Строение атмосферы и ее свойства Выполнила Исагаджиева Зарина

Строение атмосферы и ее свойства. Выполнила: Исагаджиева Зарина Группа: 212 А

Содержание: n n 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Атмосфера Физические свойства атмосферы Строение атмосферы: Тропосфера Тропопауза Стратосфера Стратопауза Ионосфера Мезопауза Термосфера Экзосфера Плазмосфера Вывод

Атмосфера АТМОСФЕРА (греч. atmos — пар и sphaiга — шар) — газообразная (воздушная) оболочка Земли, связанная с ней силой тяжести и совместным вращением. масса около 5, 15· 1015 т. Она уникальна в том ее энергетический баланс и температурный режим. Облачный покров обычно закрывает около 50% поверхности, и теплота, остающаяся внутри атмосферы (парниковый эффект), поднимает среднюю температуру более чем на 30 градусов.

Физические Свойства атмосферы Толщина атмосферы 1500 км от поверхности Земли. Суммарная масса воздуха — (5, 1— 5, 3)× 1015 т. Молекулярная масса чистого сухого воздуха составляет 28, 966. Давление при 0°С на уровне моря 1013, 25 г. Па; критическая температура − 140, 7°С; критическое давление 3, 7 МПа; Ср. 10, 045× 103 Дж/(кг·К)(в интервале температур от 0— 100°С), Cv 8, 3710· 103 Дж/(кг·К) (0— 1500°С). Растворимость воздуха в воде при 0°С 0, 036%, при 25°С — 0, 22%.

Свойства Атмосферы n n n Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания кислородом. Однако вследствие падения общего давления атмосферы по мере подъёма на высоту соответственно снижается и парциальное давление кислорода. Плотные слои воздуха — тропосфера и стратосфера — защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая радиация — первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра. По мере подъёма на все большую высоту над поверхностью Земли постепенно ослабляются, а затем и полностью исчезают такие привычные для нас явления, наблюдаемые в нижних слоях атмосферы, как распространение звука, возникновение аэродинамической подъёмной силы и сопротивления, передача тепла конвекцией и др. энергию путём конвекции (т. е. с помощью перемешивания воздуха, единственным способом передачи тепла является радиационное излучение

Строение атмосферы. Физическое состояние атмосферы определяется погодой и климатом. Основные параметры атмосферы: плотность воздуха, давление, температура и состав. С увеличением высоты плотность воздуха и атмосферное давление уменьшаются. Температура меняется также в зависимости от изменения высоты. Вертикальное строение атмосферы характеризуется различными температурными и электрическими свойствами, разным состоянием воздуха.

Строение атмосферы В зависимости от температуры в атмосфере различают следующие основные слои: n тропосферу n стратосферу n мезосферу n термосферу n экзосферу (сферу рассеяния). Переходные области атмосферы между соседними оболочками называют соответственно тропопауза, стратопауза и т. п.

Тропосфера ТРОПОСФЕРА (от греч. tropos — поворот и сфера), нижний, основной слой атмосферы до высоты 8 10 км в полярных, 10 12 км в умеренных и 16 18 км в тропических широтах. В тропосфере сосредоточено более 1/5 всей массы атмосферного воздуха, сильно развиты турбулентность и конвекция, сосредоточена преобладающая часть водяного пара, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны все происходящие здесь процессы играют определяющую роль для формирования погоды на планете. Температура в тропосфере падает с увеличением высоты. Тропосфера сверху ограничена тропопаузой, которая соответствует переходу к более устойчивым условиям лежащей выше стратосферы.

Тропауза Тропопа уза (от. греч. τροπος — поворот, изменение и παυσις — остановка, прекращение) — слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры с высотой; переходный слой от тропосферы к стратосферы. В земной атмосфере тропопауза расположена, на высотах от 8— 12 км (над уровнем моря) в полярных районах до 16— 18 км — над экватором. Высота тропопаузы зависит также от времени года (летом тропопауза расположена выше, чем зимой) и циклонической деятельности (в циклонах она ниже, а в антициклонах — выше) Зональное строение тропопаузы по широтам в виде красного контура сверху.

Стратосфера — слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11— 25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25— 40 км от − 56, 5 до 0, 8°С (верхний слой стратосферы или область инверсии).

Стратосфера Именно в стратосфере располагается слой озоносферы ( «озоновый слой» ) (на высоте от 15— 20 до 55— 60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере. Важный компонент стратосферы и мезосферы — ОЗ, образующийся в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте ~ 30 км. Общая масса О 3 составила бы при нормальном давлении слой толщиной 1, 7— 4, 0 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни УФ-излучения Солнца. Разрушение О 3 происходит при его взаимодействии со свободными радикалами, NO, галогенсодержащими соединениями (в т. ч. «фреонами» ).

Стратосфера В стратосфере задерживается большая часть коротковолновой части ультрафиолетового излучения (180— 200 нм) и происходит трансформация энергии коротких волн. Под влиянием этих лучей изменяются магнитные поля, распадаются молекулы, происходит ионизация, новообразование газов и других химических соединений. Эти процессы можно наблюдать в виде северных сияний, зарниц, и др. свечений. В стратосфере почти нет водяного пара.

Стратопауза Стратопа уза — слой атмосферы, являющийся пограничным между двумя слоями, стратосферы и мезосферой. В стратосфере температура повышается с увеличением высоты, а стратопауза является слоем, где температура достигает максимума. Температура стратопаузы — около 0 °C. Данное явление наблюдается не только на Земле, но и на других планетах, имеющих атмосферу. На Земле стратопауза находится на высоте 50 — 55 км над уровнем моря. Атмосферное давление составляет около 1/1000 от давления на уровне моря.

Ионосфера n ИОНОСФЕРА, верхние слои атмосферы, начиная от 50 85 км до 600 км, характеризующиеся значительным содержанием атмосферных ионов и свободных электронов. Атомы и молекулы в этом слое интенсивно ионизируются под действием солнечной радиации, в частности, ультрафиолетового излучения. Перемещение заряженных частиц по магнитным силовым линиям к полярным областям на широтах от 60 до 75° приводит к появлению полярных сияний. Верхняя граница ионосферы — внешняя часть магнитосферы Земли. Причина повышения ионизации воздуха в ионосфере — разложение молекул атмосферы газов под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения. Ионосфера оказывает большое влияние на распространение радиоволн. Состоит ионосфера из мезосферы и термосферы.

Полярное сияние ПОЛЯРНОЕ СИЯНИЕ -быстро изменяющиеся разноцветные картины свечения, наблюдаемые время от времени на ночном или вечернем небе, обычно в высокоширотных областях Земли (как на севере, так и на юге). Зеленый и красный цвета соответствуют эмиссионным линиям атомов кислорода и молекул азота, которые возбуждаются энергичными частицами, приходящими от Солнца. Полярные сияния происходят на высотах порядка 100 км.

Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80— 90 км. Температура с высотой понижается со средним вертикальным градиентом (0, 25— 0, 3)°/100 м. Основным энергетическим процессом является лучистый теплообмен. Сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов, колебательно возбуждённых молекул и т. д. обусловливают свечение атмосферы. Рис. Мезосферные облака

Мезопауза, Линия Кармана, Граница атмосферы Земли. n n n Мезопауза-Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около — 90 °C). Линия Кармана Высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом. В соответствии с определением ФАИ, линия Кармана находится на высоте 100 км над уровнем морем. Граница атмосферы Земли Принято считать, что граница атмосферы Земли и ионосферы находится на высоте 118 километров. ] Это показывает анализ параметров движения высокоэнергетических частиц, перемещающихся в атмосфере и ионосфере.

Термосфера Верхний предел — около 800 км. Температура растёт до высот 200— 300 км, где достигает значений порядка 1500 К, после чего остаётся почти постоянной до больших высот. Под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит ионизация воздуха ( «полярные сияния» ) — основные области ионосферы лежат внутри термосферы. На высотах свыше 300 км преобладает атомарный кислород. Верхний предел термосферы в значительной степени определяется текущей активностью солнца. В периоды низкой активности — например, в 2008 2009 гг — происходит заметное уменьшение размеров этого слоя

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 800 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (дисспансия) На высоте около 2000— 3000 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные час тицы кометного и метеорного происхождения. Кроме этих чрезвычайно разреженных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

Плазмосфера На расстояниях более 1000 км слой холодной плазмы высокой плотности (плазмосфера). Плазмосфера простирается до расстояний в 3 7 земных радиусов. Ее верхняя граница (плазмопауза) отмечена резким падением плазменной плотности. Большинство частиц в плазмосфере составляют протоны и электроны. газ настолько разрежен, что столкновения между молекулами перестают играть существенную роль, а атомы ионизированы более чем наполовину. На высоте порядка 1, 6 и 3, 7 радиусов Земли находятся первый и второй радиационные пояса.

Озоновые дыры Земная атмосфера не пропускает жесткое коротковолновое излучение. Одним из важнейших газов, поглощающих ультрафиолетовые лучи, является озон. Из за ухудшения экологической обстановки, прежде всего, из за выброса в атмосферу фреона и других активных веществ, его количество резко уменьшилось, над Антарктидой и некоторыми другими районами Земли образовались озоновые дыры. .

Вывод: На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20 %; масса мезосферы — не более 0, 3 %, термосферы — менее 0, 05 % от общей массы атмосферы. На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают, что атмосфера простирается до высоты 2000— 3000 км.