Содержание
Что такое Атмосфера Земли
Атмосфера Земли – это оболочка из газов, которая окружает планету. Она играет важную роль в сохранении жизни на Земле, в защите от опасных космических воздействий. Но она не только защищает – она была и одним из необходимых условий возникновения жизни, живой природы на нашей планете. Абсолютно точно известно, что если бы у нашей планеты не было атмосферы, богатой кислородом, на ней не существовала бы жизнь в том виде, в котором она есть сейчас. Земля была бы такой же мертвой и пыльной, как Луна.
Атмосфера удерживается гравитационным полем Земли. То есть той же силой, которая притягивает нас к земле. Сила тяжести по мере удаления от Земли постепенно ослабевает. Из-за чего воздушная оболочка становится более разреженной. Установлено, что атмосферное давление уменьшается в 1,250 раза с каждым километром вверх. Поэтому альпинистам трудно дышать при подъеме в горы, а в самолетах устанавливаются собственные источники подачи воздуха, поддерживающие избыточное давление.
Как образовалась атмосфера Земли
На ранних стадиях развития облако газа окружающее планету, из-за притяжения Земли поступательно складывалось и образовывало первичную атмосферу. Она состояла в основном из водорода и гелия. Которые затем были отброшены внутрь Земли в результате их столкновений с другими молекулами. Когда Земли была еще очень молодой – по космическим меркам – множество вулканических извержений приводило к выбросу газов в атмосферу, таких как
- водяной пар
- углекислый газ
- аммоний
- метан
и из них происходило образование вторичной атмосферы, ведь выбрасываемые газы не улетучивались в космическое пространство, а удерживались притяжением Земли. Таким образом и сформировалась атмосфера примерно 4,54 миллиарда лет назад. Она содержит в основном азот (около 78%) и кислород (почти 21%) и другие газы в незначительном количестве.
Атмосферные явления
Ветер и дождь, облака, снег образуются в атмосфере благодаря испарению воды с поверхности океанов. Восходящие потоки воздуха выносят вверх пары воды, пока они не достигнут слоев более холодного воздуха. Здесь они конденсируются в облака, которые проливаются дождем или снегом. Воздушные массы, образующиеся над полюсами и тропиками, постоянно сталкиваются друг с другом над океанами, что под влиянием ветров, дующих в основном с океанов в сторону суши, приводит к изменениям характера погоды. Эти ветры вызываются движением воздуха, устремляющегося из зон повышенного давления в зоны низкого давления.
Слои атмосферы Земли
Атмосфера состоит из нескольких слоев.
Тропосфера
Нижний — тропосфера — содержит основную часть атмосферного воздуха, и в нем возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Тропосфера распространяется на высоту до 18 км над экватором и до 6 км над полюсами.
Ионосфера
На высоте от Земли от 60 до 1000 км расположена ионосфера. Она насыщена электронами, из-за чего отражает большую часть радиоволн обратно на Землю и поэтому играет существенную роль в радиосвязи на планете. Радиосвязь между Землей и космическим кораблем осуществляется только на очень коротких радиоволнах, которые могут проходить через ионосферу.
Температура атмосферы
Атмосфера нагревается излучением Солнца. Но при этом ее температура изменяется по высоте в зависимости от удаленности от Земли. Причем ни повышение, ни снижение температуры не происходит плавно. У поверхности Земли теплая почва согревает находящийся над ней самый нижний слой атмосферы.
Температура уменьшается с высотой, достигая примерно -60°С у верхнего слоя тропосферы. Еще выше она опять растет, поскольку озон в стратосфере поглощает солнечную энергию. На высоте 30 км температура достигает 0°С, в мезосфере падает до -100° С. после чего еще раз поднимается до 150° Су верхних границ термосферы.
Состав атмосферы Земли
Земная атмосфера состоит в основном из азота (78%) и кислорода (21%). Оставшийся 1% — это газы аргон и двуокись углерода. Несмотря на ничтожно малое количество последнего, его значение весьма существенно.
Где заканчивается атмосфера
Между атмосферой и космосом нет четкой границы. Атмосфера Земли простирается на тысячи километров, становясь все более разреженной. Но считается, что космическое пространство начинается на расстоянии 100 км от поверхности нашей планеты.
Американские астронавты на высотах от 250 до 300 км обнаружили слабое свечение вокруг корабля. Свечение исходило не от самого корабля, а от слоя толщиной 20 см над его поверхностью. Кроме того, установлено, что наиболее интенсивное свечение порождали материалы, которые испытывали самую незначительную эрозию. Почему возникало такое свечение? Будет ли возрастать его интенсивность при увеличении высоты орбиты или ее уменьшении?
Дело в том, что атмосфера на орбитальных высотах далека от абсолютного вакуума. Она состоит примерно на 80 % из атомарного кислорода и 20 % молекулярного азота. Шаттл, совершая полет в газовой среде с низкой плотностью со скоростью 8 км/с, создает за собой стремительный поток воздушной массы. Сначала атомы и молекулы атмосферы сталкиваются с поверхностью корабля и адсорбируются на ней.
Соединяясь, они образуют возбужденные молекулы. Под ударами других атомов возбужденные молекулы приобретают кинетическую энергию и покидают поверхность. При этом они переходят в стационарное состояние, излучая свет.
Атмосфера Земли и парниковый эффект
Солнечный свет проходит через атмосферу и нагревает землю, которая стремится отдать солнечную энергию обратно в космос в виде тепла, но двуокись углерода и пары воды, содержащиеся в атмосфере, не пропускают это тепло наружу. Оно поглощается атмосферой и согревает землю, которая как будто находится внутри парника. Это явление называется парниковым эффектом.
Содержание двуокиси углерода в атмосфере увеличивается при сжигании топлива
- деревьев
- угля
- нефти
Несмотря на то, что растения способствуют уменьшению содержания двуокиси углерода, люди вырубают леса (особенно влажные тропические леса). Это приводит к усилению парникового эффекта, что может иметь губительные последствия для всей планеты. По мере нагревания Земли могут начать таять полярные льды, и, следовательно, повысится уровень моря и произойдет сильное затопление многих районов Земли.