Строение атмосферы

Атмосфера весьма четко расслаивается на сферы, отличающиеся друг от друга по своим характеристикам.

Тропосфера. Нижний слой атмосферы, в котором темпера­тура в среднем убывает с высотой, называется тропосферой. В каждый данный момент времени убывание температуры во всем слое может прерываться отдельными слоями, где температура может оста­ваться постоянной (изотермия) или даже расти с высотой (инверсия).

Верхняя граница тропосферы, т.е. тонкий переходный слой толщиной 1-2 км, где падение температуры с высотой сменяется ее постоянством (изотермией), называется тропопаузой.

Стратосфера. Выше тропопаузы и до высоты 50-55 км лежит стратосфера, характеризующаяся тем, что температура в ней в среднем растет с высотой. Мезосфера. Над стратосферой лежит слой мезосферы, который простирается от стратопаузы до высоты примерно 80-82 км. В мезосфере температура снова понижается с высотой. Таким образом, в тропосфере, стратосфере и мезосфере, вместе взятых, до высоты 80 км заключается больше, чем 99,5% всей массы атмосферы. На вышележащие слои приходится всего 0,5% от массы атмосферы. Это составляет 2,578-10¹³т.

Термосфера. Верхняя часть атмосферы, которая простира­ется над мезосферой, называется термосферой. В термосфере температура очень резко возрастает с высотой. Выше 100 км состав воздуха заметно меняется: появляется атомарный кислород, исчезают диоксид углерода и аргон, воздух сильно ионизирован, поэтому эта часть термосферы от мезопаузы до высоты 800-1000 км называется ионосферой. Содержание ионов здесь во много раз больше, чем в нижних слоях, несмотря на сильную общую разреженность воздуха.

Экзосфера. Атмосферные слои выше 800-1000 км выделя­ются под названием экзосферы (внешней атмосферы). Скорости движения частиц газов, особенно легких, здесь очень велики, при этом отдельные частицы могут приобретать скорости, равные второй космической скорости (для незаря­женных частиц около 11000 м/с). Такие особенно быстрые частицы покидают атмосферу и улетают в мировое пространство. Поэтому экзосферу называют также сферой ускользания газов.

Магнитосфера. Ранее предполагалось, что экзосфера и с нею вся земная атмосфера кончаются на высотах порядка 2000-3000 км. Водород, ускользающий из экзосферы, образует вокруг Земли так называемую земную корону, простирающуюся более чем на 20000 км. Поскольку на движение заряженных частиц здесь оказывает влияние магнитное поле Земли, эта область называется также магнитосферой.

Радиационный пояс. С помощью спутников и геофизиче­ских ракет установлено существование в верхней части атмосферы и околоземном космическом пространстве радиационного пояса Земли, начинающегося на высоте нескольких сотен километров и простирающегося на десятки тысяч километров от земной поверхности. Пояс состоит из электрически заряженных частиц - протонов и электронов, движущихся с очень большими скоростями (порядка 400 км/с) и захваченными магнитным полем Земли. Их энергия порядка сотен тысяч электрон-вольт. Радиационный пояс постоянно теряет частицы из земной атмосферы и пополняется потоками солнечного ветера.