Интересные факты об атмосфере, особенности воздушного слоя Земли

Атмосфера нашей планеты по-своему уникальна. Ведь жизнь на Земле возможна благодаря её свойствам. Её верхняя граница соприкасается с космосом, нижняя — с гидросферой и земной корой, общая протяжённость составляет 1 тыс. км. Обо всех особенностях атмосферного пространства читайте далее.

Немного о строении и составе атмосферы

Земная оболочка состоит из пяти основных слоёв и дополняется переходами между ними (так называемыми паузами):

1. Тропосфера — самая нижняя и основная зона, простирается до 20 км в высоту в зависимости от географической широты. В полярных широтах достигает 10 км, наибольшим размером располагает на экваторе. Здесь формируются погодные условия.

Тропопауза — это переход от тропосферной к стратосферной части, характеризуется постоянной температурой. Имеет неравномерную толщину — в пределах 2 км, которая варьируется: циклоны её уменьшают, антициклоны — увеличивают.

2. Стратосфера располагается на высотах 11-50 км. Содержит озоновый слой (наибольшая концентрация достигается в границах 20-25 км), защищающий земную поверхность от опасных ультрафиолетовых лучей. Включает две прослойки: с незначительно растущей температурой (11-25 км) и где температура интенсивно растёт (25-40 км). Отличается меньшей силой тяжести и трением, идеально подходит для авиации и метеорологических аэростатов. Воздух разрежен настолько, что человек в этой зоне может находиться только под защитой скафандра.

Стратопауза. Её границы 50-55 км. Характеризуется стабильным режимом — 0ºC, низким давлением и разреженной средой.

атмосфера земли

3. Мезосфера находится на 80-90 км над землёй, климат здесь достаточно холодный: 0ºC в нижней части, верхняя зона охлаждается до -90ºC. Эта область атмосферы для полётов не используется, ведь самолётам необходимо большее количество воздуха, спутникам, наоборот, требуется меньшая плотность. Здесь встречаются очень редкие грозовые разряды, продолжающиеся 1/10 долю секунды. Этот район принимает на себя большинство метеоров: они сгорают, проходя через него.

Мезопауза — весьма тонкий слой (порядка 5 км), разделяющий мезосферу и термосферу. Температурный режим достигает -100ºC, воздушные суда здесь не летают.

4. Термосфера доходит до 800 км, здесь температурный режим возрастает до 1500ºC. Высокая разреженность газов соседствует с сильной ионизацией. Отметка в 100 км называется линией Кармана, считающейся рубежом между атмосферой и космическим пространством.

Термопауза — разреженная прослойка между двумя сферами, с относительно стабильной температурой. Среднее расстояние от Земли — 400-800 км. Содержит радиационные пояса, образовавшиеся вследствие солнечной активности, относится к областям, непригодным для полётов.

5. Экзосфера —  зона рассеяния, её толщина — 800-3 тыс. км. Отличается сильной разреженностью, чёткого внешнего предела не имеет — плавно переходит в космос. Фотографии спутников помогли увидеть следы слоя на дистанции 20 тыс. км.

Отдельно стоит упомянуть ионосферу, находящуюся в пределах 60-1 тыс. км. Благодаря её наличию радиоволны распространяются вокруг земного шара.

облака

Теперь рассмотрим основные элементы атмосферы (%):

  • азот — 78;
  • кислород — 20.9;
  • аргон — 0.9;
  • углекислый газ — 0.04;
  • газовая смесь — 0.1 (неон, гелий, метан, криптон, водород, ксенон).

На заметку! Пропорции веществ изменяются с повышением высоты, где содержание азота растёт, кислорода — снижается. Количество углекислого газа в современную эпоху стало возрастать. Помимо них в атмосфере содержатся различные примеси: водяные пары, пыль, морская соль, продукты горения.

Небо для маленького человека

Жители Земли видят над собой голубой небосвод. На самом же деле свет, исходящий от солнца, состоит из семи разных лучей. Когда он проникает в атмосферные слои, то воздух и водяные пары интенсивно его поглощают. Большинство волн: красная, оранжевая, жёлтая, зелёная, фиолетовая, голубая не могут миновать этот процесс и просто исчезают. Как результат, зритель наблюдает наиболее стойкую, синюю часть спектра, в комбинации с остатками фиолетового и других оттенков.

Кстати! Дополнительно на цветовую гамму неба влияет погода: например, наплыв туч добавляет серые и свинцовые краски.

Что будет, если исчезнет атмосфера?

Давайте представим себе такую ситуацию, что земная оболочка распалась. Планета кардинально изменится: океаны испарятся, оставшаяся на поверхности вода превратится в лёд. Температурные перепады будут достигать 240ºC (от -120ºC до +120ºC в течение суток). Все живые существа просто вымрут, лишённые воздуха. Земля станет подобием Луны — холодным телом, вращающимся в космосе.

Справка! Диссипация — так называется процесс утечки атмосферных веществ в открытый космос. Больше всего он затрагивает молекулы водорода и гелия — самых лёгких элементов. Однако наша планета, помимо гравитации, располагает магнитным полем — эти факторы сохраняют атмосферу как единое целое. Понадобится несколько миллиардов лет, прежде чем количество потерянных элементов станет ощутимым.

Важность воздушного слоя для Земли

  • Атмосфера прямо влияет на земную жизнь.
  • Элементы, содержащиеся в воздухе — водяной пар, углекислый газ и др., постоянно поглощают избыточное солнечное тепло. Тем самым они снижают его концентрацию и создают условия, пригодные для существования всего живого. Благодаря этому свойству температура в течение суток меняется умеренно, без губительных перепадов в дневные и ночные часы.
  • Особую роль играет озоновый экран, ведь он защищает земных обитателей от вредного солнечного излучения.
  • Метеориты за редким исключением не долетают до земной поверхности, они сгорают, проходя через атмосферу.
  • Атмосферный кислород обеспечивает жизнь организмов.

атмосфера

Всё о явлениях, происходящих в небе

На небосводе случаются различные события, на некоторые из них хочется смотреть вечно:

  1. Северное и южное полярные сияния — это красивое зрелище, всегда вызывающее восхищение зрителей. Такие явления рождаются в термосфере, как результат взаимодействия с потоками солнечного ветра. Последние содержат высоко заряженные ионы, сталкивающиеся с частицами воздуха и начинающие светиться. Так возникают прекрасные световые шоу.
  2. Закаты часто проходят в виде полыхающего неба. Это случается, когда молекулы атмосферы отражают проходящий свет в жёлтых и оранжевых тонах. Пыль или вулканический пепел могут вызвать подобные эффекты.
  3. Восходы отличаются более нежными красками. Их оттенки зависят от атмосферных частиц, пропускающих определённые лучи.
  4. Тяжёлые и большие грозовые облака всегда несут в себе электрический заряд (образуется за счёт ветра). В нижней и верхней части облаков частицы воды заряжены по-разному (положительно и отрицательно), при их встрече происходит разряд. Так рождается гроза, примечательная своей огромной мощью. Одна лишь молния способна нагреть воздух до 30 000ºC. Воздушные массы, испытывающие удар такой силы, во время нагрева очень быстро расширяются. Этот процесс сопровождается звуковым эффектом под названием гром.
  5. Приятный глазу эффект радуги возникает, когда солнечные лучи проходят через мельчайшие капли дождя. Радужная дуга содержит все семь цветов солнечного света.
  6. Реактивные самолёты всегда оставляют в небе белые следы, называемые инверсионными полосами. Во время движения двигатель вырабатывает горячие выхлопы, которые растворяются в наружном холодном воздухе. Эффект происходит в момент, когда газовые пары замерзают и обретают видимость. Чем влажнее окружающая среда, тем толще след.
  7. Зелёный атмосферный луч на рассвете или закате — большая редкость, длится от 2-3 секунд (средние широты) до получаса (на полюсах). Ему необходим чистый воздух и безоблачное небо.
  8. Паргелий — так называется сияющее кольцо вокруг солнечного диска. Иными словами, это ложное изображение нашего светила, их может быть два или больше. Оно возникает, когда солнечные лучи преломляются в ледяных кристалликах, на расстоянии до 10 км от земли.
  9. Серебристые облака наблюдаются в поздних сумерках умеренных широт в летнее время. Место их образования — мезосфера, природа их возникновения изучается.

небо над облаками

Жители атмосферы, живущие в самых её высоких слоях

Первые свидетельства о жизни выше тропосферы были получены в 30-х гг. ХХ века. На шарах и ракетах, запущенных в стратосферу, учёные нашли живые организмы. Исследователи пожелали раздобыть более надёжные образцы: сомневались, не являются ли найденные экземпляры следствием загрязнения после посадки аппаратов. Но такие эксперименты стоили дорого — пришлось отложить.

В настоящее время наука выяснила, что крошечные микробы действительно существуют на высотах до 15 км. Питаются эти микроорганизмы органическими химическими соединениями, плавающими в этой зоне.

Но это ещё не всё. Сотрудники американского Университета Вашингтона обнаружили, что бактерии выживают в ещё более суровых условиях — до 50 км. Здесь нет воды и питательных веществ, но присутствует повышенный радиационный фон. Чем питаются местные обитатели — науке ещё предстоит выяснить, пока ясно то, что размножаться в этом пространстве они не могут. Бактериальные споры проникают сюда из нижних слоёв (например, во время бурь, ураганов или путешествуя на обшивках самолётов).

гроза

Интересные факты, о которых вы не знали

  1. Атмосфера нашей планеты обладает уникальными характеристиками. Например, только в её слоях (не считая комету 67P) исследователи зарегистрировали свободный кислород. Благодаря такой особенности на земной поверхности возможна жизнь.
  2. Учёные допускают возможность, что наша планета уже теряла свою оболочку. Это происходило в ранние периоды её развития, когда на поверхности царили океаны магмы. Затем массивные объекты столкнулись с Землёй, как результат — образование Луны и постоянной атмосферы.
  3. Первые земные обитатели были анаэробными, кислород в их существовании не играл ключевой роли. Когда его содержание в воздухе стало увеличиться, эти организмы вымерли — для них это был токсичный уровень.
  4. Озоновый слой возник по геологическим меркам не так давно, после возникновения интенсивной жизни в океане, когда из морей стало выделяться большое количество кислорода.
  5. Озоновая дыра впервые была обнаружена над южным полюсом в 1985 г. Причиной её образования назвали хладагент фреон и его аналоги. Сейчас во всём мире запрещённые протоколом Монреаля вещества постепенно выводят из производства.
  6. Озон дополнительно уничтожается хлором, один атом которого расправится со 100 тыс. молекул.
  7. Кислотный дождь уничтожает лесные массивы, вредно воздействует на морскую среду. Его появлению способствуют два компонента — диоксид серы и оксид азота, в момент создания смеси с водяным паром, именно так образуются опасные осадки. В природе серное соединение часто выходит вместе с вулканической лавой, азотная окись вырабатывается при ударах молний.

закат

Земная атмосфера обеспечивает жизнь на нашей планете. Каждая её часть — это важная составляющая, особенно озоновый слой — естественная защита от солнечной радиации. Атмосферные явления: дожди, грозы, радуга, северное сияние представляют собой настоящее чудо природы, которое часто воспринимается нами как обыденность. Человечеству необходимо беречь этот бесценный дар, от которого зависит существование всего живого. Один из тревожных факторов — глобальное потепление, последствия которого наука пока не может предсказать.

Александра Краснова
Александра Краснова
Оцените автора
Оцените
(Пока оценок нет)
Загрузка...
Познание