Атмосфера Земли

Атмосфера Земли

Атмосферой Земли является слой газов, ее окружающих, который сохраняется под действием силы тяжести планеты. Атмосфера защищает жизнь на Земле путем поглощения ультрафиолетового излучения Солнца, способствует нагреву поверхности и сохранению тепла (парниковый эффект), а также снижает экстремальные температуры между днем ​​и ночью (суточный ход температуры).

Воздух это название, данное атмосфере, используемой в дыхании и фотосинтезе. Сухой воздух, по объему содержит приблизительно, 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,039% углекислого газа и небольшое количество других газов. Воздух содержит также различное количество водяных паров, в среднем около 1%. В то время как содержание воздуха и атмосферного давления колеблется в разных слоях, воздух пригодный для выживания наземных растений и наземных животных, известных в настоящее время, можно найти только в тропосфере Земли или искусственной среде.

Атмосферная стратификация описывает структуру атмосферы, разделив ее на отдельные слои, каждый со специфическими характеристиками, такими как температура или состав. Атмосфера имеет массу около 5 х 10 в восемнадцатой степени кг, из которых три четверти находится в пределах около 11 км от поверхности. Атмосфера становится все тоньше и тоньше с увеличением высоты, без определенной границы между атмосферой и космосом. На высоте 120 км, становятся заметными  атмосферные эффекты при спускании космических аппаратов. Линия Кармана, на высоте 100 км, также часто рассматривается в качестве границы между атмосферой и космосом.

Состав атмосферы Земли

В целом, давление воздуха и плотность атмосферы уменьшаются при увеличении высоты. Тем не менее, температура имеет более сложную конфигурацию с высотой. Поскольку общая картина этой конфигурации постоянна и узнаваема с помощью таких средств, как зондирование воздушным шаром, температура атмосферы является инструментом для различения слоев атмосферы. Таким образом, атмосферу Земли можно разделить на пять основных слоев. Вот эти слои, от самого высокого, до самого низкого:

Экзосфера - это верхний слой атмосферы Земли, состоящий в основном из водорода и гелия. Частицы настолько далеко расположены друг от друга, что они могут путешествовать сотни километров, не сталкиваясь друг с другом. Так как частицы редко сталкиваются, атмосфера уже не ведет себя как жидкость. Эти свободно движущиеся частицы следуют баллистической траектории и могут мигрировать из магнитосферы и от солнечного ветра.

Термосфера - это слой атмосферы с повышением температуры в зависимости от высоты. В отличие от стратосферы, где инверсия вызвана поглощением излучения озоном, в термосфере инверсия является результатом очень низкой плотности молекул. Температура этого слоя может подниматься до 1500 ° C, хотя молекулы газа расположены так далеко друг от друга, что температура в обычном смысле не определена. Воздух настолько разрежен, что отдельные молекулы, перемещаются в среднем на 1 км для столкновений с другими молекулами. В этом слое, между 320 и 380 км, лежит орбита Международной Космической Станции. Из-за относительной редкости молекулярных столкновений, воздух над мезопаузой плохо смешивается по сравнению с воздухом ниже. Высота слоя варьируется в зависимости от солнечной активности и составляет 350-800 км.

Мезосфера простирается от стратопаузы до 80-85 км. Это слой, где большинство метеоров сгорают при входе в атмосферу. Температура падает при увеличении высоты в мезосфере. Минимальная температура, которая отмечается в верхней части мезосферы, является самым холодным местом на Земле, имеет среднюю температуру около -85 ° C.  В мезопаузе, температура может упасть до -100 ° C. В связи с холодной температурой в мезосфере, водяной пар является замороженным, формируя ледяные или серебристые облака.

Стратосфера простирается от тропопаузы до 51 км. Повышение температуры с высотой из-за увеличения поглощения ультрафиолетового излучения озоновым слоем, который ограничивает турбулентность и перемешивание. В то время как температура может быть от -60 ° C  в тропопаузе, в верхней части стратосферы значительно теплее. Расстояние до стратопаузы, которая является границей между стратосферой и мезосферой, как правило, составляет от 50 до 55 км. Давление здесь 1/1000 от уровня моря.

Тропосфера начинается на поверхности и распространяется на расстояние с 9 км на полюсах до 17 км на экваторе, с некоторыми вариациями из-за погодных условий. Тропосфера в основном нагревается при передаче энергии от поверхности, так что в среднем нижняя часть тропосферы является самым теплым местом с понижением температуры с высотой. Это способствует вертикальному перемешиванию воздуха. В тропосфере содержится около 80% массы атмосферы.