Строение атмосферы

По характеру изменения температуры в вер­тикальном направлении и другим физическим свойствам атмосферу делят на пять концент­рических оболочек: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу, которые разделены тонкими (1—2 км) переходными слоями: тропо-, страто-, мезо- и термопауза­ми (рис. 21).

Тропосфера (греч. tropоs — поворот) про­стирается от земной поверхности до высоты 16—18 км в экваториально-тропических ши­ротах и до 8—9 км над полюсами. В ней за­ключено почти 80 % воздуха атмосферы. Физические свойства воздуха тропосферы и происходящие в ней процессы находятся в

большой зависимости от земной поверхности. От нее воздух получает тепло, поэтому с подъ­емом вверх температура его понижается в среднем на 0,6° на каждые 100 м и достига­ет близ тропопаузы в умеренных широтах око­ло — 55 °С (она неодинакова на разных ши­ротах и в разные сезоны года). Величина 0,6 °С/100 м называется вертикальным тем­пературным градиентом. Для тропосферы характерны интенсивные вертикальные и го­ризонтальные движения воздуха и его пере­мешивание. В тропосфере содержится почти весь водяной пар атмосферы (99 %), количе­ство которого быстро убывает с высотой. Здесь происходит образование облаков, выпадают

Рис. 21. Строение атмосферы:

1 — уровень моря; 2 — перистые облака; 3 — кучевые обла­ка; 4 — слоистые облака; 5 — свободный аэростат; 6 — стра­тостат; 7 — радиозонд; 8 — перламутровые облака; 9 — отра­жение звуковых волн; 10 — метеорологическая ракета; 11 —

серебристые облака; 12 — отражение средних радиоволн; 13 — метеоры; 14 и 15 — полярные сияния; 16 — отражение корот­ких радиоволн; 17 — геофизическая ракета; 18 — искусствен­ные спутники Земли; 19 — пилотируемые космические корабли

осадки, наблюдаются оптические, световые и звуковые метеорологические явления.

Стратосфера (лат. strаtиs — слоистый) простирается от тропопаузы до 50 — 55 км. Здесь сосредоточено около 20 % воздуха, в ко­тором много озона. В нижней стратосфере температура более или менее постоянна, но выше 30 км она быстро растет за счет по­глощения озоном ультрафиолетовой солнечной радиации и достигает близ стратопаузы сред­негодового значения около 0 °С с отклонени­ем ±20 °С в зависимости от широты и вре­мени года. Возрастание температуры с высо­той приводит к большой устойчивости стратосферы. Водяного пара в стратосфере ни­чтожно мало. На высоте 22—25 км наблю­даются капельно-жидкие перламутровые об­лака. Раньше стратосферу считали спокойной средой, но оказалось, что в ней происходит интенсивная горизонтальная циркуляция и на­блюдаются небольшие вертикальные переме­щения типа подъема и оседания, захватываю­щие большие пространства.

Мезосфера (греч. теsоs — средний) простирается от стратопаузы до 80 км. В ней температура понижается до — 80 °С... -85 °С, с чем связана турбулентность. Здесь

образуются тонкие ледяные серебристые облака.

В целом в трех нижних слоях заключено 99,5 % всей массы атмосферы.

Термосфера (греч. thеrте — тепло) — слой от мезопаузы до 800 км. Температура в нем возрастает до 1500 °С, но в разреженном воздухе она характеризует лишь кинетическую энергию движения частиц и не ощущается, по­этому летающие здесь искусственные спутни­ки от воздуха не нагреваются и не сгорают. В нижней термосфере сгорают метеоры.

Экзосфера (греч. ехо — снаружи) — внешний (800—1000 км) крайне разрежен­ный слой атмосферы с температурой около 2000 °С. Здесь скорость движения атомов во­дорода и гелия более 11,2 км/с и они час­тично ускользают в межпланетное простран­ство, за что этот слой называют сферой рас­сеяния.

С точки зрения ионизации, т. е. по элект­рическому составу, атмосфера делится на нейтросферу (три нижних слоя) и ионосфе­ру (два верхних слоя). В ионосфере наблю­даются полярные сияния, магнитные бури. Благодаря ей обеспечивается дальняя радио­связь.