Атмосфера земли. строение, слои. облака

Содержание кислорода в атмосфере Земли и других планет

В нашей атмосфере содержание кислорода составляет менее 21% от объёма. Основную част атмосферы составляет азот — ≈78% и кислород. На остальные газы приходится всего 1%. Мало кто знает, что Земля имеет далеко не самое большое содержание кислорода в своей атмосфере. К примеру, на Меркурии этого газа примерно 42%. Правда, дышать вы им не сможете, так как атмосфера на планете сильно разрежена.

Воздух на Земле возник благодаря цианобактериям, которые жили в воде

Вообще, по плотности атмосферы Земля занимает третье место среди небесных тел Солнечной системы. Более плотная атмосфера на Титане, а также на Венере, которая занимает по этому показателю первое место. Плотность здесь настолько высокая, что ближе к поверхности она постепенно становится жидкой и плавно переходит в океан.

К слову, кислород на Земле в таком большом количестве появился не сразу. Ученые связывают насыщение атмосферы кислородом с замедлением вращения Земли в результате появления Луны.

Из каких слоев состоит атмосфера?

Самый нижний — тропосфера. Тут мы и живем. В самой нижней ее части. Высота горы Эверест составляет 8848 метров, а тропосфера, в зависимости от широты данного места, заканчивается на высоте от 10 до 18 километров. На экваторе — до 18 км, на полюсах — от 8 км.

Уже на высотах от 8000 метров человек не может дышать без кислородного оборудования. Увы, многие альпинисты, пытавшиеся покорить Эверест, убедились на своем горьком (как правило — предсмертном) опыте, что при попытках дышать без кислорода у человека начинается отек легких, они заполняются жидкостью и человек умирает от удушья.

Вид на Эверест с борта самолётаФото: ru.wikipedia.org

Далее идет стратосфера — до высоты примерно в 50 км. На таких высотах летают самолеты и метеозонды.

Еще в XIX веке считали, что высота примерно в 12 км, которая сейчас считается нижней частью стратосферы — это предел атмосферы.

В верхней части стратосферы находится озоновый слой, защищающий живой мир нашей планеты от жестких излучений из космоса. А главное — в нем задерживается жесткий ультрафиолет от Солнца, который иначе убил бы все живое на Земле.

Дальнейшее деление атмосферы на слои имеет чисто научный интерес.

До высоты 800 км идет термосфера. В этом слое атмосферы летают спутники, не испытывая торможения, даже метеоры сгорают только в самых низких слоях термосферы — на высотах от 150 до 50−80 км.

Еще выше расположена экзосфера, она длится до высот примерно в 1000 км, в зависимости от силы солнечного ветра. Молекулы газов атмосферы, попавшие в этот слой, под влиянием солнечного ветра улетают в космическое пространство. В этом слое идет утечка нашей атмосферы в открытый космос, что очень плохо. Ученые утверждают, что именно так когда-то давно утекла в космос большая часть атмосферы Марса, в том числе и потому, что Марс значительно легче Земли, его атмосфера слабее притягивалась планетой.

Фото: qimono, pixabay.com

Вся жизнь человечества происходит на высотах от нуля до нескольких тысяч метров. Выше люди бывают только ненадолго и только со специальной защитой — то ли в герметизированном фюзеляже пассажирского самолета, то ли в скафандре летчика или в высотном скафандре на борту экспериментальной высотной машины.

Первым искусственным объектом, пересекшим линию Кармана, в 1944 году была ракета Фау-2, которая поднялась до высоты 188 км.

В наше время НАСА считает астронавтами людей, взлетевших на высоты 50 миль и выше (чуть больше 80 км).

Программа Шаттлов, которая, увы, была прекращена в 2011 году, дала человечеству опыт по возвращению на Землю после орбитального полета кораблей, способных к аэродинамическому спуску. При спуске Шаттлы переходили от ракетного маневрирования к аэродинамическому управлению кораблем уже на высоте около 122 км.

В наше время самолеты летают, как правило, на высотах до 15 километров, а максимальная высота, достигнутая на экспериментальных самолетах, не превышает 30 км. Метеозонды не поднимались выше 50 км.

Фото: WikiImages, pixabay.com

Разумеется, при полете на высоте свыше 6000−7000 метров необходим или скафандр с индивидуальным кислородным питанием и поддержкой атмосферного давления, или герметизация фюзеляжа самолета и поддержка в нем атмосферного давления на любой высоте полета. При разгерметизации перед каждым пассажиром автоматически выбрасывается кислородная маска — и надеть ее необходимо немедленно, иначе всего через несколько секунд человек теряет сознание от кислородного голодания, и его судьба после этого всецело в руках окружающих, от того, успеет ли самолет снизиться, или стюардесса заметит пострадавшего и наденет ему кислородную маску, спасая этим его жизнь.

Мы удивляемся, глядя на жизнь океанического дна, жизнь, происходящую на глубине в несколько тысяч метров, тогда как, не думая об этом, сами живем на дне воздушного океана, высотой около 1000 км. Пара километров океана или 1000 км атмосферы — все познается в сравнении.

Тропосфера:

Тропосфера – это первый, самый нижний слой атмосферы – «придонный», в котором обитает все живое на планете: человек, животные, растения. Тропосфера простирается на несколько километров: возле полюсов его высота не превышает 8-10 км, а в районе экватора достигает 18 км. Такая разность в высоте атмосферы обусловлено центробежной силой Земли и тем, что ширина планеты неодинакова в разных ее частях (Земля имеет эллиптическую форму). Еще один фактор, влияющий на величину слоя – сезон, т.е. температурный режим. В теплое время года воздушные массы поднимаются выше, в холодное – опускаются к поверхности планеты, тем самым увеличивая или уменьшая ширину тропосферы.

Свое название слой получил от древнегреческих слов τρόπος  – «поворот, изменение» и σφαῖρα – «шар». Первая часть слова полностью соответствует основным критериям тропосферы – подвижности, изменчивости, динамичности, формирующих все те явления, которые принято называть «климат» и «погода». Это:

– образование облаков;

– циркуляция жидкости;

– образование циклонов, антициклонов;

– генерация ветров.

Тропосфера – самый тяжелый слой, т.к. в нем содержится 80% массы атмосферы, 50% всех газов и практически вся влага, что позволяет обитателям тропосферы «дышать». Удерживает он и тепло, сохраняя поглощаемые Землей солнечные лучи, поэтому при удалении от ее поверхности понижаются и давление, и температура. Причем температура понижается на 0,5-0,7 градуса Цельсия каждые 100 метров. Также с набором высоты усиливается ветер: на каждый километр высоты его скорость растет на 2-3 км/с. Примечательно, что снижение температуры характерно только для нижнего слоя (тропосферы), во всех же иных она растет по мере приближения к верхним границам.

На нижней границе, возле литосферы, находится еще один барьер: приземной пограничный слой, самый важный для циркуляции всей атмосферы. Именно здесь происходит отдача тепловой энергии и излучения планетой, создаются перепады давления и ветряные потоки, позже разделяемые и направляемые неровностями поверхности (горами, скалами и т.д.).

Верхним пределом тропосферы является тропопауза – промежуточный барьер между тропосферой и следующим слоем атмосферы – стратосферой.

Нормальным давлением у нижней границы тропосферы принято считать показатель в 1000 миллибар, который максимально приближен к эталону – 1013 миллибар (одна «атмосфера»). У верхнего слоя давление составляет уже 200 мБар, а при удалении от уровня моря на 45 км падает до 1 мБара.

За тропосферой и тропопаузой следует следующий слой атмосферы – стратосфера. В тропопаузе прекращается снижение температуры воздуха с возрастанием высоты.

История происхождения Земли

По одной из теорий образования Земли, наша планета, как и другие, появилась 4,5 миллиарда лет назад. Она появилась в виде затвердевшего облака пыли и газов, что остались после образования Солнца. Затем в течение 500 млн лет внутренняя часть планеты продолжала оставаться твёрдой и относительно холодной (возможно около 1000°C).

Основными элементами были железо и силикаты (с небольшими количествами других радиоактивных элементов). На протяжении миллионов лет в результате радиоактивного распада некоторых элементов (урана, тория и калия) выделялась энергия. Это постепенно нагревало Землю и расплавляло некоторые её составляющие (например, железо, которое плавилось раньше силикатов, и, будучи тяжелее, оно стало опускаться к центру).

Спустя много лет это железо достигло центра, где оно начало накапливаться. Одновременно на поверхности Земли взрывались вулканы и всё покрывала текущая лава. Со временем из железа в центре образовалось ядро, а вокруг него, по мере охлаждения Земли, появилась довольно устойчивая кора твёрдой породы.

Впадины в этой коре стали естественными бассейнами. В них вода поднималась из недр планеты через вулканы и трещины, потом собиралась, и так появились океаны.

Узнайте также про Солнечную систему и Планеты Солнечной системы.

Термосфера и экзосфера

Общая высота атмосферы Земли составляет около 100 км. На этом уровне проходит условная граница, отделяющая планету от космоса. Её называют линией Кармана. На высоте более 100 км есть газы, но их количество ничтожно мало. Полёты на таком расстоянии от поверхности относятся к космическим.

Линия Кармана одновременно является нижней границей термосферы — самого протяжённого воздушного слоя. Эта часть атмосферной оболочки простирается до высоты 800 км над уровнем моря. Температура здесь достигает 1800 градусов. Насколько это много, можно понять, если вспомнить, что железо плавится уже при 1538 °C.

Однако космические аппараты в термосфере не разрушаются, потому что содержание газов в нем низкое. Отдельные частицы обладают огромной энергией, но они находятся на большом расстоянии друг от друга. Летательные аппараты находятся в вакууме. При этом возникает необходимость отводить избыточное тепло, которое выделяется при работе двигателей и других механизмов. Тепловыделение достигается за счёт работы радиаторов. Ими оснащают все космические корабли.

Экзосфера — последний атмосферный слой, нижняя граница которого проходит на высоте 700−800 км. Эта часть оболочки очень разреженная и состоит в основном из атомов водорода. В малом количестве присутствуют ионы азота и кислорода (менее сотых долей процента).

След от самолета в небе — откуда он берется?

Задумывались ли вы когда-нибудь почему в небе после реактивного самолета остается белая “лыжня”, которая красиво смотрится на фоне синего неба? Все мы наблюдали за тем, как она долго держится, а потом медленно расходится. На самом деле мы видим в небе лед. Он возникает в результате того, что холодная атмосфера встречается с влажным и горячим выхлопом самолета. Вода в результате сразу же превращается в мелкие кристаллики.

Если след плохо виден и быстро рассеивается, значит на той высоте, где летит самолет, низкая влажность. Если след четкий и держится долго, соответственно, в воздухе повышенная влажность. Это означает, что погода в ближайшее время может ухудшится, возможна даже гроза.

Озоновый слой прогревается сильнее, чем тропосфера

Физические характеристики тропосферы

Каждый из основных слоёв обладает особыми характеристиками. Тропосфера — самая плотная оболочка, первая по счёту от поверхности планеты. На полюсах она распространяется на 7 км от поверхности, а у экватора — на 20 км. Разница обусловлена тем, что планета не круглая, а немного сплющенная, так как на неё воздействует центробежная сила. Чем теплее воздух, тем больше размер тропосферы.

Этот слой — наиболее продуктивный и динамичный. В нём формируются тучи, образуются ветра, циклоны и антициклоны. В тропосфере обитает большая часть видов, образующих живую природу. Температура воздуха в этой части оболочки понижается на 0,5−0,7 градуса с увеличением высоты на каждые 100 метров. Скорость ветра изменяется на 2−3 км/с на 1 км высоты.

В тропопаузе температура остаётся неизменной. Нижняя часть тропосферы примыкает к литосфере и образует приграничный слой. Его роль заключается в аккумуляции и передача тепла на высоту. Водообмен также происходит в приграничном слое. В течение 8−12 дней совершается полный оборот воды. Таким образом, тропосфера играет роль огромного фильтра.

Загрязнение атмосферы. Выбросы в атмосферу:

Загрязнение атмосферы возникает в результате выбросов в нее различных вредных веществ или повышения концентрации тех, что уже в ней присутствуют. В их число входят:

– оксиды азота;

– метан;

– диоксид и монооксид углерода;

– диоксид серы;

– хлорфторуглероды;

– молекулы органических и неорганических веществ;

– молекулы биологических организмов.

Все они оказывают отравляющее действие на живые организмы планеты: провоцируют развитие заболеваний, часто тяжелых, с летальным исходом, гибель растительного и животного мира.

Причиной выбросов чаще всего становится человек (антропогенное загрязнение), реже – природные явления (естественное загрязнение). Разделяют эти процессы на три основных категории: физическое, химическое и биологическое загрязнения.

Физическое загрязнение также разделяется на подвиды:

– механическое: пыль, твердые вещества;

– радиоактивное:  излучение, изотопы;

– электромагнитное: различные виды волн;

– шумовое: громкие звуки, низкочастотные колебания;

– тепловое: теплые воздушные массы от предприятий и т.д.

Химическое загрязнение представлено появлением в атмосфере повышенной концентрации газов и аэрозолей:

– оксидов и диоксидов неметаллов;

– альдегидов;

– углеводородов;

– частиц тяжелых металлов (кадмия, хрома, брома, меди, цинка);

– аммиака;

– пыли;

– изотопов радиоактивных веществ.

Биологическое загрязнение включает появление в воздухе микробных веществ:

– спор грибов;

– бактерий;

– вирусов;

– токсинов;

– продуктов жизнедеятельности вредоносных микроорганизмов.

Источники загрязнения атмосферы различны. Это и природные явления – вулканические извержения, лесные и степные пожары, продукты жизнедеятельности флоры и фауны, и деятельность человека. К последней относят:

– использование транспорта. Газы и твердые вещества выделяются при движении техники с двигателями внутреннего сгорания;

– деятельность предприятий. Выбросы химических веществ сопутствуют различным технологическим процессам;

– быт человека: приготовление пищи и отопление, утилизация бытовых отходов и т.д.

Загрязнение атмосферы – важная проблема для всей Земли. По утверждению экологов, в атмосфере происходят уже необратимые процессы ее изменения и разрушения защитного озонового слоя. Замедлить их возможно лишь проведением правильной экологической политики. Ее главными тезами считаются уменьшение выбросов от технологических процессов, включающих использование нефти и газа, т.е. переход на экологические виды топлива – электроэнергию, энергию ветра и воды. Еще один важный момент – отказ от изделий из пластика и правильная его дальнейшая переработка. Актуальной остается проблема переработки бытовых отходов, сохранения лесных массивов – «легких» нашей планеты.

Примечание: Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

Найти что-нибудь еще?

карта сайта

Коэффициент востребованности
4 858

Основные свойства атмосферы

Космическое пространство — источник угроз для живых организмов. При отсутствии воздушной оболочки метеориты не сгорали бы, а падали на поверхность Земли. Другая серьёзная угроза — ультрафиолетовое излучение солнца, способное уничтожить флору и фауну. Слои атмосферы обеспечивают комфортную жизнь для сотен тысяч видов организмов.

Первичная газообразная оболочка стала зарождаться с момента появления Земли и со временем превратилась в сложную структуру с множеством функций. Так, благодаря воздушному слою образуются облака. Они, в свою очередь, отражают солнечные лучи и возвращают тепло на землю. Этот процесс повторяется многократно, поэтому у поверхности планеты сохраняется комфортная температура. Без атмосферных слоёв на Земле было бы в среднем на 30 градусов холоднее, чем сейчас.

В нескольких слоях оболочки происходит круговорот воды. Над всей планетой перемещаются тёплые и холодные потоки воздуха. Эти процессы уравновешивают климат на земном шаре. Без атмосферы разница температур на экваторе и у полюсов была бы колоссальной. Разнообразие форм живой и неживой природы образовалось благодаря уникальным климатическим условиям, которые стали результатом перемещения газообразных структур.

Общая масса всех слоёв, входящих в состав атмосферы, составляет 5,2×10 18кг. Газообразные вещества окружают планету, распространяясь на многие тысячи километров от поверхности. Слои атмосферы:

• тропосфера;
• стратосфера;
• мезосфера;
• термосфера;
• экзосфера;
• ионосфера.

Состав атмосферы

Как уже было сказано выше, эволюция  Земли  непосредственным образом влияла на формирование земных оболочек. В первичном виде химический состав атмосферы состоял из гелия и водорода. Видоизменяясь земная поверхность участвовала в газообмене с атмосферой. Извержения вулканов, жизнедеятельность организмов, водный круговорот – все это снабжало воздух новыми составными частями.

Азот и кислород – главные газообразные элементы атмосферы. Они составляют 99%  воздуха. Гелий, аргон, неон, метан, водород, углекислый газ, озон, аммиак и др. – составляют оставшийся 1%.  Кроме этого, атмосфера содержит частички водяного пара и аэрозолей.

Количественное соотношение газов атмосферы считается постоянным. Однако последние исследования показали, что  количество углекислого газа постоянно растет. Этот процесс -следствие деятельности человека (выбросы промышленных отбросов в воздух, вырубка лесов и др.)

Атмосфера играет не маловажную роль для всего живого на Земле. Кислород  — источник жизни людей, животных и растений, является основным составляющим компонентом воздушной оболочки.  Смертельная доза излучения Солнца поглощается атмосферой, а частички тепла, напротив, сохраняются у поверхности, исключая переохлаждение.

Особенности мезосферы

Мезосфера — слой, расположенный в промежутке между 45 и 90 километрами. Его верхняя часть называется мезопаузой и является самым холодным местом: воздух здесь охлаждается до -143 градусов.

Этот участок атмосферы пока не очень хорошо изучен. Это обусловлено слишком малым давлением газов: оно в несколько тысяч раз ниже того, что наблюдается у поверхности планеты. Воздушные шары, поднявшись до определённой точки, не летят выше, а зависают. Использовать для изучения мезосферы самолёты с реактивными двигателями тоже не получается, так как принцип их движения в условиях, когда газ сильно разрежен, утрачивает смысл. Аэродинамика корпуса и крыльев становится бесполезной.

Перемещаться в мезосфере могут только ракетопланы или ракеты. К первым относят самолёты, оснащённые ракетными двигателями. Одна из таких машин — X-15. Это самый быстрый ракетоплан, сумевший подняться на высоту 108 км. Однако такие аппараты летят слишком быстро, а за короткое время не удаётся провести основательного изучения воздушного слоя. Летательные аппараты либо движутся выше, либо опускаются, в обоих случаях покидая мезосферу.

В этом же слое сгорают и метеориты. Наблюдатели, находящиеся на земле, видят своеобразное свечение.

Помимо этого, каждый день на Землю оседает от 100 до 9−10 тыс. тонн космической пыли. Эти частицы оказывают некоторое влияние на дождеобразование, хотя кардинально изменить циркуляцию атмосферы они неспособны.

Озоновый слой

Слой озона разделяет мезосферу и стратосферу. Благодаря ему большая часть ультрафиолетовых лучей не достигает поверхности земли, а поглощается и отражается. Выше озонового слоя условия таковы, что там не могут жить никакие организмы, в том числе самые стойкие бактерии и вирусы. Всё живое убивают неблагоприятные факторы, а именно:

• космическое излучение;
• низкая температура;
• давление.

Созданию озонового слоя поспособствовали бактерии, которая много тысяч лет выделяли кислород. Поднимаясь в высокие слои, молекулы вступали в фотохимическую реакцию, и в результате молекулы O2 преобразовывались в O3.

Озон — вещество, созданное при участии ультрафиолета. При этом оно защищает всё живое на планете от этого губительного излучения. Поглощая солнечные лучи, озон нагревается сам и повышает температуру окружающей атмосферы. Таким образом, этот газ частично способствует поддержанию благоприятного микроклимата на Земле.

Парниковые газы в атмосфере необходимы

Все мы знаем о том, что парниковые газы чрезмерно опасны для атмосферы — они, как я уже сказал выше, вызывают глобальное потепление климата. Ученые по-разному подходят к вопросу ограничения выбросов парниковых газов в атмосферу. Некоторые идеи кажутся фантастическими. К примеру, я недавно рассказывал о том, что ученые работают над “оживлением” мамонта, которые по их задумке должны восстановить пастбища в Арктике.

Однако, вовсе без парниковых газов на Земле тоже было бы некомфортно. Дело в том, что они поглощают солнечную энергию и равномерно распределяют по поверхности Земли. Без них на большей части земного шара было бы слишком холодно, а в экваториальной зоне, наоборот, была бы невыносимая жара. Таким образом, атмосфера содержит идеальный состав газов для комфортной жизни, и его изменение чревато серьезными последствиями.

След от самолета в небе, по сути, является льдом

Слои атмосферы

• Тропосферой называется самый первый слой атмосферы, над поверхностью планеты. Именно в ней и содержится необходимое соотношение веществ, позволяющих дышать существам, населяющим планету. В этой части атмосферы происходит движение циклонов и антициклонов в виде облаков и круговорот воды в природе.
• Стратосфера и мезосфера содержат в себе накопление озона, которое называется озоновым слоем. Известно, что он защищает от вредного воздействия ультрафиолетовых и инфракрасных излучений, которые являются частью солнечного света. Также эти слои защищают всё живое на планете от радиации космических лучей.
• Термосфера и Экзосфера являются верхними пределами атмосферы планеты Земли и состоят из ионизированного воздуха. Именно в этих слоях под действием радиоактивного солнечного и космического излучения образуется «полярное сияние».

Благодаря тому, что были изучены химический состав и физические свойства всех слоёв атмосферы, человеку открылись новые возможности, такие, как полёт в небо и космос. Люди научились прогнозировать климатические изменения и узнали о тех местностях, где воздух является полезным и даже целебным для здоровья. Но самое главное, это всё-таки то, что все живые существа могут дышать и находится под защитой от вредоносных космических излучений благодаря атмосфере. Без неё наша планета не сильно бы отличалась от безжизненной Луны, Марса и других планет солнечной системы.

Интересные сведения и научные факты

Изучая слои атмосферы по порядку от поверхности земли, люди получили много ценной информации, которая помогает в развитии и совершенствовании технологических возможностей. Некоторые факты являются удивительными, но именно их наличие позволило живым организмам успешно развиваться.

Известно, что вес атмосферы составляет более 5 квадриллионов тонн. Слои способны передавать звуки до достижения 100 км от поверхности планеты, выше это свойство исчезает, так как изменяется состав газов.
Атмосферные движения существуют, потому что нагрев Земли различается. Поверхность на полюсах холодная, а ближе к тропикам прогрев увеличивается, на температурные показатели оказывают влияние циклонические вихри, сезоны, время суток. Силу давления атмосферы можно узнать – для этой цели используется барометр. Ученые в результате наблюдений установили, что наличие защитных слоев позволяет не допустить контакта с поверхностью планеты метеоритов общей массой 100 тонн ежедневно.

Интересным фактом является то, что состав воздуха (смесь газов в слоях) оставалась неизменной на протяжении длительного временного промежутка – известно о нескольких сотнях миллионов лет. Значительные изменения происходят в последние столетия – с того момента, как человечество переживает значительный подъем производства.

Давление, оказываемое атмосферой, отражается на самочувствии людей. Нормальными для 90% считаются показатели в 760 мм ртутного столба, такое значение должно возникать при 0 градусов. Нужно учитывать, что это значение справедливо для тех участков земной суши, где уровень моря проходит с ней в одной полосе (без перепадов). Чем больше высота, тем ниже будет давление. Также оно изменяется во время прохождения циклонов, так как изменения происходят не только по вертикали, но и по горизонтали.

Физиологическая зона земной атмосферы составляет 5 км, после прохождения этой отметки у человека начинает проявляться особое состояние — кислородное голодание. При этом процессе у 95% людей наблюдается выраженное снижение работоспособности, также значительно ухудшается самочувствие даже у подготовленного и тренированного человека.

Именно поэтому значение атмосферы для жизни на земле велико – люди и большинство живых организмов не смогут существовать без этой газовой смеси. Благодаря их наличию появилась возможность развития привычной для современного общества жизни на Земле. Необходимо оценивать ущерб, который наносится производственной деятельностью, проводить мероприятия по очистке воздуха, чтобы снизить концентрацию определенных видов газов и привнести те, которых недостаточно для нормального состава

Важно задуматься уже сейчас о дальнейших мерах сохранения и восстановления слоев атмосферы, чтобы сохранить оптимальные условия для будущих поколений

Влага в атмосфере

Влага всегда есть в атмосфере, часто в виде пара. Наблюдается определенная закономерность – при высоких температурах значительное количество влаги. Так откуда же берется влага в атмосфере? С океана и почвы постоянно осуществляется испарение избытка жидкости, которая преобразуется в пар. Этому способствует теплая погода, а также ветер. Нижняя часть воздушной оболочки насыщается каплями жидкости и поднимается вверх. По мере подъема воздуха температура его уменьшается, пар превращается в капельки и происходит его конденсация. В результате конденсации пара образуются облака, представляющие собой скопления капелек жидкости и кристаллов. Они маленькие и невесомые, соответственно не падают на Землю, а остаются наверху. При увеличении влажности воздуха капельки увеличиваются в размерах и выпадают в виде атмосферных осадков, так осуществляется круговорот влаги в атмосфере.

Облака создаются в нижнем слое атмосферы – тропосфере. Внешний вид облаков в атмосфере различается, также они могут формироваться на разных высотах. В связи с этим выделяют несколько их видов.

При соприкосновении воздуха с охлажденной земной поверхностью, а также при смешивании воздушных масс с разной температурой и влажностью происходит конденсация пара в виде тумана. В атмосфере туман представляет собой скопление капель воды у земной поверхности.

Туман

Показателями содержания влаги в газовой оболочке считаются абсолютная и относительная влажность.

В атмосфере абсолютная влажность равна определенному количеству пара, находящемуся здесь в данный момент. Измеряется абсолютная влажность граммами воды на 1м3 воздуха. Летом, при высоких температурах, абсолютная влажность наибольшая. Когда происходит формирование осадков, она уменьшается, так как часть влаги удаляется из атмосферы.

В конкретный период воздух вбирает весь пар и совершается его насыщение. Тогда следует упомянуть относительную влажность воздуха.

Летом при повышенных температурах относительная влажность маленькая, а зимой в условиях холода – выше. Выпадение осадков происходит после того, как относительная влажность достигнет своего максимума, произойдет сгущение пара, а также падение температуры.

Устанавливают относительную влажность гигрометром. Имеется несколько типов этого прибора. Действие волосяного гигрометра основано на свойстве человеческого волоса поглощать влагу, отчего длина волоса несколько увеличивается. Изменение длины волоса можно проследить по шкале с движущейся стрелкой, по которой и определяются показания гигрометра.

По другому принципу работает гигрометр психрометрический, но также с помощью него происходит измерение влажности воздуха.

Тропосфера теплее, чем стратосфера

Многие считают, что чем выше, тем ниже температура в атмосфере. Однако, это не совсем так, стратосфера, которая расположена выше, теплее, чем тропосфера. Это связано с тем, что именно в ней находится озоновый слой, который обеспечивает защиту обитателей Земли от смертоносного ультрафиолета.

Стратосфера разогревается по той причине, что она поглощает солнечное тепло. В статье об озоновой дыре я рассказывал, как образуется озон. Напоследок отмечу, что стратосфера важна также тем, что является полетным пространством, в котором летают реактивные самолеты и метеорологические зонды.

Стратосфера

Стратосфера является вторым по величине слоём атмосферы, а также вторым, ближайшим к Земной поверхности. По оценкам, он содержит около 15% от общей массы атмосферы Земли.

Толщина стратосферы составляет 35 км от тропопаузы, что означает, что она расположена между тропосферой и мезосферой. Термин «стратосфера» происходит от греческого strato (значит «слой») для обозначения того факта, что сама стратосфера подразделяется на другие более тонкие слои.

Слои стратосферы образуются из-за отсутствия климатических явлений, которые смешивают воздух. Таким образом, существует чёткое разделение между холодным и тяжёлым воздухом внизу и тёплым, лёгким воздухом сверху. Таким образом, с точки зрения температуры стратосфера работает точно противоположно тропосфере.

Поскольку эта зона более высокой вертикальной стабильности (без перемещений воздуха), пилоты самолётов, как правило, остаются в начале стратосферы, чтобы избежать турбулентности. Именно на этой высоте самолёты и воздушные шары достигают максимальной эффективности.

Некоторые самолёты, особенно реактивные, влетают в стратосферу, чтобы избежать воздухообмен.

Стратосфера также содержит хорошо известный озоновый слой, который поглощает большую часть ультрафиолетового излучения солнца. Без озонового слоя жизнь на Земле, какой мы её знаем, была бы невозможна.

Подобно тропосфере, стратосфера также имеет область, которая ограничивает её конец и показывает начало мезосферы, которая называется стратопауза.

Состав стратосферы

Большинство элементов, найденных на поверхности Земли и в тропосфере, не достигают стратосферы. Вместо этого они обычно:

• разлагаются в тропосфере;
• могут быть устранены солнечным светом;
• могут переноситься на поверхность Земли через дождь или другие осадки.

Из-за инверсии в динамике температуры между тропосферой и стратосферой воздух практически не обменивается между двумя слоями, в результате чего испарения воды существуют в стратосфере только в незначительных количествах. По этой причине в этом слое чрезвычайно редко образование облаков.

Что касается газов, стратосфера образована преимущественно озоном, присутствующим в озоновом слое. Считается, что 90% всего озона в атмосфере находится в этой области. Кроме того, стратосфера содержит элементы, переносимые извержениями вулканов, такие, как оксиды азота, азотная кислота, галогены и т. д.

Температура стратосферы

Температура в стратосфере увеличивается с увеличением высоты, варьируя от -51 ° C в самой низкой точке (тропопауза) до -3 ° C в самой высокой точке (стратопауза).