Тропосфера

Самою нижньою частиною атмосфери Землі є тропосфера, яка становить близько 75 % маси атмосфери і 99 % її водної пари та аерозолів. У цьому шарі атмосфери температура знижується з висотою. Назва «тропосфера» походить від грецького «trоpos», що означає поворот, зміна, сфера. Більшість явищ, що відбуваються в тропосфері, мають величезний вплив на щоденну погоду на Землі.

У помірних широтах середня глибина тропосфери становить 17 км, в тропічних районах - до 20 км, а близько полюсів - 7-10 км. Нижня частина тропосфери є планетарним прикордонним шаром глибиною від декількох сотень метрів до 2 км, на який дуже впливають повітряні потоки Землі, а також обриси її суші і час доби. У тропосфері при підйомі через кожні 100 м температура зменшується, в середньому, на 0,65 градуса. Над тропосферою розташована стратосфера, і відділяються вони одна від однієї тропопаузою - тонким перехідним шаром, в якому зі збільшенням висоти припиняється зниження температури. Велика частина атмосферного повітря і значна частина біосфери знаходиться в тропосфері. У цій зоні утворюються всі типи хмар, утворюються повітряні маси і фронти, формуються циклони й антициклони. Саме в тропосфері існує система повітряних течій, або так звана загальна циркуляція атмосфери.

Тропосфера характеризується постійно мінливим горизонтальним поділом на повітряні маси, які залежать від широти і тієї поверхні, над якою вони утворюються. На кордонах повітряних мас - атмосферних фронтах - формуються циклони й антициклони, сприяють переміщенню повітряних мас і фронтів, які викликають періодичні зміни погоди у земної поверхні та в шарах, розташованих вище.

Основна частина водяної пари атмосфери міститься в тропосфері, де сильно розвинена турбулентність, особливо над земною поверхнею. Вміст водяної пари в тропосфері змінюється при взаємодії процесів конденсації, випаровування і горизонтального переносу. Результатами конденсації водяної пари є утворення хмар і випадіння атмосферних опадів у вигляді дощу, снігу і граду, отже, процеси фазових переходів води здійснюються в тропосфері. Тиск повітря у поверхні землі вищий, ніж на верхній межі тропосфери. Процеси, які відбуваються в тропосфері, впливають на погоду і клімат у поверхні Землі. Нижній шар тропосфери називається приземним, він містить багато пилу і летких мікроорганізмів. У цьому шарі добова температура і вологість повітря добре виражені, швидкість вітру зростає з підняттям на висоту. Від прикордонного шару до тропопаузи швидкість вітру збільшується приблизно в 3 рази. У приземному шарі атмосфери спостерігається слабкий вітер, підвищена вологість, вертикальний розподіл температури. Ця зона є місцем існування людини, тварин і рослин.

Вертикальний розподіл температури спостерігається, завдяки особливостям поглинання земного і сонячного випромінювань в тропосфері й конвективної передачі тепла. Водяна пара є основним поглиначем випромінювання в атмосфері, зміст його з висотою зменшується, температура повітря також зменшується. Нагріте повітря від землі пересувається в атмосферу , виникає конвекція, яка і змінює вертикальний розподіл температури. Сонячні промені, проходячи через тропосферу, нагрівають землю, яка віддає тепло назад в атмосферу, де воно накопичується. Цей процес називається парниковим ефектом. Отже, Земля є джерелом тепла для атмосфери.

Склад та будова

На склад і будову тропосфери впливає вихід газів із розломів земної кори та існування життя на Землі. Приземний шар, шар проживання живих організмів, складається з двох важливих газоподібних компонентів: азоту (N2) і кисняя (О2) - відповідно 78 і 21 % обсягу повітряної оболонки Землі. Першорядну роль для живих організмів відіграють вода, кисень і вуглекислий газ. Кругообіг азоту в природі відіграє значиму роль у харчуванні рослин. У процесі фотосинтезу рослини утворюється кисень, який використовується при диханні мікро- і макроорганізмів, та виділяється вуглекислий газ. Водяна пара є необхідним компонентом життя на Землі та сприяє підтримці температури на її поверхні. Вона, здебільшого, надходить в атмосферу при випаровуванні води з океанічної поверхні.