Վերին մթնոլորտի ջերմաստիճանը. Երկրի մթնոլորտը. տեսքի և կառուցվածքի պատմություն. Մթնոլորտի ֆիզիոլոգիական և այլ հատկություններ

Մթնոլորտը ձգվում է դեպի վեր՝ հարյուրավոր կիլոմետրերով: Նրա վերին սահմանը՝ մոտ 2000-3000 բարձրության վրա կմ,որոշ չափով դա պայմանական է, քանի որ գազերը, դրա բաղկացուցիչները, աստիճանաբար նոսրանալով, անցնում են համաշխարհային տարածություն։ Քիմիական փոփոխություններ բարձրության հետ մթնոլորտի կազմը, ճնշումը, խտությունը, ջերմաստիճանը և դրա այլ ֆիզիկական հատկությունները։ Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, օդի քիմիական բաղադրությունը մինչև 100 բարձրության վրա կմէապես չի փոխվում. Մի փոքր ավելի բարձր մթնոլորտը նույնպես բաղկացած է հիմնականում ազոտից և թթվածնից: Բայց 100-110 բարձրությունների վրա կմ,Արեգակի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցության տակ թթվածնի մոլեկուլները բաժանվում են ատոմների և առաջանում է ատոմային թթվածին։ 110-120-ից բարձր կմգրեթե ամբողջ թթվածինը դառնում է ատոմային: Ենթադրվում է, որ 400-500-ից բարձր կմմթնոլորտը կազմող գազերը նույնպես ատոմային վիճակում են։

Օդի ճնշումը և խտությունը արագորեն նվազում են բարձրության հետ: Չնայած մթնոլորտը դեպի վեր է ձգվում հարյուրավոր կիլոմետրերով, դրա հիմնական մասը գտնվում է բավականին բարակ շերտում, որը հարում է երկրագնդի ամենացածր մասերում: Այսպիսով, ծովի մակարդակի և 5-6 բարձրությունների միջև ընկած շերտում կմխտացված է մթնոլորտի զանգվածի կեսը՝ 0-16 շերտում կմ-90%, իսկ շերտում 0-30 կմ- 99%: Օդի զանգվածի նույն արագ նվազումը տեղի է ունենում 30-ից բարձր կմ.Եթե ​​քաշը 1 է մ 3օդը երկրի մակերեսին 1033 գ է, ապա 20 բարձրության վրա կմայն հավասար է 43 գ-ի, իսկ բարձրության վրա՝ 40 կմընդամենը 4 գ

300-400 բարձրությունների վրա կմիսկ վերևում օդն այնքան հազվադեպ է, որ օրվա ընթացքում նրա խտությունը շատ անգամ է փոխվում։ Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ խտության այս փոփոխությունը կապված է Արեգակի դիրքի հետ։ Օդի ամենաբարձր խտությունը մոտ կեսօր է, ամենացածրը՝ գիշերը: Սա մասամբ պայմանավորված է նրանով, որ մթնոլորտի վերին շերտը արձագանքում է փոփոխությանը էլեկտրամագնիսական ճառագայթումԱրեւ.

Օդի ջերմաստիճանի փոփոխությունը բարձրության հետ նույնպես տեղի է ունենում անհավասարաչափ։ Բարձրության հետ ջերմաստիճանի փոփոխության բնույթով մթնոլորտը բաժանվում է մի քանի ոլորտների, որոնց միջև կան անցումային շերտեր, այսպես կոչված, դադարներ, որտեղ ջերմաստիճանը բարձրության հետ քիչ է փոխվում։

Ահա ոլորտների և անցումային շերտերի անվանումներն ու հիմնական բնութագրերը.

Ահա այս ոլորտների ֆիզիկական հատկությունների վերաբերյալ հիմնական տվյալները.

Տրոպոսֆերա. Տրոպոսֆերայի ֆիզիկական հատկությունները մեծապես որոշվում են ազդեցությամբ երկրի մակերեսը, որը նրա ստորին սահմանն է։ Տրոպոսֆերային ամենաբարձր բարձրությունը դիտվում է հասարակածային և արևադարձային գոտիներում։ Այստեղ նա հասնում է 16-18-ի կմև համեմատաբար քիչ է ենթարկվում օրապահիկի և սեզոնային փոփոխություններ... Բևեռային և հարակից շրջանների վերևում տրոպոսֆերայի վերին սահմանը գտնվում է միջինում 8-10 մակարդակի վրա: կմ.Միջին լայնություններում այն ​​տատանվում է 6-8-ից մինչև 14-16 կմ.

Տրոպոսֆերայի ուղղահայաց հաստությունը զգալիորեն կախված է մթնոլորտային գործընթացների բնույթից։ Հաճախ օրվա ընթացքում տրոպոսֆերայի վերին սահմանը տվյալ կետի կամ տարածքի վրա նվազում կամ բարձրանում է մի քանի կիլոմետրով: Սա հիմնականում պայմանավորված է օդի ջերմաստիճանի փոփոխություններով։

Երկրագնդի մթնոլորտի զանգվածի ավելի քան 4/5-ը և նրանում պարունակվող գրեթե ամբողջ ջրային գոլորշիները կենտրոնացած են տրոպոսֆերայում։ Բացի այդ, երկրի մակերևույթից մինչև տրոպոսֆերայի վերին սահմանը ջերմաստիճանը նվազում է միջինը 0,6 °-ով յուրաքանչյուր 100 մ-ի համար կամ 6 ° 1-ի համար: կմբարձրացնող . Դա պայմանավորված է նրանով, որ տրոպոսֆերայում օդը տաքացվում և սառչվում է հիմնականում երկրի մակերևույթից:

Արեգակնային էներգիայի ներհոսքին համապատասխան ջերմաստիճանը հասարակածից դեպի բևեռներ նվազում է։ Այսպիսով, օդի միջին ջերմաստիճանը երկրի մակերևույթի մոտ հասարակածում հասնում է + 26 °, բևեռային շրջաններում ձմռանը -34 °, -36 °, իսկ ամռանը մոտ 0 °: Այսպիսով, հասարակածի և բևեռի միջև ջերմաստիճանի տարբերությունը ձմռանը 60 ° է, իսկ ամռանը միայն 26 °: Ճիշտ է, Արկտիկայում ձմռանը նման ցածր ջերմաստիճաններ նկատվում են միայն երկրի մակերևույթի մոտ՝ սառցե տարածությունների վրայով օդի սառեցման պատճառով։

Ձմռանը Կենտրոնական Անտարկտիդայում օդի ջերմաստիճանը սառցե շերտի մակերեսին ավելի ցածր է։ Վոստոկ կայարանում 1960 թվականի օգոստոսին գրանցվել է երկրագնդի ամենացածր ջերմաստիճանը՝ -88,3 °, իսկ առավել հաճախ Կենտրոնական Անտարկտիդայում այն ​​հավասար է -45 °, -50 °:

Բարձրությունից նվազում է հասարակածի և բևեռի ջերմաստիճանի տարբերությունը։ Օրինակ՝ 5 բարձրության վրա կմՀասարակածում ջերմաստիճանը հասնում է -2 °, -4 °, իսկ Կենտրոնական Արկտիկայի նույն բարձրության վրա -37 °, -39 ° ձմռանը և -19 °, -20 ° ամռանը; հետևաբար, ձմռանը ջերմաստիճանի տարբերությունը 35-36 ° է, իսկ ամռանը 16-17 °: Հարավային կիսագնդում այս տարբերությունները որոշ չափով ավելի մեծ են:

Մթնոլորտային շրջանառության էներգիան կարող է որոշվել հասարակած-բևեռ ջերմաստիճանի պայմանագրերով։ Քանի որ ձմռանը ջերմաստիճանի հակադրությունների մեծությունն ավելի մեծ է, մթնոլորտային գործընթացներն ավելի ինտենսիվ են, քան ամռանը: Սա բացատրում է նաև այն փաստը, որ ձմռանը տրոպոսֆերայում գերակշռող արևմտյան քամիներն ավելի մեծ արագություն ունեն, քան ամռանը։ Այս դեպքում քամու արագությունը, որպես կանոն, աճում է բարձրության հետ՝ հասնելով առավելագույնի տրոպոսֆերայի վերին սահմանին։ Հորիզոնական տրանսպորտն ուղեկցվում է օդի ուղղահայաց շարժումներով և տուրբուլենտ (խանգարված) շարժմամբ։ Օդի մեծ ծավալների բարձրացման և անկման հետևանքով առաջանում և ցրվում են ամպեր, առաջանում և դադարում են տեղումներ։ Անցումային շերտը տրոպոսֆերայի և ծածկված գնդերի միջև է տրոպոպաուզա.Դրա վերևում գտնվում է ստրատոսֆերան:

Ստրատոսֆերա ձգվում է 8-17 բարձրություններից մինչև 50-55 կմ.Այն հայտնաբերվել է մեր դարասկզբին։ Ըստ ֆիզիկական հատկություններստրատոսֆերան կտրուկ տարբերվում է տրոպոսֆերայից նրանով, որ այստեղ օդի ջերմաստիճանը, որպես կանոն, բարձրանում է միջինը 1-2 °-ով մեկ կիլոմետր բարձրության վրա, իսկ վերին սահմանում՝ 50-55 բարձրության վրա։ կմ,նույնիսկ դրական է դառնում: Այս տարածքում ջերմաստիճանի բարձրացումը պայմանավորված է այստեղ օզոնի (O 3) առկայությամբ, որն առաջանում է Արեգակի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցության տակ։ Օզոնային շերտը զբաղեցնում է գրեթե ողջ ստրատոսֆերան։ Ստրատոսֆերան շատ աղքատ է ջրային գոլորշիներով։ Չկան ամպերի ձևավորման բուռն գործընթացներ և տեղումներ:

Վերջերս ենթադրվում էր, որ ստրատոսֆերան համեմատաբար հանգիստ միջավայր է, որտեղ օդի խառնում չկա, ինչպես տրոպոսֆերայում: Հետևաբար, ենթադրվում էր, որ ստրատոսֆերայում գազերը բաժանվում են շերտերի՝ ըստ իրենց տեսակարար կշռի։ Այստեղից էլ առաջացել է ստրատոսֆերայի անվանումը («stratus»՝ շերտավոր)։ Ենթադրվում էր նաև, որ ստրատոսֆերայում ջերմաստիճանը ձևավորվում է ճառագայթային հավասարակշռության ազդեցությամբ, այսինքն՝ երբ կլանված և արտացոլված արեգակնային ճառագայթումը հավասար է։

Ռադիոզոնդների և օդերևութաբանական հրթիռների օգնությամբ ստացված նոր տվյալները ցույց են տվել, որ ստրատոսֆերայում, ինչպես վերին տրոպոսֆերայում, կա օդի ինտենսիվ շրջանառություն՝ ջերմաստիճանի և քամու մեծ փոփոխություններով։ Այստեղ, ինչպես և տրոպոսֆերայում, օդը զգում է զգալի ուղղահայաց տեղաշարժեր, տուրբուլենտ շարժումներ՝ ուժեղ հորիզոնական օդային հոսանքներով։ Այս ամենը ջերմաստիճանի ոչ միատեսակ բաշխման արդյունք է։

Անցումային շերտը ստրատոսֆերայի և ծածկված գնդերի միջև է ստրատոպաուզա.Այնուամենայնիվ, նախքան մթնոլորտի բարձր շերտերը բնութագրելը, եկեք ծանոթանանք այսպես կոչված օզոնոսֆերային, որի սահմանները մոտավորապես համապատասխանում են ստրատոսֆերայի սահմաններին:

Օզոն մթնոլորտում. Օզոնը կարևոր դեր է խաղում ստրատոսֆերայում ջերմաստիճանի ռեժիմի և օդային հոսանքների ստեղծման գործում։ Օզոնը (O 3) մեզ զգում ենք ամպրոպից հետո, երբ շնչում ենք մաքուր օդհաճելի հետհամով։ Սակայն այստեղ խոսքը ոչ թե ամպրոպից հետո գոյացած այս օզոնի մասին է, այլ 10-60 շերտում պարունակվող օզոնի մասին։ կմառավելագույնը՝ 22-25 բարձրության վրա կմ.Օզոնն արտադրվում է արևի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներից և, չնայած ընդհանուրը չնչին է, կարևոր դեր է խաղում մթնոլորտում։ Օզոնն ունի Արեգակից ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներ կլանելու հատկություն և այդպիսով պաշտպանում է կենդանուն և բուսական աշխարհիր ավերիչ գործողությունից։ Նույնիսկ այդ չնչին մասնաբաժինը ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներորը հասնում է երկրի մակերեսին, սաստիկ այրվում է մարմինը, երբ մարդը չափից դուրս կախված է արևային լոգանք ընդունելուց:

Երկրի տարբեր մասերում օզոնի քանակը նույնը չէ: Բարձր լայնություններում ավելի շատ օզոն կա, միջին և ցածր լայնություններում՝ ավելի քիչ, և այս քանակությունը փոխվում է՝ կախված սեզոնների փոփոխությունից։ Գարնանը ավելի շատ օզոն, աշնանը ավելի քիչ օզոն: Բացի այդ, դրա ոչ պարբերական տատանումները տեղի են ունենում կախված մթնոլորտի հորիզոնական և ուղղահայաց շրջանառությունից։ Շատ մթնոլորտային գործընթացներ սերտորեն կապված են օզոնի պարունակության հետ, քանի որ այն ուղղակիորեն ազդում է ջերմաստիճանի դաշտի վրա:

Ձմռանը, բևեռային գիշերային պայմաններում, օզոնային շերտի բարձր լայնություններում օդ է արտանետվում և սառչում: Արդյունքում, բարձր լայնությունների ստրատոսֆերայում (Արկտիկայի և Անտարկտիկայի) ձմռանը ձևավորվում է ցուրտ շրջան՝ ստրատոսֆերային ցիկլոնային հորձանուտ՝ մեծ հորիզոնական ջերմաստիճանի և ճնշման գրադիենտներով, առաջացնելով արևմտյան քամիներ երկրագնդի միջին լայնություններում:

Ամռանը, բևեռային օրվա ընթացքում, բարձր լայնություններում, օզոնային շերտը կլանում է արևի ջերմությունը և տաքացնում օդը։ Բարձր լայնությունների ստրատոսֆերայում ջերմաստիճանի բարձրացման արդյունքում ձևավորվում է ջերմային շրջան և ստրատոսֆերային անտիցիկլոնային հորձանուտ։ Հետևաբար, 20-ից բարձր երկրագնդի միջին լայնություններից վեր կմամռանը ստրատոսֆերայում գերակշռում են արևելյան քամիները։

Մեզոսֆերա. Օդերեւութաբանական հրթիռների և այլ մեթոդների կիրառմամբ դիտարկումները պարզել են, որ ստրատոսֆերայում դիտվող ջերմաստիճանի ընդհանուր աճն ավարտվում է 50-55 բարձրությունների վրա։ կմ.Այս շերտի վերևում ջերմաստիճանը կրկին նվազում է և մեզոսֆերայի վերին սահմանում (մոտ 80 կմ)հասնում է -75 °, -90 °: Ավելին, ջերմաստիճանը կրկին բարձրանում է բարձրության հետ:

Հետաքրքիր է նշել, որ բարձրության հետ ջերմաստիճանի նվազումը, որը բնորոշ է մեզոսֆերային, տարբեր լայնություններում և ամբողջ տարվա ընթացքում տեղի է ունենում տարբեր կերպ: Ցածր լայնություններում ջերմաստիճանի անկումը տեղի է ունենում ավելի դանդաղ, քան բարձր լայնություններում. մեզոսֆերայի միջին ուղղահայաց ջերմաստիճանի գրադիենտը համապատասխանաբար 0,23 ° - 0,31 ° է 100-ի դիմաց: մկամ 2,3 ° -3,1 ° 1-ի համար կմ.Ամռանը այն շատ ավելի մեծ է, քան ձմռանը։ Ինչպես ցույց է տվել բարձր լայնություններում կատարված վերջին հետազոտությունները, ամռանը մեզոսֆերայի վերին սահմանի ջերմաստիճանը մի քանի տասնյակ աստիճանով ցածր է, քան ձմռանը: Վերին մեզոսֆերայում մոտ 80 բարձրության վրա կմմեզոպաուզային շերտում բարձրության հետ ջերմաստիճանի նվազումը դադարում է և սկսում բարձրանալ։ Այստեղ, ինվերսիոն շերտի տակ մթնշաղին կամ արևածագից առաջ, պարզ եղանակին, հորիզոնից ներքև կան արևով լուսավորված փայլուն բարակ ամպեր։ Երկնքի մուգ ֆոնի վրա նրանք փայլում են արծաթափայլ կապույտ լույսով։ Հետեւաբար, այս ամպերը կոչվում են արծաթափայլ:

Գիշերային ամպերի բնույթը դեռևս լավ հասկանալի չէ: Երկար ժամանակենթադրվում է, որ կազմված է հրաբխային փոշուց: Այնուամենայնիվ, իրական հրաբխային ամպերին բնորոշ օպտիկական երևույթների բացակայությունը հանգեցրեց այս վարկածի մերժմանը: Այնուհետև առաջարկվեց, որ գիշերային ամպերը կազմված են տիեզերական փոշուց: Վ վերջին տարիներըԱռաջարկվել է վարկած, որ այս ամպերը կազմված են սառցե բյուրեղներից, ինչպես սովորական ցիռուսային ամպերը: Գիշերային ամպերի գտնվելու վայրը որոշվում է դանդաղեցնող շերտով, որի պատճառով ջերմաստիճանի ինվերսիամոտ 80 բարձրության վրա միջոլորտից թերմոսֆերա անցման ժամանակ կմ.Քանի որ ենթաինվերսիոն շերտում ջերմաստիճանը հասնում է -80 ° և ցածր, այստեղ առավել բարենպաստ պայմաններ են ստեղծվում ջրի գոլորշիների խտացման համար, որոնք այստեղ ներթափանցում են ստրատոսֆերայից՝ ուղղահայաց շարժման կամ տուրբուլենտ դիֆուզիայի արդյունքում։ Գիշերային ամպերը սովորաբար դիտվում են ամռանը, երբեմն շատ մեծ քանակությամբ և մի քանի ամիս:

Գիշերային ամպերի դիտարկումները պարզել են, որ ամռանը, իրենց մակարդակով, քամիները խիստ փոփոխական են: Քամու արագությունը շատ տարբեր է` 50-100-ից մինչև ժամում մի քանի հարյուր կիլոմետր:

Ջերմաստիճանը բարձրության վրա. Ջերմաստիճանի բաշխման բնույթի տեսողական պատկերը բարձրությամբ, Երկրի մակերևույթի և 90-100 կմ բարձրությունների միջև, ձմռանը և ամռանը հյուսիսային կիսագնդում տրված է Նկար 5-ում: Գնդերը բաժանող մակերևույթներն այստեղ ներկայացված են թավերով: կտրված գծեր. Հենց ներքևում տրոպոսֆերան լավ է առանձնանում բարձրության հետ ջերմաստիճանի բնորոշ նվազմամբ։ Տրոպոպաուզի վերևում, ստրատոսֆերայում, ընդհակառակը, ջերմաստիճանը սովորաբար բարձրանում է բարձրության հետ և 50-55 բարձրությունների վրա: կմհասնում է + 10 °, -10 °: Ուշադրություն դարձնել կարևոր մանրամասն... Ձմռանը, բարձր լայնությունների ստրատոսֆերայում, տրոպոպաուզի վերևում ջերմաստիճանը նվազում է -60-ից մինչև -75 ° և միայն 30-ից բարձր: կմկրկին ավելանում է մինչև -15 °: Ամռանը, սկսած տրոպոպաուզից, ջերմաստիճանը բարձրանում է բարձրության հետ և 50-ով կմհասնում է + 10 °: Ստրատոպաուզայի վերևում ջերմաստիճանը կրկին սկսում է նվազել բարձրության հետ և 80 մակարդակի վրա. կմայն չի գերազանցում -70 °, -90 °:

Նկար 5-ը ցույց է տալիս, որ 10-40 շերտում կմօդի ջերմաստիճանը ձմռանը և ամռանը բարձր լայնություններում կտրուկ տարբերվում է: Ձմռանը, բևեռային գիշերային պայմաններում, այստեղ ջերմաստիճանը հասնում է -60 °, -75 °, իսկ ամռանը նվազագույնը -45 ° է տրոպոպաուզի մոտ: Տրոպոպաուզից վեր ջերմաստիճանը բարձրանում է և 30-35 բարձրությունների վրա կմկազմում է ընդամենը -30 °, -20 °, ինչը պայմանավորված է բևեռային օրվա պայմաններում օզոնային շերտում օդի տաքացմամբ։ Նկարից հետևում է նաև, որ նույնիսկ նույն սեզոնում և նույն մակարդակի վրա ջերմաստիճանը նույնը չէ։ Տարբեր լայնությունների միջև դրանց տարբերությունը գերազանցում է 20-30 °: Միաժամանակ տարասեռությունը հատկապես զգալի է ցածր ջերմաստիճանների շերտում (18-30 կմ)իսկ առավելագույն ջերմաստիճանների շերտում (50-60 կմ)ստրատոսֆերայում, ինչպես նաև վերին մեզոսֆերայում ցածր ջերմաստիճանների շերտում (75-85 թթ.կմ):

Գծապատկեր 5-ում ներկայացված միջին ջերմաստիճանները ստացվել են հյուսիսային կիսագնդերի դիտարկումներից, սակայն, դատելով առկա տեղեկություններից, դրանք կարելի է վերագրել հարավային կիսագնդին: Որոշ տարբերություններ հայտնաբերվում են հիմնականում բարձր լայնություններում: Ձմռանը Անտարկտիդայում օդի ջերմաստիճանը տրոպոսֆերայում և ստորին ստրատոսֆերայում զգալիորեն ցածր է, քան Կենտրոնական Արկտիկայի վրա:

Քամիները բարձրության վրա. Ջերմաստիճանի սեզոնային բաշխումը պայմանավորված է բավականին բարդ համակարգօդային հոսանքները ստրատոսֆերայում և մեզոսֆերայում:

Նկար 6-ը ցույց է տալիս մթնոլորտում քամու դաշտի ուղղահայաց հատվածը երկրի մակերեսի և 90 բարձրության միջև։ կմձմռանը և ամռանը հյուսիսային կիսագնդում: Իզոլիները ցույց են տալիս գերակշռող քամու միջին արագությունը (մմ մ / վ):Նկարից հետևում է, որ ստրատոսֆերայում ձմռանը և ամռանը քամու ռեժիմը կտրուկ տարբերվում է։ Ձմռանը, ինչպես տրոպոսֆերայում, այնպես էլ ստրատոսֆերայում, գերակշռում են արևմտյան քամիները, որոնց առավելագույն արագությունը հավասար է մոտ

100 մ / վրկ 60-65 բարձրության վրա կմ.Ամռանը միայն արևմտյան քամիները՝ մինչև 18-20 բալ ուժգնությամբ կմ.Վերևում դառնում են արևելյան՝ մինչև 70 առավելագույն արագությամբ մ / վրկ 55-60 բարձրության վրակմ.

Ամռանը մեզոսֆերայի վերևում քամիները դառնում են արևմտյան, իսկ ձմռանը՝ արևելյան։

Ջերմոսֆերա. Ջերմոսֆերան գտնվում է մեզոսֆերայի վերևում, որը բնութագրվում է ջերմաստիճանի բարձրացմամբ հետբարձրությունը։ Ձեռք բերված տվյալների համաձայն՝ հիմնականում հրթիռների օգնությամբ, պարզվել է, որ թերմոսֆերայում արդեն 150. կմօդի ջերմաստիճանը հասնում է 220-240 °, իսկ 200-ի կմավելի քան 500 °: Վերևում ջերմաստիճանը շարունակում է բարձրանալ և 500-600 մակարդակում կմգերազանցում է 1500 °. Արհեստական ​​երկրային արբանյակների արձակման ժամանակ ստացված տվյալների հիման վրա պարզվել է, որ վերին թերմոսֆերայում ջերմաստիճանը հասնում է մոտ 2000 °-ի և զգալիորեն տատանվում է օրվա ընթացքում։ Հարց է առաջանում, թե ինչպես բացատրել մթնոլորտի բարձր շերտերում նման բարձր ջերմաստիճանը։ Հիշեցնենք, որ գազի ջերմաստիճանը չափիչ է Միջին արագությունըմոլեկուլների շարժում. Մթնոլորտի ստորին, ամենախիտ հատվածում օդը կազմող գազերի մոլեկուլները շարժվելիս հաճախ բախվում են միմյանց և ակնթարթորեն փոխանցում կինետիկ էներգիան։ Հետևաբար, խիտ միջավայրում կինետիկ էներգիան միջինում նույնն է։ Բարձր շերտերում, որտեղ օդի խտությունը շատ ցածր է, մեծ հեռավորությունների վրա գտնվող մոլեկուլների բախումները ավելի հազվադեպ են լինում։ Երբ էներգիան կլանվում է, մոլեկուլների արագությունը բախումների միջև ընկած ժամանակահատվածում մեծապես փոխվում է. Բացի այդ, ավելի թեթեւ գազերի մոլեկուլները շարժվում են ավելի մեծ արագությամբ, քան ծանր գազերի մոլեկուլները: Արդյունքում գազերի ջերմաստիճանը կարող է տարբեր լինել։

Հազվագյուտ գազերում կան շատ փոքր չափերի համեմատաբար քիչ մոլեկուլներ (թեթև գազեր): Եթե ​​նրանք շարժվեն մեծ արագությամբ, ապա օդի տվյալ ծավալում ջերմաստիճանը բարձր կլինի։ Ջերմոսֆերայում օդի յուրաքանչյուր խորանարդ սանտիմետրը պարունակում է տարբեր գազերի տասնյակ և հարյուր հազարավոր մոլեկուլներ, մինչդեռ երկրի մակերեսին կան մոտ հարյուր միլիոնավոր միլիարդներ: Հետևաբար, չափազանց բարձր ջերմաստիճանը մթնոլորտի բարձր շերտերում, որը ցույց է տալիս մոլեկուլների շարժման արագությունը այս շատ չամրացված միջավայրում, չի կարող նույնիսկ այստեղ տեղակայված մարմնի մի փոքր տաքացում առաջացնել: Ինչպես մարդը բարձր ջերմություն չի զգում կուրացնող լույսի ներքո էլեկտրական լամպեր, թեև հազվագյուտ միջավայրում թելերն ակնթարթորեն տաքանում են մինչև մի քանի հազար աստիճան:

Ստորին թերմոսֆերայում և մեզոսֆերայում երկնաքարերի հոսքի հիմնական մասը այրվում է մինչև երկրի մակերեսին հասնելը։

Հասանելի տեղեկատվություն 60-80-ից բարձր մթնոլորտային շերտերի մասին կմդեռևս բավարար չեն դրանց կառուցվածքի, ռեժիմի և գործընթացների վերաբերյալ վերջնական եզրակացությունների համար։ Սակայն հայտնի է, որ վերին մեզոսֆերայում և ստորին թերմոսֆերայում ջերմաստիճանային ռեժիմը ստեղծվում է մոլեկուլային թթվածնի (O 2) ատոմի (O) փոխակերպման արդյունքում, որն առաջանում է արևի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցության ներքո։ Թերմոսֆերայում ջերմաստիճանի ռեժիմի վրա մեծ ազդեցություն են ունենում կորպուսկուլյար, ռենտգենյան և այլն։ արևի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը. Այստեղ անգամ ցերեկային ժամերին ջերմաստիճանի կտրուկ փոփոխություններ են լինում, քամին։

Մթնոլորտի իոնացում. Մեծ մասը հետաքրքիր առանձնահատկություն 60-80-ից բարձր մթնոլորտ կմնա է իոնացում,այն է՝ հսկայական քանակությամբ էլեկտրական լիցքավորված մասնիկների՝ իոնների առաջացման գործընթացը։ Քանի որ գազերի իոնացումը բնորոշ է ստորին թերմոսֆերային, այն նաև կոչվում է իոնոսֆերա։

Իոնոլորտում գազերը հիմնականում ատոմային վիճակում են։ Արեգակի ուլտրամանուշակագույն և կորպուսկուլյար ճառագայթման ազդեցությամբ, որոնք ունեն բարձր էներգիա, տեղի է ունենում չեզոք ատոմներից և օդի մոլեկուլներից էլեկտրոնների պառակտման գործընթացը։ Այդպիսի ատոմներն ու մոլեկուլները, որոնք կորցրել են մեկ կամ մի քանի էլեկտրոն, դառնում են դրական լիցքավորված, և ազատ էլեկտրոնը կարող է նորից միանալ չեզոք ատոմին կամ մոլեկուլին և նրանց օժտել ​​իր բացասական լիցքով։ Այդպիսի դրական և բացասական լիցքավորված ատոմներն ու մոլեկուլները կոչվում են իոններ,և գազեր - իոնացվածայսինքն ստացել է էլեկտրական լիցք։ Իոնների ավելի բարձր կոնցենտրացիայի դեպքում գազերը դառնում են էլեկտրահաղորդիչ:

Իոնացման գործընթացն առավել ինտենսիվ է տեղի ունենում հաստ շերտերում, սահմանափակված 60-80 և 220-400 բարձրություններով: կմ.Այս շերտերում կան օպտիմալ պայմաններիոնացման համար. Այստեղ օդի խտությունը նկատելիորեն ավելի բարձր է, քան մթնոլորտի վերին հատվածում, և Արեգակից ուլտրամանուշակագույն և կորպուսուլյար ճառագայթման ներհոսքը բավարար է իոնացման գործընթացի համար։

Իոնոսֆերայի հայտնագործումը գիտության ամենակարեւոր ու փայլուն ձեռքբերումներից է։ Ամենից հետո տարբերակիչ հատկանիշիոնոսֆերան նրա ազդեցությունն է ռադիոալիքների տարածման վրա: Իոնացված շերտերում արտացոլվում են ռադիոալիքները, ուստի հնարավոր է դառնում հեռահար ռադիոհաղորդակցությունը։ Լիցքավորված ատոմ-իոնները արտացոլում են կարճ ռադիոալիքներ, և նրանք նորից վերադառնում են երկրի մակերես, բայց արդեն ռադիոհաղորդման վայրից զգալի հեռավորության վրա։ Ակնհայտ է, որ կարճ ռադիոալիքները մի քանի անգամ անցնում են այս ճանապարհը, և այդպիսով ապահովվում է հեռահար ռադիոհաղորդակցություն: Եթե ​​չլիներ իոնոսֆերան, ապա պետք է կառուցվեին թանկարժեք ռադիոռելե գծեր ռադիոկայաններից երկար հեռավորությունների վրա ազդանշաններ փոխանցելու համար:

Սակայն հայտնի է, որ երբեմն կարճ ալիքների երկարությամբ ռադիոկապը խաթարվում է։ Դա տեղի է ունենում Արեգակի վրա քրոմոսֆերային բռնկումների արդյունքում, որոնց պատճառով Արեգակի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը կտրուկ ավելանում է՝ հանգեցնելով իոնոլորտի և Երկրի մագնիսական դաշտի ուժեղ խանգարումների՝ մագնիսական փոթորիկների։ Մագնիսական փոթորիկների ժամանակ ռադիոհաղորդակցությունը խաթարվում է, քանի որ լիցքավորված մասնիկների շարժումը կախված է մագնիսական դաշտից։ Մագնիսական փոթորիկների ժամանակ իոնոսֆերան ավելի քիչ հավանական է, որ արտացոլի ռադիոալիքները կամ փոխանցի դրանք տիեզերք: Հիմնականում արեգակնային ակտիվության փոփոխությամբ, որն ուղեկցվում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ավելացմամբ, աճում է իոնոլորտի էլեկտրոնային խտությունը և ռադիոալիքների կլանումը ցերեկային ժամերին, ինչը հանգեցնում է կարճ ալիքների ժամանակ ռադիոհաղորդակցության խաթարմանը:

Ըստ նոր ուսումնասիրությունների՝ հզոր իոնացված շերտում կան գոտիներ, որտեղ ազատ էլեկտրոնների կոնցենտրացիան մի փոքր ավելի բարձր կոնցենտրացիայի է հասնում, քան հարևան շերտերում։ Հայտնի են չորս այդպիսի գոտիներ, որոնք գտնվում են մոտ 60-80, 100-120, 180-200 և 300-400 բարձրությունների վրա: կմև նշվում է տառերով Դ, Ե, Ֆ 1 և Ֆ 2 ... Արեգակի աճող ճառագայթման հետ լիցքավորված մասնիկները (մարմինները) Երկրի մագնիսական դաշտի ազդեցությամբ շեղվում են դեպի բարձր լայնություններ։ Մթնոլորտ մտնելով՝ մարմիններն այնքան են ուժեղացնում գազերի իոնացումը, որ նրանք սկսում են փայլել։ Ահա թե ինչպես բևեռային լույսեր- գեղեցիկ բազմերանգ կամարների տեսքով, որոնք լուսավորվում են գիշերային երկնքում հիմնականում Երկրի բարձր լայնություններում: Ավրորաներին ուղեկցում են ուժեղ մագնիսական փոթորիկներ... Նման դեպքերում բևեռափայլերը տեսանելի են դառնում միջին լայնություններում, իսկ հազվադեպ դեպքերում՝ նույնիսկ արևադարձային գոտիներում։ Օրինակ, 1957 թվականի հունվարի 21-22-ին նկատված ինտենսիվ բևեռափայլը տեսանելի էր մեր երկրի հարավային գրեթե բոլոր շրջաններում։

Մի քանի տասնյակ կիլոմետր հեռավորության վրա գտնվող երկու կետերից լուսանկարելով բևեռափայլերը՝ մեծ ճշգրտությամբ որոշվում է բևեռափայլի բարձրությունը։ Սովորաբար բևեռափայլերը գտնվում են մոտ 100 բարձրության վրա կմ,դրանք հաճախ հանդիպում են մի քանի հարյուր կիլոմետր բարձրության վրա, իսկ երբեմն՝ մոտ 1000 մակարդակի վրա կմ.Թեեւ բեւեռափայլի բնույթը հստակեցված է, սակայն այս երեւույթի հետ կապված դեռ շատ չլուծված հարցեր կան։ Ավրորաների ձևերի բազմազանության պատճառները դեռևս անհայտ են։

Խորհրդային երրորդ արբանյակի համաձայն՝ 200-ից 1000 բարձրությունների միջեւ կմօրվա ընթացքում գերակշռում են պառակտված մոլեկուլային թթվածնի դրական իոնները, այսինքն՝ ատոմային թթվածինը (O): Խորհրդային գիտնականները ուսումնասիրում են իոնոսֆերան՝ օգտագործելով Cosmos շարքի արհեստական ​​արբանյակները: Ամերիկացի գիտնականները նաև արբանյակների միջոցով ուսումնասիրում են իոնոլորտը։

Ջերմոսֆերան էկզոսֆերայից բաժանող մակերեսը ենթարկվում է տատանումների՝ կախված արեգակնային ակտիվության փոփոխություններից և այլ գործոններից։ Ուղղահայաց այս տատանումները հասնում են 100-200-ի կմեւ ավելին.

Էկզոսֆերա (ցրման ոլորտ) - մթնոլորտի ամենավերին հատվածը, որը գտնվում է 800-ից բարձր կմ.Այն քիչ է ուսումնասիրվել։ Դիտորդական տվյալների և տեսական հաշվարկների համաձայն, բարձրության հետ էկզոլորտում ջերմաստիճանը ենթադրաբար բարձրանում է մինչև 2000 °: Ի տարբերություն ստորին իոնոսֆերայի, էկզոլորտում գազերը այնքան հազվադեպ են, որ դրանց մասնիկները, շարժվելով հսկայական արագությամբ, գրեթե չեն հանդիպում միմյանց:

Վերջերս ենթադրվում էր, որ մթնոլորտի պայմանական սահմանը գտնվում է մոտ 1000 բարձրության վրա. կմ.Սակայն արհեստական ​​երկրային արբանյակների դանդաղեցման հիման վրա պարզվել է, որ 700-800 բարձրությունների վրա. կմ 1-ում սմ 3պարունակում է ատոմային թթվածնի և ազոտի մինչև 160 հազար դրական իոն։ Սա ենթադրում է, որ մթնոլորտի լիցքավորված շերտերը տարածվում են դեպի տիեզերք շատ ավելի մեծ հեռավորության վրա:

Մթնոլորտի սովորական սահմաններում բարձր ջերմաստիճաններում գազի մասնիկների արագությունը հասնում է մոտավորապես 12-ի կմ/վրկ.Այս արագություններով գազերը աստիճանաբար թողնում են ծանրության տարածքը միջմոլորակային տարածություն: Սա տեղի է ունենում վաղուց։ Օրինակ՝ ջրածնի և հելիումի մասնիկները մի քանի տարիների ընթացքում հեռացվում են միջմոլորակային տարածություն։

Մթնոլորտի բարձր շերտերի ուսումնասիրության ժամանակ հարուստ տվյալներ են ստացվել ինչպես «Կոսմոս» և «Էլեկտրոն» շարքի արբանյակներից, այնպես էլ երկրաֆիզիկական հրթիռներից և «Մարս-1», «Լունա-4» և այլն տիեզերակայաններից։ Արժեքավոր էին նաև տիեզերագնացների ուղիղ դիտարկումները։ Այսպիսով, Վ. Նիկոլաևա-Տերեշկովայի կողմից տիեզերքում արված լուսանկարների համաձայն, պարզվել է, որ 19 բարձրության վրա. կմԵրկրից փոշու շերտ կա. Դա հաստատել են «Վոսխոդ» տիեզերանավի անձնակազմի ստացած տվյալները։ Ըստ երեւույթին, սերտ կապ կա փոշու շերտի եւ այսպես կոչված մայրիկի մարգարիտ ամպերերբեմն դիտվում է մոտ 20-30 բարձրությունների վրակմ.

Մթնոլորտից մինչև արտաքին տարածություն. Նախկին ենթադրությունները, որ Երկրի մթնոլորտից դուրս՝ միջմոլորակային

տարածություն, գազերը շատ հազվադեպ են, և մասնիկների կոնցենտրացիան 1-ում չի գերազանցում մի քանի միավոր սմ 3,չիրականացավ. Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ Երկրի մոտ տարածությունը լցված է լիցքավորված մասնիկներով։ Այս հիման վրա առաջ քաշվեց վարկած Երկրի շուրջը լիցքավորված մասնիկների նկատելիորեն ավելացած պարունակությամբ գոտիների գոյության մասին, այսինքն. ճառագայթային գոտիներ- ներքին և արտաքին: Նոր տվյալները օգնեցին պարզաբանել. Պարզվել է, որ ներքին և արտաքին ճառագայթային գոտիների միջև կան նաև լիցքավորված մասնիկներ։ Նրանց թիվը տատանվում է՝ կախված գեոմագնիսական և արևային ակտիվությունից։ Այսպիսով, ըստ նոր ենթադրության, ճառագայթային գոտիների փոխարեն կան ճառագայթային գոտիներ՝ առանց հստակ սահմանված սահմանների։ Ռադիացիոն գոտիների սահմանները փոխվում են՝ կախված արեգակնային ակտիվությունից։ Երբ այն ուժեղանում է, այսինքն, երբ Արեգակի վրա հայտնվում են հարյուր հազարավոր կիլոմետրեր ցրված գազի բծեր և շիթեր, մեծանում է տիեզերական մասնիկների հոսքը, որոնք սնուցում են Երկրի ճառագայթային գոտիները։

Ռադիացիոն գոտիները վտանգավոր են տիեզերանավերով թռչող մարդկանց համար։ Ուստի տիեզերք թռիչքից առաջ որոշվում է ճառագայթման գոտիների վիճակն ու դիրքը, և տիեզերանավի ուղեծիրն ընտրվում է այնպես, որ այն անցնի ավելացած ճառագայթման տարածքներից դուրս։ Այնուամենայնիվ, մթնոլորտի բարձր շերտերը, ինչպես նաև Երկրին մոտ գտնվող արտաքին տարածությունը դեռևս վատ են ուսումնասիրված:

Մթնոլորտի բարձր շերտերի և մերձերկրային տարածության ուսումնասիրության ժամանակ օգտագործվում են «Կոսմոս» շարքի արբանյակներից և տիեզերական կայաններից ստացված հարուստ տվյալները։

Մթնոլորտի բարձր շերտերն ամենաքիչն են ուսումնասիրված։ բայց ժամանակակից մեթոդներնրա հետազոտությունը թույլ է տալիս հուսալ, որ մոտակա տարիներին մարդը շատ մանրամասներ կիմանա մթնոլորտի կառուցվածքի մասին, որի հատակում նա ապրում է:

Եզրափակելով՝ ներկայացնում ենք մթնոլորտի սխեմատիկ ուղղահայաց հատվածը (նկ. 7): Այստեղ ուղղահայաց բարձունքները գծագրված են կիլոմետրերով, իսկ օդի ճնշումը՝ միլիմետրերով, իսկ հորիզոնական՝ ջերմաստիճանով: Պինդ կորը ցույց է տալիս օդի ջերմաստիճանի փոփոխությունը բարձրության հետ։ Համապատասխան բարձրություններում նշվում են նաև մթնոլորտում նկատված կարևորագույն երևույթները, ինչպես նաև ռադիոզոնդների և մթնոլորտի ձայնային այլ միջոցների հասած առավելագույն բարձրությունները։

Երկրի մթնոլորտը տարասեռ է. տարբեր բարձրություններում նկատվում են օդի տարբեր խտություն և ճնշում, փոփոխվում է ջերմաստիճանը և գազի բաղադրությունը։ Ելնելով շրջակա միջավայրի օդի ջերմաստիճանի վարքագծից (այսինքն՝ ջերմաստիճանը բարձրանում կամ նվազում է) դրանում առանձնանում են հետևյալ շերտերը՝ տրոպոսֆերա, ստրատոսֆերա, մեզոսֆերա, թերմոսֆեր և էկզոլորտ։ Շերտերի միջև սահմանները կոչվում են դադարներ՝ դրանք 4-ն են, քանի որ Էկզոսֆերայի վերին սահմանը շատ մշուշոտ է և հաճախ վերաբերում է մոտ տարածությանը: Մթնոլորտի ընդհանուր կառուցվածքը կարելի է գտնել կից դիագրամում։

Նկ.1 Երկրի մթնոլորտի կառուցվածքը։ Վարկ՝ կայք

Մթնոլորտային ամենացածր շերտը տրոպոսֆերան է, որի վերին սահմանը, որը կոչվում է տրոպոպաուզ, տարբերվում է՝ կախված աշխարհագրական լայնությունից և տատանվում է 8 կմ-ից։ բևեռներում մինչև 20 կմ. արևադարձային լայնություններում. Միջին կամ բարեխառն լայնություններում նրա վերին սահմանը գտնվում է 10-12 կմ բարձրությունների վրա։Տարվա ընթացքում տրոպոսֆերայի վերին սահմանը տատանումներ է ունենում՝ կախված արեգակնային ճառագայթման ժամանումից։ Այսպիսով, ԱՄՆ օդերևութաբանական ծառայության կողմից Երկրի հարավային բևեռում հնչյունների արդյունքում պարզվել է, որ մարտից օգոստոս կամ սեպտեմբեր ընկած ժամանակահատվածում տրոպոսֆերայի կայուն սառեցում է տեղի ունենում, որի արդյունքում կարճ ժամանակահատվածում. օգոստոսին կամ սեպտեմբերին նրա սահմանը բարձրանում է մինչև 11,5 կմ։ Այնուհետև սեպտեմբերից դեկտեմբեր ընկած ժամանակահատվածում այն ​​արագորեն նվազում է և հասնում է իր ամենացածր դիրքին` 7,5 կմ, որից հետո նրա բարձրությունը գործնականում չի փոխվում մինչև մարտ։ Նրանք. տրոպոսֆերան հասնում է իր ամենամեծ հաստությանը ամռանը, իսկ ամենափոքրին՝ ձմռանը:

Հարկ է նշել, որ բացի սեզոնային տատանումներից, կան նաև տրոպոպաուզի բարձրության ամենօրյա տատանումներ։ Նաև նրա դիրքի վրա ազդում են ցիկլոնները և անտիցիկլոնները. առաջինում այն ​​իջնում ​​է, քանի որ. ճնշումը դրանցում ավելի ցածր է, քան շրջապատող օդում, իսկ երկրորդում՝ համապատասխանաբար բարձրանում է։

Տրոպոսֆերան պարունակում է երկրագնդի օդի ընդհանուր զանգվածի մինչև 90%-ը և ամբողջ ջրային գոլորշիների 9/10-ը։ Այստեղ շատ զարգացած է տուրբուլենտությունը, հատկապես մերձմակերևութային և ամենաբարձր շերտերում, զարգանում են բոլոր շերտերի ամպեր, առաջանում են ցիկլոններ և անտիցիկլոններ։ Իսկ Երկրի մակերևույթից արտացոլված ջերմոցային գազերի (ածխաթթու գազ, մեթան, ջրային գոլորշի) կուտակման շնորհիվ արևի ճառագայթները զարգացնում են ջերմոցային էֆեկտ։

Ջերմոցային էֆեկտը կապված է տրոպոսֆերայում օդի ջերմաստիճանի նվազման հետ բարձրության հետ (քանի որ տաքացած Երկիրն ավելի շատ ջերմություն է հաղորդում մակերեսային շերտերին)։ Միջին ուղղահայաց գրադիենտը 0,65 ° / 100 մ է (այսինքն օդի ջերմաստիճանը նվազում է 0,65 ° C-ով յուրաքանչյուր 100 մետր բարձրացման համար): Այսպիսով, եթե Երկրի մակերևույթի մոտ հասարակածի մոտ օդի միջին տարեկան ջերմաստիճանը + 26 ° է, ապա վերին սահմանին -70 °: Տարվա ընթացքում Հյուսիսային բևեռից վերև գտնվող տրոպոպաուզային շրջանում ջերմաստիճանը տատանվում է -45 ° ամռանը մինչև -65 ° ձմռանը:

Բարձրության բարձրացման հետ օդի ճնշումը նույնպես նվազում է՝ կազմելով տրոպոսֆերայի վերին սահմանի մերձմակերևույթի միայն 12-20%-ը։

Տրոպոսֆերայի և ստրատոսֆերայի ծածկող շերտի սահմանին տրոպոպաուզայի շերտ է՝ 1-2 կմ հաստությամբ։ Օդային շերտը, որում ուղղահայաց գրադիենտը նվազում է մինչև 0,2 ° / 100 մ, տրոպոսֆերայի ստորին շրջաններում 0,65 ° / 100 մ-ի դիմաց, սովորաբար ընդունվում է որպես տրոպոպաուզի ստորին սահմաններ:

Տրոպոպաուզի ներսում դիտվում են խստորեն սահմանված ուղղության օդային հոսքեր, որոնք կոչվում են բարձր բարձրության ռեակտիվ հոսքեր կամ ռեակտիվ հոսքեր, որոնք ձևավորվում են իր առանցքի շուրջ Երկրի պտույտի և մթնոլորտի տաքացման ազդեցության տակ արևային ճառագայթման մասնակցությամբ: Ջերմաստիճանի զգալի տարբերություններ ունեցող գոտիների սահմաններում նկատվում են հոսանքներ։ Կան այդ հոսանքների տեղայնացման մի քանի կենտրոններ, օրինակ՝ արկտիկական, մերձարևադարձային, ենթաբևեռային և այլն։ Ռեակտիվ հոսքերի տեղայնացման մասին իմացությունը շատ կարևոր է օդերևութաբանության և ավիացիայի համար. առաջինն օգտագործում է հոսքերը եղանակի ավելի ճշգրիտ կանխատեսման համար, երկրորդը՝ ինքնաթիռների համար թռիչքային երթուղիներ կառուցելու համար, քանի որ. հոսանքների սահմաններում կան ուժեղ փոթորիկ պտտահողմեր, որոնք նման են փոքր պտույտներին, որոնք կոչվում են «պարզ երկնքի տուրբուլենտություն»՝ այս բարձունքներում ամպամածության բացակայության պատճառով։

Բարձր բարձրության ռեակտիվ հոսանքների ազդեցությամբ տրոպոպաուզում հաճախ առաջանում են ճեղքեր, որոնք երբեմն ընդհանրապես անհետանում են, թեև հետո նոր ձևավորվում են։ Սա հատկապես հաճախ նկատվում է մերձարևադարձային լայնություններում, որոնց վրա գերիշխում է հզոր մերձարևադարձային բարձր բարձրության հոսանքը։ Բացի այդ, ընդմիջումների առաջացումը պայմանավորված է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի առումով տրոպոպաուզի շերտերի տարբերությամբ: Օրինակ, լայն անջրպետ կա տաք և ցածր բևեռային տրոպոպաուսի և արևադարձային լայնություններում բարձր և սառը տրոպոպաուսների միջև: Վ վերջին ժամանակներըԱռանձնացվում է նաև բարեխառն լայնությունների տրոպոպաուզի մի շերտ, որը ճեղքեր ունի նախորդ երկու՝ բևեռային և արևադարձային շերտերի հետ։

Երկրի մթնոլորտի երկրորդ շերտը ստրատոսֆերան է։ Ստրատոսֆերան պայմանականորեն կարելի է բաժանել 2 շրջանի. Դրանցից առաջինը, որը գտնվում է մինչև 25 կմ բարձրության վրա, բնութագրվում է գրեթե հաստատուն ջերմաստիճաններով, որոնք հավասար են տրոպոսֆերայի վերին շերտերի ջերմաստիճանին որոշակի տարածքում: Երկրորդ տարածքը կամ ինվերսիայի տարածքը բնութագրվում է օդի ջերմաստիճանի բարձրացմամբ մինչև մոտ 40 կմ բարձրություն: Դա պայմանավորված է թթվածնի և օզոնի կողմից արևի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման կլանմամբ: Ստրատոսֆերայի վերին մասում այս տաքացման շնորհիվ ջերմաստիճանը հաճախ դրական է կամ նույնիսկ համեմատելի մակերեսային օդի ջերմաստիճանի հետ։

Ինվերսիոն շրջանի վերևում կա հաստատուն ջերմաստիճանների շերտ, որը կոչվում է ստրատոպաուզա և հանդիսանում է ստրատոսֆերայի և մեզոսֆերայի սահմանը։ Նրա հաստությունը հասնում է 15 կմ-ի։

Ի տարբերություն տրոպոսֆերայի, տուրբուլենտ խանգարումները հազվադեպ են ստրատոսֆերայում, բայց նկատվում են ուժեղ հորիզոնական քամիներ կամ ռեակտիվ հոսքեր, որոնք փչում են նեղ գոտիներում բևեռներին ուղղված բարեխառն լայնությունների սահմանների երկայնքով: Այս գոտիների դիրքը հաստատուն չէ. դրանք կարող են տեղաշարժվել, ընդլայնվել կամ նույնիսկ ընդհանրապես անհետանալ: Ռեակտիվ հոսանքները հաճախ ներթափանցում են տրոպոսֆերայի վերին շերտեր, կամ հակառակը՝ տրոպոսֆերայի օդային զանգվածները ներթափանցում են ստրատոսֆերայի ստորին շերտեր։ Հատկապես բնորոշ է օդային զանգվածների նման խառնումը մթնոլորտային ճակատների շրջաններում։

Ստրատոսֆերայում քիչ ջրային գոլորշի կա։ Այստեղ օդը շատ չոր է, և, հետևաբար, քիչ ամպեր են գոյանում։ Միայն 20-25 կմ բարձրությունների վրա, գտնվելով բարձր լայնություններում, կարելի է նկատել շատ բարակ նավային ամպեր՝ կազմված գերսառեցված ջրի կաթիլներից։ Օրվա ընթացքում այս ամպերը տեսանելի չեն, բայց մթության սկզբի հետ նրանք կարծես փայլում են Արևի կողմից իրենց լուսավորության պատճառով, որն արդեն ընկել է հորիզոնից ներքև:

Նույն բարձրությունների վրա (20-25 կմ.) Ստորին ստրատոսֆերայում կա, այսպես կոչված, օզոնային շերտ՝ օզոնի ամենաբարձր պարունակությամբ տարածքը, որը ձևավորվում է արևի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցության տակ (կարող եք ավելին իմանալ դրա մասին. այս գործընթացը էջում): Օզոնային շերտը կամ օզոնոսֆերան չափազանց կարևոր է ցամաքում ապրող բոլոր օրգանիզմների կյանքի պահպանման համար՝ կլանելով մահացու ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները մինչև 290 նմ: Այդ պատճառով է, որ կենդանի օրգանիզմները օզոնային շերտից բարձր չեն ապրում, դա Երկրի վրա կյանքի տարածման վերին սահմանն է։

Օզոնը նույնպես փոխվում է մագնիսական դաշտեր, ատոմները քայքայում են մոլեկուլները, տեղի է ունենում իոնացում, գազերի և այլ քիմիական միացությունների նոր ձևավորում։

Մթնոլորտի շերտը ստրատոսֆերայից վերև կոչվում է մեզոսֆերա։ Այն բնութագրվում է օդի ջերմաստիճանի նվազմամբ բարձրության հետ միջին ուղղահայաց գրադիենտով 0,25-0,3 ° / 100 մ, ինչը հանգեցնում է ուժեղ տուրբուլենտության: Մեզոսֆերայի վերին սահմաններում մեզոպաուզա կոչվող տարածքում գրանցվել են մինչև -138 ° C ջերմաստիճան, ինչը բացարձակ նվազագույնն է ամբողջ Երկրի մթնոլորտի համար:

Այստեղ, մեզոպաուզայի սահմաններում, գտնվում է Արեգակից ռենտգենյան ճառագայթների և կարճ ալիքների ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ակտիվ կլանման շրջանի ստորին սահմանը: Էներգիայի այս գործընթացը կոչվում է ճառագայթային ջերմության փոխանցում: Արդյունքում գազը տաքանում և իոնացվում է, ինչի պատճառով մթնոլորտը փայլում է։

75-90 կմ բարձրությունների վրա, մեզոսֆերայի վերին սահմաններում, նկատվել են հատուկ ամպեր՝ զբաղեցնելով հսկայական տարածքներ մոլորակի բևեռային շրջաններում։ Այս ամպերը կոչվում են գիշերային ամպեր՝ մթնշաղին իրենց փայլի պատճառով, որն առաջանում է արևի լույսի արտացոլումից սառցե բյուրեղներից, որոնցից կազմված են այս ամպերը։

Մեզոպաուզայի ներսում օդի ճնշումը 200 անգամ ավելի քիչ է, քան երկրի մակերեսին: Սա ենթադրում է, որ մթնոլորտի գրեթե ողջ օդը կենտրոնացած է նրա 3 ստորին շերտերում՝ տրոպոսֆերա, ստրատոսֆերա և մեզոսֆերա։ Ջերմոսֆերայի և էկզոլորտի ծածկող շերտերը կազմում են ամբողջ մթնոլորտի զանգվածի միայն 0,05%-ը։

Ջերմոսֆերան գտնվում է Երկրի մակերեւույթից 90-ից 800 կմ բարձրության վրա։

Ջերմոսֆերան բնութագրվում է օդի ջերմաստիճանի շարունակական բարձրացմամբ մինչև 200-300 կմ բարձրություններ, որտեղ այն կարող է հասնել 2500 ° C: Ջերմաստիճանի բարձրացումը տեղի է ունենում գազի մոլեկուլների կողմից Արեգակի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ռենտգենյան ճառագայթների և կարճ ալիքի մասի կլանման պատճառով։ Ծովի մակարդակից 300 կմ բարձրության վրա ջերմաստիճանի բարձրացումը դադարում է։

Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ միաժամանակ նվազում է ճնշումը և, հետևաբար, շրջակա օդի խտությունը։ Այսպիսով, եթե թերմոսֆերայի ստորին սահմաններում խտությունը 1,8 × 10 -8 գ / սմ 3 է, ապա վերևում այն ​​արդեն 1,8 × 10 -15 գ / սմ 3 է, ինչը մոտավորապես համապատասխանում է 10 միլիոն - 1 միլիարդ մասնիկի: 1 սմ 3.

Ջերմոսֆերայի բոլոր բնութագրերը, ինչպիսիք են օդի բաղադրությունը, նրա ջերմաստիճանը, խտությունը, ենթակա են ուժեղ տատանումների՝ կախված աշխարհագրական դիրքից, տարվա եղանակից և օրվա ժամից: Փոխվում է անգամ թերմոսֆերայի վերին սահմանի տեղը։

Մթնոլորտի ամենավերին շերտը կոչվում է էկզոլորտ կամ ցրող շերտ։ Նրա ստորին սահմանը անընդհատ փոխվում է շատ լայն շրջանակում. Որպես միջին արժեք ընդունվում է 690-800 կմ բարձրությունը։ Այն սահմանվում է, որտեղ կարելի է անտեսել միջմոլեկուլային կամ միջատոմային բախումների հավանականությունը, այսինքն. միջին հեռավորությունը, որը անցնում է քաոսային շարժվող մոլեկուլը մեկ այլ նմանատիպ մոլեկուլի հետ բախվելուց առաջ (այսպես կոչված՝ ազատ ուղի) այնքան մեծ կլինի, որ իրականում մոլեկուլները չեն բախվի զրոյին մոտ հավանականությամբ։ Այն շերտը, որտեղ տեղի է ունենում նկարագրված երեւույթը, կոչվում է թերմոպաուզա։

Էկզոլորտի վերին սահմանը գտնվում է 2-3 հազար կմ բարձրությունների վրա։ Այն խիստ լղոզված է և աստիճանաբար անցնում է մոտ տարածության վակուումի մեջ։ Երբեմն, այդ պատճառով, էկզոլորտը համարվում է արտաքին տիեզերքի մի մաս, և որպես դրա վերին սահման ընդունվում է 190 հազար կմ բարձրությունը, որի դեպքում արևի ճառագայթման ճնշման ազդեցությունը ջրածնի ատոմների արագության վրա գերազանցում է գրավիտացիոն ձգողականությունը։ Երկրի վրա։ Սա այսպես կոչված. երկրային պսակը՝ բաղկացած ջրածնի ատոմներից։ Երկրի պսակի խտությունը շատ փոքր է՝ ընդամենը 1000 մասնիկ մեկ խորանարդ սանտիմետրում, բայց այս թիվը ավելի քան 10 անգամ գերազանցում է միջմոլորակային տարածության մասնիկների կոնցենտրացիան։

Էկզոսֆերայի չափազանց հազվագյուտ օդի պատճառով մասնիկները Երկրի շուրջը շարժվում են էլիպսաձեւ ուղեծրերով՝ առանց միմյանց բախվելու։ Դրանցից մի քանիսը տիեզերական արագություններով շարժվելով բաց կամ հիպերբոլիկ հետագծերով (ջրածնի և հելիումի ատոմներ) թողնում են մթնոլորտը և գնում տիեզերք, այդ իսկ պատճառով էկզոլորտը կոչվում է ցրման գունդ։

10,045 × 10 3 J / (kg * K) (ջերմաստիճանի միջակայքում 0-100 ° C), C v 8,3710 * 10 3 J / (kg * K) (0-1500 ° C): Օդի լուծելիությունը ջրի մեջ 0 ° С ջերմաստիճանում կազմում է 0,036%, 25 ° С-ում` 0,22%:

Մթնոլորտային կազմը

Մթնոլորտի ձևավորման պատմությունը

Վաղ պատմություն

Ներկայումս գիտությունը չի կարող բացարձակ ճշգրտությամբ հետևել Երկրի ձևավորման բոլոր փուլերին։ Ամենատարածված տեսության համաձայն՝ Երկրի մթնոլորտը ժամանակի ընթացքում եղել է չորս տարբեր կազմով. Այն ի սկզբանե բաղկացած էր միջմոլորակային տարածությունից բռնված թեթև գազերից (ջրածին և հելիում)։ Սա այսպես կոչված առաջնային մթնոլորտ... Հաջորդ փուլում ակտիվ հրաբխային ակտիվությունը հանգեցրեց մթնոլորտի հագեցվածությանը ջրածնից բացի այլ գազերով (ածխաջրածիններ, ամոնիակ, ջրային գոլորշի): Այսպիսով, այն ձևավորվեց երկրորդական մթնոլորտ... Մթնոլորտը վերականգնողական էր. Ավելին, մթնոլորտի ձևավորման գործընթացը որոշվել է հետևյալ գործոններով.

• ջրածնի մշտական ​​արտահոսք միջմոլորակային տարածություն;
• քիմիական ռեակցիաներ մթնոլորտում ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման, կայծակնային արտանետումների և որոշ այլ գործոնների ազդեցության տակ:

Աստիճանաբար այս գործոնները հանգեցրին ձեւավորմանը երրորդական մթնոլորտբնութագրվում է ջրածնի շատ ավելի ցածր պարունակությամբ և ազոտի և ածխածնի երկօքսիդի շատ ավելի բարձր պարունակությամբ (առաջացած քիմիական ռեակցիաներամոնիակից և ածխաջրածիններից):

Կյանքի և թթվածնի առաջացումը

Ֆոտոսինթեզի արդյունքում Երկրի վրա կենդանի օրգանիզմների հայտնվելով, որն ուղեկցվում է թթվածնի արտազատմամբ և ածխածնի երկօքսիդի կլանմամբ, մթնոլորտի կազմը սկսեց փոխվել։ Այնուամենայնիվ, կան տվյալներ (մթնոլորտային թթվածնի իզոտոպային բաղադրության վերլուծություն և ֆոտոսինթեզի ընթացքում թողարկված), որոնք վկայում են մթնոլորտային թթվածնի երկրաբանական ծագման մասին։

Սկզբում թթվածինը ծախսվում էր կրճատված միացությունների օքսիդացման վրա՝ ածխաջրածիններ, օվկիանոսներում պարունակվող երկաթի գունավոր ձևը և այլն։ Այս փուլի վերջում մթնոլորտում թթվածնի պարունակությունը սկսեց աճել։

1990-ական թվականներին փորձարկումներ են իրականացվել փակ էկոլոգիական համակարգի («Կենսոլորտ 2») ստեղծման համար, որի ընթացքում հնարավոր չի եղել ստեղծել միասնական օդային բաղադրությամբ կայուն համակարգ։ Միկրոօրգանիզմների ազդեցությունը հանգեցրել է թթվածնի մակարդակի նվազմանը և ածխաթթու գազի քանակի ավելացմանը։

Ազոտ

Մեծ քանակությամբ N 2-ի առաջացումը պայմանավորված է առաջնային ամոնիակ-ջրածնի մթնոլորտի մոլեկուլային O 2-ով օքսիդացումով, որը սկսել է հոսել մոլորակի մակերևույթից ֆոտոսինթեզի արդյունքում, ինչպես ենթադրվում է, մոտ 3 միլիարդ տարի առաջ: (ըստ մեկ այլ վարկածի՝ մթնոլորտի թթվածինը երկրաբանական ծագում ունի)։ Մթնոլորտի վերին հատվածում ազոտը օքսիդացվում է մինչև NO, օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ և կապվում է ազոտ ամրացնող բակտերիաներով, մինչդեռ N 2-ը մթնոլորտ է արտանետվում նիտրատների և ազոտ պարունակող այլ միացությունների ապանիտրացման արդյունքում։

Ազոտ N 2-ը իներտ գազ է և արձագանքում է միայն կոնկրետ պայմաններում (օրինակ՝ կայծակի հարվածի ժամանակ): Այն կարող է օքսիդացվել և կենսաբանական ձևի վերածվել ցիանոբակտերիաների, որոշ բակտերիաների կողմից (օրինակ՝ հանգույց, ձևավորելով ռիզոբիական սիմբիոզ): լոբազգիներ).

Արդյունաբերական արտադրության մեջ օգտագործվում է մոլեկուլային ազոտի օքսիդացում էլեկտրական արտանետումներով ազոտական ​​պարարտանյութեր, նա նաև հանգեցրեց սելիտրայի եզակի հանքավայրերի ձևավորմանը Չիլիի Ատակամա անապատում։

Ազնիվ գազեր

Վառելիքի այրումը աղտոտող գազերի հիմնական աղբյուրն է (CO, NO, SO 2): Ծծմբի երկօքսիդը օդի O 2-ով օքսիդանում է մինչև SO 3 մթնոլորտի վերին շերտերում, որը փոխազդում է H 2 O և NH 3 գոլորշիների հետ, և ստացված H 2 SO 4 և (NH 4) 2 SO 4-ը վերադառնում են. Երկրի մակերեսը տեղումների հետ միասին. Ներքին այրման շարժիչների օգտագործումը հանգեցնում է մթնոլորտի զգալի աղտոտման ազոտի օքսիդներով, ածխաջրածիններով և Pb միացություններով։

Մթնոլորտի աերոզոլային աղտոտումը պայմանավորված է երկու բնական պատճառներով (հրաբխային ժայթքում, փոշու փոթորիկ, դրեյֆ ծովի ջուրև բույսերի ծաղկափոշու մասնիկներ և այլն), և մարդու տնտեսական գործունեությամբ (հանքաքարերի արդյունահանում և Շինանյութեր, վառելիքի այրում, ցեմենտի պատրաստում և այլն)։ Մթնոլորտի մեջ մասնիկների ինտենսիվ լայնածավալ հեռացումը մեկն է հնարավոր պատճառներըմոլորակի կլիմայի փոփոխությունը.

Առանձին պատյանների մթնոլորտի կառուցվածքը և բնութագրերը

Մթնոլորտի ֆիզիկական վիճակը որոշվում է եղանակով և կլիմայական պայմաններով: Մթնոլորտի հիմնական պարամետրերը՝ օդի խտություն, ճնշում, ջերմաստիճան և կազմ։ Բարձրության բարձրացման հետ օդի խտությունը և մթնոլորտային ճնշումը նվազում են։ Ջերմաստիճանը նույնպես փոխվում է բարձրության փոփոխության հետ։ Մթնոլորտի ուղղահայաց կառուցվածքը բնութագրվում է տարբեր ջերմաստիճանային և էլեկտրական հատկություններով, տարբեր օդային պայմաններով։ Կախված մթնոլորտի ջերմաստիճանից՝ առանձնանում են հետևյալ հիմնական շերտերը՝ տրոպոսֆերա, ստրատոսֆերա, մեզոսֆերա, թերմոսֆերա, էկզոլորտ (ցրվող գունդ)։ Մթնոլորտի անցումային շրջանները հարակից խեցիների միջև կոչվում են համապատասխանաբար տրոպոպաուզա, ստրատոպաուզա և այլն։

Տրոպոսֆերա

Ստրատոսֆերա

Ստրատոսֆերայում երկարաձգվում է մեծ մասըտեղի է ունենում ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման կարճ ալիքային մասը (180-200 նմ) ​​և կարճ ալիքների էներգիայի փոխակերպումը։ Այս ճառագայթների ազդեցության տակ մագնիսական դաշտերը փոխվում են, մոլեկուլները քայքայվում են, տեղի է ունենում իոնացում, գազերի նոր ձևավորում և այլն։ քիմիական միացություններ... Այս գործընթացները կարելի է դիտարկել հյուսիսափայլի, կայծակի և այլ փայլի տեսքով։

Ստրատոսֆերայում և ավելի բարձր շերտերում արեգակնային ճառագայթման ազդեցության տակ գազի մոլեկուլները տարանջատվում են՝ ատոմների (80 կմ-ից բարձր CO 2-ը և H 2-ը դիսոցվում են, 150 կմ-ից բարձր՝ O 2, 300 կմ-ից բարձր՝ H 2): 100-400 կմ բարձրության վրա իոնոլորտում տեղի է ունենում նաև գազերի իոնացում, 320 կմ բարձրության վրա լիցքավորված մասնիկների կոնցենտրացիան (O + 2, O - 2, N + 2) կազմում է 1/300-ը: չեզոք մասնիկների կոնցենտրացիան. Ազատ ռադիկալները առկա են մթնոլորտի վերին շերտերում՝ OH, HO 2 և այլն։

Ստրատոսֆերայում ջրի գոլորշի գրեթե չկա:

Մեզոսֆերա

Մինչև 100 կմ բարձրության վրա մթնոլորտը գազերի միատարր, լավ խառնված խառնուրդ է։ Բարձր շերտերում գազերի բաշխումը բարձրության վրա կախված է դրանց մոլեկուլային զանգվածից, ավելի ծանր գազերի կոնցենտրացիան ավելի արագ է նվազում Երկրի մակերևույթից հեռավորության հետ։ Գազերի խտության նվազման պատճառով ջերմաստիճանը ստրատոսֆերայում 0 ° С-ից նվազում է մինչև մեզոսֆերայում −110 ° С։ Այնուամենայնիվ, 200-250 կմ բարձրությունների վրա առանձին մասնիկների կինետիկ էներգիան համապատասխանում է ~ 1500 ° C ջերմաստիճանի: 200 կմ-ից բարձր ժամանակի և տարածության մեջ նկատվում են գազերի ջերմաստիճանի և խտության զգալի տատանումներ։

Մոտ 2000-3000 կմ բարձրության վրա էկզոլորտն աստիճանաբար անցնում է այսպես կոչված մերձտիեզերական վակուումի մեջ, որը լցված է միջմոլորակային գազի խիստ հազվագյուտ մասնիկներով, հիմնականում ջրածնի ատոմներով։ Բայց այս գազը միջմոլորակային նյութի միայն մի մասն է: Մյուս մասը կազմված է գիսաստղային և մետեորիկ ծագման փոշու նման մասնիկներից։ Բացի այս չափազանց հազվադեպ մասնիկներից, այս տարածություն է ներթափանցում արևային և գալակտիկական ծագման էլեկտրամագնիսական և կորպուսկուլյար ճառագայթումը:

Տրոպոսֆերային բաժին է ընկնում մթնոլորտի զանգվածի մոտ 80%-ը, ստրատոսֆերային՝ մոտ 20%-ը; մեզոսֆերայի զանգվածը 0,3%-ից ոչ ավելի է, թերմոսֆերան մթնոլորտի ընդհանուր զանգվածի 0,05%-ից պակաս է։ Մթնոլորտի էլեկտրական հատկությունների հիման վրա առանձնանում են նեյտրոսֆերան և իոնոսֆերան։ Ներկայումս ենթադրվում է, որ մթնոլորտը տարածվում է 2000-3000 կմ բարձրության վրա։

Կախված մթնոլորտում առկա գազի բաղադրությունից. հոմոսֆերաև հետերոսֆերա. Հետերոսֆերա- սա այն տարածքն է, որտեղ գրավիտացիան ազդում է գազերի տարանջատման վրա, քանի որ դրանց խառնումն այս բարձրության վրա աննշան է: Այստեղից էլ հետերոսֆերայի փոփոխական կազմը։ Դրա տակ ընկած է մթնոլորտի լավ խառնված, միատարր հատվածը, որը կոչվում է հոմոսֆերա: Այս շերտերի միջև սահմանը կոչվում է տուրբոպաուզա, այն գտնվում է մոտ 120 կմ բարձրության վրա:

Մթնոլորտային հատկություններ

Արդեն ծովի մակարդակից 5 կմ բարձրության վրա չմարզված մարդու մոտ առաջանում է թթվածնային քաղց և առանց հարմարվելու մարդու աշխատունակությունը զգալիորեն նվազում է։ Այստեղ ավարտվում է մթնոլորտի ֆիզիոլոգիական գոտին։ Մարդու շնչառությունը անհնար է դառնում 15 կմ բարձրության վրա, թեև մթնոլորտը պարունակում է թթվածին մինչև մոտ 115 կմ:

Մթնոլորտը մեզ մատակարարում է շնչելու համար անհրաժեշտ թթվածին: Այնուամենայնիվ, մթնոլորտի ընդհանուր ճնշման անկման պատճառով, երբ այն բարձրանում է դեպի բարձրություն, թթվածնի մասնակի ճնշումը նույնպես համապատասխանաբար նվազում է:

Մարդու թոքերը մշտապես պարունակում են մոտ 3 լիտր ալվեոլային օդ։ Թթվածնի մասնակի ճնշումը ալվեոլային օդում նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում կազմում է 110 մմ Hg: Արվեստ., ածխաթթու գազի ճնշումը 40 մմ Hg է: Արտ., իսկ ջրի գոլորշին -47 մմ Hg: Արվեստ. Բարձրության բարձրացման հետ թթվածնի ճնշումը նվազում է, իսկ ջրի գոլորշու և ածխաթթու գազի ընդհանուր ճնշումը թոքերում մնում է գրեթե անփոփոխ՝ մոտ 87 մմ Hg: Արվեստ. Թթվածնի հոսքը դեպի թոքեր ամբողջությամբ կդադարի, երբ շրջակա օդի ճնշումը հավասարվի այս արժեքին:

Մոտ 19-20 կմ բարձրության վրա մթնոլորտային ճնշումը իջնում ​​է մինչև 47 մմ Hg։ Արվեստ. Ուստի այս բարձրության վրա մարդու օրգանիզմում ջուրն ու միջանկյալ հեղուկը սկսում են եռալ։ Ճնշված խցիկից դուրս, այս բարձունքներում, մահը տեղի է ունենում գրեթե ակնթարթորեն: Այսպիսով, մարդու ֆիզիոլոգիայի տեսանկյունից «տիեզերքը» սկսվում է արդեն 15-19 կմ բարձրության վրա։

Օդի խիտ շերտերը՝ տրոպոսֆերան և ստրատոսֆերան, պաշտպանում են մեզ վնասակար գործողությունճառագայթում. Օդի բավարար նոսրացման դեպքում, ավելի քան 36 կմ բարձրության վրա, իոնացնող ճառագայթումը - առաջնային տիեզերական ճառագայթները - ինտենսիվ ազդեցություն ունի մարմնի վրա. 40 կմ-ից ավելի բարձրությունների վրա գործում է արեգակնային սպեկտրի ուլտրամանուշակագույն հատվածը, որը վտանգավոր է մարդկանց համար։

Մթնոլորտը (հին հունարեն ἀτμός - գոլորշու և σφαῖρα - գնդիկից) Երկիր մոլորակը շրջապատող գազային պատյան է (երկրագնդը)։ Նրա ներքին մակերեսը ծածկում է հիդրոսֆերան և մասամբ երկրի ընդերքը, արտաքինը սահմանակից է արտաքին տարածության մերձերկրային մասով։

Մթնոլորտն ուսումնասիրող ֆիզիկայի և քիմիայի ճյուղերի ամբողջությունը սովորաբար կոչվում է մթնոլորտի ֆիզիկա։ Մթնոլորտը որոշում է եղանակը Երկրի մակերևույթի վրա, օդերևութաբանությունն ուսումնասիրում է եղանակը, իսկ կլիմայաբանությունը զբաղվում է կլիմայի երկարատև տատանումներով։

Ֆիզիկական հատկություններ

Մթնոլորտի հաստությունը Երկրի մակերեւույթից մոտ 120 կմ է։ Մթնոլորտում օդի ընդհանուր զանգվածը (5,1-5,3) 1018 կգ է։ Դրանցից չոր օդի զանգվածը (5,1352 ± 0,0003) · 1018 կգ է, ջրի գոլորշու ընդհանուր զանգվածը միջինում 1,27 · 1016 կգ է։

Մաքուր չոր օդի մոլային զանգվածը 28,966 գ/մոլ է, օդի խտությունը ծովի մակերեսին մոտավորապես 1,2 կգ/մ3 է։ Ծովի մակարդակում 0 ° C ճնշումը 101,325 կՊա է; կրիտիկական ջերմաստիճան - -140,7 ° C (~ 132,4 K); կրիտիկական ճնշում - 3,7 ՄՊա; Cp 0 ° C - 1,0048 103 J / (կգ K), Cv - 0,7159 103 J / (կգ K) (0 ° C-ում): Օդի լուծելիությունը ջրում (ըստ քաշի) 0 ° C - 0,0036%, 25 ° C - 0,0023%:

Երկրի մակերևույթի «նորմալ պայմանների» համար վերցված են հետևյալը. խտությունը 1,2 կգ/մ3, բարոմետրիկ ճնշում 101,35 կՊա, ջերմաստիճանը գումարած 20 ° C և հարաբերական խոնավությունը 50%: Այս պայմանական ցուցանիշները զուտ ինժեներական նշանակություն ունեն։

Քիմիական բաղադրությունը

Երկրի մթնոլորտը առաջացել է հրաբխային ժայթքման ժամանակ գազերի արտանետման արդյունքում։ Օվկիանոսների և կենսոլորտի առաջացման հետ այն ձևավորվել է նաև հողերում և ճահիճներում ջրի, բույսերի, կենդանիների և դրանց քայքայման արգասիքների հետ գազի փոխանակման շնորհիվ։

Ներկայումս Երկրի մթնոլորտը հիմնականում բաղկացած է գազերից և տարբեր կեղտերից (փոշուց, ջրի կաթիլներից, սառցե բյուրեղներից, ծովի աղ, այրման արտադրանք):

Մթնոլորտը կազմող գազերի կոնցենտրացիան գործնականում հաստատուն է, բացառությամբ ջրի (H2O) և ածխաթթու գազի (CO2):

Չոր օդի կազմը

Ազոտ
Թթվածին
Արգոն
Ջուր
Ածխաթթու գազ
Նեոն
Հելիում
Մեթան
Կրիպտոն
Ջրածին
Քսենոն
Ազոտային օքսիդ

Աղյուսակում նշված գազերից բացի, մթնոլորտը պարունակում է SO2, NH3, CO, օզոն, ածխաջրածիններ, HCl, HF, Hg, I2 գոլորշիներ, ինչպես նաև NO և շատ այլ գազեր՝ փոքր քանակությամբ: Տրոպոսֆերայում մշտապես հայտնաբերվում են մեծ քանակությամբ կասեցված պինդ և հեղուկ մասնիկներ (աերոզոլներ)։

Մթնոլորտի կառուցվածքը

Տրոպոսֆերա

Նրա վերին սահմանը բևեռային 8-10 կմ, բարեխառն գոտում 10-12 կմ և արևադարձային լայնություններում 16-18 կմ բարձրության վրա է։ ավելի ցածր ձմռանը, քան ամռանը: Մթնոլորտի ստորին, հիմնական շերտը պարունակում է մթնոլորտային օդի ընդհանուր զանգվածի ավելի քան 80%-ը և մթնոլորտի ամբողջ ջրային գոլորշիների մոտ 90%-ը։ Տրոպոսֆերայում շատ զարգացած են տուրբուլենտությունը և կոնվեկցիան, առաջանում են ամպեր, զարգանում են ցիկլոններ և անտիցիկլոններ։ Ջերմաստիճանը նվազում է բարձրության աճով 0,65 ° / 100 մ միջին ուղղահայաց գրադիենտով

Տրոպոպաուզա

Անցումային շերտ տրոպոսֆերայից ստրատոսֆերա, մթնոլորտի շերտ, որտեղ ջերմաստիճանը նվազում է բարձրության հետ դադարում է։

Ստրատոսֆերա

11-ից 50 կմ բարձրության վրա գտնվող մթնոլորտի շերտը։ Ջերմաստիճանի աննշան փոփոխություն 11-25 կմ շերտում (ստրատոսֆերայի ստորին շերտ) և դրա բարձրացումը շերտում 25-40 կմ-ով -56,5-ից մինչև 0,8 ° C (ստրատոսֆերայի վերին շերտ կամ ինվերսիոն շրջան) բնորոշ են. Մոտ 40 կմ բարձրության վրա հասնելով մոտ 273 Կ (գրեթե 0 ° C) արժեքի, ջերմաստիճանը մնում է անփոփոխ մինչև մոտ 55 կմ բարձրության վրա: Մշտական ​​ջերմաստիճանի այս շրջանը կոչվում է ստրատոպաուզա և հանդիսանում է ստրատոսֆերայի և մեզոսֆերայի սահմանը:

Ստրատոպաուզա

Մթնոլորտի սահմանային շերտը ստրատոսֆերայի և մեզոսֆերայի միջև։ Ուղղահայաց ջերմաստիճանի բաշխումն ունի առավելագույնը (մոտ 0 ° C):

Մեզոսֆերա

Մեզոսֆերան սկսվում է 50 կմ բարձրությունից և տարածվում մինչև 80-90 կմ։ Ջերմաստիճանը նվազում է բարձրության հետ միջին ուղղահայաց գրադիենտով (0,25-0,3) ° / 100 մ: Հիմնական էներգիայի գործընթացը ճառագայթային ջերմության փոխանցումն է: Բարդ ֆոտոքիմիական պրոցեսները, որոնք ներառում են ազատ ռադիկալներ, թրթռումային գրգռված մոլեկուլներ և այլն, առաջացնում են մթնոլորտի փայլ:

Մեսոպաուզա

Անցումային շերտ մեզոսֆերայի և թերմոսֆերայի միջև: Ուղղահայաց ջերմաստիճանի բաշխման մեջ կա նվազագույն (մոտ -90 ° C):

Pocket Line

Բարձրությունը ծովի մակարդակից, որը պայմանականորեն ընդունվում է որպես Երկրի մթնոլորտի և տիեզերքի սահման։ Ըստ FAI-ի սահմանման՝ Կարման գիծը գտնվում է ծովի մակարդակից 100 կմ բարձրության վրա։

Երկրի մթնոլորտի սահմանը

Ջերմոսֆերա

Վերին սահմանը մոտ 800 կմ է։ Ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 200-300 կմ բարձրություններ, որտեղ հասնում է 1500 Կ կարգի արժեքների, որից հետո մինչև բարձր բարձրությունները մնում է գրեթե անփոփոխ։ Ուլտրամանուշակագույն և ռենտգենյան արևային ճառագայթման և տիեզերական ճառագայթման ազդեցության տակ տեղի է ունենում օդի իոնացում («բևեռային լույսեր») - իոնոլորտի հիմնական տարածքները գտնվում են թերմոսֆերայի ներսում: 300 կմ-ից ավելի բարձրությունների վրա գերակշռում է ատոմային թթվածինը։ Ջերմոսֆերայի վերին սահմանը մեծապես որոշվում է Արեգակի ընթացիկ ակտիվությամբ։ Ցածր ակտիվության ժամանակաշրջաններում, օրինակ՝ 2008-2009 թվականներին, այս շերտի չափերի նկատելի նվազում է նկատվում։

Թերմոպաուզա

Ջերմոսֆերայի գագաթին հարող մթնոլորտի տարածքը: Այս տարածքում արեգակնային ճառագայթման կլանումը աննշան է, և ջերմաստիճանը իրականում չի փոխվում բարձրության հետ:

Էկզոսֆերա (ցրման գունդ)

Էկզոսֆերան ցրման գոտի է, արտաքին մասթերմոսֆերա, որը գտնվում է 700 կմ բարձրության վրա։ Էկզոլորտում գազը շատ հազվադեպ է, և այստեղից է գալիս նրա մասնիկների արտահոսքը միջմոլորակային տարածություն (ցրում):

Մինչև 100 կմ բարձրության վրա մթնոլորտը գազերի միատարր, լավ խառնված խառնուրդ է։ Բարձր շերտերում գազերի բաշխումը բարձրության վրա կախված է դրանց մոլեկուլային զանգվածից, ավելի ծանր գազերի կոնցենտրացիան ավելի արագ է նվազում Երկրի մակերևույթից հեռավորության հետ։ Գազերի խտության նվազման պատճառով ստրատոսֆերայում ջերմաստիճանը իջնում ​​է 0 °C-ից մինչև −110 °C՝ մեզոսֆերայում։ Այնուամենայնիվ, 200-250 կմ բարձրությունների վրա առանձին մասնիկների կինետիկ էներգիան համապատասխանում է ~ 150 ° C ջերմաստիճանի: 200 կմ-ից բարձր ժամանակի և տարածության մեջ նկատվում են գազերի ջերմաստիճանի և խտության զգալի տատանումներ։

Մոտ 2000-3500 կմ բարձրության վրա էկզոլորտն աստիճանաբար անցնում է այսպես կոչված մերձտիեզերական վակուումի մեջ, որը լցված է միջմոլորակային գազի խիստ հազվագյուտ մասնիկներով, հիմնականում ջրածնի ատոմներով։ Բայց այս գազը միջմոլորակային նյութի միայն մի մասն է: Մյուս մասը կազմված է գիսաստղային և մետեորիկ ծագման փոշու նման մասնիկներից։ Ի լրումն չափազանց հազվագյուտ փոշու նման մասնիկներից, այս տարածություն է ներթափանցում արևային և գալակտիկական ծագման էլեկտրամագնիսական և կորպուսկուլյար ճառագայթումը:

Տրոպոսֆերային բաժին է ընկնում մթնոլորտի զանգվածի մոտ 80%-ը, ստրատոսֆերային՝ մոտ 20%-ը; մեզոսֆերայի զանգվածը 0,3%-ից ոչ ավելի է, թերմոսֆերան մթնոլորտի ընդհանուր զանգվածի 0,05%-ից պակաս է։ Մթնոլորտի էլեկտրական հատկությունների հիման վրա առանձնանում են նեյտրոսֆերան և իոնոսֆերան։ Ներկայումս ենթադրվում է, որ մթնոլորտը տարածվում է 2000-3000 կմ բարձրության վրա։

Հոմոսֆերան և հետերոսֆերան տարբերվում են՝ կախված մթնոլորտում գազի բաղադրությունից։ Հետերոսֆերան այն տարածքն է, որտեղ գրավիտացիան ազդում է գազերի տարանջատման վրա, քանի որ դրանց խառնումն այս բարձրության վրա աննշան է: Այստեղից էլ հետերոսֆերայի փոփոխական կազմը։ Դրա տակ ընկած է մթնոլորտի լավ խառնված, բաղադրությամբ միատարր հատվածը, որը կոչվում է հոմոսֆերա։ Այս շերտերի միջև սահմանը կոչվում է տուրբոպաուզա, այն գտնվում է մոտ 120 կմ բարձրության վրա:

Մթնոլորտի այլ հատկություններ և ազդեցություններ մարդու մարմնի վրա

Արդեն ծովի մակարդակից 5 կմ բարձրության վրա չմարզված մարդու մոտ առաջանում է թթվածնային քաղց և առանց հարմարվելու մարդու աշխատունակությունը զգալիորեն նվազում է։ Այստեղ ավարտվում է մթնոլորտի ֆիզիոլոգիական գոտին։ 9 կմ բարձրության վրա մարդու շնչառությունը անհնար է դառնում, թեև մթնոլորտը թթվածին է պարունակում մինչև մոտ 115 կմ:

Մթնոլորտը մեզ մատակարարում է շնչելու համար անհրաժեշտ թթվածին: Այնուամենայնիվ, մթնոլորտի ընդհանուր ճնշման անկման պատճառով, երբ այն բարձրանում է դեպի բարձրություն, թթվածնի մասնակի ճնշումը նույնպես համապատասխանաբար նվազում է:

Մարդու թոքերը մշտապես պարունակում են մոտ 3 լիտր ալվեոլային օդ։ Թթվածնի մասնակի ճնշումը ալվեոլային օդում նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում կազմում է 110 մմ Hg: Արվեստ., ածխաթթու գազի ճնշումը 40 մմ Hg է: Արվեստ., իսկ ջրի գոլորշինը՝ 47 մմ Hg: Արվեստ. Բարձրության բարձրացման հետ թթվածնի ճնշումը նվազում է, իսկ ջրի գոլորշու և ածխաթթու գազի ընդհանուր ճնշումը թոքերում մնում է գրեթե անփոփոխ՝ մոտ 87 մմ Hg: Արվեստ. Թթվածնի հոսքը դեպի թոքեր ամբողջությամբ կդադարի, երբ շրջակա օդի ճնշումը հավասարվի այս արժեքին:

Մոտ 19-20 կմ բարձրության վրա մթնոլորտային ճնշումը իջնում ​​է մինչև 47 մմ Hg։ Արվեստ. Ուստի այս բարձրության վրա մարդու օրգանիզմում ջուրն ու միջանկյալ հեղուկը սկսում են եռալ։ Ճնշված խցիկից դուրս, այս բարձունքներում, մահը տեղի է ունենում գրեթե ակնթարթորեն: Այսպիսով, մարդու ֆիզիոլոգիայի տեսանկյունից «տիեզերքը» սկսվում է արդեն 15-19 կմ բարձրության վրա։

Օդի խիտ շերտերը՝ տրոպոսֆերան և ստրատոսֆերան, պաշտպանում են մեզ ճառագայթման վնասակար ազդեցությունից։ Օդի բավարար նոսրացման դեպքում, ավելի քան 36 կմ բարձրությունների վրա, իոնացնող ճառագայթումը - առաջնային տիեզերական ճառագայթները - ինտենսիվ ազդեցություն ունի մարմնի վրա. 40 կմ-ից ավելի բարձրությունների վրա գործում է արեգակնային սպեկտրի ուլտրամանուշակագույն հատվածը, որը վտանգավոր է մարդկանց համար։

Երբ այն բարձրանում է Երկրի մակերևույթից ավելի մեծ բարձրության վրա, մեզ ծանոթ այնպիսի երևույթներ, որոնք դիտվում են մթնոլորտի ստորին շերտերում, ինչպիսիք են ձայնի տարածումը, աերոդինամիկ բարձրացման և դիմադրության առաջացումը, ջերմության փոխանցումը կոնվեկցիայի միջոցով և այլն: , աստիճանաբար թուլանում են, իսկ հետո ամբողջովին անհետանում։

Օդի հազվադեպ շերտերում ձայնի տարածումն անհնար է։ Մինչև 60-90 կմ բարձրությունները դեռևս հնարավոր է օգտագործել օդի դիմադրությունը և բարձրացումը կառավարվող աերոդինամիկ թռիչքի համար։ Բայց սկսած 100-130 կմ բարձրություններից, յուրաքանչյուր օդաչուի ծանոթ M թվի և ձայնային պատնեշի հասկացությունները կորցնում են իրենց իմաստը. պայմանական գիծԳրպանը, որի հետևում սկսվում է զուտ բալիստիկ թռիչքի տարածքը, որը հնարավոր է կառավարել միայն ռեակտիվ ուժերի միջոցով։

100 կմ-ից բարձր բարձրությունների վրա մթնոլորտը չունի նաև մեկ այլ ուշագրավ հատկություն՝ ջերմային էներգիան կոնվեկցիայի միջոցով կլանելու, վարելու և փոխանցելու ունակությունը (այսինքն՝ օդը խառնելով): Դա նշանակում է որ տարբեր տարրերսարքավորումներ, ապարատներ ուղեծրի համար տիեզերակայանչի կարողանա սառչել դրսից, ինչպես դա սովորաբար արվում է ինքնաթիռում՝ օդային շիթերի և օդային ռադիատորների օգնությամբ: Նման բարձրության վրա, ինչպես ընդհանուր առմամբ տարածության մեջ, միակ ելքըջերմային փոխանցումը ջերմային ճառագայթումն է:

Մթնոլորտի ձևավորման պատմությունը

Ամենատարածված տեսության համաձայն՝ Երկրի մթնոլորտը ժամանակի ընթացքում եղել է երեք տարբեր կազմով. Այն ի սկզբանե բաղկացած էր միջմոլորակային տարածությունից բռնված թեթև գազերից (ջրածին և հելիում)։ Սա այսպես կոչված նախնադարյան մթնոլորտն է (մոտ չորս միլիարդ տարի առաջ): Հաջորդ փուլում ակտիվ հրաբխային ակտիվությունը հանգեցրեց մթնոլորտի հագեցվածությանը ջրածնից բացի այլ գազերով (ածխաթթու գազ, ամոնիակ, ջրային գոլորշի): Այսպես ձևավորվեց երկրորդական մթնոլորտը (մոտ երեք միլիարդ տարի մինչև մեր օրերը): Մթնոլորտը վերականգնողական էր. Ավելին, մթնոլորտի ձևավորման գործընթացը որոշվել է հետևյալ գործոններով.

• թեթև գազերի (ջրածին և հելիում) արտահոսք միջմոլորակային տարածություն.
• քիմիական ռեակցիաներ մթնոլորտում ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման, կայծակնային արտանետումների և որոշ այլ գործոնների ազդեցության տակ:

Աստիճանաբար այս գործոնները հանգեցրին երրորդական մթնոլորտի ձևավորմանը, որը բնութագրվում է շատ ավելի քիչ ջրածնով և շատ ավելի շատ ազոտով և ածխածնի երկօքսիդով (առաջացել է ամոնիակի և ածխաջրածինների քիմիական ռեակցիաների արդյունքում):

Ազոտ

Մեծ քանակությամբ N2 ազոտի առաջացումը պայմանավորված է ամոնիակ-ջրածին մթնոլորտի մոլեկուլային O2 թթվածնով օքսիդացումով, որը ֆոտոսինթեզի արդյունքում սկսել է հոսել մոլորակի մակերեւույթից՝ սկսած 3 միլիարդ տարի առաջ։ Նաև ազոտ N2-ն արտանետվում է մթնոլորտ՝ նիտրատների և ազոտ պարունակող այլ միացությունների ապանիտրացման արդյունքում։ Մթնոլորտի վերին հատվածում ազոտը օզոնով օքսիդանում է մինչև NO:

N2 ազոտը արձագանքում է միայն կոնկրետ պայմաններում (օրինակ՝ կայծակի հարվածի ժամանակ): Օզոնով մոլեկուլային ազոտի օքսիդացումը փոքր քանակությամբ էլեկտրական լիցքերով օգտագործվում է ազոտական ​​պարարտանյութերի արդյունաբերական արտադրության մեջ։ Այն կարող է օքսիդանալ ցածր էներգիայի սպառման դեպքում և վերածվել կենսաբանորեն ակտիվ ձևի ցիանոբակտերիաների (կապույտ-կանաչ ջրիմուռներ) և հանգույցային բակտերիաների կողմից, որոնք ձևավորում են ռիզոբիական սիմբիոզ ընդեղենային բույսերի հետ, այսպես կոչված: սիդերատներ.

Թթվածին

Մթնոլորտի բաղադրությունը սկսեց արմատապես փոխվել Երկրի վրա կենդանի օրգանիզմների հայտնվելուն զուգընթաց՝ ֆոտոսինթեզի արդյունքում, որն ուղեկցվում էր թթվածնի արտազատմամբ և ածխաթթու գազի կլանմամբ։ Սկզբում թթվածինը ծախսվում էր կրճատված միացությունների օքսիդացման վրա՝ ամոնիակ, ածխաջրածիններ, օվկիանոսներում պարունակվող երկաթի գունավոր ձևը և այլն։ Այս փուլի վերջում մթնոլորտում թթվածնի պարունակությունը սկսեց աճել։ Աստիճանաբար ձևավորվեց օքսիդացնող հատկություններով ժամանակակից մթնոլորտ։ Քանի որ դա լուրջ և կտրուկ փոփոխություններ է առաջացրել մթնոլորտում, լիթոսֆերայում և կենսոլորտում տեղի ունեցող բազմաթիվ գործընթացներում, այս իրադարձությունը կոչվում է թթվածնային աղետ:

Ֆաներոզոյական դարաշրջանում մթնոլորտի կազմը և թթվածնի պարունակությունը ենթարկվել են փոփոխությունների։ Դրանք հիմնականում կապված էին օրգանական նստվածքային ապարների նստվածքի արագության հետ: Այսպիսով, ածխի կուտակման ժամանակաշրջաններում մթնոլորտում թթվածնի պարունակությունը, ըստ երևույթին, զգալիորեն գերազանցել է ներկայիս մակարդակը։

Ածխաթթու գազ

CO2-ի պարունակությունը մթնոլորտում կախված է հրաբխային ակտիվությունից և քիմիական գործընթացներերկրագնդի թաղանթներում, բայց ամենից շատ՝ Երկրի կենսոլորտում բիոսինթեզի և օրգանական նյութերի տարրալուծման ինտենսիվության վրա։ Մոլորակի ներկայիս կենսազանգվածի գրեթե ամբողջ մասը (մոտ 2,4 · 1012 տոննա) ձևավորվում է մթնոլորտային օդում պարունակվող ածխածնի երկօքսիդի, ազոտի և ջրային գոլորշու միջոցով: Օվկիանոսում, ճահիճներում և անտառներում թաղված օրգանական նյութերը վերածվում են ածուխի, նավթի և բնական գազի։

Ազնիվ գազեր

Իներտ գազերի՝ արգոնի, հելիումի և կրիպտոնի աղբյուրը հրաբխային ժայթքումներն են և ռադիոակտիվ տարրերի քայքայումը։ Երկիրն ընդհանրապես և մթնոլորտը մասնավորապես սպառված են իներտ գազերով՝ համեմատած տիեզերքի հետ: Ենթադրվում է, որ դրա պատճառը գազերի շարունակական արտահոսքն է միջմոլորակային տարածություն:

Օդի աղտոտվածություն

Վերջերս մարդիկ սկսել են ազդել մթնոլորտի էվոլյուցիայի վրա։ Նրա գործունեության արդյունքը մթնոլորտում ածխաթթու գազի պարունակության մշտական ​​աճն էր՝ նախորդ երկրաբանական դարաշրջաններում կուտակված ածխաջրածնային վառելիքի այրման պատճառով։ Հսկայական քանակությամբ CO2 սպառվում է ֆոտոսինթեզի ընթացքում և ներծծվում համաշխարհային օվկիանոսների կողմից: Այս գազը մթնոլորտ է մտնում կարբոնատի քայքայման պատճառով ժայռերև բուսական և կենդանական ծագման օրգանական նյութեր, ինչպես նաև հրաբխային հետևանքով և արտադրական գործունեությունմարդ. Վերջին 100 տարիների ընթացքում CO2-ի պարունակությունը մթնոլորտում աճել է 10%-ով, ընդ որում հիմնական մասը (360 միլիարդ տոննա) ստացվում է վառելիքի այրումից: Եթե ​​վառելիքի այրման աճի տեմպերը շարունակվեն, ապա առաջիկա 200-300 տարում մթնոլորտում CO2-ի քանակը կկրկնապատկվի և կարող է հանգեցնել կլիմայի գլոբալ փոփոխության։

Վառելիքի այրումը աղտոտող գազերի հիմնական աղբյուրն է (CO, NO, SO2): Ծծմբի երկօքսիդը մթնոլորտային թթվածնով օքսիդանում է մինչև SO3, իսկ ազոտի օքսիդը՝ NO2՝ մթնոլորտի վերին հատվածում, որն իր հերթին փոխազդում է ջրային գոլորշու հետ և առաջանում է. ծծմբական թթուН2SO4-ը և НNO3 ազոտական ​​թթունն ընկնում են Երկրի մակերեսին այսպես կոչված. թթվային անձրեւ. Ներքին այրման շարժիչների օգտագործումը հանգեցնում է մթնոլորտի զգալի աղտոտման ազոտի օքսիդներով, ածխաջրածիններով և կապարի միացություններով (տետրաէթիլ կապար) Pb (CH3CH2) 4.

Մթնոլորտի աերոզոլային աղտոտումը պայմանավորված է ինչպես բնական պատճառներով (հրաբխային ժայթքումներ, փոշու փոթորիկներ, ծովի ջրի կաթիլների և բույսերի ծաղկափոշու տեղափոխում և այլն), այնպես էլ մարդու տնտեսական գործունեության (հանքաքարերի և շինանյութերի արդյունահանում, վառելիքի այրում, ցեմենտի պատրաստում): և այլն): Պինդ մասնիկների ինտենսիվ լայնածավալ հեռացումը մթնոլորտ մոլորակի կլիմայի փոփոխության հնարավոր պատճառներից մեկն է։

(Այցելել է 274 անգամ, 1 այցելություն այսօր)

Օդի պատյանը, որը շրջապատում է մեր մոլորակը և պտտվում դրա հետ, կոչվում է մթնոլորտ։ Մթնոլորտի ողջ զանգվածի կեսը կենտրոնացած է ստորին 5 կմ-ում, իսկ զանգվածի երեք քառորդը՝ ստորին 10 կմ-ում։ Վերևում օդը շատ ավելի բարակ է, թեև դրա մասնիկները գտնվում են երկրի մակերևույթից 2000-3000 կմ բարձրության վրա։

Օդը, որը մենք շնչում ենք, գազերի խառնուրդ է: Դրա մեծ մասը պարունակում է ազոտ՝ 78%, թթվածին՝ 21%։ Արգոնը 1%-ից պակաս է, իսկ 0,03%-ը՝ ածխաթթու գազ: Բազմաթիվ այլ գազեր, ինչպիսիք են կրիպտոնը, քսենոնը, նեոնը, հելիումը, ջրածինը, օզոնը և այլն, կազմում են տոկոսի հազարերորդական և միլիոներորդական մասը: Օդը պարունակում է նաև ջրի գոլորշի, տարբեր նյութերի մասնիկներ, բակտերիաներ, ծաղկափոշի և տիեզերական փոշի։

Մթնոլորտը կազմված է մի քանի շերտերից. Երկրի մակերևույթից մինչև 10-15 կմ բարձրության վրա գտնվող ստորին շերտը կոչվում է տրոպոսֆերա։ Այն տաքանում է Երկրից, ուստի օդի ջերմաստիճանն այստեղ բարձրության հետ իջնում ​​է 6 ° C-ով 1 կիլոմետր բարձրացման համար: Գրեթե ամբողջ ջրային գոլորշիները գտնվում են տրոպոսֆերայում և գործնականում ձևավորվում են բոլոր ամպերը՝ մոտ .. Մոլորակի տարբեր լայնություններից վերև տրոպոսֆերայի բարձրությունը նույնը չէ: Բարձրանում է բևեռներից մինչև 9 կմ, բարեխառն լայնություններում՝ մինչև 10-12 կմ, իսկ հասարակածից՝ մինչև 15 կմ։ Տրոպոսֆերայում տեղի ունեցող գործընթացները՝ օդային զանգվածների ձևավորումն ու տեղաշարժը, ցիկլոնների և անտիցիկլոնների առաջացումը, ամպերի և տեղումների տեսքը, որոշում են երկրի մակերևույթի եղանակը և կլիման:

Տրոպոսֆերայից վեր գտնվում է ստրատոսֆերան, որը տարածվում է մինչև 50-55 կմ։ Տրոպոսֆերան և ստրատոսֆերան բաժանված են տրոպոպաուզի անցումային շերտով՝ 1-2 կմ հաստությամբ։ Ստրատոսֆերայում, մոտ 25 կմ բարձրության վրա, օդի ջերմաստիճանը աստիճանաբար սկսում է բարձրանալ և 50 կմ-ով հասնում է + 10 + 30 ° С: Ջերմաստիճանի նման աճը պայմանավորված է նրանով, որ ստրատոսֆերայում 25-30 կմ բարձրությունների վրա կա օզոնային շերտ։ Երկրի մակերեսին օդում դրա պարունակությունը չնչին է, իսկ մեծ բարձրությունների վրա երկատոմային թթվածնի մոլեկուլները կլանում են արեգակնային ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը` առաջացնելով եռատոմային օզոնի մոլեկուլներ:

Եթե ​​օզոնը գտնվեր մթնոլորտի ստորին շերտերում, նորմալ ճնշման բարձրության վրա, ապա դրա շերտը կունենար ընդամենը 3 մմ հաստություն։ Բայց նույնիսկ այդքան փոքր քանակությամբ այն շատ կարևոր դեր է խաղում՝ կլանում է արևի ճառագայթման մի մասը, որը վնասակար է կենդանի օրգանիզմների համար։

Ստրատոսֆերայի վերևում՝ մինչև մոտ 80 կմ բարձրության վրա, տարածվում է մեզոսֆերան, որտեղ օդի ջերմաստիճանը բարձրության հետ իջնում ​​է մինչև մի քանի տասնյակ աստիճան զրոյից ցածր։

Մթնոլորտի վերին հատվածին բնորոշ է շատ բարձր ջերմաստիճաններև կոչվում է թերմոսֆերա - մոտ .. Այն բաժանված է երկու մասի ՝ իոնոսֆերա - մինչև մոտ 1000 կմ բարձրության վրա, որտեղ օդը բարձր իոնացված է, իսկ էկզոլորտը ՝ ավելի քան 1000 կմ: Իոնոսֆերայում՝ մոլեկուլներ մթնոլորտային գազերկլանում է արևի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը, դրանով իսկ ձևավորելով լիցքավորված ատոմներ և ազատ էլեկտրոններ: Ավրորաները դիտվում են իոնոլորտում։

Մթնոլորտը շատ կարևոր դեր է խաղում մեր մոլորակի կյանքում։ Այն պաշտպանում է Երկիրը ուժեղ ջերմությունից արևի ճառագայթներցերեկը և գիշերը հիպոթերմային: Երկնաքարերի մեծ մասն այրվում է մթնոլորտային շերտերում՝ չհասնելով մոլորակի մակերեսին։ Մթնոլորտը պարունակում է բոլոր օրգանիզմների համար անհրաժեշտ թթվածին, օզոնային վահան, որը պաշտպանում է կյանքը Երկրի վրա արևի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման կործանարար մասից:

ԱՐԵՎԱՅԻՆ ՀԱՄԱԿԱՐԳԻ ՄՈԼՈՐԱԿՆԵՐԻ ՄԹՆՈԼՈՐՏՆԵՐԸ

Մերկուրիի մթնոլորտն այնքան հազվադեպ է, որ, կարելի է ասել, գործնականում գոյություն չունի: Վեներայի օդային թաղանթը բաղկացած է ածխածնի երկօքսիդից (96%) և ազոտից (մոտ 4%), այն շատ խիտ է. մոլորակի մակերեսին մթնոլորտային ճնշումը գրեթե 100 անգամ ավելի մեծ է, քան Երկրի վրա: Մարսի մթնոլորտը նույնպես հիմնականում բաղկացած է ածխաթթու գազից (95%) և ազոտից (2,7%), սակայն դրա խտությունը մոտ 300 անգամ փոքր է, քան Երկրինը, իսկ ճնշումը՝ գրեթե 100 անգամ։ Յուպիտերի տեսանելի մակերեսը իրականում ջրածնային-հելիումի մթնոլորտի վերին շերտն է։ Սատուրնի և Ուրանի օդային ծրարները նույն կազմով են։ Ուրանի գեղեցիկ կապույտ գույնը պայմանավորված է նրա մթնոլորտի վերին մասում մեթանի բարձր կոնցենտրացիայից՝ մոտավորապես .. Նեպտունը, որը պատված է ածխաջրածնային մշուշով, ունի երկու հիմնական ամպի շերտ՝ մեկը բաղկացած է սառեցված մեթանի բյուրեղներից, իսկ երկրորդը՝ գտնվում է ներքևում, պարունակում է ամոնիակ և ջրածնի սուլֆիդ: