Як змінилася атмосфера землі. Основні верстви атмосфери землі у порядку зростання. Поняття земної атмосфери
Атмосфера Землі – це газова оболонка нашої планети. До речі, подібні оболонки є практично у всіх небесних тіл, починаючи від планет Сонячна системаі закінчуючи великими астероїдами. залежить від багатьох факторів - розміру його швидкості, маси та безлічі інших параметрів. Але лише оболонка нашої планети містить у собі компоненти, які дозволяють нам жити.
Атмосфера Землі: коротка історіявиникнення
Вважається, що на початку свого існування наша планета взагалі не мала газової оболонки. Але молоде, новостворене небесне тілопостійно розвивалося. Первинна атмосфера Землі утворилася внаслідок постійних вивержень вулканів. Саме так за багато тисяч років довкола Землі утворилася оболонка з водяної пари, азоту, вуглецю та інших елементів (крім кисню).
Оскільки кількість вологи в атмосфері обмежена, її надлишок перетворювався на опади — так формувалися моря, океани та інші водойми. У водному середовищі з'являлися та розвивалися перші організми, що заселили планету. Більшість із них відносилося до рослинним організмам, що виробляє кисень шляхом фотосинтезу. Таким чином, атмосфера Землі почала сповнюватися цим життєво необхідним газом. А в результаті скупчення оксигену утворився і озоновий шар, які захищали планету від згубного впливу ультрафіолетових випромінювань. Саме ці фактори і створили всі умови нашого існування.
Будова атмосфери Землі
Як відомо, газова оболонка нашої планети складається з кількох верств – це тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера. Не можна провести чіткі межі між цими шарами — все залежить від пори року та широти ділянки планети.
Тропосфера – нижня частина газової оболонки, висота якої становить у середньому від 10 до 15 кілометрів. Саме тут зосереджена більшість До речі, саме тут знаходиться вся волога і формуються хмари. За рахунок вмісту кисню тропосфера підтримує життєдіяльність усіх організмів. Крім того, вона має вирішальне значення у формуванні погоди та кліматичних особливостей місцевості – тут утворюються не лише хмари, а й вітри. Температура падає із висотою.
Стратосфера починається від тропосфери і закінчується на висоті від 50 до 55 кілометрів. Тут температура із висотою зростає. Ця частина атмосфери практично не містить водяної пари, зате має озоновий шар. Іноді тут можна побачити утворення «перламутрових» хмар, які можна побачити лише вночі — вважається, що вони представлені сильно конденсованими водяними краплями.
Мезосфера - тягнеться до 80 кілометрів вгору. У цьому шарі можна помітити різке зниження температури у міру просування вгору. Тут також дуже розвинена турбулентність. До речі, у мезосфері утворюються так звані сріблясті хмари, які складаються з невеликих кристалів льоду — побачити їх можна лише вночі. Цікаво, що у верхньої межі мезосфери повітря практично немає — його у 200 разів менше, ніж біля земної поверхні.
Термосфера - це верхній шар земної газової оболонки, в якому прийнято розрізняти іоносферу та екзосферу. Цікаво, що з висотою температура тут дуже різко піднімається – на висоті 800 кілометрів від земної поверхні вона становить понад 1000 градусів за Цельсієм. Іоносфера характеризується сильно розрідженим повітрям та величезним вмістом активних іонів. Що ж до екзосфери, то ця частина атмосфери плавно переходить у міжпланетний простір. Варто зазначити, що термосфера не містить повітря.
Можна помітити, що атмосфера Землі – це дуже важлива частина нашої планети, яка залишається вирішальним чинником появи життя. Вона забезпечує життєдіяльність, підтримує існування гідросфери (водної оболонки планети) та захищає від ультрафіолетових випромінювань.
Газова оболонка, що оточує нашу планету Земля, відома як атмосфера, складається з п'яти основних верств. Ці шари беруть початок на поверхні планети, від рівня моря (іноді нижче) і піднімаються до космічного простору в наступній послідовності:
- Тропосфера;
- Стратосфера;
- мезосфера;
- Термосфера;
- Екзосфера.
Схема основних верств атмосфери Землі
У проміжку між кожним з цих п'яти основних шарів знаходяться перехідні зони, звані «паузами», де відбуваються зміни температури, складу і щільності повітря. Разом із паузами, атмосфера Землі загалом включає 9 шарів.
Тропосфера: де відбувається погода
Зі всіх шарів атмосфери тропосфера є тим, з яким ми найбільше знайомі (усвідомлюєте ви це чи ні), тому що ми живемо на її дні – поверхні планети. Вона огортає поверхню Землі і простягається на кілька кілометрів. Слово тропосфера означає "зміна кулі". Дуже відповідна назва, тому що цей шар, де відбувається наша повсякденна погода.
Починаючи з поверхні планети тропосфера піднімається на висоту від 6 до 20 км. Нижня третина шару, що найближча до нас, містить 50% усіх атмосферних газів. Це єдина частина всього складу атмосфери, що дихає. Завдяки тому, що повітря нагрівається знизу земною поверхнею, що поглинає теплову енергію Сонця, зі збільшенням висоти температура та тиск тропосфери знижуються.
На вершині знаходиться тонкий шар, званий тропопаузою, який є лише буфером між тропосферою і стратосферою.
Стратосфера: будинок озону
Стратосфера - наступний шаратмосфери. Він тягнеться від 6-20 км до 50 км над земною поверхнею Землі. Це шар, у якому літають більшість комерційних авіалайнерів та подорожують повітряні кулі.
Тут повітря не тече вгору і вниз, а рухається паралельно до поверхні в дуже швидких повітряних потоках. У міру того, як ви піднімаєтеся, температура збільшується, завдяки великій кількості природного озону (O 3) - побічного продукту сонячної радіації та кисню, який має здатність поглинати шкідливі ультрафіолетові промені сонця (будь-яке підвищення температури з висотою в метеорології, відоме як "інверсія") .
Оскільки стратосфера має більш теплі температури внизу і прохолодніші нагорі, конвекція (вертикальні переміщення повітряних мас) зустрічається рідко у цій частині атмосфери. Фактично, ви можете розглядати зі стратосфери бурю, що бушує в тропосфері, оскільки шар діє як «ковпачок» для конвекції, через який не проникають штормові хмари.
Після стратосфери знову слідує буферний шар, цього разу званий стратопаузою.
Мезосфера: середня атмосфера
Мезосфера знаходиться приблизно на відстані 50-80 км від Землі. Верхня область мезосфери є найхолоднішим природним місцем Землі, де температура може опускатися нижче -143° C.
Термосфера: верхня атмосфера
Після мезосфери і мезопаузи слідує термосфера, розташована між 80 і 700 км над поверхнею планети, і містить менше 0,01% всього повітря в атмосферній оболонці. Температури тут досягають до +2000 ° C, але через сильну розрідженість повітря і брак молекул газу для перенесення тепла, ці високі температури сприймаються, як дуже холодні.
Екзосфера: кордон атмосфери та космосу
На висоті близько 700-10 000 км над земною поверхнею знаходиться екзосфера - зовнішній край атмосфери, що межує з космосом. Тут метеорологічні супутники обертаються довкола Землі.
Як щодо іоносфери?
Іоносфера є окремим шаром, а насправді цей термін використовується для позначення атмосфери на висоті від 60 до 1000 км. Вона включає найвищі частини мезосфери, всю термосферу і частину екзосфери. Іоносфера дістала свою назву, тому що в цій частині атмосфери випромінювання Сонця іонізується, коли проходить магнітні поля Землі на і . Це явище спостерігається із землі як північне сяйво.
> > Атмосфера Землі
Опис атмосфери Землідля дітей різного віку: з чого складається повітря, наявність газів, шари з фото, клімат та погода третьої планети Сонячної системи.
Для най меншихвже відомо, що Земля виступає єдиною планетою в нашій системі, яка має життєздатну атмосферу. Газове покривало не тільки багате на повітря, а й захищає нас від надмірного нагріву та сонячного випромінювання. Важливо пояснити дітям, Що система влаштована неймовірно вдало, адже дозволяє поверхні прогріватися вдень і остигати вночі, зберігаючи допустимий баланс.
Почати пояснення для дітейможна те, що куля земної атмосфери поширюється на 480 км, але більшість перебуває у 16 км від поверхні. Чим більша висота, тим нижчий тиск. Якщо брати рівень моря, то тиск дорівнює 1 кг на квадратний сантиметр. А ось на висоті 3 км, воно зміниться – 0.7 кг на квадратний сантиметр. Звичайно, за таких умов дихати складніше ( дітимогли це відчути, якщо колись вирушали у похід у гори).
Склад повітря Землі – пояснення для дітей
Серед газів розрізняють:
- Азот – 78%.
- Кисень – 21%.
- Аргон – 0,93%.
- Двоокис вуглецю – 0.038%.
- У невеликих кількостях є водяна пара та інші домішки газів.
Атмосферні шари Землі – пояснення для дітей
Батькиабо вчителі в школіповинні нагадати, що земна атмосфера ділиться на 5 рівнів: екзосфера, термосфера, мезосфера, стратосфера та тропосфера. З кожним шаром атмосфера розчиняється дедалі більше, доки гази остаточно не розсіються у просторі.
Тропосфера знаходиться ближче до поверхні. З товщиною 7-20 км вона становить половину земної атмосфери. Що ближче до Землі, то сильніше прогрівається повітря. Тут зібрана майже вся водяна пара та пил. Діти можуть не дивуватися, що саме на цьому рівні плавають хмари.
Стратосфера починається від тропосфери та піднімається на 50 км над поверхнею. Тут багато озону, що нагріває атмосферу та рятує від шкідливого сонячного випромінювання. Повітря в 1000 разів тонше, ніж над рівнем моря і надзвичайно сухе. Саме тому тут чудово почуваються літаки.
Мезосфера: від 50 до 85 км над поверхнею. Вершина називається мезопаузою та виступає найбільш прохолодним місцем у земній атмосфері (-90°C). Її дуже складно дослідити, бо туди не можуть підібратися реактивні літаки, а орбітальна висота супутників надто висока. Вчені лише знають, що саме тут згоряють метеори.
Термосфера: 90 км та між 500-1000 км. Температура сягає 1500°C. Її вважають частиною земної атмосфери, але важливо пояснити дітям, Що щільність повітря тут настільки низька, що більша частина сприймається вже як космічний простір. Фактично саме тут розміщуються космічні шатли та Міжнародна космічна станція. Крім того, тут утворюються полярні сяйва. Заряджені космічні частинки стикаються з атомами і молекулами термосфери, переводячи їх у більш високий енергетичний рівень. Завдяки цьому ми бачимо ці фотони світла у вигляді полярного сяйва.
Екзосфера – найвищий прошарок. Неймовірно тонка лінія злиття атмосфери із космосом. Складається з широко розсіяних водневих та гелієвих частинок.
Клімат та погода Землі - пояснення для дітей
Для най меншихпотрібно пояснити, що Землі вдається утримувати безліч живих видів завдяки регіональному клімату, який представлений екстремальним холодом на полюсах та тропічним теплом на екваторі. Дітиповинні знати, що регіональний клімат – це погода, яка у конкретній ділянці залишається незмінною 30 років. Звичайно, іноді вона може змінюватися на кілька годин, але здебільшого залишається стабільною.
Крім того, виділяють і глобальний земний клімат – середній регіональний показник. Він змінювався протягом усього людської історії. Сьогодні спостерігається стрімке потепління. Вчені б'ють на сполох, оскільки парникові гази, викликані людською діяльністю, утримують тепло в атмосфері, ризикуючи перетворити нашу планету на Венеру.
Атмосфера має чітко виражені прошарки повітря. Шари повітря відрізняються між собою температурою, різницею газів та їх щільністю та тиском. Слід зазначити, що шари стратосфера та тропосфера захищають Землю від сонячної радіації. У найвищих шарах живий організм може отримати смертельну дозу ультрафіолетового сонячного спектру. Для швидкого переходу до потрібного шару атмосфери натисніть на відповідний шар:
Тропосфера та тропопауза
Тропосфера - температура, тиск, висота
Верхня межа тримається на позначці 8-10 км приблизно. У помірних широтах 16 - 18 км, а в полярних 10 - 12 км. Тропосфера- Це нижній головний шар атмосфери. У цьому шарі знаходиться понад 80% усієї маси атмосферного повітряі близько 90% усієї водяної пари. Саме в тропосфері виникають конвекція та турбулентність, утворюються хмари, відбуваються циклони. Температуразнижується зі зростанням висоти. Градієнт: 0,65°/100 м. Нагріта земля і вода нагрівають повітря, що додає. Нагріте повітря піднімається вгору, охолоджується та утворює хмари. Температура у верхніх межах шару може досягати 50/70 °C.
Саме в цьому шарі відбуваються кліматичні зміни погодних умов. У нижній кордон тропосфери називають приземнимтому що він має багато летких мікроорганізмів і пилу. Швидкість вітру збільшується із збільшенням висоти у цьому шарі.
Тропопауза
Це перехідний шар тропосфери до стратосфери. Тут припиняється залежність зниження температури із підвищенням висоти. Тропопауза - мінімальна висота, де вертикальний градієнт температури падає до 0,2 ° C/100 м. Висота тропопаузи залежить від сильних кліматичних проявів, таких як циклони. Над циклонами висота тропопаузи знижується, а над антициклонами збільшується.
Стратосфера та Стратопауза
Висота шару стратосфери приблизно від 11 до 50 км. Є незначна зміна температури на висоті 11 — 25 км. На висоті 25-40 км спостерігається інверсіятемператури від 56,5 піднімається до 0,8°C. Від 40 км до 55 температура тримається на рівні 0°C. Цю область називають Стратопаузою.
У Стратосфері спостерігають вплив сонячної радіації на молекули газу, дисоціюють на атоми. У цьому шарі немає майже водяної пари. Сучасні надзвукові комерційні літаки літають на висоті до 20 км через стабільні польотні умови. Висотні метеозони піднімаються на висоту 40 км. Тут присутні стійкі повітряні течії, швидкість їх сягає 300 км/год. Також у цьому шарі зосереджений озон, шар, який поглинає ультрафіолетові промені.
Мезосфера та Мезопауза - склад, реакції, температура
Шар мезосфери починається приблизно на висоті 50 км і закінчується на позначці 80-90 км. Температури знижується із підвищенням висоти приблизно 0,25-0,3°C/100 м. Основною енергетичною дією тут є променистий теплообмін. Складні фотохімічні процеси за участю вільних радикалів (має 1 або 2 непарні електронні) т.к. вони реалізують світінняатмосфери.
Майже всі метеори згоряють у мезосфері. Вчені назвали цю зону. Ігноросферою. Цю зону важко дослідити, тому що аеродинамічна авіація тут дуже погана через щільність повітря, яка тут у 1000 разів менша ніж на Землі. А для запуску штучних супутників густина ще дуже висока. Дослідження проводять за допомогою метеорологічних ракет, але це перекрученість. Мезопаузаперехідний шар між мезосферою та термосферою. Має температуру щонайменше -90°C.
Лінія Карману
Лінію кишеніназивають кордоном між атмосферою Землі та космосом. Відповідно до міжнародної авіаційної федерації (ФАІ) висота цього кордону - 100 км. Таке визначення надали на честь американського вченого Теодора Фон Кармана. Він визначив, що приблизно на цій висоті щільність атмосфери настільки мала, що аеродинамічна авіація тут стає неможливою, оскільки швидкість літального пристрою має бути більшою. першою космічної швидкості . На такій висоті втрачає сенс поняття звукового бар'єру. Тут керувати літальним апаратом можна лише за рахунок реактивних сил.
Термосфера та Термопауза
Верхня межа цього шару становить приблизно 800 км. Температура зростає приблизно до висоти 300 км, де досягає близько 1500 К. Вище температура залишається незмінною. У цьому шарі відбувається Північне сяйво- відбувається внаслідок впливу сонячної радіації на повітря. Також цей процес називають іонізацією атмосферного кисню.
Через малу розрядженість повітря польоти вище лінії Кишені реалізуються тільки по балістичних траєкторіях. Усі пілотовані орбітальні польоти (крім польотів на Місяць) відбуваються у цьому шарі атмосфери.
Екзосфера – щільність, температура, висота
Висота екзосфери понад 700 км. Тут газ сильно розріджений, і відбувається процес дисипації- Витік частинок у міжпланетний простір. Швидкість таких частинок може сягати 11,2 км/сек. Зростання сонячної активності призводить до розширення товщини цього шару.
- Газова оболонка не летить у космос через земне тяжіння. Повітря складається з частинок, які мають власну масу. Із закону тяжіння можна винести те, що кожен об'єкт, що володіє масою, притягується до Землі.
- Закон Буйс-Баллота говорить, що якщо перебувати в Північній півкулі і стати спиною до вітру, то праворуч буде розташовуватися зона високого тиску, а зліва - низького. У Південній півкулі все буде навпаки.
склад атмосфери.Повітряна оболонка нашої планети атмосферазахищає земну поверхню від згубного на живі організми ультрафіолетового випромінювання Сонця. Захищає вона Землю і від космічних частинок - пилу та метеоритів.
Складається атмосфера з механічної суміші газів: 78% її обсягу становить азот, 21% - кисень і менше 1% - гелій, аргон, криптон та інші інертні гази. Кількість кисню та азоту у повітрі практично незмінна, тому що азот майже не вступає в сполуки з іншими речовинами, а кисень, який хоч і дуже активний і витрачається на дихання, окислення та горіння, весь час поповнюється рослинами.
До висоти приблизно 100 км відсоткове співвідношення цих газів залишається майже незмінним. Це пов'язано з тим, що повітря постійно перемішується.
Крім названих газів у атмосфері міститься близько 0,03 % Вуглекислий газ, який зазвичай концентрується поблизу земної поверхні і розміщується нерівномірно: у містах, промислових центрахта районах вулканічної активності його кількість зростає.
В атмосфері завжди знаходиться кілька домішок - водяної пари і пилу. Вміст водяної пари залежить від температури повітря: що вище температура, то більше вміщує повітря. Завдяки наявності у повітрі пароподібної води можливі такі атмосферні явища, як веселка, рефракція сонячних променів тощо.
Пил в атмосферу надходить під час вулканічних вивержень, піщаних та запорошених бур, при неповному згорянні палива на ТЕЦ тощо.
Будова атмосфери.Щільність атмосфери змінюється з висотою: біля Землі вона найвища, з підняттям вгору зменшується. Так, на висоті 5,5 км щільність атмосфери у 2 рази, а на висоті 11 км – у 4 рази менше, ніж у приземному шарі.
Залежно від щільності, складу та властивостей газів атмосферу поділяють на п'ять концентричних шарів (рис. 34).
Мал. 34.Вертикальний розріз атмосфери (стратифікація атмосфери)
1. Нижній шар називають тропосферою.Її верхня межа проходить на висоті 8-10 км на полюсах та 16-18 км - на екваторі. У тропосфері міститься до 80% всієї маси атмосфери і майже вся водяна пара.
Температура повітря в тропосфері з висотою знижується на 0,6 °C через кожні 100 м і біля її верхньої межі становить -45-55 °C.
Повітря у тропосфері постійно перемішується, переміщається у різних напрямках. Лише тут спостерігаються тумани, дощі, снігопади, грози, бурі та інші погодні явища.
2. Вище розташована стратосфера,яка простягається до висоти 50-55 км. Щільність повітря та тиск у стратосфері незначні. Розріджене повітря складається з тих самих газів, що і в тропосфері, але в ньому більше озону. p align="justify"> Найбільша концентрація озону спостерігається на висоті 15-30 км. Температура в стратосфері збільшується з висотою і на верхній межі її досягає 0 °C і вище. Це тим, що озон поглинає короткохвильову частину сонячної енергії, у результаті повітря нагрівається.
3. Над стратосферою лежить мезосфера,що простягається до висоти 80 км. У ній температура знову знижується та досягає -90 °C. Щільність повітря там у 200 разів менша, ніж у поверхні Землі.
4. Вище мезосфери розташовується термосфера(Від 80 до 800 км). Температура у цьому шарі підвищується: на висоті 150 км. до 220 °C; на висоті 600 км. до 1500 °C. Гази атмосфери (азот і кисень) перебувають у іонізованому стані. Під впливом короткохвильової сонячної радіації окремі електрони відриваються від оболонок атомів. В результаті в даному шарі - іоносферіз'являються шари заряджених частинок. Найбільш щільний їхній шар знаходиться на висоті 300-400 км. У зв'язку з невеликою щільністю сонячні промені там не розсіюються, тому небо чорне, на ньому яскраво світять зірки та планети.
В іоносфері виникають полярні сяйва,утворюються потужні електричні струми, які викликають порушення магнітного поляЗемлі.
5. Понад 800 км розташована зовнішня оболонка - екзосфера.Швидкість руху окремих частинок в екзосфері наближається до критичної – 11,2 мм/с, тому окремі частинки можуть подолати земне тяжіння та піти у світовий простір.
Значення атмосфери.Роль атмосфери у житті нашої планети винятково велика. Без неї Земля була б мертва. Атмосфера оберігає поверхню Землі від сильного нагрівання та охолодження. Її вплив можна уподібнити ролі скла у парниках: пропускати сонячні промені та перешкоджати віддачі тепла.
Атмосфера захищає живі організми від короткохвильової та корпускулярної радіації Сонця. Атмосфера - середовище, де відбуваються погодні явища, з якими пов'язана вся людська діяльність. Вивчення цієї оболонки провадиться на метеорологічних станціях. Вдень і вночі, за будь-якої погоди метеорологи ведуть спостереження за станом нижнього шару атмосфери. Чотири рази на добу, а на багатьох станціях щогодини вимірюють температуру, тиск, вологість повітря, відзначають хмарність, напрямок та швидкість вітру, кількість опадів, електричні та звукові явища в атмосфері. Метеорологічні станції розташовані всюди: в Антарктиді та у вологих тропічних лісах, на високих горахі на неосяжних просторах тундри. Ведуться спостереження і на океанах зі спеціально збудованих кораблів.
З 30-х років. XX ст. почалися спостереження у вільній атмосфері. Стали запускати радіозонди, які піднімаються на висоту 25-35 км, і за допомогою радіоапаратури передають на Землю відомості про температуру, тиск, вологість повітря та швидкість вітру. У наш час широко використовують також метеорологічні ракети та супутники. Останні мають телевізійні установки, що передають зображення земної поверхні та хмар.
| |
5. Повітряна оболонка землі§ 31. Нагрівання атмосфери