آنچه که جو نامیده می شود از کدام لایه ها تشکیل شده است. اطلاعات و حقایق در مورد جو. اتمسفر زمین. اگر گازهای جوی وجود نداشت

جو(از اتمس یونانی - بخار و اسفاریا - توپ) - پوسته هوای زمین که با آن می چرخد. توسعه جو ارتباط نزدیکی با فرآیندهای زمین شناسی و ژئوشیمیایی در حال وقوع در سیاره ما و همچنین با فعالیت های موجودات زنده داشت.

مرز پایین جو با سطح زمین منطبق است، زیرا هوا به کوچکترین منافذ خاک نفوذ می کند و حتی در آب نیز حل می شود.

حد بالایی در ارتفاع 2000-3000 کیلومتری به تدریج به فضای بیرونی می رود.

اتمسفر غنی از اکسیژن، حیات را در زمین ممکن می کند. اکسیژن اتمسفر در فرآیند تنفس انسان، حیوانات و گیاهان استفاده می شود.

اگر جو وجود نداشت، زمین به اندازه ماه ساکت بود. بالاخره صدا ارتعاش ذرات هواست. رنگ آبی آسمان به دلیل اشعه های خورشیدبا عبور از جو، مانند یک عدسی، به رنگ های جزء تجزیه می شوند. در این حالت پرتوهای رنگ های آبی و آبی بیشتر از همه پراکنده می شوند.

جو تاخیر دارد اکثرتابش اشعه ماوراء بنفش خورشید که تأثیر مخربی بر موجودات زنده دارد. همچنین گرما را در سطح زمین نگه می دارد و از سرد شدن سیاره ما جلوگیری می کند.

ساختار جو

چندین لایه را می توان در جو متمایز کرد که از نظر چگالی و چگالی متفاوت هستند (شکل 1).

تروپوسفر

تروپوسفر- پایین ترین لایه جو، که ضخامت آن در بالای قطب ها 8-10 کیلومتر است، در عرض های جغرافیایی معتدل - 10-12 کیلومتر، و بالای استوا - 16-18 کیلومتر.

برنج. 1. ساختار جو زمین

هوا در تروپوسفر از سطح زمین، یعنی از زمین و آب گرم می شود. بنابراین دمای هوا در این لایه با ارتفاع به ازای هر 100 متر به طور متوسط ​​6/0 درجه سانتی گراد کاهش می یابد و در مرز بالایی تروپوسفر به 55- درجه سانتی گراد می رسد. در همان زمان، در منطقه استوا در مرز فوقانی تروپوسفر، دمای هوا -70 درجه سانتیگراد و در منطقه قطب شمال -65 درجه سانتیگراد است.

حدود 80 درصد از جرم جو در تروپوسفر متمرکز است، تقریباً تمام بخار آب در آن قرار دارد، رعد و برق، طوفان، ابر و بارش رخ می دهد و حرکت هوای عمودی (همرفت) و افقی (باد) رخ می دهد.

می توان گفت که آب و هوا عمدتاً در تروپوسفر تشکیل می شود.

استراتوسفر

استراتوسفر- لایه جو که در بالای تروپوسفر در ارتفاع 8 تا 50 کیلومتری قرار دارد. رنگ آسمان در این لایه بنفش به نظر می رسد، که با کم شدن هوا توضیح داده می شود، به همین دلیل اشعه های خورشید تقریباً پراکنده نمی شوند.

استراتوسفر شامل 20 درصد جرم جو است. هوا در این لایه کمیاب است، عملاً بخار آب وجود ندارد و بنابراین ابرها و بارش تقریباً تشکیل نمی شوند. با این حال، جریان هوای پایدار در استراتوسفر مشاهده می شود که سرعت آن به 300 کیلومتر در ساعت می رسد.

این لایه متمرکز است ازن(صفحه نمایش ازن، اوزونوسفر)، لایه ای که اشعه ماوراء بنفش را جذب می کند و از عبور آنها به زمین جلوگیری می کند و در نتیجه از موجودات زنده روی سیاره ما محافظت می کند. به دلیل وجود ازن، دمای هوا در مرز بالایی استراتوسفر در محدوده 50- تا 4-55 درجه سانتی گراد است.

بین مزوسفر و استراتوسفر یک منطقه انتقالی وجود دارد - استراتوپوز.

مزوسفر

مزوسفر- لایه ای از جو واقع در ارتفاع 50-80 کیلومتری. چگالی هوا در اینجا 200 برابر کمتر از سطح زمین است. رنگ آسمان در مزوسفر سیاه به نظر می رسد، ستاره ها در طول روز قابل مشاهده هستند. دمای هوا به -75 (-90) درجه سانتیگراد کاهش می یابد.

در ارتفاع 80 کیلومتری آغاز می شود ترموسفردمای هوا در این لایه به شدت به ارتفاع 250 متر افزایش می یابد و سپس ثابت می شود: در ارتفاع 150 کیلومتری به 220-240 درجه سانتی گراد می رسد. در ارتفاع 500-600 کیلومتری از 1500 درجه سانتیگراد فراتر می رود.

در مزوسفر و ترموسفر، تحت تأثیر پرتوهای کیهانی، مولکول های گاز به ذرات باردار (یونیزه) اتم ها تجزیه می شوند، بنابراین این قسمت از جو نامیده می شود. یون کره- لایه ای از هوای بسیار کمیاب، واقع در ارتفاع 50 تا 1000 کیلومتری، که عمدتاً از اتم های اکسیژن یونیزه، مولکول های اکسید نیتریک و الکترون های آزاد تشکیل شده است. این لایه با الکتریسیته بالا مشخص می شود و امواج رادیویی بلند و متوسط ​​از آن مانند یک آینه منعکس می شود.

در یونوسفر، شفق های قطبی به وجود می آیند - درخشش گازهای کمیاب تحت تأثیر ذرات باردار الکتریکی که از خورشید پرواز می کنند - و نوسانات شدید مشاهده می شود. میدان مغناطیسی.

اگزوسفر

اگزوسفر- لایه بیرونی جو، واقع در بالای 1000 کیلومتر. به این لایه، کره پراکنده نیز می گویند، زیرا ذرات گاز با سرعت بالایی در اینجا حرکت می کنند و می توانند در فضای بیرونی پراکنده شوند.

ترکیب اتمسفر

جو مخلوطی از گازهای متشکل از نیتروژن (78.08٪)، اکسیژن (20.95٪)، دی اکسید کربن (0.03٪)، آرگون (0.93٪)، مقدار کمی هلیوم، نئون، زنون، کریپتون (0.01٪)، ازن و سایر گازها، اما محتوای آنها ناچیز است (جدول 1). ترکیب مدرنهوای زمین بیش از صد میلیون سال پیش ایجاد شد، اما به شدت افزایش یافت فعالیت تولیدیبا این حال انسان به تغییر خود منجر شد. در حال حاضر، حدود 10-12٪ در محتوای CO 2 افزایش یافته است.

گازهایی که اتمسفر را تشکیل می دهند نقش های عملکردی مختلفی دارند. با این حال، اهمیت اصلی این گازها در درجه اول با این واقعیت تعیین می شود که آنها به شدت انرژی تابشی را جذب می کنند و بنابراین تأثیر قابل توجهی بر روی رژیم دماسطح زمین و جو.

میز 1. ترکیب شیمیاییهوای جوی خشک در نزدیکی سطح زمین

	غلظت حجم. %	وزن مولکولی، واحد
اکسیژن
دی اکسید کربن
اکسید نیتروژن
	0 تا 0.00001
دی اکسید گوگرد	از 0 تا 0.000007 در تابستان؛ 0 تا 0.000002 در زمستان
	از 0 تا 0.000002	46,0055/17,03061
دی اکسید آزوگ
مونوکسید کربن

نیتروژن،رایج ترین گاز در اتمسفر، از نظر شیمیایی کمی فعال است.

اکسیژنبر خلاف نیتروژن، از نظر شیمیایی یک عنصر بسیار فعال است. عملکرد خاص اکسیژن اکسیداسیون مواد آلی موجودات هتروتروف است. سنگ هاو گازهای کمتر اکسید شده توسط آتشفشان ها به جو منتشر می شود. بدون اکسیژن، تجزیه مواد آلی مرده وجود نخواهد داشت.

نقش دی اکسید کربن در جو فوق العاده زیاد است. در نتیجه فرآیندهای احتراق، تنفس موجودات زنده، پوسیدگی وارد جو می شود و اول از همه اصلی ترین است. مصالح ساختمانیبرای ایجاد مواد آلی در طول فتوسنتز. علاوه بر این خاصیت دی اکسید کربن برای انتقال تابش موج کوتاه خورشیدی و جذب بخشی از تابش امواج بلند حرارتی از اهمیت بالایی برخوردار است که به اصطلاح اثر گلخانه ای ایجاد خواهد کرد که در ادامه به آن پرداخته خواهد شد.

تأثیر بر فرآیندهای جوی، به ویژه بر رژیم حرارتی استراتوسفر، نیز توسط ازناین گاز به عنوان یک جاذب طبیعی تابش فرابنفش خورشیدی و جذب عمل می کند تابش خورشیدیمنجر به گرم شدن هوا می شود. مقادیر متوسط ​​ماهانه کل محتوای ازن در جو بسته به عرض جغرافیایی منطقه و فصل در 0.23-0.52 سانتی متر متفاوت است (این ضخامت لایه ازن در فشار و دمای زمین است). مقدار ازن از استوا به قطب ها افزایش می یابد و تغییرات سالانه با حداقل در پاییز و حداکثر در بهار وجود دارد.

ویژگی مشخص جو را می توان این واقعیت نامید که محتوای گازهای اصلی (نیتروژن، اکسیژن، آرگون) با ارتفاع کمی تغییر می کند: در ارتفاع 65 کیلومتری جو، محتوای نیتروژن 86٪ است، اکسیژن - 19، آرگون - 0.91، در ارتفاع 95 کیلومتری - نیتروژن 77، اکسیژن - 21.3، آرگون - 0.82٪. ثبات ترکیب هوای اتمسفر به صورت عمودی و افقی با اختلاط آن حفظ می شود.

علاوه بر گازها، هوا حاوی بخار آبو ذرات جامددومی می تواند منشا طبیعی و مصنوعی (انسان زایی) داشته باشد. اینها گرده گل، کریستال های ریز نمک، گرد و غبار جاده، ناخالصی های آئروسل هستند. هنگامی که پرتوهای خورشید به پنجره نفوذ می کند، با چشم غیر مسلح دیده می شود.

به خصوص ذرات معلق زیادی در هوای شهرها و مراکز صنعتی بزرگ وجود دارد، جایی که انتشار گازهای مضر و ناخالصی های آنها در طی احتراق سوخت به آئروسل ها اضافه می شود.

غلظت ذرات معلق در هوا شفافیت هوا را تعیین می کند که بر تابش خورشیدی که به سطح زمین می رسد تأثیر می گذارد. بزرگترین ذرات معلق در هوا هسته های تراکم (از لات. متراکم شدن- تراکم، ضخیم شدن) - به تبدیل بخار آب به قطرات آب کمک می کند.

ارزش بخار آب در درجه اول با این واقعیت تعیین می شود که تابش حرارتی موج بلند سطح زمین را به تاخیر می اندازد. نشان دهنده پیوند اصلی چرخه های رطوبت بزرگ و کوچک است. هنگامی که بسترهای آب متراکم می شوند، دمای هوا را افزایش می دهد.

مقدار بخار آب موجود در جو در طول زمان و مکان متفاوت است. بنابراین، غلظت بخار آب در نزدیکی سطح زمین از 3٪ در مناطق استوایی تا 2-10 (15)٪ در قطب جنوب متغیر است.

میانگین میزان بخار آب در ستون عمودی جو در عرض های جغرافیایی معتدل حدود 1.6-1.7 سانتی متر است (لایه ای از بخار آب متراکم چنین ضخامتی خواهد داشت). اطلاعات مربوط به بخار آب در لایه های مختلف جو متناقض است. برای مثال فرض بر این بود که در محدوده ارتفاعی بین 20 تا 30 کیلومتر، رطوبت مخصوص به شدت با ارتفاع افزایش می یابد. با این حال، اندازه گیری های بعدی خشکی بیشتر استراتوسفر را نشان می دهد. ظاهراً، رطوبت خاص در استراتوسفر کمی به ارتفاع بستگی دارد و به 2 تا 4 میلی گرم بر کیلوگرم می رسد.

تغییرپذیری محتوای بخار آب در تروپوسفر توسط برهمکنش تبخیر، تراکم و انتقال افقی تعیین می شود. در اثر تراکم بخار آب، ابرها تشکیل شده و بارش به صورت باران، تگرگ و برف رخ می دهد.

فرآیندهای انتقال فاز آب عمدتاً در تروپوسفر انجام می شود، به همین دلیل است که ابرها در استراتوسفر (در ارتفاعات 20-30 کیلومتری) و مزوسفر (در نزدیکی مزوپوز)، که مادر مروارید و نقره نامیده می شوند، نسبتاً به ندرت مشاهده می شوند. در حالی که ابرهای تروپوسفری اغلب حدود 50 درصد از کل سطوح زمین را می پوشانند.

مقدار بخار آبی که می تواند در هوا وجود داشته باشد به دمای هوا بستگی دارد.

1 متر مکعب هوا در دمای -20 درجه سانتیگراد نمی تواند بیش از 1 گرم آب داشته باشد. در دمای 0 درجه سانتیگراد - حداکثر 5 گرم؛ در +10 درجه سانتیگراد - حداکثر 9 گرم؛ در +30 درجه سانتیگراد - حداکثر 30 گرم آب.

خروجی:هر چه دمای هوا بالاتر باشد، بخار آب بیشتری می تواند داشته باشد.

هوا می تواند باشد ثروتمندو اشباع نشدهبخار. بنابراین، اگر در دمای +30 درجه سانتیگراد، 1 متر مکعب هوا حاوی 15 گرم بخار آب باشد، هوا از بخار آب اشباع نشده است. اگر 30 گرم - اشباع شده است.

رطوبت مطلق- این مقدار بخار آب موجود در 1 متر مکعب هوا است. بر حسب گرم بیان می شود. مثلاً اگر بگویند رطوبت مطلقبرابر با 15" این بدان معناست که 1 متر لیتر حاوی 15 گرم بخار آب است.

رطوبت نسبی- این نسبت (در درصد) محتوای واقعی بخار آب در 1 متر مکعب هوا به مقدار بخار آبی است که می تواند در 1 متر لیتر در دمای معین وجود داشته باشد. به عنوان مثال، اگر رادیو در حین ارسال گزارش آب و هوا گزارش داد که رطوبت نسبی 70٪ است، به این معنی است که هوا حاوی 70٪ بخار آبی است که می تواند در یک دمای معین نگه دارد.

هر چه رطوبت نسبی هوا بیشتر باشد، t. هر چه هوا به اشباع نزدیکتر باشد، احتمال سقوط آن بیشتر است.

رطوبت نسبی هوا همیشه بالا (تا 90٪) در منطقه استوایی مشاهده می شود، زیرا حرارتهوا و تبخیر زیادی از سطح اقیانوس ها وجود دارد. همان رطوبت نسبی بالا در مناطق قطبی وجود دارد، اما فقط به این دلیل که در دماهای پایین حتی مقدار کمی بخار آب باعث اشباع یا نزدیک به اشباع هوا می شود. در عرض های جغرافیایی معتدل، رطوبت نسبی به صورت فصلی متفاوت است - در زمستان بیشتر و در تابستان کمتر است.

رطوبت نسبی هوا به ویژه در بیابان ها کم است: 1 متر مربع هوا در آنجا دو تا سه برابر کمتر از مقدار بخار آب ممکن در یک دمای معین است.

برای اندازه گیری رطوبت نسبی از رطوبت سنج استفاده می شود (از یونانی hygros - wet و metreco - I اندازه می کنم).

هنگامی که هوای اشباع سرد می شود، نمی تواند همان مقدار بخار آب را در خود نگه دارد، غلیظ می شود (تراکم می شود) و به قطرات مه تبدیل می شود. مه را می توان در تابستان در یک شب خنک و صاف مشاهده کرد.

ابرها- این همان مه است، فقط نه در سطح زمین، بلکه در ارتفاع معینی تشکیل می شود. با بالا آمدن هوا سرد می شود و بخار آب موجود در آن متراکم می شود. قطرات ریز آب حاصله ابرها را تشکیل می دهند.

در تشکیل ابرها نقش دارند ذرات معلقدر تروپوسفر معلق است.

ابرها ممکن است داشته باشند شکل متفاوتکه بستگی به شرایط تشکیل آنها دارد (جدول 14).

پست ترین و سنگین ترین ابرها لایه لایه هستند. آنها در ارتفاع 2 کیلومتری از سطح زمین قرار دارند. در ارتفاع 2 تا 8 کیلومتری می توان ابرهای کومولوس زیباتری را مشاهده کرد. بلندترین و سبک ترین ابرهای سیروس هستند. آنها در ارتفاع 8 تا 18 کیلومتری بالاتر قرار دارند سطح زمین.

خانواده ها	انواع ابرها	ظاهر
الف- ابرهای بالایی - بالای 6 کیلومتر	I. Pinnate	نخ مانند، فیبری، سفید
	II. سیروکومولوس	لایه ها و برجستگی های پرک و فرهای کوچک، سفید
	III. سیروستراتوس	حجاب سفید شفاف
ب- ابرهای لایه میانی - بالای 2 کیلومتر	IV. آلتوکومولوس	لایه ها و برجستگی های سفید و خاکستری
	V. Altostratus	حجاب صاف به رنگ خاکستری شیری
ب- ابرهای پایین - تا 2 کیلومتر	VI. نیمبوستراتوس	لایه خاکستری بی شکل جامد
	VII. استراتوکومولوس	لایه های مات و برآمدگی های خاکستری
	هشتم. لایه بندی شده	حجاب خاکستری روشن
د. ابرهای توسعه عمودی - از لایه پایین به بالا	IX کومولوس	چماق ها و گنبدهای سفید روشن، با لبه های پاره شده در باد
	X. کومولونیمبوس	توده های کومولوس شکل قدرتمند از رنگ سربی تیره

حفاظت اتمسفر

منبع اصلی هستند شرکت های صنعتیو ماشین ها در شهرهای بزرگ مشکل آلودگی گازی مسیرهای اصلی حمل و نقل بسیار حاد است. به همین دلیل است که در بسیاری از کلان شهرهادر سراسر جهان، از جمله در کشور ما، کنترل زیست محیطی سمیت گازهای خروجی اگزوز خودروها را معرفی کرد. بایگانی شده توسط کارشناسان، دود و گرد و غبار موجود در هوا می تواند جریان را به نصف کاهش دهد انرژی خورشیدیبه سطح زمین که منجر به تغییر شرایط طبیعی خواهد شد.

ترکیب جو.پوسته هوای سیاره ما - جوسطح زمین را از اثرات مضر اشعه ماوراء بنفش خورشید بر موجودات زنده محافظت می کند. همچنین از زمین در برابر ذرات کیهانی - گرد و غبار و شهاب سنگ ها محافظت می کند.

اتمسفر از مخلوط مکانیکی گازها تشکیل شده است: 78 درصد حجم آن نیتروژن، 21 درصد اکسیژن و کمتر از 1 درصد هلیم، آرگون، کریپتون و سایر گازهای بی اثر است. مقدار اکسیژن و نیتروژن در هوا عملاً بدون تغییر است، زیرا نیتروژن تقریباً وارد ترکیبات با مواد دیگر نمی شود و اکسیژن که اگرچه بسیار فعال است و صرف تنفس، اکسیداسیون و احتراق می شود، دائماً توسط گیاهان دوباره پر می شود.

تا ارتفاع حدود 100 کیلومتری، درصد این گازها عملاً بدون تغییر باقی می ماند. این به دلیل این واقعیت است که هوا به طور مداوم مخلوط می شود.

علاوه بر این گازها، اتمسفر حاوی حدود 0.03٪ دی اکسید کربن است که معمولاً در نزدیکی سطح زمین متمرکز شده و به طور نابرابر توزیع می شود: در شهرها، مراکز صنعتیو مناطق فعالیت آتشفشانی، تعداد آن در حال افزایش است.

همیشه مقدار مشخصی ناخالصی در جو وجود دارد - بخار آب و گرد و غبار. محتوای بخار آب به دمای هوا بستگی دارد: هر چه دما بالاتر باشد، بخار بیشتری در هوا نگه می دارد. به دلیل وجود آب بخار در هوا، پدیده های جوی مانند رنگین کمان، شکست نور خورشید و ... امکان پذیر است.

گرد و غبار در هنگام فوران های آتشفشانی، طوفان های شن و غبار، با احتراق ناقص سوخت در نیروگاه های حرارتی و غیره وارد جو می شود.

ساختار جو.چگالی جو با ارتفاع تغییر می کند: در سطح زمین بالاترین میزان است و با افزایش آن کاهش می یابد. بنابراین، در ارتفاع 5.5 کیلومتری، چگالی جو 2 برابر و در ارتفاع 11 کیلومتری - 4 برابر کمتر از لایه سطحی است.

بسته به چگالی، ترکیب و خواص گازها، اتمسفر به پنج لایه متحدالمرکز تقسیم می شود (شکل 34).

برنج. 34.بخش عمودی جو (طبقه بندی جوی)

1. لایه زیرین نامیده می شود تروپوسفرمرز بالایی آن در ارتفاع 8-10 کیلومتری در قطب و 16-18 کیلومتری در استوا قرار دارد. تروپوسفر حاوی 80 درصد جرم کل جو و تقریباً تمام بخار آب است.

دمای هوا در تروپوسفر با ارتفاع 0.6 درجه سانتیگراد در هر 100 متر کاهش می یابد و در مرز بالایی آن -45-55 درجه سانتیگراد است.

هوا در تروپوسفر دائماً مخلوط می شود و در جهات مختلف حرکت می کند. فقط در اینجا مه، باران، بارش برف، رعد و برق، طوفان و سایر پدیده های آب و هوایی مشاهده می شود.

2. در بالا قرار دارد استراتوسفر،که تا ارتفاع 50-55 کیلومتری گسترش می یابد. چگالی و فشار هوا در استراتوسفر ناچیز است. هوای کمیاب از همان گازهای موجود در تروپوسفر تشکیل شده است، اما حاوی ازن بیشتری است. بیشترین غلظت ازن در ارتفاع 30-15 کیلومتری مشاهده می شود. دما در استراتوسفر با ارتفاع افزایش می یابد و در مرز بالایی آن به صفر درجه سانتیگراد یا بیشتر می رسد. این به این دلیل است که ازن بخش طول موج کوتاه انرژی خورشیدی را جذب می کند و در نتیجه هوا گرم می شود.

3. بالای استراتوسفر قرار دارد مزوسفر،تا ارتفاع 80 کیلومتری گسترش می یابد. در آن، دما دوباره کاهش می یابد و به -90 درجه سانتیگراد می رسد. چگالی هوا در آنجا 200 برابر کمتر از سطح زمین است.

4. بالای مزوسفر است ترموسفر(از 80 تا 800 کیلومتر). درجه حرارت در این لایه افزایش می یابد: در ارتفاع 150 کیلومتری تا 220 درجه سانتیگراد. در ارتفاع 600 کیلومتری تا 1500 درجه سانتی گراد. گازهای اتمسفر (نیتروژن و اکسیژن) در حالت یونیزه هستند. تحت تأثیر تابش خورشیدی موج کوتاه، تک تک الکترون ها از پوسته اتم ها جدا می شوند. در نتیجه، در این لایه - یون کرهلایه هایی از ذرات باردار ظاهر می شوند. متراکم ترین لایه آنها در ارتفاع 300-400 کیلومتری قرار دارد. به دلیل چگالی کم، پرتوهای خورشید در آنجا پراکنده نمی شوند، بنابراین آسمان سیاه است، ستارگان و سیارات به شدت بر روی آن می درخشند.

در یونوسفر وجود دارد چراغ های قطبی،جریان های الکتریکی قدرتمندی تولید می شود که باعث ایجاد اختلال در میدان مغناطیسی زمین می شود.

5. در بالای 800 کیلومتر، پوسته بیرونی قرار دارد - اگزوسفرسرعت حرکت تک تک ذرات در اگزوسفر به سرعت بحرانی نزدیک می شود - 11.2 میلی متر بر ثانیه، بنابراین ذرات منفرد می توانند بر گرانش زمین غلبه کنند و به فضای جهان فرار کنند.

ارزش جو.نقش جو در زندگی سیاره ما فوق العاده است. بدون آن، زمین مرده بود. جو از سطح زمین محافظت می کند گرمایش قویو خنک کننده تأثیر آن را می توان به نقش شیشه در گلخانه ها تشبیه کرد: نفوذ اشعه خورشید و جلوگیری از فرار گرما.

جو از موجودات زنده در برابر امواج کوتاه و تشعشعات هسته ای خورشید محافظت می کند. اتمسفر محیطی است که در آن پدیده های آب و هوایی رخ می دهد که با آن همه فعالیت انسانی. بررسی این پوسته در ایستگاه های هواشناسی انجام می شود. روز و شب، در هر آب و هوایی، هواشناسان وضعیت پایین جو را زیر نظر دارند. چهار بار در روز و در بسیاری از ایستگاه ها هر ساعت دما، فشار، رطوبت هوا، ابری بودن، جهت و سرعت باد، بارش، پدیده های الکتریکی و صوتی در جو را اندازه گیری می کنند. ایستگاه های هواشناسی در همه جا قرار دارند: در قطب جنوب و در جنگل های بارانی استوایی، در کوه های بلندو در گستره های بی کران تندرا. همچنین مشاهداتی بر روی اقیانوس ها از طریق کشتی های مخصوص ساخته شده انجام می شود.

از دهه 30. قرن 20 مشاهدات در فضای آزاد آغاز شد. آنها شروع به پرتاب رادیوسوندها کردند که تا ارتفاع 25-35 کیلومتری بالا می رود و با کمک تجهیزات رادیویی اطلاعاتی در مورد دما، فشار، رطوبت هوا و سرعت باد به زمین ارسال می کنند. امروزه موشک ها و ماهواره های هواشناسی نیز بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. دومی دارای تاسیسات تلویزیونی است که تصاویری از سطح زمین و ابرها را مخابره می کند.

| |
5. پوسته هوای زمین§ 31. گرم شدن جو

جو زمین پوشش گازی سیاره است. مرز پایینی جو از نزدیک سطح زمین می گذرد (هیدروسفر و پوسته زمین) و مرز بالایی مساحت فضای بیرونی به هم پیوسته (122 کیلومتر) است. اتمسفر شامل عناصر مختلفی است. موارد اصلی عبارتند از: 78٪ نیتروژن، 20٪ اکسیژن، 1٪ آرگون، دی اکسید کربن، نئون گالیوم، هیدروژن و غیره. حقایق جالبرا می توان در انتهای مقاله یا با کلیک بر روی آن مشاهده کرد.

جو دارای لایه های مشخصی از هوا است. لایه های هوا از نظر دما، اختلاف گاز و چگالی آنها متفاوت است و. لازم به ذکر است که لایه های استراتوسفر و تروپوسفر زمین را از تابش خورشید محافظت می کنند. در لایه های بالاتر، یک موجود زنده می تواند دریافت کند دوز کشندهطیف خورشیدی فرابنفش برای پرش سریع به لایه مورد نظر جو، روی لایه مربوطه کلیک کنید:

تروپوسفر و تروپوپوز

تروپوسفر - دما، فشار، ارتفاع

حد بالایی تقریباً در حدود 8 تا 10 کیلومتر حفظ می شود. در عرض های جغرافیایی معتدل 16 - 18 کیلومتر و در قطبی 10 - 12 کیلومتر. تروپوسفراین لایه اصلی پایینی جو است. این لایه شامل بیش از 80 درصد کل جرم هوای جو و نزدیک به 90 درصد از کل بخار آب است. در تروپوسفر است که همرفت و تلاطم بوجود می آیند، سیکلون ها تشکیل می شوند و رخ می دهند. درجه حرارتبا قد کاهش می یابد گرادیان: 0.65 درجه / 100 متر. زمین و آب گرم شده هوای محصور را گرم می کند. هوای گرم شده بالا می رود، سرد می شود و ابرها را تشکیل می دهد. دما در مرزهای بالایی لایه می تواند به -50/70 درجه سانتیگراد برسد.

در این لایه است که تغییرات آب و هوایی رخ می دهد. شرایط آب و هوایی. حد پایین تروپوسفر نامیده می شود سطحزیرا دارای میکروارگانیسم های فرار و گرد و غبار زیادی است. سرعت باد با ارتفاع در این لایه افزایش می یابد.

تروپوپوز

این لایه انتقالی تروپوسفر به استراتوسفر است. در اینجا، وابستگی کاهش دما با افزایش ارتفاع متوقف می شود. تروپوپوز حداقل ارتفاعی است که در آن شیب عمودی دما به 0.2 درجه سانتیگراد در 100 متر کاهش می یابد. ارتفاع تروپوپوز به رویدادهای آب و هوایی قوی مانند طوفان ها بستگی دارد. ارتفاع تروپوپوز در بالای سیکلون ها کاهش می یابد و بالاتر از آنتی سیکلون ها افزایش می یابد.

استراتوسفر و استراتوپوز

ارتفاع لایه استراتوسفر تقریباً از 11 تا 50 کیلومتر است. در ارتفاع 25-11 کیلومتری تغییر جزئی دما وجود دارد. در ارتفاع 25 تا 40 کیلومتری، وارونگیدرجه حرارت، از 56.5 به 0.8 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. از 40 کیلومتر تا 55 کیلومتر دما در حدود 0 درجه سانتیگراد باقی می ماند. این منطقه نامیده می شود - استراتوپوز.

در استراتوسفر، تأثیر تابش خورشید بر مولکول های گاز مشاهده می شود، آنها به اتم ها تجزیه می شوند. تقریباً هیچ بخار آب در این لایه وجود ندارد. هواپیماهای تجاری مدرن مافوق صوت به دلیل شرایط پرواز پایدار در ارتفاعات تا 20 کیلومتر پرواز می کنند. بالن های هواشناسی در ارتفاع بالا تا ارتفاع 40 کیلومتری بالا می روند. در اینجا جریان های هوای ثابتی وجود دارد، سرعت آنها به 300 کیلومتر در ساعت می رسد. همچنین در این لایه متمرکز شده است ازنلایه ای که پرتوهای فرابنفش را جذب می کند.

مزوسفر و مزوپوز - ترکیب، واکنش ها، دما

لایه مزوسفر از حدود 50 کیلومتری شروع می شود و در حدود 80-90 کیلومتری پایان می یابد. دما با افزایش ارتفاع حدود 0.25-0.3 درجه سانتیگراد در 100 متر کاهش می یابد. تبادل حرارت تابشی اثر اصلی انرژی در اینجا است. فرآیندهای فتوشیمیایی پیچیده شامل رادیکال های آزاد (دارای 1 یا 2 الکترون جفت نشده) اجرا می کنند درخششجو

تقریباً همه شهاب ها در مزوسفر می سوزند. دانشمندان این منطقه را نامگذاری کرده اند نادیده سپهر. کشف این منطقه دشوار است، زیرا هوانوردی آیرودینامیکی در اینجا به دلیل چگالی هوا بسیار ضعیف است، که 1000 برابر کمتر از زمین است. و برای پرتاب ماهواره های مصنوعی، چگالی هنوز بسیار بالاست. تحقیقات با کمک موشک های هواشناسی انجام می شود، اما این یک انحراف است. مزوپوزلایه انتقالی بین مزوسفر و ترموسفر دارای حداقل دمای 90- درجه سانتیگراد.

خط کارمان

خط جیبیمرز بین جو زمین و فضای بیرونی نامیده می شود. طبق اعلام فدراسیون بین المللی هوانوردی (FAI) ارتفاع این مرز 100 کیلومتر است. این تعریف به افتخار دانشمند آمریکایی تئودور فون کارمن ارائه شد. او تشخیص داد که در این ارتفاع، چگالی جو آنقدر کم است که هوانوردی آیرودینامیکی در اینجا غیرممکن می شود، زیرا سرعت هواپیما باید بیشتر باشد. اولین سرعت فضایی. در چنین ارتفاعی مفهوم دیوار صوتی معنای خود را از دست می دهد. اینجا برای مدیریت هواپیماتنها به دلیل نیروهای واکنشی امکان پذیر است.

ترموسفر و ترموپوز

مرز بالایی این لایه حدود 800 کیلومتر است. دما تا حدود 300 کیلومتر افزایش می یابد، جایی که به حدود 1500 کلوین می رسد. در بالا، دما بدون تغییر باقی می ماند. در این لایه وجود دارد نورهای قطبی- در نتیجه تأثیر تابش خورشید بر هوا رخ می دهد. این فرآیند یونیزاسیون اکسیژن اتمسفر نیز نامیده می شود.

به دلیل نادر بودن هوا، پروازهای بالای خط کارمان فقط در مسیرهای بالستیک امکان پذیر است. تمام پروازهای مداری سرنشین دار (به استثنای پروازها به ماه) در این لایه از جو انجام می شود.

اگزوسفر - چگالی، دما، ارتفاع

ارتفاع اگزوسفر بیش از 700 کیلومتر است. در اینجا گاز بسیار کمیاب است و این فرآیند انجام می شود اتلاف- نشت ذرات به فضای بین سیاره ای. سرعت چنین ذرات می تواند به 11.2 کیلومتر بر ثانیه برسد. رشد فعالیت خورشیدی منجر به گسترش ضخامت این لایه می شود.

• پوسته گاز به دلیل گرانش به فضا پرواز نمی کند. هوا از ذراتی تشکیل شده است که جرم خاص خود را دارند. از قانون گرانش می توان نتیجه گرفت که هر جسمی با جرم به سمت زمین جذب می شود.
• قانون Buys-Ballot بیان می کند که اگر در نیمکره شمالی هستید و با پشت به باد ایستاده اید، منطقه در سمت راست قرار خواهد گرفت. فشار بالا، و در سمت چپ - کم است. در نیمکره جنوبی، برعکس خواهد بود.

همه کسانی که با هواپیما پرواز کرده اند به این نوع پیام عادت کرده اند: "پرواز ما در ارتفاع 10000 متری است، دمای هوا 50 درجه سانتیگراد است." به نظر چیز خاصی نیست هر چه از سطح زمین که توسط خورشید گرم می شود دورتر باشد، سردتر است. بسیاری از مردم تصور می کنند که کاهش دما با ارتفاع به طور مداوم ادامه می یابد و به تدریج دما کاهش می یابد و به دمای فضا نزدیک می شود. به هر حال، دانشمندان تا پایان قرن 19 چنین فکر می کردند.

بیایید نگاهی دقیق تر به توزیع دمای هوا بر روی زمین بیندازیم. جو به چندین لایه تقسیم می شود که در درجه اول ماهیت تغییرات دما را منعکس می کند.

لایه زیرین جو نامیده می شود تروپوسفر، که به معنای "کره چرخش" است.تمامی تغییرات آب و هوا و آب و هوا نتیجه آن است فرآیندهای فیزیکیدر این لایه رخ می دهد. مرز فوقانی این لایه در جایی قرار دارد که کاهش دما با ارتفاع با افزایش آن، تقریباً در ارتفاع 15-16 کیلومتری از خط استوا و 7-8 کیلومتری بالای قطب ها جایگزین می شود. مانند خود زمین، اتمسفر نیز تحت تأثیر چرخش سیاره ما تا حدودی بر روی قطب ها مسطح شده و بر روی خط استوا متورم می شود. با این حال، این اثر در جو بسیار قوی تر از پوسته جامد زمین است. در جهت از سطح زمین به سمت مرز بالایی تروپوسفر، دمای هوا کاهش می یابد. بر فراز استوا حداقل دماهوا حدود -62 درجه سانتیگراد و بالای قطبها حدود -45 درجه سانتیگراد است. در عرض های جغرافیایی معتدل، بیش از 75 درصد از جرم جو در تروپوسفر است. در مناطق استوایی، حدود 90 درصد از جرم جو در داخل تروپوسفر است.

در سال 1899، در مشخصات دمایی عمودی در ارتفاع معین، حداقلی یافت شد و سپس دما کمی افزایش یافت. آغاز این افزایش به معنای انتقال به لایه بعدی جو - به استراتوسفراستراتوسفر به معنای "کره لایه" است. اصطلاح استراتوسفر به معنای و منعکس کننده ایده قبلی در مورد منحصر به فرد بودن لایه ای است که در بالای تروپوسفر قرار دارد. استراتوسفر تا ارتفاع حدود 50 کیلومتری از سطح زمین گسترش می یابد. ویژگی آن این است که به ویژه، افزایش شدید دمای هوا این افزایش دما توضیح داده شده است واکنش تشکیل ازن - یکی از اصلی ترین واکنش ها واکنش های شیمیاییدر جو رخ می دهد.

بخش عمده ای از ازن در ارتفاعات حدود 25 کیلومتری متمرکز شده است، اما به طور کلی لایه ازن پوسته ای است که به شدت در طول ارتفاع کشیده شده است و تقریباً کل استراتوسفر را می پوشاند. برهمکنش اکسیژن با پرتو های فرابنفشیکی از فرآیندهای مطلوب در اتمسفر زمینکمک به حفظ حیات روی زمین. جذب این انرژی توسط ازن مانع از جریان بیش از حد آن به سطح زمین می شود، جایی که دقیقاً چنین سطح انرژی مناسب برای وجود ایجاد می شود. اشکال زمینیزندگی اوزونوسفر مقداری از انرژی تابشی عبوری از جو را جذب می کند. در نتیجه، یک شیب عمودی دمای هوا تقریباً 0.62 درجه سانتیگراد در هر 100 متر در اوزونوسفر ایجاد می شود، به عنوان مثال، دما با ارتفاع تا حد بالایی استراتوسفر - استراتوپوز (50 کیلومتر) افزایش می یابد، که مطابق با مقداری داده، 0 درجه سانتیگراد.

در ارتفاعات 50 تا 80 کیلومتری لایه ای از جو وجود دارد که به آن می گویند مزوسفر. کلمه مزوسفر به معنای کره میانی است، در اینجا دمای هوا همچنان با ارتفاع کاهش می یابد. در بالای مزوسفر، در لایه ای به نام ترموسفر، دما دوباره با ارتفاع تا حدود 1000 درجه سانتیگراد افزایش می یابد و سپس بسیار سریع به -96 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. با این حال، به طور نامحدود کاهش نمی یابد، سپس دما دوباره افزایش می یابد.

ترموسفراولین لایه است یون کره. برخلاف لایه‌های ذکر شده قبلی، یونوسفر از نظر دما متمایز نمی‌شود. یونوسفر ناحیه ای با ماهیت الکتریکی است که بسیاری از انواع ارتباطات رادیویی را ممکن می سازد. یونوسفر به چند لایه تقسیم می شود که آنها را با حروف D، E، F1 و F2 مشخص می کنند، این لایه ها نیز نام های خاصی دارند. تقسیم به لایه ها به دلایل مختلفی ایجاد می شود که از جمله مهمترین آنها تأثیر نابرابر لایه ها در عبور امواج رادیویی است. پایین ترین لایه، D، عمدتا امواج رادیویی را جذب می کند و در نتیجه از انتشار بیشتر آنها جلوگیری می کند. بهترین لایه E مطالعه شده در ارتفاع حدود 100 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد. به نام دانشمندان آمریکایی و انگلیسی که به طور همزمان و مستقل آن را کشف کردند، لایه Kennelly-Heaviside نیز نامیده می شود. لایه E مانند یک آینه غول پیکر، امواج رادیویی را منعکس می کند. به لطف این لایه، امواج رادیویی طولانی فواصل دورتری را طی می کنند که اگر فقط در یک خط مستقیم منتشر شوند، بدون اینکه از لایه E منعکس شوند. لایه F نیز خواص مشابهی دارد. به آن لایه اپلتون نیز می گویند. همراه با لایه Kennelly-Heaviside، امواج رادیویی را به ایستگاه های رادیویی زمینی منعکس می کند.این بازتاب می تواند در زوایای مختلف رخ دهد. لایه اپلتون در ارتفاع حدود 240 کیلومتری قرار دارد.

بیرونی ترین ناحیه جو، لایه دوم یونوسفر، اغلب نامیده می شود اگزوسفر. این اصطلاح نشان دهنده وجود حومه فضا در نزدیکی زمین است. تعیین دقیق اینکه اتمسفر در کجا به پایان می رسد و فضا شروع می شود دشوار است، زیرا با ارتفاع چگالی گازهای اتمسفربه تدریج کاهش می یابد و خود اتمسفر به تدریج تقریباً به خلاء تبدیل می شود که در آن فقط مولکول های منفرد به هم می رسند. در حال حاضر در ارتفاع حدود 320 کیلومتری، چگالی جو آنقدر کم است که مولکول ها می توانند بیش از 1 کیلومتر را بدون برخورد با یکدیگر طی کنند. بیشترین قسمت بیرونیجو به عنوان مرز بالایی آن عمل می کند که در ارتفاعات 480 تا 960 کیلومتری قرار دارد.

اطلاعات بیشتر در مورد فرآیندهای جو را می توانید در وب سایت "اقلیم زمین" بیابید.

تروپوسفر

حد بالایی آن در ارتفاع 8-10 کیلومتری در قطبی، 10-12 کیلومتری در معتدل و 16-18 کیلومتری در عرض های جغرافیایی استوایی است. در زمستان کمتر از تابستان است. لایه زیرین و اصلی جو شامل بیش از 80 درصد از کل جرم هوای جو و حدود 90 درصد از کل بخار آب موجود در جو است. در تروپوسفر، تلاطم و همرفت بسیار توسعه یافته است، ابرها ظاهر می شوند، طوفان ها و پاد سیکلون ها توسعه می یابند. دما با ارتفاع با شیب عمودی متوسط ​​0.65 درجه در 100 متر کاهش می یابد

تروپوپوز

لایه انتقالی از تروپوسفر به استراتوسفر، لایه ای از جو که در آن کاهش دما با ارتفاع متوقف می شود.

استراتوسفر

لایه ای از جو در ارتفاع 11 تا 50 کیلومتری قرار دارد. تغییر جزئی دما در لایه 25-11 کیلومتری (لایه پایینی استراتوسفر) و افزایش آن در لایه 40-25 کیلومتری از 5/56- تا 8/0 درجه سانتی گراد مشخص است. لایه بالاییاستراتوسفر یا ناحیه وارونگی). با رسیدن به مقدار حدود 273 کلوین (تقریبا 0 درجه سانتیگراد) در ارتفاع حدود 40 کیلومتری، دما تا ارتفاع حدود 55 کیلومتری ثابت می ماند. این ناحیه با دمای ثابت استراتوپوز نامیده می شود و مرز بین استراتوسفر و مزوسفر است.

استراتوپوز

لایه مرزی جو بین استراتوسفر و مزوسفر. حداکثر در توزیع دمای عمودی (حدود 0 درجه سانتیگراد) وجود دارد.

مزوسفر

مزوسفر از ارتفاع 50 کیلومتری شروع می شود و تا 80-90 کیلومتر گسترش می یابد. دما با ارتفاع با شیب عمودی متوسط ​​(0.25-0.3) درجه / 100 متر کاهش می یابد. فرآیند اصلی انرژی انتقال حرارت تابشی است. فرآیندهای فتوشیمیایی پیچیده شامل رادیکال‌های آزاد، مولکول‌های برانگیخته ارتعاشی و غیره، باعث درخشندگی اتمسفر می‌شوند.

مزوپوز

لایه انتقالی بین مزوسفر و ترموسفر. حداقل در توزیع دمای عمودی (حدود -90 درجه سانتیگراد) وجود دارد.

خط کارمان

ارتفاع از سطح دریا که به طور معمول به عنوان مرز بین جو زمین و فضا پذیرفته شده است. خط کارمانا در ارتفاع 100 کیلومتری از سطح دریا واقع شده است.

مرز جو زمین

ترموسفر

حد بالایی حدود 800 کیلومتر است. دما تا ارتفاعات 200-300 کیلومتر افزایش می یابد، جایی که به مقادیری در حد 1500 کلوین می رسد و پس از آن تا ارتفاعات تقریباً ثابت می ماند. تحت تأثیر تابش خورشیدی فرابنفش و اشعه ایکس و تابش کیهانی، هوا یونیزه می شود ("نورهای قطبی") - مناطق اصلی یونوسفر در داخل ترموسفر قرار دارند. در ارتفاعات بالای 300 کیلومتر، اکسیژن اتمی غالب است. حد بالایی ترموسفر عمدتاً توسط فعالیت فعلی خورشید تعیین می شود. در دوره های فعالیت کم، کاهش محسوسی در اندازه این لایه وجود دارد.

ترموپوز

ناحیه اتمسفر بالای ترموسفر. در این منطقه، جذب تابش خورشیدی ناچیز است و دما در واقع با ارتفاع تغییر نمی کند.

اگزوسفر (کره پراکنده)

لایه های جوی تا ارتفاع 120 کیلومتری

اگزوسفر - منطقه پراکندگی، قسمت بیرونی ترموسفر، واقع در بالای 700 کیلومتر. گاز موجود در اگزوسفر بسیار کمیاب است و از این رو ذرات آن به فضای بین سیاره‌ای نشت می‌کنند (پراکندگی).

تا ارتفاع 100 کیلومتری، اتمسفر مخلوطی همگن و به خوبی مخلوط از گازها است. در لایه های بالاتر، توزیع گازها در ارتفاع به جرم مولکولی آنها بستگی دارد، غلظت گازهای سنگین تر با فاصله از سطح زمین سریعتر کاهش می یابد. به دلیل کاهش چگالی گاز، دما از 0 درجه سانتیگراد در استراتوسفر به -110 درجه سانتیگراد در مزوسفر کاهش می یابد. با این حال، انرژی جنبشی ذرات منفرد در ارتفاعات 200-250 کیلومتری با دمای ~150 درجه سانتیگراد مطابقت دارد. در بالای 200 کیلومتر، نوسانات قابل توجهی در دما و چگالی گاز در زمان و مکان مشاهده می شود.

در ارتفاع حدود 2000-3500 کیلومتری، اگزوسفر به تدریج وارد خلاء فضایی نزدیک می شود که با ذرات بسیار کمیاب گاز بین سیاره ای، عمدتاً اتم های هیدروژن، پر می شود. اما این گاز تنها بخشی از ماده بین سیاره ای است. قسمت دیگر از ذرات غبار مانند با منشاء دنباله دار و شهاب سنگی تشکیل شده است. علاوه بر ذرات غبار مانند بسیار کمیاب، تابش الکترومغناطیسی و جسمی با منشاء خورشیدی و کهکشانی به این فضا نفوذ می کند.

تروپوسفر حدود 80 درصد از جرم جو را تشکیل می دهد، استراتوسفر حدود 20 درصد را تشکیل می دهد. جرم مزوسفر بیش از 0.3٪ نیست، ترموسفر کمتر از 0.05٪ از کل جرم جو است. بر اساس خواص الکتریکی موجود در جو، نوتروسفر و یونوسفر متمایز می شوند. در حال حاضر اعتقاد بر این است که جو تا ارتفاع 2000-3000 کیلومتری گسترش می یابد.

بسته به ترکیب گاز موجود در جو، هموسفر و هتروسفر متمایز می شوند. هتروسفر ناحیه ای است که گرانش بر جداسازی گازها تأثیر دارد، زیرا اختلاط آنها در چنین ارتفاعی ناچیز است. از این رو ترکیب متغیر هتروسفر را دنبال می کند. در زیر آن یک بخش کاملاً مخلوط و همگن از جو قرار دارد که هموسفر نامیده می شود. مرز بین این لایه ها توربوپوز نامیده می شود و در ارتفاع حدود 120 کیلومتری قرار دارد.