyonize, yani bir elektrik yükü almış olmak. Daha yüksek iyon konsantrasyonlarında gazlar elektriksel olarak iletken hale gelir.

İyonlaşma süreci en yoğun şekilde 60-80 ve 220-400 metre yüksekliklerle sınırlı kalın katmanlarda meydana gelir. -%90 ve katmanda 0-30 Bu katmanlarda var optimal koşullar iyonizasyon için. Burada hava yoğunluğu, üst atmosfere göre belirgin şekilde daha fazladır ve iyonizasyon işlemi için Güneş'ten gelen ultraviyole ve korpüsküler radyasyonun sağlanması yeterlidir.

İyonosferin keşfi bilimin önemli ve parlak başarılarından biridir. Sonuçta iyonosferin ayırt edici bir özelliği, radyo dalgalarının yayılması üzerindeki etkisidir. İyonize katmanlarda radyo dalgaları yansıtılır ve bu nedenle uzun mesafeli radyo iletişimi mümkün olur. Yüklü atom-iyonlar kısa radyo dalgalarını yansıtır ve tekrar geri dönerler., ancak zaten radyo iletiminin yapıldığı yerden oldukça uzakta. Açıkçası, kısa radyo dalgaları bu yolu birkaç kez kat eder ve böylece uzun mesafeli radyo iletişimi sağlanır. İyonosfer olmasaydı, radyo sinyallerini uzun mesafelere iletmek için pahalı radyo röle hatları inşa etmek gerekecekti.

Ancak bazen kısa dalgalardaki radyo iletişiminin kesintiye uğradığı da bilinmektedir. Bu, Güneş'in ultraviyole radyasyonunun keskin bir şekilde artması nedeniyle iyonosferde güçlü rahatsızlıklara yol açan Güneş üzerindeki kromosferik patlamaların bir sonucu olarak ortaya çıkar ve manyetik alan Dünya - manyetik fırtınalar. Manyetik fırtınalar sırasında, yüklü parçacıkların hareketi manyetik alana bağlı olduğundan radyo iletişimi bozulur. Manyetik fırtınalar sırasında iyonosfer radyo dalgalarını daha kötü yansıtır veya uzaya iletir. Esas olarak güneş aktivitesindeki değişikliklerle birlikte artan ultraviyole radyasyon, iyonosferin elektron yoğunluğu ve gündüz radyo dalgalarının emilimi artar, bu da kısa dalga radyo iletişiminin bozulmasına yol açar.

Yeni araştırmaya göre, güçlü bir iyonize katmanda, serbest elektron konsantrasyonunun komşu katmanlara göre biraz daha yüksek bir konsantrasyona ulaştığı bölgeler vardır. Yaklaşık 60-80, 100-120, 180-200 ve 300-400 rakımlarda bulunan bu tür dört bölge bilinmektedir. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar ve harflerle belirtilir D, e, F 1 Ve F 2 . Güneş'ten gelen radyasyonun artmasıyla birlikte, Dünya'nın manyetik alanının etkisi altındaki yüklü parçacıklar (parçacıklar) yüksek enlemlere doğru saptırılır. Parçacıklar atmosfere girdikten sonra gazların iyonizasyonunu o kadar artırır ki, gazlar parlamaya başlar. Bu şekilde ortaya çıkıyorlar auroralar

- özellikle Dünya'nın yüksek enlemlerinde gece gökyüzünde aydınlanan çok renkli güzel yaylar şeklinde. Auroralara güçlü manyetik fırtınalar eşlik ediyor. Bu gibi durumlarda, auroralar orta enlemlerde ve nadir durumlarda tropik bölgede bile görünür hale gelir. Örneğin 21 - 22 Ocak 1957'de gözlenen yoğun kutup ışıkları ülkemizin hemen hemen tüm güney bölgelerinde görülüyordu. km, Onlarca kilometre uzaklıkta bulunan iki noktadan auroraların fotoğraflanmasıyla auroraların yüksekliği büyük bir doğrulukla belirlenir. Genellikle auroralar yaklaşık 100 metre yükseklikte bulunur -%90 ve katmanda 0-30 Auroraların doğası açıklığa kavuşturulmuş olsa da, bu olayla ilgili hala çözülmemiş birçok soru var. Aurora formlarının çeşitliliğinin nedenleri hala bilinmemektedir.

Üçüncü Sovyet uydusuna göre 200 ile 1000 rakımlar arasında Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar Gün boyunca, bölünmüş moleküler oksijenin pozitif iyonları, yani atomik oksijen (O) baskındır. Sovyet bilim adamları, Cosmos serisinin yapay uydularını kullanarak iyonosferi araştırıyorlar. Amerikalı bilim adamları ayrıca uyduları kullanarak iyonosferi inceliyorlar.

Termosferi ekzosferden ayıran yüzey, güneş aktivitesindeki değişikliklere ve diğer faktörlere bağlı olarak dalgalanmalar yaşar. Dikey olarak bu dalgalanmalar 100-200'e ulaşıyor Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar ve daha fazlası.

Ekzosfer (saçılma küresi) - en çok üst kısım 800'ün üzerinde bulunan atmosfer km.Çok az araştırılmıştır. Gözlemsel verilere ve teorik hesaplamalara göre ekzosferdeki sıcaklık, muhtemelen 2000°'ye kadar rakımla birlikte artıyor. Alt iyonosferin aksine, ekzosferde gazlar o kadar seyrekleşmiştir ki, muazzam hızlarda hareket eden parçacıkları neredeyse hiçbir zaman birbiriyle karşılaşmaz.

Nispeten yakın zamana kadar, atmosferin geleneksel sınırının yaklaşık 1000 metre yükseklikte olduğu varsayıldı. -%90 ve katmanda 0-30 Ancak yapay Dünya uydularının frenlenmesine dayanarak 700-800 rakımlarda olduğu tespit edilmiştir. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar 1'de cm3 160 bine kadar pozitif atomik oksijen ve nitrojen iyonu içerir. Bu, atmosferin yüklü katmanlarının uzaya çok daha büyük bir mesafe boyunca uzandığını göstermektedir.

Şu tarihte: yüksek sıcaklıklar atmosferin geleneksel sınırında, gaz parçacıklarının hızları yaklaşık 12'ye ulaşır. km/sn. Bu hızlarda gazlar yavaş yavaş yerçekimi bölgesinden gezegenler arası uzaya kaçar. Bu uzun bir süre boyunca gerçekleşir. Örneğin, hidrojen ve helyum parçacıkları birkaç yıl içinde gezegenler arası uzaya taşınıyor.

Atmosferin yüksek katmanlarının incelenmesinde, hem Cosmos ve Electron serisi uydulardan hem de jeofizik roketlerden ve Mars-1, Luna-4 vb. uzay istasyonlarından zengin veriler elde edildi. Astronotların doğrudan gözlemleri de ortaya çıktı. değerli. Böylece V. Nikolaeva-Tereshkova'nın uzayda çektiği fotoğraflara göre 19 rakımda olduğu tespit edildi. Daha önce de belirtildiği gibi havanın kimyasal bileşimi 100 m yüksekliğe kadar Dünyadan gelen bir toz tabakası var. Bu, Voskhod uzay aracının mürettebatı tarafından elde edilen verilerle doğrulandı. Görünüşe göre toz tabakası ile sözde katman arasında yakın bir bağlantı var. inci bulutları, bazen yaklaşık 20-30 rakımlarda gözlemlenirOrta enlemlerde ise 6-8 ila 14-16 arasında değişir.

Atmosferden uzaya. Dünya atmosferinin ötesinde gezegenler arası olduğuna dair önceki varsayımlar

uzayda gazlar çok nadirdir ve parçacıkların konsantrasyonu 1 birim içinde birkaç birimi aşmaz cm3, gerçekleşmedi. Araştırmalar, Dünya'ya yakın uzayın yüklü parçacıklarla dolu olduğunu gösterdi. Bu temelde, Dünya çevresinde gözle görülür şekilde artan yüklü parçacık içeriğine sahip bölgelerin varlığı hakkında bir hipotez öne sürüldü; radyasyon kemerleri- iç ve dış. Yeni veriler bazı şeylerin netleşmesine yardımcı oldu. İç ve dış radyasyon kuşakları arasında da yüklü parçacıkların olduğu ortaya çıktı. Sayıları jeomanyetik ve güneş aktivitesine bağlı olarak değişir. Böylece yeni varsayıma göre radyasyon kuşakları yerine sınırları açıkça belirlenmeyen radyasyon bölgeleri vardır. Radyasyon bölgelerinin sınırları güneş aktivitesine bağlı olarak değişir. Yoğunlaştığında, yani Güneş'te yüzbinlerce kilometreye yayılan noktalar ve gaz jetleri göründüğünde, Dünya'nın radyasyon bölgelerini besleyen kozmik parçacıkların akışı artar.

Radyasyon bölgeleri uzay aracında uçan insanlar için tehlikelidir. Bu nedenle, uzaya uçuştan önce radyasyon bölgelerinin durumu ve konumu belirlenir ve uzay aracının yörüngesi, radyasyonun arttığı alanların dışından geçecek şekilde seçilir. Ancak atmosferin yüksek katmanları ve Dünya'ya yakın dış uzay hâlâ çok az araştırıldı.

Atmosferin yüksek katmanları ve Dünya'ya yakın uzayın incelenmesi, Cosmos uydularından ve uzay istasyonlarından elde edilen zengin verileri kullanır.

Atmosferin yüksek katmanları en az çalışılanlardır. Fakat modern yöntemler Araştırması, önümüzdeki yıllarda insanların, altında yaşadıkları atmosferin yapısına ilişkin birçok ayrıntıyı bileceklerini ummamızı sağlıyor.

Sonuç olarak, atmosferin şematik dikey kesitini sunuyoruz (Şekil 7). Burada kilometre cinsinden yükseklik ve milimetre cinsinden hava basıncı dikey olarak, sıcaklık ise yatay olarak gösterilmektedir. Kesintisiz eğri hava sıcaklığındaki yükseklikle değişimi gösterir. İlgili irtifalarda, atmosferde gözlemlenen en önemli olayların yanı sıra radyosondalar ve atmosferi algılamaya yarayan diğer araçlarla ulaşılan maksimum irtifalar not edilir.

Atmosferin kalınlığı Dünya yüzeyinden itibaren yaklaşık 120 km kadardır. Atmosferdeki havanın toplam 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.

Tropopoz

Troposferden stratosfere geçiş katmanı, atmosferin yükseklikle birlikte sıcaklık düşüşünün durduğu bir katman.

Stratosfer

Atmosferin 11 ila 50 km yükseklikte bulunan 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 °'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 denir ve stratosfer ile mezosfer arasındaki sınırdır.

Stratopoz

Atmosferin stratosfer ile mezosfer arasındaki sınır tabakası. Dikey sıcaklık dağılımında bir maksimum (yaklaşık 0 °C) vardır.

Mezosfer

Dünyanın atmosferi

Dünya atmosferinin sınırı

Termosfer

Üst sınır yaklaşık 800 km'dir. Sıcaklık 200-300 km yüksekliğe kadar yükselir, burada 1500 K mertebesindeki değerlere ulaşır, daha sonra yüksek rakımlara kadar neredeyse sabit kalır. Ultraviyole ve x-ışını güneş radyasyonunun ve kozmik radyasyonun etkisi altında, havanın iyonlaşması (“ auroralar”) meydana gelir - iyonosferin ana bölgeleri termosferin içinde bulunur. 300 km'nin üzerindeki rakımlarda atomik oksijen hakimdir. Termosferin üst sınırı büyük ölçüde Güneş'in mevcut aktivitesi tarafından belirlenir. Faaliyetin düşük olduğu dönemlerde - örneğin 2008-2009'da - bu katmanın boyutunda gözle görülür bir azalma olur.

Termopause

Atmosferin termosfere bitişik bölgesi. Bu alanda emilim güneş radyasyonuönemsizdir ve sıcaklık aslında rakımla değişmez.

Ekzosfer (saçılma küresi)

100 km yüksekliğe kadar atmosfer homojen, iyi karışmış bir gaz karışımıdır. Daha yüksek katmanlarda, gazların yüksekliğe göre dağılımı moleküler kütlelerine bağlıdır; daha ağır gazların konsantrasyonu, Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça daha hızlı azalır. Gaz yoğunluğunun azalması nedeniyle sıcaklık stratosferde 0 °C'den mezosferde -110 °C'ye düşer. Bununla birlikte, 200-250 km yükseklikteki bireysel parçacıkların kinetik enerjisi, ~150 °C sıcaklığa karşılık gelir. 200 km'nin üzerinde zaman ve mekanda sıcaklık ve gaz yoğunluğunda önemli dalgalanmalar gözlemleniyor.

Yaklaşık 2000-3500 km yükseklikte, ekzosfer yavaş yavaş sözde yakın uzay boşluğu Gezegenler arası gazın oldukça nadir parçacıklarıyla, özellikle de hidrojen atomlarıyla doludur. Ancak bu gaz gezegenler arası maddenin yalnızca bir kısmını temsil ediyor. Diğer kısım kuyruklu yıldız ve meteor kökenli toz parçacıklarından oluşur. Son derece inceltilmiş toz parçacıklarına ek olarak, güneş ve galaktik kökenli elektromanyetik ve korpüsküler radyasyon bu boşluğa nüfuz eder.

Atmosferdeki gazın bileşimine bağlı olarak yayarlar. homosfer Ve heterosfer. Heterosfer- Bu, yerçekiminin gazların ayrılmasını etkilediği alandır, çünkü bu yükseklikte gazların karışması ihmal edilebilir düzeydedir. Bu, heterosferin değişken bir bileşimini ima eder. Bunun altında atmosferin homojen, iyi karışmış bir kısmı bulunur ve buna homosfer adı verilir. Bu katmanlar arasındaki sınıra turbopause adı verilir ve yaklaşık 120 km yükseklikte yer alır.

Atmosferin fizyolojik ve diğer özellikleri

Zaten deniz seviyesinden 5 km yükseklikte, eğitimsiz bir kişi oksijen açlığı yaşamaya başlar ve uyum sağlamadan kişinin performansı önemli ölçüde azalır. Atmosferin fizyolojik bölgesi burada bitiyor. Yaklaşık 115 km'ye kadar atmosferde oksijen bulunmasına rağmen, 9 km yükseklikte insanın nefes alması imkansız hale gelir.

Atmosfer bize nefes almamız için gerekli olan oksijeni sağlar. Ancak yüksekliğe çıkıldıkça atmosferin toplam basıncının düşmesi nedeniyle oksijenin kısmi basıncı da buna bağlı olarak azalır.

Seyreltilmiş hava katmanlarında sesin yayılması imkansızdır. 60-90 km irtifalara kadar kontrollü aerodinamik uçuş için hava direncini ve kaldırma kuvvetini kullanmak hâlâ mümkündür. Ancak 100-130 km'lik irtifalardan başlayarak, her pilotun aşina olduğu M numarası ve ses bariyeri kavramları anlamını yitiriyor: Oradan, ötesinde yalnızca balistik uçuş bölgesinin başladığı geleneksel Karman hattı geçiyor. reaktif kuvvetler kullanılarak kontrol edilebilir.

100 km'nin üzerindeki rakımlarda, atmosfer başka bir dikkat çekici özellikten yoksun kalır - termal enerjiyi konveksiyon yoluyla (yani havayı karıştırarak) emme, iletme ve iletme yeteneği. Bu şu anlama geliyor çeşitli unsurlar ekipman, yörünge ekipmanı uzay istasyonu hava jetleri ve hava radyatörleri yardımıyla, genellikle uçakta yapıldığı gibi dışarıda serinleme mümkün olmayacaktır. Genel olarak uzayda olduğu gibi böyle bir yükseklikte, tek yolısı transferi termal radyasyondur.

Atmosfer oluşumunun tarihi

En yaygın teoriye göre Dünya'nın atmosferi zaman içinde üç farklı bileşime sahip olmuştur. Başlangıçta gezegenler arası uzaydan yakalanan hafif gazlardan (hidrojen ve helyum) oluşuyordu. Bu sözde birincil atmosfer(yaklaşık dört milyar yıl önce). Bir sonraki aşamada aktif volkanik aktivite, atmosferin hidrojen dışındaki gazlarla (karbon dioksit, amonyak, su buharı) doymasına neden oldu. Bu şekilde oluştu ikincil atmosfer(günümüzden yaklaşık üç milyar yıl önce). Bu atmosfer onarıcıydı. Ayrıca, atmosfer oluşum süreci aşağıdaki faktörlerle belirlendi:

hafif gazların (hidrojen ve helyum) gezegenler arası uzaya sızması;
ultraviyole radyasyon, yıldırım deşarjı ve diğer bazı faktörlerin etkisi altında atmosferde meydana gelen kimyasal reaksiyonlar.

Yavaş yavaş bu faktörler oluşumuna yol açtı. üçüncül atmosfer, çok daha düşük bir hidrojen içeriği ve çok daha yüksek bir nitrojen ve karbon dioksit içeriği (amonyak ve hidrokarbonlardan gelen kimyasal reaksiyonların bir sonucu olarak oluşur) ile karakterize edilir.

Azot

Büyük miktarda nitrojen N2'nin oluşumu, amonyak-hidrojen atmosferinin, 3 milyar yıl önce başlayan fotosentez sonucu gezegenin yüzeyinden gelmeye başlayan moleküler oksijen O2 tarafından oksidasyonundan kaynaklanmaktadır. Nitrojen N2 ayrıca nitratların ve diğer nitrojen içeren bileşiklerin denitrifikasyonu sonucu atmosfere salınır. Azot, üst atmosferde ozon tarafından NO'ya oksitlenir.

Azot N2 yalnızca belirli koşullar altında (örneğin, yıldırım düşmesi sırasında) reaksiyona girer. Elektrik deşarjları sırasında moleküler nitrojenin ozon tarafından oksidasyonu, nitrojenli gübrelerin endüstriyel üretiminde küçük miktarlarda kullanılır. Baklagiller adı verilen bitkilerle rizobiyal simbiyoz oluşturan siyanobakteriler (mavi-yeşil algler) ve nodül bakterileri, onu düşük enerji tüketimi ile oksitleyebilir ve biyolojik olarak aktif bir forma dönüştürebilir. yeşil gübre.

Oksijen

Oksijenin salınması ve karbondioksitin emilmesiyle birlikte fotosentez sonucunda canlı organizmaların Dünya'da ortaya çıkmasıyla atmosferin bileşimi kökten değişmeye başladı. Başlangıçta oksijen, indirgenmiş bileşiklerin (amonyak, hidrokarbonlar, okyanuslarda bulunan demirin demir formu vb.) oksidasyonu için harcandı. Bu aşamanın sonunda, atmosferdeki oksijen içeriği artmaya başladı. Yavaş yavaş oluştu modern atmosfer oksitleyici özelliklere sahiptir. Bu durum atmosferde, litosferde ve biyosferde meydana gelen birçok süreçte ciddi ve ani değişikliklere neden olduğundan bu olaya Oksijen Felaketi adı verilmiştir.

Soy gazlar

Hava kirliliği

Son zamanlarda insanlar atmosferin evrimini etkilemeye başladı. Faaliyetlerinin sonucu, önceki yıllarda biriken hidrokarbon yakıtların yanması nedeniyle atmosferdeki karbondioksit içeriğinde sürekli önemli bir artış oldu. jeolojik çağlar. Fotosentez sırasında büyük miktarlarda CO2 tüketilir ve dünya okyanusları tarafından emilir. Bu gaz, karbonat kayalarının ve bitki ve hayvan kökenli organik maddelerin ayrışmasının yanı sıra volkanizma ve insan endüstriyel faaliyeti nedeniyle atmosfere girmektedir. Geçtiğimiz 100 yılda atmosferdeki CO2 içeriği %10 oranında arttı ve büyük kısmı (360 milyar ton) yakıtın yanmasından kaynaklandı. Yakıt yanmasındaki artış hızı devam ederse, önümüzdeki 200-300 yıl içinde atmosferdeki CO2 miktarı iki katına çıkacak ve küresel iklim değişikliğine yol açabilecektir.

Yakıtın yanması kirletici gazların (CO, SO2) ana kaynağıdır. Kükürt dioksit, atmosferin üst katmanlarında atmosferik oksijen tarafından SO3'e oksitlenir, bu da su ve amonyak buharı ile etkileşime girer ve ortaya çıkan sülfürik asit (H2SO4) ve amonyum sülfat ((NH4)2SO4) ) sözde formda Dünya yüzeyine iade edilir. asit yağmuru. İçten yanmalı motorların kullanılması nitrojen oksitler, hidrokarbonlar ve kurşun bileşikleri (tetraetil kurşun Pb(CH3CH2)4) ile önemli atmosferik kirliliğe yol açar.

Atmosferdeki aerosol kirliliği hem doğal nedenlerden (volkanik patlamalar, toz fırtınaları, deniz suyu damlalarının ve bitki polenlerinin sürüklenmesi vb.) hem de insani ekonomik faaliyetlerden (madencilik cevherleri ve inşaat malzemeleri, yakıt yakma, çimento yapımı vb.) kaynaklanmaktadır. ). Partikül maddenin atmosfere yoğun ve büyük ölçekli salınımı, gezegendeki iklim değişikliğinin olası nedenlerinden biridir.

Ayrıca bakınız

Jacchia (atmosfer modeli)

Notlar

Bağlantılar

Edebiyat

V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov“Uzay biyolojisi ve tıbbı” (2. baskı, gözden geçirilmiş ve genişletilmiş), M.: “Prosveshcheniye”, 1975, 223 s.
N. V. Gusakova"Kimya çevre", Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192, ISBN 5-222-05386-5 ile
Sokolov V. A. Doğal gazların jeokimyası, M., 1971;
McEwen M., Phillips L. Atmosfer Kimyası, M., 1978;
Wark K., Warner S. Hava kirliliği. Kaynaklar ve kontrol, çev. İngilizceden, M.. 1980;
Arka plan kirliliği izleme doğal ortamlar. V. 1, L., 1982.

Toprak
Dünyanın Tarihi	Dünyanın yaşı Dünyanın jeolojik tarihi Jeokronolojik ölçek Dünyadaki yaşamın tarihi Dünyanın buzullaşması Zayıf genç Güneşin paradoksu Dev çarpma teorisi Evrimin kronolojisi
Coğrafya ve jeoloji	Avustralya Asya Antarktika Afrika Avrupa Kuzey Amerika Güney Amerika Atlantik Okyanusu Hint Okyanusu Arktik Okyanusu