Die Ebenen der Erdatmosphäre. Grenzschicht der Atmosphäre. Anhaltende rote Polarlichtbögen

Die Erdatmosphäre ist die gasförmige Hülle unseres Planeten. Seine untere Grenze verläuft auf der Ebene Erdkruste und Hydrosphäre, und die obere geht in die erdnahe Region des Weltraums über. Die Atmosphäre enthält etwa 78 % Stickstoff, 20 % Sauerstoff, bis zu 1 % Argon, Kohlendioxid, Wasserstoff, Helium, Neon und einige andere Gase.

Dies irdische Hülle zeichnet sich durch eine ausgeprägte Schichtung aus. Die Schichten der Atmosphäre werden durch die vertikale Temperaturverteilung und die unterschiedliche Dichte der Gase auf ihren verschiedenen Ebenen bestimmt. Es gibt solche Schichten der Erdatmosphäre: Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre, Exosphäre. Die Ionosphäre wird separat unterschieden.

Bis zu 80 % der Gesamtmasse der Atmosphäre ist die Troposphäre – die untere Oberflächenschicht der Atmosphäre. Die Troposphäre in den Polargürteln befindet sich in einer Höhe von bis zu 8-10 km darüber Erdoberfläche, in der tropischen Zone - bis zu maximal 16-18 km. Zwischen der Troposphäre und der darüber liegenden Stratosphäre befindet sich die Tropopause – die Übergangsschicht. In der Troposphäre nimmt die Temperatur mit zunehmender Höhe ab und der atmosphärische Druck nimmt mit der Höhe ab. Der durchschnittliche Temperaturgradient in der Troposphäre beträgt 0,6 °C pro 100 m. verschiedene Level dieser Schale wird durch die Eigenschaften der Absorption von Sonnenstrahlung und die Effizienz der Konvektion bestimmt. Nahezu alle menschlichen Aktivitäten finden in der Troposphäre statt. Die meisten hohe Berge nicht über die Troposphäre hinausgehen, nur der Lufttransport kann die obere Grenze dieser Hülle bis zu einer geringen Höhe überschreiten und sich in der Stratosphäre befinden. In der Troposphäre ist ein großer Anteil an Wasserdampf enthalten, der die Bildung fast aller Wolken bestimmt. Auch fast alle Aerosole (Staub, Rauch etc.), die sich auf der Erdoberfläche bilden, konzentrieren sich in der Troposphäre. In der unteren Grenzschicht der Troposphäre äußern sich tägliche Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsschwankungen, die Windgeschwindigkeit ist normalerweise reduziert (sie nimmt mit der Höhe zu). In der Troposphäre gibt es eine variable Aufteilung der Luftsäule in Luftmassen in horizontaler Richtung, die sich je nach Gürtel und Entstehungsbereich in einer Reihe von Merkmalen unterscheiden. An atmosphärischen Fronten – den Grenzen zwischen Luftmassen – bilden sich Zyklone und Antizyklone, die das Wetter in einem bestimmten Gebiet für einen bestimmten Zeitraum bestimmen.

Die Stratosphäre ist die Atmosphärenschicht zwischen der Troposphäre und der Mesosphäre. Die Grenzen dieser Schicht reichen von 8-16 km bis 50-55 km über der Erdoberfläche. In der Stratosphäre ist die Gaszusammensetzung der Luft ungefähr die gleiche wie in der Troposphäre. Unterscheidungsmerkmal– eine Abnahme der Wasserdampfkonzentration und eine Zunahme des Ozongehalts. Die Ozonschicht der Atmosphäre, die die Biosphäre vor den aggressiven Wirkungen des ultravioletten Lichts schützt, liegt auf einer Höhe von 20 bis 30 km. In der Stratosphäre steigt die Temperatur mit der Höhe und Temperaturwert werden durch Sonneneinstrahlung bestimmt und nicht wie in der Troposphäre durch Konvektion (Bewegungen von Luftmassen). Die Erwärmung der Luft in der Stratosphäre beruht auf der Absorption ultravioletter Strahlung durch Ozon.

Die Mesosphäre erstreckt sich oberhalb der Stratosphäre bis zu einer Höhe von 80 km. Diese Schicht der Atmosphäre zeichnet sich dadurch aus, dass die Temperatur mit zunehmender Höhe von 0 ° C auf - 90 ° C abnimmt.Dies ist die kälteste Region der Atmosphäre.

Oberhalb der Mesosphäre befindet sich die Thermosphäre bis zu einer Höhe von 500 km. Von der Grenze zur Mesosphäre bis zur Exosphäre variiert die Temperatur von etwa 200 K bis 2000 K. Bis zu einer Höhe von 500 km nimmt die Luftdichte um das Hunderttausendfache ab. Die relative Zusammensetzung der atmosphärischen Bestandteile der Thermosphäre ist ähnlich der Oberflächenschicht der Troposphäre, jedoch mit zunehmender Höhe große Menge Sauerstoff geht in den atomaren Zustand über. Ein gewisser Anteil der Moleküle und Atome der Thermosphäre befindet sich in einem ionisierten Zustand und ist in mehreren Schichten verteilt, sie werden durch den Begriff der Ionosphäre vereint. Die Eigenschaften der Thermosphäre variieren über einen weiten Bereich je nach geografische Breite, Mengen Sonnenstrahlung, Jahreszeit und Tag.

Die obere Schicht der Atmosphäre ist die Exosphäre. Dies ist die dünnste Schicht der Atmosphäre. In der Exosphäre sind die mittleren freien Pfade von Partikeln so groß, dass Partikel ungehindert in den interplanetaren Raum entweichen können. Die Masse der Exosphäre beträgt ein Zehnmillionstel der Gesamtmasse der Atmosphäre. Die untere Grenze der Exosphäre ist das Niveau von 450-800 km, und die obere Grenze ist der Bereich, in dem die Partikelkonzentration dieselbe ist wie im Weltraum - mehrere tausend Kilometer von der Erdoberfläche entfernt. Die Exosphäre besteht aus Plasma, einem ionisierten Gas. Ebenfalls in der Exosphäre befinden sich die Strahlungsgürtel unseres Planeten.

Videopräsentation - Schichten der Erdatmosphäre:

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Die gasförmige Hülle, die unseren Planeten Erde umgibt, bekannt als Atmosphäre, besteht aus fünf Hauptschichten. Diese Schichten entstehen auf der Oberfläche des Planeten vom Meeresspiegel (manchmal darunter) und steigen in der folgenden Reihenfolge in den Weltraum auf:

• Troposphäre;
• Stratosphäre;
• Mesosphäre;
• Thermosphäre;
• Exosphäre.

Diagramm der Hauptschichten der Erdatmosphäre

Zwischen jeder dieser fünf Hauptschichten befinden sich Übergangszonen, die als „Pausen“ bezeichnet werden und in denen Änderungen der Lufttemperatur, -zusammensetzung und -dichte auftreten. Zusammen mit Pausen umfasst die Erdatmosphäre insgesamt 9 Schichten.

Troposphäre: wo das Wetter passiert

Von allen Schichten der Atmosphäre ist die Troposphäre diejenige, mit der wir am vertrautesten sind (ob es Ihnen bewusst ist oder nicht), da wir auf ihrem Grund leben – der Oberfläche des Planeten. Er umhüllt die Erdoberfläche und erstreckt sich mehrere Kilometer nach oben. Das Wort Troposphäre bedeutet „Ballwechsel“. Ein sehr passender Name, da in dieser Schicht unser tägliches Wetter stattfindet.

Ausgehend von der Erdoberfläche steigt die Troposphäre auf eine Höhe von 6 bis 20 km an. Das untere Drittel der uns am nächsten liegenden Schicht enthält 50 % von allem atmosphärische Gase. Es ist der einzige Teil der gesamten Zusammensetzung der Atmosphäre, der atmet. Dadurch, dass die Luft von unten durch die Erdoberfläche erwärmt wird, die die Wärmeenergie der Sonne aufnimmt, nehmen Temperatur und Druck der Troposphäre mit zunehmender Höhe ab.

An der Spitze befindet sich eine dünne Schicht namens Tropopause, die nur ein Puffer zwischen der Troposphäre und der Stratosphäre ist.

Stratosphäre: Heimat des Ozons

Die Stratosphäre ist die nächste Schicht der Atmosphäre. Es erstreckt sich von 6-20 km bis 50 km über der Erdoberfläche. Dies ist die Schicht, in der die meisten Verkehrsflugzeuge fliegen und Ballons reisen.

Hier strömt die Luft nicht auf und ab, sondern bewegt sich in sehr schnellen Luftströmungen parallel zur Oberfläche. Die Temperaturen steigen beim Aufstieg dank einer Fülle von natürlich vorkommendem Ozon (O3), einem Nebenprodukt der Sonnenstrahlung, und Sauerstoff, der die schädlichen UV-Strahlen der Sonne absorbieren kann (jeder Temperaturanstieg mit der Höhe ist bekannt in Meteorologie als "Umkehrung") .

Da die Stratosphäre unten wärmere Temperaturen und oben kühlere Temperaturen aufweist, ist Konvektion (vertikale Bewegungen von Luftmassen) in diesem Teil der Atmosphäre selten. Tatsächlich kann man einen Sturm, der in der Troposphäre tobt, von der Stratosphäre aus beobachten, weil die Schicht als „Kappe“ für die Konvektion fungiert, durch die keine Gewitterwolken dringen.

Auf die Stratosphäre folgt wieder eine Pufferschicht, diesmal Stratopause genannt.

Mesosphäre: mittlere Atmosphäre

Die Mesosphäre befindet sich etwa 50-80 km von der Erdoberfläche entfernt. Die obere Mesosphäre ist am kältesten natürlicher Ort auf der Erde, wo die Temperaturen unter -143°C fallen können.

Thermosphäre: obere Atmosphäre

Auf Mesosphäre und Mesopause folgt die Thermosphäre, die sich zwischen 80 und 700 km über der Erdoberfläche befindet und weniger als 0,01 % der gesamten Luft in der atmosphärischen Hülle enthält. Temperaturen erreichen hier bis zu +2000°C, was aber durch die starke Luftverdünnung und das Fehlen von Gasmolekülen zur Wärmeübertragung diese hohe Temperaturen als sehr kalt empfunden.

Exosphäre: die Grenze zwischen Atmosphäre und Weltraum

In einer Höhe von etwa 700-10.000 km über der Erdoberfläche befindet sich die Exosphäre - der äußere Rand der Atmosphäre, der an den Weltraum grenzt. Hier kreisen Wettersatelliten um die Erde.

Wie sieht es mit der Ionosphäre aus?

Die Ionosphäre ist keine separate Schicht, und tatsächlich wird dieser Begriff verwendet, um sich auf die Atmosphäre in einer Höhe von 60 bis 1000 km zu beziehen. Sie umfasst die obersten Teile der Mesosphäre, die gesamte Thermosphäre und einen Teil der Exosphäre. Die Ionosphäre hat ihren Namen, weil in diesem Teil der Atmosphäre die Sonnenstrahlung ionisiert wird, wenn sie die Magnetfelder der Erde bei und passiert. Dieses Phänomen wird von der Erde aus als Nordlicht beobachtet.

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✪ O. S. Ugolnikov "Obere Atmosphäre. Begegnung von Erde und Weltraum"

Untertitel

Atmosphärengrenze

Als Atmosphäre bezeichnet man den Bereich um die Erde, in dem sich das gasförmige Medium zusammen mit der Erde als Ganzes dreht. Die Atmosphäre dringt allmählich in den interplanetaren Raum in der Exosphäre ein, beginnend in einer Höhe von 500-1000 km von der Erdoberfläche.

Gemäß der von der International Aviation Federation vorgeschlagenen Definition wird die Grenze zwischen Atmosphäre und Weltraum entlang der Karmana-Linie gezogen, die sich in einer Höhe von etwa 100 km befindet und oberhalb derer Luftflüge völlig unmöglich werden. Die NASA verwendet die 122-Kilometer-Marke als Grenze der Atmosphäre, an der die Shuttles vom Antriebsmanöver zum aerodynamischen Manövrieren wechseln.

Physikalische Eigenschaften

Neben den in der Tabelle angegebenen Gasen enthält die Atmosphäre Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, Kohlenwasserstoffe, HCl, HBr, Dämpfe, I 2, Br 2 sowie viele andere Gase in geringen Mengen. In der Troposphäre gibt es ständig eine große Menge an schwebenden festen und flüssigen Partikeln (Aerosol). Radon (Rn) ist das seltenste Gas in der Erdatmosphäre.

Die Struktur der Atmosphäre

Grenzschicht der Atmosphäre

Die untere Schicht der Troposphäre (1-2 km dick), in der der Zustand und die Eigenschaften der Erdoberfläche die Dynamik der Atmosphäre direkt beeinflussen.

Troposphäre

Seine obere Grenze liegt bei einer Höhe von 8-10 km in polaren, 10-12 km in gemäßigten und 16-18 km in tropischen Breiten; im Winter niedriger als im Sommer.
Die untere Hauptschicht der Atmosphäre enthält mehr als 80 % der Gesamtmasse der atmosphärischen Luft und etwa 90 % des gesamten in der Atmosphäre vorhandenen Wasserdampfs. Turbulenz und Konvektion sind in der Troposphäre stark entwickelt, Wolken erscheinen, Zyklone und Antizyklone entwickeln sich. Die Temperatur nimmt mit der Höhe mit einem durchschnittlichen vertikalen Gradienten von 0,65°/100 Meter ab.

Tropopause

Die Übergangsschicht von der Troposphäre zur Stratosphäre, die Schicht der Atmosphäre, in der die Temperaturabnahme mit der Höhe aufhört.

Stratosphäre

Die Schicht der Atmosphäre befindet sich in einer Höhe von 11 bis 50 km. Typisch ist eine leichte Temperaturänderung in der 11-25 km Schicht (untere Schicht der Stratosphäre) und deren Anstieg in der 25-40 km Schicht von −56,5 auf +0,8 ° (obere Stratosphäre oder Inversionsgebiet). Nachdem die Temperatur in etwa 40 km Höhe einen Wert von etwa 273 K (fast 0 °C) erreicht hat, bleibt sie bis zu einer Höhe von etwa 55 km konstant. Dieser Bereich konstanter Temperatur wird als Stratopause bezeichnet und ist die Grenze zwischen der Stratosphäre und der Mesosphäre.

Stratopause

Die Grenzschicht der Atmosphäre zwischen der Stratosphäre und der Mesosphäre. Es gibt ein Maximum in der vertikalen Temperaturverteilung (ca. 0 °C).

Mesosphäre

Thermosphäre

Die Obergrenze liegt bei etwa 800 km. Die Temperatur steigt bis in Höhen von 200-300 km an, wo sie Werte in der Größenordnung von 1500 K erreicht, wonach sie bis in große Höhen nahezu konstant bleibt. Unter Einwirkung von Sonnenstrahlung und kosmischer Strahlung wird Luft ionisiert („Polarlicht“) – die Hauptregionen der Ionosphäre liegen innerhalb der Thermosphäre. In Höhen über 300 km überwiegt atomarer Sauerstoff. Die Obergrenze der Thermosphäre wird maßgeblich durch die aktuelle Aktivität der Sonne bestimmt. In Zeiten geringer Aktivität – zum Beispiel in den Jahren 2008-2009 – nimmt die Größe dieser Schicht merklich ab.

Thermopause

Der Bereich der Atmosphäre oberhalb der Thermosphäre. In diesem Bereich ist die Absorption der Sonnenstrahlung vernachlässigbar und die Temperatur ändert sich nicht wirklich mit der Höhe.

Exosphäre (streuende Kugel)

Bis zu einer Höhe von 100 km ist die Atmosphäre ein homogenes, gut durchmischtes Gasgemisch. In höheren Schichten hängt die Höhenverteilung von Gasen von ihrer Molekülmasse ab, die Konzentration schwererer Gase nimmt mit zunehmender Entfernung von der Erdoberfläche schneller ab. Durch die Abnahme der Gasdichte sinkt die Temperatur von 0 °C in der Stratosphäre auf −110 °C in der Mesosphäre. Allerdings entspricht die kinetische Energie einzelner Teilchen in 200–250 km Höhe einer Temperatur von ~150 °C. Oberhalb von 200 km werden erhebliche zeitliche und räumliche Schwankungen der Temperatur und der Gasdichte beobachtet.

In einer Höhe von etwa 2000-3500 km geht die Exosphäre allmählich in die sogenannte über in der Nähe des Weltraumvakuums, der mit seltenen Teilchen aus interplanetarem Gas, hauptsächlich Wasserstoffatomen, gefüllt ist. Aber dieses Gas ist nur ein Teil der interplanetaren Materie. Der andere Teil besteht aus staubähnlichen Partikeln kometarischen und meteorischen Ursprungs. Neben extrem verdünnten Staubpartikeln dringt elektromagnetische und korpuskulare Strahlung solaren und galaktischen Ursprungs in diesen Raum ein.

Überblick

Die Troposphäre macht etwa 80 % der Masse der Atmosphäre aus, die Stratosphäre etwa 20 %; Die Masse der Mesosphäre beträgt nicht mehr als 0,3%, die Thermosphäre weniger als 0,05% der Gesamtmasse der Atmosphäre.

Basierend auf den elektrischen Eigenschaften in der Atmosphäre emittieren sie die Neutrosphäre und Ionosphäre .

Je nach Zusammensetzung des Gases in der Atmosphäre emittieren sie Homosphäre und Heterosphäre. Heterosphäre- Dies ist ein Bereich, in dem die Schwerkraft die Trennung von Gasen beeinflusst, da ihre Vermischung in einer solchen Höhe vernachlässigbar ist. Daraus folgt die variable Zusammensetzung der Heterosphäre. Darunter liegt ein gut durchmischter, homogener Teil der Atmosphäre, die sogenannte Homosphäre. Die Grenze zwischen diesen Schichten wird Turbopause genannt, sie liegt in einer Höhe von etwa 120 km.

Andere Eigenschaften der Atmosphäre und Auswirkungen auf den menschlichen Körper

Bereits in einer Höhe von 5 km über dem Meeresspiegel entwickelt eine untrainierte Person Sauerstoffmangel, und ohne Anpassung wird die Leistungsfähigkeit einer Person erheblich reduziert. Hier endet die physiologische Zone der Atmosphäre. In einer Höhe von 9 km wird das menschliche Atmen unmöglich, obwohl die Atmosphäre bis etwa 115 km Sauerstoff enthält.

Die Atmosphäre versorgt uns mit dem Sauerstoff, den wir zum Atmen brauchen. Aufgrund der Abnahme des Gesamtdrucks der Atmosphäre nimmt jedoch mit zunehmender Höhe auch der Sauerstoffpartialdruck entsprechend ab.

Entstehungsgeschichte der Atmosphäre

Nach der gängigsten Theorie hat die Erdatmosphäre im Laufe ihrer Geschichte drei verschiedene Zusammensetzungen gehabt. Ursprünglich bestand es aus leichten Gasen (Wasserstoff und Helium), die aus dem interplanetaren Raum eingefangen wurden. Diese sog primäre Atmosphäre. Im nächsten Stadium führte aktive vulkanische Aktivität zur Sättigung der Atmosphäre mit anderen Gasen als Wasserstoff (Kohlendioxid, Ammoniak, Wasserdampf). Das ist wie sekundäre Atmosphäre. Diese Atmosphäre war erholsam. Darüber hinaus wurde der Entstehungsprozess der Atmosphäre durch folgende Faktoren bestimmt:

• Austritt leichter Gase (Wasserstoff und Helium) in den interplanetaren Raum;
• chemische Reaktionen, die in der Atmosphäre unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung, Blitzentladungen und einigen anderen Faktoren auftreten.

Allmählich führten diese Faktoren zur Gründung tertiäre Atmosphäre, gekennzeichnet durch einen viel geringeren Gehalt an Wasserstoff und einen viel höheren Gehalt an Stickstoff und Kohlendioxid (entstanden durch chemische Reaktionen aus Ammoniak und Kohlenwasserstoffen).

Stickstoff

Ausbildung eine große Anzahl Stickstoff N 2 ist auf die Oxidation der Ammoniak-Wasserstoff-Atmosphäre durch molekularen Sauerstoff O 2 zurückzuführen, der als Ergebnis der Photosynthese vor 3 Milliarden Jahren von der Oberfläche des Planeten zu kommen begann. Stickstoff N 2 wird auch durch die Denitrifikation von Nitraten und anderen stickstoffhaltigen Verbindungen in die Atmosphäre freigesetzt. Stickstoff wird durch Ozon zu NO oxidiert obere Schichten Atmosphäre.

Stickstoff N 2 geht nur unter bestimmten Bedingungen (z. B. während einer Blitzentladung) Reaktionen ein. Die Oxidation von molekularem Stickstoff durch Ozon bei elektrischen Entladungen wird in kleinen Mengen in der industriellen Produktion eingesetzt. Stickstoffdünger. Es kann mit geringem Energieaufwand oxidiert und in eine biologisch aktive Form umgewandelt werden durch Cyanobakterien (Blaualgen) und Knöllchenbakterien, die eine rhizobische Symbiose mit Leguminosen bilden, die effektive Gründüngungspflanzen sein können, die den Boden nicht auslaugen, sondern anreichern mit natürlichen Düngemitteln.

Sauerstoff

Mit dem Aufkommen lebender Organismen auf der Erde begann sich die Zusammensetzung der Atmosphäre durch Photosynthese, begleitet von der Freisetzung von Sauerstoff und der Aufnahme von Kohlendioxid, radikal zu verändern. Anfänglich wurde Sauerstoff für die Oxidation reduzierter Verbindungen aufgewendet - Ammoniak, Kohlenwasserstoffe, die in den Ozeanen enthaltene Eisenform und andere. Am Ende dieser Phase begann der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre zu steigen. Allmählich bildete sich eine moderne Atmosphäre mit oxidierenden Eigenschaften. Da dies zu schwerwiegenden und abrupten Veränderungen in vielen Prozessen führte, die in der Atmosphäre, Lithosphäre und Biosphäre ablaufen, wurde dieses Ereignis als Sauerstoffkatastrophe bezeichnet.

Edelgase

Luftverschmutzung

v In letzter Zeit Der Mensch begann, die Entwicklung der Atmosphäre zu beeinflussen. Ergebnis Menschliche Aktivität Durch die Verbrennung von Kohlenwasserstoffbrennstoffen, die sich in früheren geologischen Epochen angesammelt haben, stieg der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre ständig an. Riesige Mengen an CO 2 werden bei der Photosynthese verbraucht und von den Weltmeeren aufgenommen. Dieses Gas gelangt durch die Zersetzung von Karbonat in die Atmosphäre Felsen und organische Substanzen pflanzlichen und tierischen Ursprungs, sowie durch Vulkanismus u Produktionstätigkeiten Person. In den letzten 100 Jahren hat der CO 2 -Gehalt in der Atmosphäre um 10 % zugenommen, wobei der größte Teil (360 Milliarden Tonnen) aus der Brennstoffverbrennung stammt. Wenn die Wachstumsrate der Kraftstoffverbrennung anhält, wird sich in den nächsten 200-300 Jahren die CO 2 -Menge in der Atmosphäre verdoppeln und zu globalen Klimaänderungen führen.

Die Kraftstoffverbrennung ist die Hauptquelle umweltschädlicher Gase (СО,, SO 2). Schwefeldioxid wird in der oberen Atmosphäre durch Luftsauerstoff zu SO 3 und Stickoxid zu NO 2 oxidiert, die wiederum mit Wasserdampf wechselwirken, und die entstehende Schwefelsäure H 2 SO 4 und Salpetersäure HNO 3 fallen auf die Erdoberfläche den sogenannten sauren Regen bilden. Verwendung

Jeder, der schon einmal in einem Flugzeug geflogen ist, ist diese Art von Meldungen gewohnt: "Unser Flug befindet sich in einer Höhe von 10.000 m, die Temperatur über Bord beträgt 50 ° C." Es scheint nichts Besonderes zu sein. Je weiter von der von der Sonne erwärmten Erdoberfläche entfernt, desto kälter. Viele Leute denken, dass die Temperatur mit der Höhe kontinuierlich abnimmt und die Temperatur allmählich sinkt und sich der Temperatur des Weltraums nähert. Das dachten Wissenschaftler übrigens bis Ende des 19. Jahrhunderts.

Schauen wir uns die Verteilung der Lufttemperatur über der Erde genauer an. Die Atmosphäre ist in mehrere Schichten unterteilt, die hauptsächlich die Art der Temperaturänderungen widerspiegeln.

Die untere Schicht der Atmosphäre heißt Troposphäre, was "Rotationssphäre" bedeutet. Alle Wetter- und Klimaänderungen sind das Ergebnis von physikalische Prozesse in dieser Schicht auftritt. Die obere Grenze dieser Schicht befindet sich dort, wo die Temperaturabnahme mit der Höhe durch ihre Zunahme ersetzt wird, etwa in einer Höhe von 15-16 km über dem Äquator und 7-8 km über den Polen. Wie die Erde selbst wird auch die Atmosphäre unter dem Einfluss der Rotation unseres Planeten über den Polen etwas abgeflacht und schwillt über dem Äquator an. Allerdings ist dieser Effekt in der Atmosphäre viel stärker als in der festen Erdhülle. In Richtung von der Erdoberfläche zum oberen Rand der Troposphäre nimmt die Lufttemperatur ab. über dem Äquator Mindesttemperatur Luft hat etwa -62 ° C und über den Polen etwa -45 ° C. In gemäßigten Breiten befinden sich mehr als 75 % der Masse der Atmosphäre in der Troposphäre. In den Tropen befinden sich etwa 90 % der Masse der Atmosphäre in der Troposphäre.

1899 wurde im vertikalen Temperaturprofil in einer bestimmten Höhe ein Minimum gefunden, dann stieg die Temperatur leicht an. Der Beginn dieses Anstiegs bedeutet den Übergang in die nächste Schicht der Atmosphäre - zu Stratosphäre, was „Schichtkugel" bedeutet. Der Begriff Stratosphäre bedeutet und spiegelt die damalige Vorstellung von der Einzigartigkeit der über der Troposphäre liegenden Schicht wider. Die Stratosphäre erstreckt sich bis in eine Höhe von etwa 50 km über der Erdoberfläche. Ihr Merkmal ist , insbesondere ein starker Anstieg der Lufttemperatur Dieser Temperaturanstieg wird durch die Ozonbildungsreaktion erklärt - eine der wichtigsten chemischen Reaktionen in der Atmosphäre.

Der Großteil des Ozons konzentriert sich in Höhen von etwa 25 km, aber im Allgemeinen ist die Ozonschicht eine Hülle, die sich stark über die Höhe erstreckt und fast die gesamte Stratosphäre bedeckt. Die Wechselwirkung von Sauerstoff mit ultravioletten Strahlen ist einer der günstigen Prozesse in Erdatmosphäre Beitrag zur Erhaltung des Lebens auf der Erde. Die Aufnahme dieser Energie durch Ozon verhindert deren übermäßigen Abfluss an die Erdoberfläche, wo genau ein solches Energieniveau entsteht, das für die Existenz geeignet ist. irdische Formen Leben. Die Ozonosphäre absorbiert einen Teil der Strahlungsenergie, die durch die Atmosphäre strömt. Dadurch stellt sich in der Ozonosphäre ein vertikaler Lufttemperaturgradient von ca. 0,62 °C pro 100 m ein, dh die Temperatur steigt mit der Höhe bis zur oberen Grenze der Stratosphäre – der Stratopause (50 km), entsprechend an einige Daten, 0 ° C.

In Höhen von 50 bis 80 km gibt es eine sogenannte Atmosphärenschicht Mesosphäre. Das Wort „Mesosphäre“ bedeutet „Zwischensphäre“, hier nimmt die Lufttemperatur mit der Höhe weiter ab. Oberhalb der Mesosphäre, in einer Schicht namens Thermosphäre, steigt die Temperatur mit der Höhe bis etwa 1000°C wieder an und fällt dann sehr schnell auf -96°C ab. Allerdings sinkt sie nicht auf unbestimmte Zeit, dann steigt die Temperatur wieder an.

Thermosphäre ist die erste Schicht Ionosphäre. Im Gegensatz zu den zuvor erwähnten Schichten unterscheidet sich die Ionosphäre nicht durch Temperatur. Die Ionosphäre ist eine Region elektrischer Natur, dank der viele Arten der Funkkommunikation möglich werden. Die Ionosphäre ist in mehrere Schichten unterteilt, die mit den Buchstaben D, E, F1 und F2 bezeichnet werden und auch spezielle Namen haben. Die Unterteilung in Schichten wird durch mehrere Gründe verursacht, von denen der wichtigste der ungleiche Einfluss der Schichten auf den Durchgang von Funkwellen ist. Die unterste Schicht D absorbiert hauptsächlich Funkwellen und verhindert so deren weitere Ausbreitung. Die am besten untersuchte Schicht E befindet sich in einer Höhe von etwa 100 km über der Erdoberfläche. Sie wird auch als Kennelly-Heaviside-Schicht bezeichnet, nach den Namen der amerikanischen und englischen Wissenschaftler, die sie gleichzeitig und unabhängig voneinander entdeckt haben. Schicht E reflektiert wie ein riesiger Spiegel Radiowellen. Dank dieser Schicht legen lange Funkwellen weitere Entfernungen zurück, als man erwarten würde, wenn sie sich nur geradlinig ausbreiten würden, ohne von der E-Schicht reflektiert zu werden.Ähnliche Eigenschaften hat auch die F-Schicht, die auch als Appleton-Schicht bezeichnet wird. Zusammen mit der Kennelly-Heaviside-Schicht reflektiert es Radiowellen zu terrestrischen Radiosendern, wobei diese Reflexion unter verschiedenen Winkeln erfolgen kann. Die Appleton-Schicht befindet sich in einer Höhe von etwa 240 km.

Die äußerste Region der Atmosphäre, die zweite Schicht der Ionosphäre, wird oft auch als Ionosphäre bezeichnet Exosphäre. Dieser Begriff weist auf die Existenz der Randgebiete des Weltraums in der Nähe der Erde hin. Wo genau die Atmosphäre aufhört und der Weltraum beginnt, lässt sich nur schwer bestimmen, da die Dichte atmosphärischer Gase mit zunehmender Höhe allmählich abnimmt und die Atmosphäre selbst allmählich in ein fast leeres Vakuum übergeht, in dem sich nur noch einzelne Moleküle treffen. Bereits in einer Höhe von etwa 320 km ist die Dichte der Atmosphäre so gering, dass Moleküle mehr als 1 km zurücklegen können, ohne miteinander zu kollidieren. Am meisten äußerer Teil Atmosphäre dient als obere Grenze, die in Höhen von 480 bis 960 km liegt.

Mehr Informationen zu den Vorgängen in der Atmosphäre finden Sie auf der Seite „Erdklima“

Der Raum ist voller Energie. Energie füllt den Raum ungleichmäßig. Es gibt Orte seiner Konzentration und Entladung. Auf diese Weise können Sie die Dichte abschätzen. Der Planet ist ein geordnetes System, mit der maximalen Materiedichte im Zentrum und einer allmählichen Abnahme der Konzentration zur Peripherie hin. Wechselwirkungskräfte bestimmen den Zustand der Materie, die Form, in der sie existiert. Die Physik beschreibt den Aggregatzustand von Stoffen: fest, flüssig, gasförmig usw.

Die Atmosphäre ist das gasförmige Medium, das den Planeten umgibt. Die Erdatmosphäre ermöglicht freie Bewegung und lässt Licht durch, wodurch ein Raum geschaffen wird, in dem das Leben gedeiht.

Als Troposphäre wird der Bereich von der Erdoberfläche bis zu einer Höhe von etwa 16 Kilometern (vom Äquator bis zu den Polen, ein kleinerer Wert, auch abhängig von der Jahreszeit) bezeichnet. Die Troposphäre ist die Schicht, die etwa 80 % der Luft in der Atmosphäre und fast den gesamten Wasserdampf enthält. Hier finden die Prozesse statt, die das Wetter prägen. Druck und Temperatur nehmen mit der Höhe ab. Der Grund für die Abnahme der Lufttemperatur ist ein adiabatischer Prozess, wenn sich das Gas ausdehnt, kühlt es ab. An der oberen Grenze der Troposphäre können Werte von -50, -60 Grad Celsius erreicht werden.

Als nächstes kommt die Stratosphäre. Es erstreckt sich bis zu 50 Kilometer. In dieser Schicht der Atmosphäre steigt die Temperatur mit der Höhe an und erreicht am oberen Punkt einen Wert von etwa 0 C. Die Temperaturerhöhung wird durch den Absorptionsprozess der Ozonschicht verursacht ultraviolette Strahlung. Strahlung verursacht eine chemische Reaktion. Sauerstoffmoleküle zerfallen in einzelne Atome, die sich mit normalen Sauerstoffmolekülen zu Ozon verbinden können.

Strahlung der Sonne mit Wellenlängen zwischen 10 und 400 Nanometern wird als ultraviolett klassifiziert. Je kürzer die Wellenlänge der UV-Strahlung ist, desto größer ist die Gefahr für Lebewesen. Nur ein kleiner Bruchteil der Strahlung erreicht die Erdoberfläche, außerdem der weniger aktive Teil ihres Spektrums. Dieses Merkmal der Natur ermöglicht es einer Person, eine gesunde Sonnenbräune zu bekommen.

Die nächste Schicht der Atmosphäre wird Mesosphäre genannt. Grenzen von ca. 50 km bis 85 km. In der Mesosphäre ist die Konzentration von Ozon, das UV-Energie einfangen könnte, gering, sodass die Temperatur mit der Höhe wieder zu sinken beginnt. Am Höhepunkt sinkt die Temperatur auf -90 C, einige Quellen geben einen Wert von -130 C an. Die meisten Meteoroiden verglühen in dieser Schicht der Atmosphäre.

Die Schicht der Atmosphäre, die sich von einer Höhe von 85 km bis zu einer Entfernung von 600 km von der Erde erstreckt, wird als Thermosphäre bezeichnet. Die Thermosphäre trifft als erstes auf Sonnenstrahlung, darunter auch das sogenannte Vakuum-Ultraviolett.

Vakuum-UV verzögert Luft Umgebung, wodurch diese Schicht der Atmosphäre auf enorme Temperaturen aufgeheizt wird. Da der Druck hier jedoch extrem niedrig ist, wirkt dieses scheinbar heiße Gas nicht so auf Objekte wie unter Bedingungen an der Erdoberfläche. Im Gegenteil, Objekte, die in einer solchen Umgebung platziert werden, kühlen ab.

In einer Höhe von 100 km verläuft die bedingte Linie "Karman-Linie", die als Beginn des Weltraums gilt.

Polarlichter treten in der Thermosphäre auf. In dieser Schicht der Atmosphäre wirkt der Sonnenwind mit Magnetfeld Planeten.

Die letzte Schicht der Atmosphäre ist die Exosphäre, eine äußere Hülle, die sich über Tausende von Kilometern erstreckt. Die Exosphäre ist praktisch leerer Ort Allerdings ist die Zahl der hier umherirrenden Atome um eine Größenordnung größer als im interplanetaren Raum.

Die Person atmet Luft. Der Normaldruck beträgt 760 Millimeter Quecksilbersäule. In 10.000 m Höhe beträgt der Druck etwa 200 mm. rt. Kunst. In dieser Höhe kann ein Mensch wahrscheinlich atmen, zumindest nicht lange, aber das erfordert Vorbereitung. Der Staat wird offensichtlich inoperabel sein.

Gaszusammensetzung Atmosphäre: 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff, etwa ein Prozent Argon, alles andere ist ein Gasgemisch, das den kleinsten Bruchteil der Gesamtmenge ausmacht.