Шари атмосфери

Атмосфера Землі являє собою газову оболонку нашої планети. Її нижня межа проходить на рівні земної кори і гідросфери, а верхня переходить в навколоземну область космічного простору. Атмосфера містить близько 78% азоту, 20% кисню, до 1% аргону, вуглекислого газу, водню, гелію, неону і деяких інших газів.

Дана земна оболонка характеризується чітко вираженою шаруватістю. Шари атмосфери визначаються вертикальним розподілом температури і різною щільністю газів на її рівнях. Розрізняють такі шари атмосфери Землі: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, екзосфера. Окремо виділяють іоносферу.

До 80% всієї маси атмосфери становить тропосфера - нижній приземний шар атмосфери. Тропосфера в полярних поясах розташована на рівні до 8-10 км над земною поверхнею, в тропічному поясі - максимально до 16-18 км. Між тропосферою і розміщеним вище шаром -стратосферою знаходиться тропопауза - перехідний шар. У тропосфері температура знижується в міру збільшення висоти, аналогічно з висотою зменшується атмосферний тиск. Середній градієнт температури в тропосфері складає 0,6 ° С на 100 м. Температура на різних рівнях даної оболонки визначається особливостями поглинання сонячного випромінювання та ефективністю конвекції. Майже вся діяльність людини здійснюється в тропосфері. Найвищі гори не виходять за межі тропосфери, тільки повітряний транспорт може перетинати на невелику висоту верхню межу даної оболонки і знаходитися в стратосфері. Велика частка водяної пари міститься в тропосфері, що обумовлює формування майже всіх хмар. Також в тропосфері сконцентровані практично всі аерозолі (пил, дим, тощо), що утворюються на земній поверхні. У прикордонному нижньому шарі тропосфери виражені добові коливання температури, вологості повітря, швидкість вітру звичайно знижена (вона зростає з підвищенням висоти). У тропосфері спостерігається мінливе розчленування товщі повітря на повітряні маси в горизонтальному напрямку, що відрізняються по ряду характеристик в залежності від поясу і місцевості їх формування. На атмосферних фронтах - границях між повітряними масами - утворюються циклони та антициклони, що визначають погоду на певній території протягом конкретного проміжку часу.

Стратосфера є шаром атмосфери між тропосферою і мезосферою. Межі даного шару становлять від 8-16 км до 50-55 км над поверхнею Землі. У стратосфері газовий склад повітря приблизно такий же, як і в тропосфері. Відмінна особливість - зменшення концентрації водяної пари і підвищення вмісту озону. Озоновий шар атмосфери, що захищає біосферу від агресивного впливу ультрафіолетового світла, знаходиться на рівні від 20 до 30 км. У стратосфері температура підвищується з висотою, причому температурні значення визначаються сонячним випромінюванням, а не конвекцією (пересуваннями повітряних мас), як в тропосфері. Нагрівання повітря стратосфери обумовлено поглинанням ультрафіолетового випромінювання озоном.

Над стратосферою простягається мезосфера до рівня 80 км. Цей шар атмосфери характеризується тим, що температура у міру збільшення висоти знижується від 0 ° С до - 90 ° С. Це найбільш холодна область атмосфери.

Вище мезосфери знаходиться термосфера до рівня 500 км. Від кордону з мезосферою до екзосфери температура змінюється приблизно від 200 К до 2000 К. До рівня 500 км щільність повітря зменшується в кілька сот тисяч разів. Відносний склад атмосферних складових термосфери аналогічний приземному шару тропосфери, але зі збільшенням висоти більша кількість кисню переходить в атомарний стан. Певна частка молекул і атомів термосфери знаходиться в іонізованому стані та розподілені в декількох шарах, вони об'єднуються поняттям іоносфера. Характеристики термосфери варіюють у великому діапазоні в залежності від географічної широти, величини сонячної радіації, пори року і доби.

Верхній шар атмосфери - екзосфера. Це самий розріджений шар атмосфери. В екзосфері довжини вільного пробігу частинок настільки величезні, що частки можуть вільно віддалятися в міжпланетний простір. Маса екзосфери становить одну десятимільйонну від загальної маси атмосфери. Нижня межа екзосфери - рівень 450-800 км, а верхньою межею вважається область, де концентрація часток така ж, як у космічному просторі, - кілька тисяч кілометрів від поверхні Землі. Екзосфера складається з плазми - іонізованого газу. Також в екзосфері знаходяться радіаційні пояси нашої планети.