Структура и состав атмосферы

Масса атмосферы составляет около 5,9 х 10¹⁵ т. Она имеет слоистое строение (рис.2.1) и состоит из нескольких сфер, между которыми располагаются переходные слои - паузы.

Прилегающий к земной поверхности наиболее плотный слой воздуха называется тропосферой. Протяженность ее по высоте в средних широтах 10 -12 км над уровнем моря, на полюсах 7 - 10, над экватором - 16-18 км. В тро­посфере сосредоточено более 4/5 массы земной атмосферы. Температура воздуха в тропосфере по высоте уменьшается и колеблется от 40 до - 50°С.

Выше тропосферы находится стратосфера протяженностью 40 км. Температура воздуха от границы тропосферы до высоты 30 км постоянная (около - 50°С), а затем повышается и на высоте 50 км достигает 10°С. В стратосфере под воздействием космического излучения и коротковолновой части УФ-излучения Солнца молекулы кислорода воздуха ионизируются с образованием озона.

Стратопауза отделяет стратосферу от лежащей выше мезосферы. Выше мезосферы расположена термосфера (или ионосфера). Для нее характерно непрерывное повышение температуры с увеличением высоты. На высоте 150 км температура достигает 200 - 240°С, на уровне 200 км. - 500°С, а на высоте 500 - 600 км превышает 1500°С. В термосфере газы очень разряжены. Молекулы их движутся с большой скоростью, но редко сталкиваются между собой и поэтому не могут вызвать даже небольшого нагревания любого находящегося здесь тела.

Атмосфера состоит в основном из азота и кислорода. На высоте 110 - 120 км кислород почти весь становится атомарным, Предполагается, что выше 400 - 500 км и азот находится в атомарном состоянии. Кислородно-азотный состав сохраняется примерно до высоты 400 - 600 км. Выше 600 км в атмосфере начинает преобладать гелий, а выше 2000 - 3000 км преобладает водород.

Под действием солнечного излучения в атмосфере протекает множество реакций, в которых участвует азот, кислород, озон, оксид азота, диоксид углерода и пары воды. Ионизация происходит в основном на высоте 70 - 80 км. При этом образуются отрицательные (N¯, О¯,CO₃¯, NО₂¯, NО₃¯) и положительные (N⁺, О⁺, О₂⁺, Н⁺) ионы. Эти ионы соединяются в различные комплексы: NO⁺, N₂; NO⁺.СО₂; NO⁺.H₂; О₂⁺(Н₂ О).