Понятие атмосферы и строение оболочки

Солнечная радиация

Большая часть солнечной радиации рассеивается в космосе.

Бывает двух видов:

1. Рассеянная — солнечные лучи рассеиваются в атмосфере и на землю поступает в виде свечение от небесного свода.

2. Прямая — которая доходит до поверхности земли в виде прямых солнечных лучей.

От чего зависит:

1. Продолжительности освещения поверхности (длины светового дня)

2. От угла падения солнечных лучей (в высоких широтах количество солнечной радиации меньше чем на экваторе)

Что может еще повлиять на количество солнечной радиации:

1. Облачность (чем меньше облачность — тем больше солнечная радиация)

2. Прозрачность атмосферы

Почему на полюсах, в дни солнцестояние холодно, несмотря на максимальную продолжительность дня и высокую прозрачность атмосферы?

При не заходящем солнце суммарная солнечная радиация на полюсах больше, чем на экваторе. Однако, белая поверхность снега и льда отражает 90% солнечных лучей. Поэтому сохраняется только незначительное количество тепла и поверхность не нагревается.

Стратосфера: дом озона

Стратосфера — следующий слой атмосферы. Он простирается от 6-20 км до 50 км над земной поверхностью Земли. Это слой, в котором летают большинство коммерческих авиалайнеров и путешествуют воздушные шары.

Здесь воздух не течет вверх и вниз, а движется параллельно поверхности в очень быстрых воздушных потоках. По мере того, как вы поднимаетесь, температура увеличивается, благодаря обилию природного озона (O 3) — побочного продукта солнечной радиации и кислорода, который обладает способностью поглощать вредные ультрафиолетовые лучи солнца (любое повышение температуры с высотой в метеорологии, известно как «инверсия»).

Поскольку стратосфера имеет более теплые температуры внизу и более прохладные наверху, конвекция (вертикальные перемещения воздушных масс) встречается редко в этой части атмосферы. Фактически, вы можете рассматривать из стратосферы бушующую в тропосфере бурю, поскольку слой действует как «колпачок» для конвекции, через который не проникают штормовые облака.

После стратосферы снова следует буферный слой, на этот раз называемый стратопаузой.

Атмосфера Земли и её строение

Безусловно, что окружающая нас газовая сфера является не просто тонким слоем воды и воздуха планеты. Это некое облачное одеяло. Оно укрывает и защищает нас от воздействия сил космоса. На данный момент, выделили определённые слои, из которых состоит атмосфера Земли. Ниже рассмотрим их подробнее.

Тропосфера

Это основной, к тому же, нижний слой воздушной оболочки. Вдобавок, в его составе более 80% общей массы воздуха, и примерно 90% всего водяного пара, который есть во всей атмосфере. С учётом географической широты верхняя граница данной окружной части может располагаться на высоте от 8 до 18 км. Интересно, что в тропосфере ярко выражены конвекция и турбулентность. Более того, именно в этой части происходит образование облаков, создание циклонов и антициклонов. Также учёные отметили характерную особенность данного атмосферного слоя: чем выше — тем меньше температура воздуха. Между прочим, нижняя зона тропосферы является пограничным слоем. По толщине он примерно 1-2 км. Как оказалось, он тесно связан с поверхностью нашей планеты. Действительно, в нём свойства и состояние земной сферы оказывают влияние на всю окружающую оболочку.

Тропосфера

Тропопауза

Так называют переходную область между тропосферой и стратосферой. Проще говоря, плавное перевоплощение от одного к другому. Интересно, что здесь отмечается приостановка понижения температуры воздуха с повышением высоты.

Стратосфера как область атмосферы Земли

Данный атмосферный участок находится на высоте от 11 до 50 км

Важно, что именно тут лежит озоновый слой. А он, как известно, оберегает нас от ультрафиолетового излучения

Сратосфера составляет примерно 20% общей массы земной оболочки. Характерной особенностью является то, что в нижней части (11-25 км) наблюдается небольшое изменение температуры, а в верхней (25-40 км), наоборот, её активное повышение. К слову сказать, верхнюю часть называют областью инверсии.

Стратосфера

Стратопауза

Что примечательно, на уровне 40 км температура равняется 00С, и сохраняется до 55 км. Эта территория носит название стратопауза. Между прочим, она представляет край стратосферы, и переход от неё к мезосфере.

Мезосфера

Собственно, она берёт своё начало на уровне 50 км. А верхняя граница её располагается на 80-90 км. По данным учёных, температура в мезосфере снижается с повышением высоты. Однако здесь протекает лучистый теплообмен. Кроме того, сложные фотохимические процессы порождают свечение атмосферы Земли. Доля мезосферы относительно общей массы составляет не больше 0,3%.

Мезосферные серебристые облака

Мезопауза

Это переходный участок от мезосферы до термосферы. Стоит отметить, что температурный фон минимальный (примерно -90°С).

Линия Кармана

На самом деле, это точка вершины над уровнем моря. К тому же, её принято принимать за границу участка от атмосферы Земли до самого космоса. Установлено, что линия Кармана лежит на высоте 100 км от уровня моря.

Линия кармана

Атмосфера Земли и её термосфера

Можно сказать, что она является самым верхней границей воздушной зоны планеты (приблизительно 800 км). Но температура всей области разная. Например, до 200-300 км наблюдается её повышение до 1500 К, а после держится в одном значении.

Полярное сияние из космоса

Интересно, что на этом участке отмечают полярные сияния. По всей вероятности они появляются в результате ионизации воздуха. Которые, в свою очередь, возникают под действием радиации Солнца и космического излучения. Между прочим, главные и основные области ионосферы располагаются как раз здесь. Кроме того, на высоте выше 300 км присутствует большое количество атомарного кислорода. К удивлению, верхняя граница термосферы может изменяться в размерах. Это связано, главным образом, с солнечной активностью. Так, к примеру, в момент низкой активности происходит его уменьшение, и наоборот. От общей атмосферной массы Земли на термосферу приходится чуть меньше 0,05%.

Термопауза

Собственно говоря, это область, которая расположена сверху от термосферы. Здесь наблюдается небольшое поглощение излучения Солнца. Притом установлено, что температура остаётся неизменной.

Экзосфера

По-другому её также называют сферой рассеяния. Более того, она является внешней частью термосферы. В данной зоне в вышей степени разреженный газ. По этой причине происходит утечка его элементов в космос. На уровне 2000-3000 км экзосфера медленно сливается с межпланетной территорией. Поэтому часто этот участок называют ближнекосмическим вакуумом. В нём пространство заполнено редкими частицами газа, в основном атомами водорода.

Спутники системы GPS и ГЛОНАСС находятся в экзосфере

Мезосфера

Мезосфера — это последний атмосферный слой, в котором газы всё ещё смешиваются в воздухе и не организованы их массой. Этот слой считается наукой самым сложным для изучения, поэтому о нём мало подтверждённой информации.

Толщина мезосферы также составляет 35 км от стратопаузы, что означает, что она расположена между стратосферой и термосферой. Термин «мезосфера» происходит от греческого mesos (означает «центр»), так как является третьим среди пяти слоёв Земной атмосферы.

Метеозонды и самолёты не могут достичь так высоко, чтобы достичь мезосферы. В то же время спутники могут вращаться только над ним, таким образом получается, что они не могут должным образом измерять характеристики этого слоя.

Единственный способ изучения мезосферы в наши дни — это использование ракет, которые собирают довольно мало информации в каждой миссии.

Именно в мезосфере происходит сгорание небесных тел, попадающих в Земную атмосферу, что приводит к таким явлениям, как звездопад (метеорные потоки).

Метеорный поток (звёздный дождь) происходит, когда небесное тело входит в Земную атмосферу.
Из-за очень высокой температуры небесное тело начинает гореть и обычно распадается на несколько более мелких фрагментов.

Состав мезосферы

Процентное содержание кислорода, азота и углекислого газа в мезосфере, по существу, такое же, как и в слоях ниже. Испарения воды там реже, чем в стратосфере, что, в свою очередь, переносит часть озона в мезосферу.

В мезосфере также есть материал из метеоров, которые испаряются при попадании в атмосферу. Таким образом, мезосфера также состоит из относительно высокой доли железа и других металлов.

Температура мезосферы

Температура в мезосфере уменьшается с увеличением высоты, варьируя от -3° C в самой низкой точке (стратопауза) до -143° C в самой высокой точке (мезопауза — самая холодная область всей Земной атмосферы).

Что встречается в мезосфере?

Некоторые примеры того, что можно найти в стратосфере:

• метеоры в сгорании;
• серебристые облака (особый вид облаков, которые светятся ночью).

Основные свойства атмосферы Земли

Атмосфера — это наш защитный купол от всяческого рода угроз из космоса. В ней сгорает большая часть метеоритов, которые падают на планету, а ее озоновый слой служит фильтром против ультрафиолетового излучения Солнца, энергия которого смертельна для живых существ. Кроме того, именно атмосфера поддерживает комфортную температуру у поверхности Земли — если бы не парниковый эффект, достигаемый за счет многократного отражения солнечных лучей от облаков, Земля была бы в среднем на 20-30 градусов холоднее. Кругооборот воды в атмосфере и движение воздушных масс не только уравновешивают температуру и влажность, но и создают земное разнообразие ландшафтных форм и минералов — такого богатства не встретить нигде в Солнечной системе.

Горение метеоров — один из подарков нашей атмосферы

Масса атмосферы составляет 5,2×1018 килограмм. Хотя газовые оболочки распространяются на многие тысячи километров от Земли, ее атмосферой считаются лишь те, которые вращаются вокруг оси со скоростью, равной скорости вращения планеты. Таким образом, высота атмосферы Земли составляет около 1000 километров, плавно переходя в космическое пространство в верхнем слое, экзосфере (от др. греческого «внешний шар»).

Стратосфера

Стратосфера является вторым по величине слоём атмосферы, а также вторым, ближайшим к Земной поверхности. По оценкам, он содержит около 15% от общей массы атмосферы Земли.

Толщина стратосферы составляет 35 км от тропопаузы, что означает, что она расположена между тропосферой и мезосферой. Термин «стратосфера» происходит от греческого strato (значит «слой») для обозначения того факта, что сама стратосфера подразделяется на другие более тонкие слои.

Слои стратосферы образуются из-за отсутствия климатических явлений, которые смешивают воздух. Таким образом, существует чёткое разделение между холодным и тяжёлым воздухом внизу и тёплым, лёгким воздухом сверху. Таким образом, с точки зрения температуры стратосфера работает точно противоположно тропосфере.

Поскольку эта зона более высокой вертикальной стабильности (без перемещений воздуха), пилоты самолётов, как правило, остаются в начале стратосферы, чтобы избежать турбулентности. Именно на этой высоте самолёты и воздушные шары достигают максимальной эффективности.

Некоторые самолёты, особенно реактивные, влетают в стратосферу, чтобы избежать воздухообмен.

Стратосфера также содержит хорошо известный озоновый слой, который поглощает большую часть ультрафиолетового излучения солнца. Без озонового слоя жизнь на Земле, какой мы её знаем, была бы невозможна.

Подобно тропосфере, стратосфера также имеет область, которая ограничивает её конец и показывает начало мезосферы, которая называется стратопауза.

Состав стратосферы

Большинство элементов, найденных на поверхности Земли и в тропосфере, не достигают стратосферы. Вместо этого они обычно:

• разлагаются в тропосфере;
• могут быть устранены солнечным светом;
• могут переноситься на поверхность Земли через дождь или другие осадки.

Из-за инверсии в динамике температуры между тропосферой и стратосферой воздух практически не обменивается между двумя слоями, в результате чего испарения воды существуют в стратосфере только в незначительных количествах. По этой причине в этом слое чрезвычайно редко образование облаков.

Что касается газов, стратосфера образована преимущественно озоном, присутствующим в озоновом слое. Считается, что 90% всего озона в атмосфере находится в этой области. Кроме того, стратосфера содержит элементы, переносимые извержениями вулканов, такие, как оксиды азота, азотная кислота, галогены и т. д.

Температура стратосферы

Температура в стратосфере увеличивается с увеличением высоты, варьируя от -51 ° C в самой низкой точке (тропопауза) до -3 ° C в самой высокой точке (стратопауза).

мезосфера

Мезосфера — последний атмосферный слой, в котором газы все еще смешаны в воздухе и не организованы их массой. Наука считается наиболее сложным слоем для изучения, поэтому о ней мало что подтверждено.

Толщина мезосферы также составляет 35 км, считая от стратопаузы, что означает, что она расположена между стратосферой и термосферой. Термин мезосфера происходит от греческого мезоса (в центре), являющегося третьим среди пяти слоев земной атмосферы.

Климатические воздушные шары и самолеты не могут подняться так высоко, как они достигают мезосферы. В то же время спутники могут вращаться над ним только таким образом, что они не могут должным образом измерить характеристики слоя. Единственный способ изучения мезосферы сегодня — это использование звуковых ракет, которые собирают мало информации за одну миссию.

Именно в мезосфере сгорание небесных тел проникает в земную атмосферу, вызывая такие явления, как метеорные потоки.

Метеоритный дождь происходит, когда небесное тело входит в атмосферу Земли. Из-за очень высокой температуры небесное тело горит и, как правило, растворяется на несколько более мелких кусочков.

Состав мезосферы

Процентное содержание кислорода, азота и углекислого газа в мезосфере, по существу, такое же, как и в слоях ниже. Водяной пар еще реже, чем в стратосфере, которая, в свою очередь, переносит часть озона в мезосферу.

Мезосфера также имеет материал, поступающий от метеоров, которые испаряются при входе в атмосферу. Таким образом, мезосфера также состоит из относительно высокой доли железа и других металлов.

Температура в мезосфере

Температура в мезосфере уменьшается с увеличением высоты, варьируя от -3 ° C в самой низкой точке (стратопауза) до -143 ° C в самой высокой точке, мезопаузе, самой холодной области всей атмосферы Земли.

Что можно найти в стратосфере?

Некоторые примеры того, что можно найти в стратосфере:

• Средства сгорания
• Серебристые облака (особый тип облаков, сияющих ночью)

Как работает атмосфера

Почти во всех розничных магазинах используются атмосферные помехи, даже если они неуловимы. Например, большой кассовый магазин может быть известен своими широкими, хорошо освещенными проходами и ярко-красными вывесками. В элитных розничных магазинах одежды будут стулья или диваны с мягкой обивкой, чтобы передать ощущение роскоши в шоппинге и предоставить покупателям удобное место для отдыха и ожидания. В магазинах, ориентированных на подростков, часто используется контрастное освещение и громкая музыка. Panera Bread и Subway являются экспертами в использовании атмосферы аромата, поскольку запах свежеиспеченного хлеба способствует совершению покупок. Риэлторы также используют элементы атмосферики, когда устраивают дни открытых дверей. Постановка позволяет покупателям представить себя в пространстве с помощью мебели и аромата свежеиспеченного печенья.

К особенностям атмосферных явлений можно отнести:

• Планировка помещения, включая расположение клерков и кассовых стоек
• Общая температура торгового помещения
• Запахи или ароматы, призванные возбудить и соблазнить покупателя.
• Расположение информации о ценах или других указателей
• Музыка, чтобы вдохновлять, успокаивать или стимулировать
• Украшения, представляющие бренд

Многие гиганты розничной торговли будут использовать элементы атмосферы, чтобы помочь идентифицировать свой розничный бренд и выделить его среди конкурентов. Одним из недостатков может быть чрезмерно агрессивное использование атмосферных воздействий, которое может иметь противоположный эффект, запугивая или отталкивая потенциальных клиентов.

Ключевые выводы

• Атмосфера – это контролируемые характеристики торгового пространства, которые побуждают покупателей заходить в магазин, магазин или точку покупки.
• Многие гиганты розничной торговли будут использовать элементы атмосферы, чтобы помочь идентифицировать свой розничный бренд и выделить его среди конкурентов.
• Например, постановка позволяет покупателям представить себя в пространстве с помощью мебели и аромата свежеиспеченного печенья.
• Однако одним из недостатков может быть чрезмерно агрессивное использование атмосферных воздействий, которое может иметь противоположный эффект, запугивая или отталкивая потенциальных клиентов.

Что представляет собой атмосфера Земли

Определение

Атмосфера (от греч. atmos – пар и sphaira – шар) — газовая оболочка вокруг небесного тела, удерживаемая около него гравитацией.

Земная атмосфера образована смесью газов — воздухом. Его основные компоненты — азот и кислород в примерном соотношении четыре к одному. В меньших концентрациях содержатся аргон, углекислый газ, неон, гелий, метан, криптон, водород, закись азота, ксенон, двуокись серы и азота, озон, аммиак. 

Современная наука установила, что потоки энергии из глубоких слоев Солнца проникают в космическое пространство за орбиту нашей планеты до внешних пределов Солнечной системы. Этот солнечный ветер обтекает магнитное поле Земли и формирует сферическую оболочку земной атмосферы с нижней, земной, и верхней, внешней и открытой со стороны межпланетного пространства, границей.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

Примечание

Общий вес газов земной оболочки — около 4,5×1015 т. Атмосферное давление, вес атмосферы на единицу площади, составляет около 11 т/м2 на уровне моря.

В атмосферном слое высотой до 95 км (гомосфере) содержание основных газов постоянно. Чем дальше от Земли (гетеросфера), тем более изменчив этот состав.

Примечание

Первичная атмосфера Земли из-за многочисленных активных вулканов состояла из углекислого газа, азота и окиси углерода. Один миллиард лет тому назад первые формы жизни на планете развивались без кислорода.

Термосфера и экзосфера

Общая высота атмосферы Земли составляет около 100 км. На этом уровне проходит условная граница, отделяющая планету от космоса. Её называют линией Кармана. На высоте более 100 км есть газы, но их количество ничтожно мало. Полёты на таком расстоянии от поверхности относятся к космическим.

Линия Кармана одновременно является нижней границей термосферы — самого протяжённого воздушного слоя. Эта часть атмосферной оболочки простирается до высоты 800 км над уровнем моря. Температура здесь достигает 1800 градусов. Насколько это много, можно понять, если вспомнить, что железо плавится уже при 1538 °C.

Однако космические аппараты в термосфере не разрушаются, потому что содержание газов в нем низкое. Отдельные частицы обладают огромной энергией, но они находятся на большом расстоянии друг от друга. Летательные аппараты находятся в вакууме. При этом возникает необходимость отводить избыточное тепло, которое выделяется при работе двигателей и других механизмов. Тепловыделение достигается за счёт работы радиаторов. Ими оснащают все космические корабли.

Экзосфера — последний атмосферный слой, нижняя граница которого проходит на высоте 700−800 км. Эта часть оболочки очень разреженная и состоит в основном из атомов водорода. В малом количестве присутствуют ионы азота и кислорода (менее сотых долей процента).

Экзосфера. Особенности

Экзосфера является самой верхней областью земной атмосферы, поскольку она постепенно исчезает в космическом вакууме. Воздух в экзосфере чрезвычайно разряжен — во многих отношениях он почти такой же, как и безвоздушная пустота космического пространства.

Нижнюю границу экзосферы, граничащую с термосферой называют термопаузой, иногда — экзобазой. Высота нижней границы экзосферы меняется. Когда на Солнце появляются солнечные пятна, рентгеновское и ультрафиолетовое излучения Солнца нагревают и «нагнетают» термосферу, поднимая высоту термопаузы до высот около 1000 км над поверхностью Земли. Когда Солнце менее активно, солнечная радиация менее интенсивна, и термопауза опускается примерно до 500 км от поверхности Земли.

Не все ученые согласны с тем, что экзосфера действительно является частью атмосферы. Некоторые ученые считают, что термосфера является самой верхней частью атмосферы Земли, и считают, что экзосфера на самом деле является лишь частью космоса. Однако другие ученые считают экзосферу частью атмосферы нашей планеты.

Поскольку экзосфера постепенно исчезает в космическом пространстве, нет четкой верхней границы этого слоя. Согласно одному из определений внешнего предела экзосферы, самый верхний край атмосферы Земли находится на расстоянии около 190 000 км, примерно на полпути до Луны. На этом расстоянии радиационное давление солнечного света оказывает большее влияние на атомы водорода, чем притяжение земной гравитации. Слабое свечение ультрафиолетового излучения, рассеянного атомами водорода в самой верхней атмосфере, было обнаружено спутниками на высоте 100 000 км. Эта область ультрафиолетового свечения называется геокороной.

Ниже экзосферы молекулы и атомы атмосферных газов постоянно сталкиваются друг с другом. Однако воздух в экзосфере настолько разряжен, что такие столкновения очень редки. Атомы и молекулы газа в экзосфере движутся по «баллистическим траекториям», напоминающим дугообразный полет брошенного шара (или выстрела из пушечного ядра!), когда его траектория постепенно изгибается назад к Земле под действием силы тяжести. Большинство частиц газа в экзосфере движутся по криволинейным траекториям, никогда не ударяясь о другой атом или молекулу, и в конечном итоге из-за силы тяжести возвращаются обратно в нижнюю атмосферу. Однако некоторые из более быстро движущихся частиц не возвращаются на Землю — вместо этого они улетают в космос! Таким образом, небольшая часть нашей атмосферы каждый год «утекает» в космос.

Хотя экзосфера технически является частью атмосферы Земли, во многих отношениях она является частью космического пространства. Многие спутники, включая Международную космическую станцию ​​(МКС), находятся на орбите в пределах экзосферы или ниже ее. Например, средняя высота МКС составляет около 330 км, фактически находясь в пределах термосферы ниже экзосферы!

Хотя атмосфера земли очень и очень разряжена в термосфере и экзосфере, воздуха все еще достаточно для того, чтобы вызвать небольшое сопротивление полету спутников, которые вращаются в этих слоях. Эта сила сопротивления постепенно замедляет космические корабли на их орбитах, так что в конечном итоге они выпадают с орбиты и сгорают, возвращаясь в атмосферу, если не предпринимаются какие-либо действия, чтобы поднять их обратно вверх. МКС теряет около 2 км высоты каждый месяц из-за такого «спада орбиты», и ей необходимо периодически давать восходящий импульс ракетными двигателями, чтобы удержать на орбите.

МКС

Из чего состоит атмосфера Земли

Оказывается, атмосфера планеты Земля возникла благодаря двум факторам:

• падения космических объектов на поверхность нашей планеты. А точнее испарение веществ, из которых состоят эти тела;
• дегазация земной мантии. Проще говоря, газовые выделения, которые происходят при извержениях вулканов.

Однако, важную роль сыграло наличие воды, флоры и фауны на планете. Потому что всё это привело к появлению биосферы, а также изменению атмосферы. По данным учёных, в состав атмосферы входят газы и разные примеси. Например, такие, как пыль, частицы воды, кристаллы льда, морские соли и продукты горения.