Атмосфера

Атмосферой называют газовую оболочку Земли, имеющую массу 55·10¹⁵ т (90% которой сосредоточено в слое до 16 км).

По форме атмосфера Земли близка к эллипсоиду вращения, большая полуось которого в 1,2 раза протяженней малой.

В состав атмосферы принято включать ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с планетой как единое целое.

Биогенное происхождение основных газов атмосферы (прежде всего кислорода и азота) было установлено еще В.И.Вернадским. Более 50% водорода атмосферы было образовано также в результате деятельности живого вещества.

Роль газов в биосфере зависит от их кларков и химической активности. Активные элементы с высокими кларками образуют ведущие газы (в первую очередь кислород, углекислый газ, водяной пар, сероводород, метан и водород). Кларк – среднее содержание химического элемента в земной коре, какой-либо его части.

Атмосфера Земли состоит из концентрических слоев: тропосферы, стратосферы, ионосферы, термосферы и экзосферы. Так как воздух сжимаем, то в направлении снизу вверх его плотность постепенно (но не монотонно) уменьшается и верхний разряженный слой без четкой границы переходит в межпланетарное пространство.

Тропосфера (средняя высота нижней и верхней границ 0 – 11 км, 80% воздуха) - нижняя часть атмосферы, нагреваемая Солнцем. Ее высота определяется интенсивностью вертикальной конвекции – восходящих и нисходящих потоков воздуха, вызванных его нагреванием.

В экваториальных широтах конвекционные потоки поднимаются до высоты 17 км, в умеренных – до 11, а в полярных – до 8 км. За счет адиабатического охлаждения поднимающегося воздуха его температура снижается в среднем на 1°С на каждые 6 км. На верхней границе температура составляет -50 °-70°С.

Над тропосферой, после тонкого (около 1 км) переходного слоя – тропопаузы, располагается стратосфера.

Стратосфера (11 – 50 км) начинается на высотах, где преимущественно прекращаются конвекционные потоки. В стратосфере находится менее 20% воздуха атмосферы. Падение температуры в нижней части стратосферы прекращается. Примерно до 20 км температура постоянна, составляет -60 -70°С.Выше, до 55 км, температура повышается на несколько градусов, так как воздух прогревается солнечными лучами.

Озоновый экран ( расположен на высоте 15 – 30 км ) является верхней границей распространения организмов и теплового влияния земной поверхности. Озон поглощает солнечную радиацию на ультрафиолетовом участке спектра. В озоносфере происходит интенсивная вертикальная и горизонтальная циркуляция воздуха, вызванная неоднородным перераспределением тепла.

Мезосфера (50 -90 км) завершается мезопаузой.

Над ней расположена термосфера, простирающаяся до 800 –1000 км. Здесь температура повышается: на высоте 600 км – до 1500°С.

Тропосфера поглощает рентгеновское излучение, защищая жизнь на Земле.

Тропосферу и нижнюю стратосферу называют нижней, а более высокие слои - верхней атмосферой.

На высотах 20 – 30 км слои космической пыли образуют облака.

Атмосфера играет роль защитной оболочки. Многие природные космические тела не достигают Земли, сгорая в верхних слоях воздуха (за счет разогрева твердого тела астероида о газ при столкновении).

Вследствие большой подвижности атмосферы и относительно быстрого его перемешивания в нижних 100 км процентное соотношение содержащихся в ней газов постоянно (% по объему):