Tunnelman kerroksia. Ilmakehän kerrokset järjestyksessä maan pinnasta Yläilmakehän yläraja

Ilmakehä on kaasu- tai ilmavaippa, joka ympäröi planeettamme. Ilmakehä on kaasuseos, se sisältää erilaisia ​​​​kondensaatioepäpuhtauksia (vesihöyryn kondensaatiotuotteet, sumua muodostavat hiukkaset, pilvet, sateet) ja ei-kondensaatiota (kiinteät hiukkaset: pöly, savu, höyryt, kasvien itiöt jne.). ) alkuperä. Ilmakehän koostumus: typpi (78,8%), happi (20,95%), argon (0,93%). Lisäksi ilmakehä sisältää vesihöyryä ja hiilidioksidia, jotka vaikuttavat suuresti ilmakehän lämpötilajärjestelmään.

Troposfääri on maapallon pintaa lähinnä oleva kerros. Se ulottuu napa-alueilla 8...10 km korkeuteen, lauhkeilla leveysasteilla 10...12 km ja tropiikissa 16...18 km korkeuteen. Troposfäärissä erotetaan rajakerros (kitkakerros), joka sijaitsee jopa 100 metrin korkeudella z.p. Troposfäärissä lämpötila laskee korkeuden mukana, keskimäärin 0,65 jokaista 100 metriä kohden. Lasku johtuu siitä, että troposfäärin ilma lämpenee ja jäähtyy maan pinnalta. Täällä havaitaan pilviä, sumuja, ukkosmyrskyjä, tornadoja, hurrikaaneja kehittyy. Tuuli voimistuu korkeuden kasvaessa, sen nopeus saavuttaa maksiminsa 8..10 km korkeudella (lauhkeilla leveysasteilla), joskus jopa 100 km/h (suihkuvirrat). Tuulen suunta on läntinen. Muodostuu erilaisia ​​ilmamassoja, muodostuu ilmakehän rintamia, kehittyy sykloneja ja antisykloneja. Ilmakehän pölyisin osa

Stratosfääri sijaitsee tropopausista (sijaitsee troposfäärin ja stratosfäärin välissä) noin 50 kilometrin korkeuteen. Ilman lämpötila on käytännössä vakio, lämpötilan yläpuolella lämpötila nousee johtuen auringon spektrin ultraviolettihiukkasen absorptiosta ilmakehän otsonin toimesta. Pilviä ei käytännössä ole, vain helmiäispilviä 20 ... 30 km korkeudessa, missä ilman lämpötila on -55 ... -100. Se voidaan havaita vain hämärässä, auringonlaskun jälkeen tai ennen auringonnousua. Sitä havaitaan pääasiassa Alaskassa ja Skandinaviassa. Länsituulen nopeus laskee korkeuden myötä saavuttaen minimiarvon 18 ... 21 km:n korkeudella, minkä jälkeen nopeus alkaa taas nousta, vaihtaen suuntaa itään. Itäsuunta erottuu alapuolella olevista läntisistä kerroksista heikkojen epävakaiden tuulien vuoksi. Tätä siirtymäkerrosta kutsutaan syklin tauoksi. Joskus havaitaan voimakkaita stratosfäärin lämpenemistä.

Ilmakehän aluetta, jossa on varautuneita hiukkasia, kutsutaan ionosfääriksi. Ionien ja elektronien pitoisuus ei ole vakio. Suurin pitoisuus esiintyy 70 ... 80 km:n korkeudessa

2. Vakioilmakehä (sa). Tehtävät ratkaistaan ​​avulla

normaali tunnelma- tämä on ehdollinen vakio ilmapiiri, joka on riippumaton paikan leveysasteesta, vuodenajasta ja synoptisista olosuhteista. Se käyttää pitkän aikavälin meteorologisia havaintoja, jotka perustuvat mittaustuloksiin radioluotauksella ja meteorologisilla raketteilla. Ilmakehän tila vaikuttaa lentokoneen lentosuoritukseen. Eri lentokoneiden ja helikopterien suorituskykytietojen vertailua varten ne tuodaan samoihin ilmakehän olosuhteisiin. Tätä tarkoitusta varten käytetään vakioilmakehää.

Kaikki lentokoneella lentäneet ovat tottuneet tällaiseen viestiin: "lentomme on 10 000 metrin korkeudessa, lämpötila yli laidan 50 °C." Ei näytä olevan mitään erikoista. Mitä kauempana Auringon lämmittämästä Maan pinnasta, sitä kylmempää. Monet ihmiset ajattelevat, että lämpötilan lasku korkeuden myötä jatkuu jatkuvasti ja vähitellen lämpötila laskee lähestyen avaruuden lämpötilaa. Muuten, tutkijat ajattelivat niin 1800-luvun loppuun asti.

Katsotaanpa tarkemmin ilman lämpötilan jakautumista Maan yli. Ilmakehä on jaettu useisiin kerroksiin, jotka heijastavat ensisijaisesti lämpötilan muutosten luonnetta.

Ilmakehän alempaa kerrosta kutsutaan troposfääri, joka tarkoittaa "kiertopalloa". Kaikki sään ja ilmaston muutokset ovat seurausta tässä kerroksessa tapahtuvista fysikaalisista prosesseista. Tämän kerroksen yläraja sijaitsee siellä, missä lämpötilan lasku korkeudella korvataan sen nousulla - noin korkeus 15-16 km päiväntasaajan yläpuolella ja 7-8 km napojen yläpuolella. Kuten itse maapallo, myös planeettamme pyörimisen vaikutuksesta ilmakehä on litistynyt jonkin verran napojen yli ja turpoaa päiväntasaajan yli. vaikutus on ilmakehässä paljon voimakkaampi kuin Maan kiinteässä kuoressa Maan pinnasta troposfäärin ylärajalle suunnassa ilman lämpötila laskee Päiväntasaajan yläpuolella ilman alin lämpötila noin -62 °C , ja napojen yläpuolella noin -45 °C. Lauhkeilla leveysasteilla yli 75 % ilmakehän massasta on troposfäärissä, tropiikissa noin 90 % ilmakehän troposfäärimassojen sisällä.

Vuonna 1899 pystysuorassa lämpötilaprofiilissa löydettiin minimi tietyllä korkeudella, minkä jälkeen lämpötila nousi hieman. Tämän kasvun alku tarkoittaa siirtymistä seuraavaan ilmakehän kerrokseen - kohti stratosfääri, joka tarkoittaa "kerrospalloa". Termi stratosfääri tarkoittaa ja heijastaa aikaisempaa ajatusta troposfäärin yläpuolella olevan kerroksen ainutlaatuisuudesta. Stratosfääri ulottuu noin 50 km:n korkeuteen maanpinnan yläpuolella. Sen ominaisuus on Tämä lämpötilan nousu selittyy otsonin muodostumisreaktiolla, joka on yksi tärkeimmistä ilmakehässä tapahtuvista kemiallisista reaktioista.

Suurin osa otsonista on keskittynyt noin 25 kilometrin korkeuteen, mutta yleensä otsonikerros on korkeudelle voimakkaasti venynyt kuori, joka peittää lähes koko stratosfäärin. Hapen vuorovaikutus ultraviolettisäteiden kanssa on yksi maapallon ilmakehän suotuisista prosesseista, jotka edistävät elämän ylläpitämistä maapallolla. Tämän energian imeytyminen otsoniin estää sen liiallisen virtauksen maan pinnalle, missä syntyy juuri sellainen energiataso, joka soveltuu maanpäällisten elämänmuotojen olemassaoloon. Otsonosfääri imee osan ilmakehän läpi kulkevasta säteilyenergiasta. Tämän seurauksena otsonosfääriin muodostuu noin 0,62 °C:n pystysuora ilman lämpötilagradientti 100 metriä kohti, eli lämpötila nousee korkeuden myötä stratosfäärin ylärajaan - stratopausiin (50 km) asti, saavuttaen joitain tietoja, 0 °C.

50–80 kilometrin korkeudessa ilmakehässä on kerros, jota kutsutaan mesosfääri. Sana "mesosfääri" tarkoittaa "välipalloa", jossa ilman lämpötila laskee edelleen korkeuden mukana. Mesosfäärin yläpuolella kerroksessa nimeltä termosfääri, lämpötila nousee jälleen korkeudessa noin 1000 °C:een ja laskee sitten hyvin nopeasti -96 °C:seen. Se ei kuitenkaan laske loputtomiin, sitten lämpötila nousee jälleen.

Termosfääri on ensimmäinen kerros ionosfääri. Toisin kuin aiemmin mainitut kerrokset, ionosfääri ei erotu lämpötilasta. Ionosfääri on sähköinen alue, joka mahdollistaa monenlaisen radioviestinnän. Ionosfääri on jaettu useisiin kerroksiin, jotka merkitään kirjaimilla D, E, F1 ja F2. Näillä kerroksilla on myös erityisnimet. Kerrokseen jakautuminen johtuu useista syistä, joista tärkein on kerrosten epätasainen vaikutus radioaaltojen kulkuun. Alin kerros, D, absorboi pääasiassa radioaaltoja ja estää siten niiden etenemisen. Paras tutkittu kerros E sijaitsee noin 100 km:n korkeudessa maanpinnan yläpuolella. Sitä kutsutaan myös Kennelly-Heaviside-kerrokseksi niiden amerikkalaisten ja englantilaisten tutkijoiden nimien mukaan, jotka löysivät sen samanaikaisesti ja itsenäisesti. Kerros E, kuten jättimäinen peili, heijastaa radioaaltoja. Tämän kerroksen ansiosta pitkät radioaallot kulkevat pidemmälle kuin olisi odotettavissa, jos ne leviäisivät vain suorassa linjassa heijastumatta E-kerroksesta. Myös F-kerroksella on samanlaiset ominaisuudet. Sitä kutsutaan myös Appleton-kerrokseksi. Yhdessä Kennelly-Heaviside-kerroksen kanssa se heijastaa radioaaltoja maanpäällisiin radioasemiin, mikä voi tapahtua eri kulmista. Appleton-kerros sijaitsee noin 240 kilometrin korkeudessa.

Ilmakehän ulointa aluetta, ionosfäärin toista kerrosta, kutsutaan usein eksosfääri. Tämä termi osoittaa avaruuden reuna-alueiden olemassaolon lähellä Maata. On vaikea määrittää tarkasti, missä ilmakehä päättyy ja avaruus alkaa, koska ilmakehän kaasujen tiheys pienenee vähitellen korkeuden myötä ja ilmakehä itse muuttuu vähitellen melkein tyhjiöksi, jossa vain yksittäiset molekyylit kohtaavat. Jo noin 320 kilometrin korkeudessa ilmakehän tiheys on niin alhainen, että molekyylit voivat kulkea yli 1 km törmätämättä toisiinsa. Sen ylärajana toimii ilmakehän uloin osa, joka sijaitsee 480–960 km:n korkeudessa.

Lisää tietoa ilmakehän prosesseista löytyy nettisivuilta "Maan ilmasto"

Jokaisen lukutaitoisen ihmisen tulisi tietää paitsi, että planeettaa ympäröi eri kaasujen seoksen ilmakehä, myös se, että ilmakehässä on eri kerroksia, jotka sijaitsevat eri etäisyyksillä Maan pinnasta.

Taivasta tarkkaillessamme emme ehdottomasti näe sen monimutkaista rakennetta, sen heterogeenista koostumusta tai muita silmiltä piilossa olevia asioita. Mutta juuri ilmakerroksen monimutkaisen ja monikomponenttisen koostumuksen ansiosta planeetan ympärillä on olosuhteet, jotka mahdollistivat elämän syntymisen täällä, kasvillisuuden kukoistamisen, kaiken, mikä on koskaan ollut täällä, ilmaantua.

Tietoa keskustelun aiheesta annetaan ihmisille jo 6. luokalla koulussa, mutta osa ei ole vielä päättänyt opintojaan ja osa on ollut siellä niin kauan, että on jo unohtanut kaiken. Siitä huolimatta jokaisen koulutetun ihmisen tulisi tietää, mistä häntä ympäröivä maailma koostuu, erityisesti se osa, josta hänen normaalin elämänsä mahdollisuus suoraan riippuu.

Mikä on kunkin ilmakehän kerroksen nimi, millä korkeudella se sijaitsee, mikä rooli sillä on? Kaikkia näitä kysymyksiä käsitellään alla.

Maan ilmakehän rakenne

Taivaalle katsottuna, varsinkin kun se on täysin pilvetön, on erittäin vaikea edes kuvitella, että sillä on niin monimutkainen ja monikerroksinen rakenne, että lämpötila siellä eri korkeuksissa on hyvin erilainen ja että juuri siellä, korkeudessa, Kaikille kasvi- ja eläimistölle tärkeimmät prosessit tapahtuvat maassa.

Jos planeetan kaasupeitteen monimutkainen koostumus ei olisi niin monimutkaista, täällä ei yksinkertaisesti olisi elämää eikä edes mahdollisuutta sen syntymiselle.

Ensimmäiset yritykset tutkia tätä ympäröivän maailman osaa tekivät muinaiset kreikkalaiset, mutta he eivät voineet mennä liian pitkälle johtopäätöksissään, koska heillä ei ollut tarvittavaa teknistä perustaa. He eivät nähneet eri kerrosten rajoja, eivät voineet mitata niiden lämpötilaa, tutkia komponenttien koostumusta jne.

Enimmäkseen sääilmiöt saivat edistyksellisimmät mielet ajattelemaan, että näkyvä taivas ei ole niin yksinkertainen kuin miltä se näyttää.

Uskotaan, että nykyaikaisen kaasuverhon rakenne Maan ympärille muodostui kolmessa vaiheessa. Ensin oli vedyn ja heliumin primaarinen ilmakehä, joka vangittiin ulkoavaruudesta.

Sitten tulivuorenpurkaus täytti ilman massalla muita hiukkasia, ja toissijainen ilmakehä syntyi. Kaikkien tärkeimpien kemiallisten reaktioiden ja hiukkasten relaksaatioprosessien läpikäymisen jälkeen vallitsi nykyinen tilanne.

Ilmakehän kerrokset järjestyksessä maan pinnasta ja niiden ominaisuudet

Planeetan kaasuverhon rakenne on melko monimutkainen ja monimuotoinen. Tarkastellaan sitä yksityiskohtaisemmin saavuttaen vähitellen korkeimman tason.

Troposfääri

Rajakerroksen lisäksi troposfääri on ilmakehän alin kerros. Se ulottuu noin 8-10 km:n korkeudelle maanpinnasta napa-alueilla, 10-12 km:n korkeudelle lauhkeassa ilmastossa ja 16-18 km:n korkeudelle trooppisilla alueilla.

Mielenkiintoinen fakta: tämä etäisyys voi vaihdella vuodenajasta riippuen - talvella se on hieman pienempi kuin kesällä.

Troposfäärin ilma sisältää pääasiallisen elämää antavan voiman kaikelle elämälle maan päällä. Se sisältää noin 80% kaikesta saatavilla olevasta ilmakehän ilmasta, yli 90% vesihöyrystä, täällä muodostuu pilviä, sykloneja ja muita ilmakehän ilmiöitä.

On mielenkiintoista huomata lämpötilan asteittainen lasku, kun nouset planeetan pinnalta. Tutkijat ovat laskeneet, että jokaista 100 metrin korkeutta kohden lämpötila laskee noin 0,6-0,7 astetta.

Stratosfääri

Seuraavaksi tärkein kerros on stratosfääri. Stratosfäärin korkeus on noin 45-50 kilometriä. Se alkaa 11 km:stä ja täällä vallitsee jo negatiiviset lämpötilat, jotka ovat jopa -57 ° С.

Miksi tämä kerros on tärkeä ihmisille, kaikille eläimille ja kasveille? Juuri täällä, 20-25 kilometrin korkeudessa, sijaitsee otsonikerros - se vangitsee auringosta lähtevät ultraviolettisäteet ja vähentää niiden tuhoavan vaikutuksen kasvistoon ja eläimistöön hyväksyttävään arvoon.

On erittäin mielenkiintoista huomata, että stratosfääri absorboi monenlaista säteilyä, joka tulee auringosta, muista tähdistä ja ulkoavaruudesta. Näistä hiukkasista saatu energia menee täällä olevien molekyylien ja atomien ionisaatioon, ilmaantuu erilaisia ​​kemiallisia yhdisteitä.

Kaikki tämä johtaa niin kuuluisaan ja värikkääseen ilmiöön kuin revontulet.

Mesosfääri

Mesosfääri alkaa noin 50:stä ja ulottuu 90 kilometriin asti. Gradientti tai lämpötilan lasku korkeuden muutoksella ei ole täällä yhtä suuri kuin alemmissa kerroksissa. Tämän kuoren ylärajoilla lämpötila on noin -80°C. Tämän alueen koostumus sisältää noin 80 % typpeä sekä 20 % happea.

On tärkeää huomata, että mesosfääri on eräänlainen kuollut alue kaikille lentäville laitteille. Lentokoneet eivät voi lentää täällä, koska ilma on erittäin harvinaista, kun taas satelliitit eivät voi lentää niin alhaisella korkeudella, koska käytettävissä oleva ilman tiheys on niille erittäin korkea.

Toinen mesosfäärin mielenkiintoinen ominaisuus on täällä planeettaan osuneet meteoriitit palavat. Tällaisten maasta kaukana olevien kerrosten tutkimus suoritetaan erityisten rakettien avulla, mutta prosessin tehokkuus on alhainen, joten alueen tuntemus jättää paljon toivomisen varaa.

Termosfääri

Välittömästi sen jälkeen, kun harkittu kerros tulee termosfääri, jonka korkeus kilometrinä ulottuu peräti 800 kilometriin. Tämä on tavallaan lähes avointa tilaa. Kosmisen säteilyn, säteilyn, auringon säteilyn aggressiivinen vaikutus on olemassa.

Kaikki tämä synnyttää niin upean ja kauniin ilmiön kuin aurora borealis.

Termosfäärin alin kerros lämpenee noin 200 K tai korkeampaan lämpötilaan. Tämä johtuu atomien ja molekyylien välisistä alkuaineprosesseista, niiden rekombinaatiosta ja säteilystä.

Yläkerrokset kuumenevat täällä virtaavien magneettisten myrskyjen, samanaikaisesti syntyvien sähkövirtojen takia. Sängyn lämpötila ei ole tasainen ja voi vaihdella hyvin merkittävästi.

Useimmat keinotekoiset satelliitit, ballistiset kappaleet, miehitetyt asemat jne. lentävät termosfäärissä. Se testaa myös erilaisten aseiden ja ohjusten laukaisuja.

Eksosfääri

Eksosfääri, tai kuten sitä kutsutaan myös sirontapalloksi, on ilmakehämme korkein taso, sen raja, jota seuraa planeettojenvälinen ulkoavaruus. Eksosfääri alkaa noin 800-1000 kilometrin korkeudelta.

Tiheät kerrokset jäävät taakse ja täällä ilma on erittäin harvinaista, sivulta putoavat hiukkaset yksinkertaisesti kulkeutuvat avaruuteen erittäin heikon painovoiman vaikutuksesta.

Tämä kuori päättyy noin 3000-3500 km korkeuteen, eikä tässä ole juuri lainkaan hiukkasia. Tätä vyöhykettä kutsutaan lähiavaruustyhjiöksi. Täällä eivät vallitse yksittäiset hiukkaset tavanomaisessa tilassaan, vaan plasma, joka on useimmiten täysin ionisoitunut.

Ilmakehän merkitys maapallon elämässä

Tältä näyttävät kaikki planeettamme ilmakehän rakenteen päätasot. Sen yksityiskohtainen suunnitelma voi sisältää muita alueita, mutta ne ovat jo toissijaisia.

On tärkeää huomata se Ilmakehä on tärkeä rooli elämälle maapallolla. Suuri otsonia sen stratosfäärissä mahdollistaa kasviston ja eläimistön paeta säteilyn ja avaruudesta tulevan säteilyn tappavilta vaikutuksilta.

Myös täällä sää muodostuu, kaikki ilmakehän ilmiöt tapahtuvat, syklonit, tuulet syntyvät ja kuolevat, tämä tai tuo paine muodostuu. Kaikella tällä on suora vaikutus ihmisen, kaikkien elävien organismien ja kasvien tilaan.

Lähin kerros, troposfääri, antaa meille mahdollisuuden hengittää, kyllästää kaiken elämän hapella ja antaa sen elää. Pienetkin poikkeamat ilmakehän rakenteessa ja koostumuksessa voivat vaikuttaa haitallisimmin kaikkeen elävään.

Siksi nyt käynnistetään tällainen kampanja autojen ja tuotannon haitallisia päästöjä vastaan, ympäristönsuojelijat hälyttävät otsonikerroksen paksuudesta, Vihreät ja muut sen kaltaiset puolustavat luonnon maksimaalista suojelua. Tämä on ainoa tapa pidentää normaalia elämää maan päällä eikä tehdä siitä sietämätöntä ilmaston kannalta.

Ilmakehän yläosassa, mesosfäärin yläpuolella, on erittäin korkea lämpötila, ja siksi sitä kutsutaan termosfääriksi. Siinä erotetaan kuitenkin kaksi osaa: ionosfääri, joka ulottuu mesosfääristä noin tuhannen kilometrin korkeuksiin, ja sen yläpuolella oleva ulompi osa - eksosfääri, joka kulkee maan koronaan.

Ionosfäärissä oleva ilma on erittäin harvinaista. Olemme jo osoittaneet, että 300-750 km korkeudessa sen keskimääräinen tiheys on noin 10-8-10-10 g/m3. Mutta jopa niin pienellä tiheydellä jokainen kuutiosenttimetri ilmaa 300 km:n korkeudessa sisältää edelleen noin miljardi (109) molekyyliä tai atomia ja 600 km:n korkeudessa - yli 10 miljoonaa (107). Tämä on useita suuruusluokkia suurempi kuin kaasujen pitoisuus planeettojenvälisessä avaruudessa.

Ionosfäärille, kuten nimikin kertoo, on ominaista erittäin voimakas ilman ionisaatioaste - ionien pitoisuus täällä on monta kertaa suurempi kuin alla olevissa kerroksissa, huolimatta ilman voimakkaasta yleisestä harvennuksesta. Nämä ionit ovat pääasiassa varautuneita happiatomeja, varautuneita typpioksidimolekyylejä ja vapaita elektroneja. Niiden pitoisuus 100-400 km korkeudessa on noin 1015-106 kuutiosenttimetriä kohden.

Ionosfäärissä on useita kerroksia tai alueita, joilla on suurin ionisaatio, erityisesti korkeuksissa 100-120 km (kerros E) ja 200-400 km (kerros F). Mutta jopa näiden kerrosten välissä ilmakehän ionisaatioaste pysyy erittäin korkeana. Ionosfäärin kerrosten sijainti ja ionien pitoisuudet niissä muuttuvat koko ajan. Erityisen suuren pitoisuuden omaavia satunnaisia ​​elektronien kertymiä kutsutaan elektronipilviksi.

Ilmakehän sähkönjohtavuus riippuu ionisaatioasteesta. Siksi ionosfäärissä ilman sähkönjohtavuus on yleensä 1012 kertaa suurempi kuin maan pinnan. Radioaallot kokevat absorption, taittumisen ja heijastuksen ionosfäärissä. Yli 20 metrin pituiset aallot eivät pääse ionosfäärin läpi ollenkaan: ne heijastuvat jo ionosfäärin alaosassa (70-80 km korkeudessa) alhaisen pitoisuuden elektronikerroksista. Keskipitkät ja lyhyet aallot heijastuvat päällä olevista ionosfäärin kerroksista.

Ionosfääristä tulevan heijastuksen ansiosta pitkän kantaman viestintä lyhyillä aalloilla on mahdollista. Useat heijastukset ionosfääristä ja maan pinnasta mahdollistavat lyhyiden aaltojen leviämisen siksak-maisesti pitkiä matkoja kiertäen maapallon pintaa. Koska ionosfäärin kerrosten sijainti ja pitoisuus muuttuvat jatkuvasti, muuttuvat myös radioaaltojen absorption, heijastuksen ja etenemisen olosuhteet. Siksi luotettava radioviestintä vaatii jatkuvaa ionosfäärin tilan tutkimista. Havainnot radioaaltojen leviämisestä ovat juuri tällaisen tutkimuksen keinoja.

Ionosfäärissä havaitaan revontulia ja yötaivaan hehkua, lähellä niitä luonnossa - ilmakehän ilman jatkuvaa luminesenssia sekä magneettikentän teräviä vaihteluita - ionosfäärin magneettisia myrskyjä.

Ionisaatio ionosfäärissä johtuu olemassaolostaan ​​Auringosta tulevan ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta. Sen absorptio ilmakehän kaasumolekyyleihin johtaa varautuneiden atomien ja vapaiden elektronien ilmestymiseen, kuten edellä on käsitelty. Ionosfäärin ja revontulien magneettikentän vaihtelut riippuvat auringon aktiivisuuden vaihteluista. Auringon aktiivisuuden muutokset liittyvät Auringosta Maan ilmakehään tulevan säteilyvirran muutoksiin. Korpuskulaarisella säteilyllä on nimittäin perustavanlaatuinen merkitys näille ionosfäärin ilmiöille.

Ionosfäärin lämpötila nousee korkeuden myötä erittäin korkeisiin arvoihin. Noin 800 km:n korkeudessa se saavuttaa 1000°.

Ionosfäärin korkeista lämpötiloista puhuttaessa ne tarkoittavat, että ilmakehän kaasujen hiukkaset liikkuvat siellä erittäin suurilla nopeuksilla. Ilman tiheys ionosfäärissä on kuitenkin niin alhainen, että ionosfäärissä oleva kappale, kuten lentävä satelliitti, ei lämpene lämmönvaihdossa ilman kanssa. Satelliitin lämpötilajärjestelmä riippuu auringon säteilyn suorasta absorboinnista ja oman säteilynsä paluusta ympäröivään tilaan. Termosfääri sijaitsee mesosfäärin yläpuolella 90-500 km korkeudella maan pinnasta. Kaasumolekyylit ovat täällä erittäin hajallaan, ne absorboivat röntgensäteitä (röntgensäteitä) ja ultraviolettisäteilyn lyhytaaltoosaa. Tämän vuoksi lämpötila voi nousta 1000 celsiusasteeseen.

termosfääri vastaa pohjimmiltaan ionosfääriä, jossa ionisoitu kaasu heijastaa radioaallot takaisin maahan - tämä ilmiö mahdollistaa radioviestinnän.

Ilmakehä on planeettamme kaasumainen kuori, joka pyörii Maan mukana. Ilmakehässä olevaa kaasua kutsutaan ilmaksi. Ilmakehä on kosketuksessa hydrosfäärin kanssa ja peittää osittain litosfäärin. Mutta ylärajoja on vaikea määrittää. Perinteisesti oletetaan, että ilmakehä ulottuu ylöspäin noin kolmetuhatta kilometriä. Siellä se virtaa tasaisesti ilmattomaan tilaan.

Maan ilmakehän kemiallinen koostumus

Ilmakehän kemiallisen koostumuksen muodostuminen alkoi noin neljä miljardia vuotta sitten. Aluksi ilmakehä koostui vain kevyistä kaasuista - heliumista ja vedystä. Tutkijoiden mukaan alkuedellytyksiä kaasukuoren luomiselle Maan ympärille olivat tulivuorenpurkaukset, jotka yhdessä laavan kanssa lähettivät valtavan määrän kaasuja. Myöhemmin kaasunvaihto alkoi vesitiloilla, elävillä organismeilla ja niiden toimintatuotteilla. Ilman koostumus muuttui vähitellen ja nykyiseen muotoonsa vakiintui useita miljoonia vuosia sitten.

Ilmakehän pääkomponentit ovat typpi (noin 79 %) ja happi (20 %). Loput (1 %) muodostavat seuraavat kaasut: argon, neon, helium, metaani, hiilidioksidi, vety, krypton, ksenon, otsoni, ammoniakki, rikkidioksidi ja typpi, typpioksiduuli ja hiilimonoksidi, jotka sisältyvät tähän yksi prosentti.

Lisäksi ilmassa on vesihöyryä ja hiukkasia (kasvien siitepölyä, pölyä, suolakiteitä, aerosoliepäpuhtauksia).

Viime aikoina tutkijat eivät ole havainneet laadullista, vaan määrällistä muutosta joissakin ilman ainesosissa. Ja syy tähän on henkilö ja hänen toimintansa. Vain viimeisen 100 vuoden aikana hiilidioksidipitoisuus on kasvanut merkittävästi! Tämä on täynnä monia ongelmia, joista globaalin on ilmastonmuutos.

Sään ja ilmaston muodostuminen

Ilmakehä on tärkeä rooli ilmaston ja sään muovaamisessa maapallolla. Paljon riippuu auringonvalon määrästä, alla olevan pinnan luonteesta ja ilmakehän kierrosta.

Katsotaanpa tekijöitä järjestyksessä.

1. Ilmakehä siirtää auringonsäteiden lämpöä ja imee haitallista säteilyä. Muinaiset kreikkalaiset tiesivät, että auringonsäteet putoavat eri puolille maata eri kulmissa. Sana "ilmasto" muinaisesta kreikasta käännettynä tarkoittaa "rinnettä". Joten päiväntasaajalla auringonsäteet putoavat melkein pystysuoraan, koska täällä on erittäin kuuma. Mitä lähempänä napoja, sitä suurempi kaltevuuskulma. Ja lämpötila laskee.

2. Maapallon epätasaisesta lämpenemisestä johtuen ilmakehään muodostuu ilmavirtoja. Ne luokitellaan koon mukaan. Pienimmät (kymmeniä ja satoja metrejä) ovat paikallistuulet. Tätä seuraavat monsuunit ja pasaatituulet, syklonit ja antisyklonit, planeettojen etuvyöhykkeet.

Kaikki nämä ilmamassat liikkuvat jatkuvasti. Jotkut niistä ovat melko staattisia. Esimerkiksi pasaatituulet, jotka puhaltavat subtrooppisista alueista päiväntasaajaa kohti. Muiden liikkuminen on suurelta osin riippuvainen ilmanpaineesta.

3. Ilmanpaine on toinen ilmaston muodostumiseen vaikuttava tekijä. Tämä on ilmanpaine maan pinnalla. Kuten tiedät, ilmamassat siirtyvät korkean ilmanpaineen alueelta kohti aluetta, jossa tämä paine on alhaisempi.

Vyöhykkeitä on yhteensä 7. Päiväntasaaja on matalapainevyöhyke. Lisäksi päiväntasaajan molemmin puolin 30. leveysasteelle asti - korkeapainealue. 30° - 60° - jälleen matala paine. Ja 60°:sta napoihin - korkean paineen vyöhyke. Ilmamassat kiertävät näiden vyöhykkeiden välillä. Mereltä maalle menevät tuovat sateen ja huonon sään, ja mantereilta puhaltavat tuovat selkeän ja kuivan sään. Paikkoihin, joissa ilmavirrat törmäävät, muodostuu ilmakehän etuvyöhykkeitä, joille on ominaista sademäärä ja kolea, tuulinen sää.

Tiedemiehet ovat osoittaneet, että jopa ihmisen hyvinvointi riippuu ilmanpaineesta. Kansainvälisten standardien mukaan normaali ilmanpaine on 760 mm Hg. kolonni 0 °C:ssa. Tämä luku on laskettu niille maa-alueille, jotka ovat lähes samassa tasossa merenpinnan kanssa. Paine laskee korkeuden myötä. Siksi esimerkiksi Pietarille 760 mm Hg. - on normi. Mutta korkeammalla sijaitsevassa Moskovassa normaalipaine on 748 mm Hg.

Paine ei muutu vain pystysuunnassa, vaan myös vaakasuunnassa. Tämä tuntuu erityisesti syklonien kulkiessa.

Ilmakehän rakenne

Tunnelma on kuin kerroskakku. Ja jokaisella kerroksella on omat ominaisuutensa.

. Troposfääri on maata lähinnä oleva kerros. Tämän kerroksen "paksuus" muuttuu, kun siirryt pois päiväntasaajalta. Päiväntasaajan yläpuolella kerros ulottuu ylöspäin 16-18 km, lauhkeilla vyöhykkeillä - 10-12 km, navoilla - 8-10 km.

Täällä on 80% ilman kokonaismassasta ja 90% vesihöyrystä. Täällä muodostuu pilviä, sykloneja ja antisykloneja. Ilman lämpötila riippuu alueen korkeudesta. Keskimäärin se laskee 0,65°C jokaista 100 metriä kohden.

. tropopaussi- ilmakehän siirtymäkerros. Sen korkeus on useista sadoista metristä 1-2 kilometriin. Kesällä ilman lämpötila on korkeampi kuin talvella. Joten esimerkiksi napojen yli talvella -65 ° C. Ja päiväntasaajalla milloin tahansa vuoden aikana se on -70 ° C.

. Stratosfääri- tämä on kerros, jonka yläraja kulkee 50-55 kilometrin korkeudessa. Turbulenssi on täällä alhainen, vesihöyrypitoisuus ilmassa on mitätön. Mutta paljon otsonia. Sen suurin pitoisuus on 20-25 km korkeudessa. Stratosfäärissä ilman lämpötila alkaa nousta ja saavuttaa +0,8 ° C. Tämä johtuu siitä, että otsonikerros on vuorovaikutuksessa ultraviolettisäteilyn kanssa.

. Stratopaussi- matala välikerros stratosfäärin ja sitä seuraavan mesosfäärin välillä.

. Mesosfääri- tämän kerroksen yläraja on 80-85 kilometriä. Täällä tapahtuu monimutkaisia ​​fotokemiallisia prosesseja, joihin liittyy vapaita radikaaleja. Juuri he tarjoavat planeettamme lempeän sinisen hehkun, joka näkyy avaruudesta.

Suurin osa komeetoista ja meteoriiteista palaa mesosfäärissä.

. mesopaussi- seuraava välikerros, jonka ilman lämpötila on vähintään -90 °.

. Termosfääri- alaraja alkaa 80 - 90 km:n korkeudesta ja kerroksen yläraja kulkee noin 800 km:n merkin kohdalla. Ilman lämpötila nousee. Se voi vaihdella +500°C - +1000°C. Päivän aikana lämpötilanvaihtelut ovat satoja asteita! Mutta ilma täällä on niin harvinainen, että käsitteen "lämpötila" ymmärtäminen sellaisena kuin sen kuvittelemme, ei ole sopiva tässä.

. Ionosfääri- yhdistää mesosfäärin, mesopaussin ja termosfäärin. Täällä oleva ilma koostuu pääasiassa happi- ja typpimolekyylistä sekä lähes neutraalista plasmasta. Ionosfääriin putoavat auringonsäteet ionisoivat voimakkaasti ilmamolekyylejä. Alemmassa kerroksessa (jopa 90 km) ionisaatioaste on alhainen. Mitä korkeampi, sitä enemmän ionisaatiota. Joten 100-110 km korkeudessa elektronit keskittyvät. Tämä edistää lyhyiden ja keskisuurten radioaaltojen heijastusta.

Ionosfäärin tärkein kerros on ylempi kerros, joka sijaitsee 150-400 km:n korkeudessa. Sen erikoisuus on, että se heijastaa radioaaltoja, ja tämä edistää radiosignaalien lähettämistä pitkiä matkoja.

Juuri ionosfäärissä esiintyy sellainen ilmiö kuin aurora.

. Eksosfääri- koostuu happi-, helium- ja vetyatomeista. Tämän kerroksen kaasu on hyvin harvinaista, ja usein vetyatomit karkaavat avaruuteen. Siksi tätä kerrosta kutsutaan "sirontavyöhykkeeksi".

Ensimmäinen tiedemies, joka ehdotti, että ilmakehällämme on painoa, oli italialainen E. Torricelli. Ostap Bender esimerkiksi romaanissa "Kultainen vasikka" valitti, että jokaista ihmistä painoi 14 kg painava ilmapylväs! Mutta loistava strategi oli hieman väärässä. Aikuinen ihminen kokee 13-15 tonnin painetta! Mutta emme tunne tätä raskautta, koska ilmanpainetta tasapainottaa ihmisen sisäinen paine. Ilmakehämme paino on 5 300 000 000 000 000 tonnia. Luku on valtava, vaikka se on vain miljoonasosa planeettamme painosta.