Atmosfer aşağıdaki katmanlardan oluşur. Dünyanın Atmosferi: görünüm ve yapının tarihi. Atmosferin temel unsurları

Atmosferin kalınlığı Dünya yüzeyinden itibaren yaklaşık 120 km'dir. Atmosferdeki havanın toplam kütlesi (5,1-5,3) 10 18 kg'dır. Bunlardan kuru havanın kütlesi 5,1352 ± 0,0003 10 18 kg, su buharının toplam kütlesi ise ortalama 1,27 10 16 kg'dır.

tropopoz

Troposferden stratosfere geçiş katmanı, atmosferin yükseklikle birlikte sıcaklık düşüşünün durduğu katman.

Stratosfer

Atmosferin 11 ila 50 km yükseklikte bulunan tabakası. 11-25 km'lik katmanda (stratosferin alt katmanı) sıcaklıktaki hafif bir değişiklik ve 25-40 km'lik katmanda -56,5 ° 'den 0,8 °' ye (üst stratosfer veya inversiyon bölgesi) yükselmesi tipiktir. Yaklaşık 40 km yükseklikte yaklaşık 273 K (neredeyse 0 °C) değerine ulaşan sıcaklık, yaklaşık 55 km yüksekliğe kadar sabit kalır. Sabit sıcaklıktaki bu bölgeye stratopoz adı verilir ve stratosfer ile mezosfer arasındaki sınırdır.

Stratopoz

Atmosferin stratosfer ile mezosfer arasındaki sınır tabakası. Dikey sıcaklık dağılımında bir maksimum vardır (yaklaşık 0 °C).

Mezosfer

Dünya atmosferi

Dünyanın atmosfer sınırı

Termosfer

Üst sınır yaklaşık 800 km'dir. Sıcaklık 200-300 km yüksekliğe kadar yükselir, burada 1500 K mertebesindeki değerlere ulaşır, daha sonra yüksek rakımlara kadar neredeyse sabit kalır. Ultraviyole ve x-ışını güneş radyasyonunun ve kozmik radyasyonun etkisi altında hava iyonize edilir ("kutup ışıkları") - iyonosferin ana bölgeleri termosferin içinde yer alır. 300 km'nin üzerindeki rakımlarda atomik oksijen hakimdir. Termosferin üst sınırı büyük ölçüde Güneş'in mevcut aktivitesi tarafından belirlenir. Faaliyetin düşük olduğu dönemlerde - örneğin 2008-2009'da - bu katmanın boyutunda gözle görülür bir azalma olur.

Termopause

Atmosferin termosferin üzerindeki bölgesi. Bu bölgede güneş ışınımının emilimi önemsizdir ve sıcaklık aslında yükseklikle değişmez.

Ekzosfer (saçılma küresi)

100 km yüksekliğe kadar atmosfer homojen, iyi karışmış bir gaz karışımıdır. Daha yüksek katmanlarda, gazların yükseklikteki dağılımı moleküler kütlelerine bağlıdır, daha ağır gazların konsantrasyonu Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça daha hızlı azalır. Gaz yoğunluğunun azalması nedeniyle sıcaklık stratosferde 0 °C'den mezosferde -110 °C'ye düşer. Bununla birlikte, 200-250 km yükseklikteki bireysel parçacıkların kinetik enerjisi ~150 °C sıcaklığa karşılık gelir. 200 km'nin üzerinde zaman ve mekanda sıcaklık ve gaz yoğunluğunda önemli dalgalanmalar gözlemleniyor.

Yaklaşık 2000-3500 km yükseklikte, ekzosfer yavaş yavaş sözde yakın uzay boşluğu Gezegenler arası gazın oldukça nadir parçacıklarıyla, özellikle de hidrojen atomlarıyla doludur. Ancak bu gaz gezegenler arası maddenin yalnızca bir kısmı. Diğer kısım kuyruklu yıldız ve meteor kökenli toz benzeri parçacıklardan oluşur. Son derece nadir toz benzeri parçacıklara ek olarak, güneş ve galaktik kökenli elektromanyetik ve korpüsküler radyasyon bu alana nüfuz eder.

Troposfer atmosfer kütlesinin yaklaşık %80'ini, stratosfer ise yaklaşık %20'sini oluşturur; mezosferin kütlesi% 0,3'ten fazla değildir, termosfer ise atmosferin toplam kütlesinin% 0,05'inden azdır. Atmosferdeki elektriksel özelliklere göre nötrosfer ve iyonosfer birbirinden ayrılır. Şu anda atmosferin 2000-3000 km yüksekliğe kadar uzandığına inanılıyor.

Atmosferdeki gazın bileşimine bağlı olarak yayarlar. homosfer Ve heterosfer. heterosfer- bu, yerçekiminin gazların ayrılmasını etkilediği bir alandır, çünkü böyle bir yükseklikte karışmaları ihmal edilebilir düzeydedir. Heterosferin değişken bileşimi bundan kaynaklanmaktadır. Bunun altında atmosferin homojen, iyi karışmış bir kısmı bulunur ve buna homosfer adı verilir. Bu katmanlar arasındaki sınıra turbopause denir, yaklaşık 120 km yükseklikte bulunur.

Atmosferin fizyolojik ve diğer özellikleri

Zaten deniz seviyesinden 5 km yüksekte, eğitimsiz bir kişi oksijen açlığı geliştirir ve adaptasyon olmadan kişinin performansı önemli ölçüde azalır. Burası atmosferin fizyolojik bölgesinin bittiği yerdir. Yaklaşık 115 km'ye kadar atmosferde oksijen bulunmasına rağmen, 9 km yükseklikte insanın nefes alması imkansız hale gelir.

Atmosfer bize solumamız gereken oksijeni sağlar. Ancak yükseklere çıkıldıkça atmosferin toplam basıncının düşmesi nedeniyle oksijenin kısmi basıncı da buna bağlı olarak azalır.

Seyreltilmiş hava katmanlarında sesin yayılması imkansızdır. 60-90 km irtifalara kadar kontrollü aerodinamik uçuş için hava direncini ve kaldırma kuvvetini kullanmak hâlâ mümkündür. Ancak 100-130 km rakımlardan başlayarak, her pilotun aşina olduğu M numarası ve ses bariyeri kavramları anlamını yitiriyor: ötesinde tamamen balistik uçuş alanının başladığı koşullu Karman hattı geçiyor, yalnızca reaktif kuvvetler kullanılarak kontrol edilebilir.

100 km'nin üzerindeki rakımlarda, atmosferde başka bir dikkate değer özellik de eksiktir: termal enerjiyi konveksiyon yoluyla (yani havayı karıştırarak) emme, iletme ve aktarma yeteneği. Bu, yörüngesel uzay istasyonunun çeşitli ekipman elemanlarının, ekipmanının, hava jetleri ve hava radyatörleri yardımıyla genellikle bir uçakta yapıldığı gibi dışarıdan soğutulamayacağı anlamına gelir. Böyle bir yükseklikte, genel olarak uzayda olduğu gibi, ısıyı aktarmanın tek yolu termal radyasyondur.

Atmosferin oluşum tarihi

En yaygın teoriye göre Dünya'nın atmosferi zaman içinde üç farklı bileşimde olmuştur. Başlangıçta gezegenler arası uzaydan yakalanan hafif gazlardan (hidrojen ve helyum) oluşuyordu. Bu sözde birincil atmosfer(yaklaşık dört milyar yıl önce). Bir sonraki aşamada aktif volkanik aktivite, atmosferin hidrojen dışındaki gazlarla (karbon dioksit, amonyak, su buharı) doymasına neden oldu. Bu nasıl ikincil atmosfer(günümüzden yaklaşık üç milyar yıl önce). Bu atmosfer onarıcıydı. Ayrıca atmosferin oluşum süreci aşağıdaki faktörlerle belirlendi:

• hafif gazların (hidrojen ve helyum) gezegenler arası uzaya sızması;
• ultraviyole radyasyon, yıldırım deşarjı ve diğer bazı faktörlerin etkisi altında atmosferde meydana gelen kimyasal reaksiyonlar.

Yavaş yavaş bu faktörler oluşumuna yol açtı. üçüncül atmosfer, çok daha düşük bir hidrojen içeriği ve çok daha yüksek bir nitrojen ve karbon dioksit içeriği (amonyak ve hidrokarbonlardan gelen kimyasal reaksiyonların bir sonucu olarak oluşur) ile karakterize edilir.

Azot

Büyük miktarda nitrojen N2'nin oluşumu, amonyak-hidrojen atmosferinin, 3 milyar yıl öncesinden itibaren fotosentez sonucu gezegenin yüzeyinden gelmeye başlayan moleküler oksijen O2 tarafından oksidasyonundan kaynaklanmaktadır. Nitratların ve diğer nitrojen içeren bileşiklerin denitrifikasyonunun bir sonucu olarak atmosfere nitrojen N2 de salınır. Azot, üst atmosferde ozon tarafından NO'ya oksitlenir.

Azot N2 yalnızca belirli koşullar altında (örneğin, yıldırım düşmesi sırasında) reaksiyonlara girer. Elektrik deşarjları sırasında moleküler nitrojenin ozonla oksidasyonu, nitrojenli gübrelerin endüstriyel üretiminde küçük miktarlarda kullanılır. Baklagiller ile rizobiyal simbiyoz oluşturan siyanobakteriler (mavi-yeşil algler) ve nodül bakterileri tarafından düşük enerji tüketimi ile oksitlenebilir ve biyolojik olarak aktif bir forma dönüştürülebilir. yeşil gübre.

Oksijen

Oksijen salınımı ve karbondioksit emiliminin eşlik ettiği fotosentez sonucunda canlı organizmaların Dünya'ya gelişiyle atmosferin bileşimi kökten değişmeye başladı. Başlangıçta oksijen, indirgenmiş bileşiklerin (amonyak, hidrokarbonlar, okyanuslarda bulunan demirin demir formu vb.) oksidasyonu için harcandı. Bu aşamanın sonunda, atmosferdeki oksijen içeriği artmaya başladı. Yavaş yavaş oksitleyici özelliklere sahip modern bir atmosfer oluştu. Bu durum atmosferde, litosferde ve biyosferde meydana gelen birçok süreçte ciddi ve ani değişikliklere neden olduğundan bu olaya Oksijen felaketi adı verildi.

soy gazlar

Hava kirliliği

Son zamanlarda insan atmosferin evrimini etkilemeye başladı. Faaliyetlerinin sonucu, önceki jeolojik çağlarda biriken hidrokarbon yakıtların yanması nedeniyle atmosferdeki karbondioksit içeriğinde sürekli önemli bir artış oldu. Fotosentez sırasında büyük miktarlarda CO2 tüketilir ve dünya okyanusları tarafından emilir. Bu gaz, karbonat kayalarının, bitki ve hayvan kökenli organik maddelerin ayrışması, volkanizma ve insan üretim faaliyetleri nedeniyle atmosfere girmektedir. Geçtiğimiz 100 yılda atmosferdeki CO2 içeriği %10 oranında arttı ve bunun büyük bir kısmı (360 milyar ton) yakıtın yanmasından kaynaklandı. Yakıt yanmasındaki artış hızı devam ederse, önümüzdeki 200-300 yıl içinde atmosferdeki CO2 miktarı iki katına çıkacak ve küresel iklim değişikliğine yol açabilecektir.

Yakıt yanması kirletici gazların (СО,, SO 2) ana kaynağıdır. Kükürt dioksit, üst atmosferde atmosferik oksijen tarafından SO3'e oksitlenir, bu da su buharı ve amonyakla etkileşime girer ve ortaya çıkan sülfürik asit (H2SO4) ve amonyum sülfat ((NH4)2SO4) geri döner. Dünya'nın yüzeyi sözde şeklindedir. asit yağmuru. İçten yanmalı motorların kullanılması nitrojen oksitler, hidrokarbonlar ve kurşun bileşikleri (tetraetil kurşun Pb (CH3CH2)4) ile önemli hava kirliliğine yol açar.

Atmosferdeki aerosol kirliliği hem doğal nedenlerden (volkanik patlama, toz fırtınaları, deniz suyu damlacıklarının ve bitki polenlerinin sürüklenmesi vb.) hem de insani ekonomik faaliyetlerden (cevher ve inşaat malzemeleri madenciliği, yakıt yakımı, çimento üretimi vb.) kaynaklanmaktadır. .). Katı parçacıkların atmosfere büyük ölçekte yoğun bir şekilde salınması, gezegendeki iklim değişikliğinin olası nedenlerinden biridir.

Ayrıca bakınız

• Jacchia (atmosfer modeli)

Notlar

Bağlantılar

Edebiyat

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B.A. Dushkov"Uzay biyolojisi ve tıbbı" (2. baskı, gözden geçirilmiş ve eklenmiştir), M.: "Prosveshchenie", 1975, 223 sayfa.
2. N. V. Gusakova"Çevre Kimyası", Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192, ISBN 5-222-05386-5 ile
3. Sokolov V. A. Doğal gazların jeokimyası, M., 1971;
4. McEwen M, Phillips L. Atmosferin kimyası, M., 1978;
5. Wark K., Warner S. Hava kirliliği. Kaynaklar ve kontrol, çev. İngilizceden, M.. 1980;
6. Doğal ortamların arka plan kirliliğinin izlenmesi. V. 1, L., 1982.

Atmosfer, Dünya'da yaşamı mümkün kılan şeydir. İlkokuldaki atmosfere ilişkin ilk bilgileri ve gerçekleri öğreniyoruz. Zaten lisede coğrafya derslerinde bu kavrama daha aşinayız.

Dünya atmosferi kavramı

Atmosfer sadece Dünya'da değil diğer gök cisimlerinde de mevcuttur. Bu, gezegenleri çevreleyen gaz kabuğunun adıdır. Farklı gezegenlerin bu gaz katmanının bileşimi önemli ölçüde farklıdır. Hava olarak da adlandırılan hava hakkındaki temel bilgilere ve gerçeklere bakalım.

En önemli bileşeni oksijendir. Bazıları yanlışlıkla dünya atmosferinin tamamen oksijenden oluştuğunu düşünürken, hava aslında bir gaz karışımıdır. %78 nitrojen ve %21 oksijen içerir. Geriye kalan yüzde birlik kısım ise ozon, argon, karbondioksit, su buharını içerir. Bu gazların yüzdesinin küçük olmasına izin verin, ancak önemli bir işlevi yerine getiriyorlar - güneş ışınımı enerjisinin önemli bir bölümünü emiyorlar, böylece armatürün gezegenimizdeki tüm yaşamı küle çevirmesini engelliyorlar. Atmosferin özellikleri yükseklikle birlikte değişir. Örneğin 65 km yükseklikte nitrojen %86, oksijen ise %19'dur.

Dünya atmosferinin bileşimi

• Karbon dioksit Bitki beslenmesi için gereklidir. Atmosferde canlı organizmaların solunum süreci, çürümesi, yanması sonucu ortaya çıkar. Atmosferin bileşiminde bunun bulunmaması, herhangi bir bitkinin varlığını imkansız hale getirecektir.
• Oksijenİnsanlar için atmosferin hayati bir bileşenidir. Onun varlığı tüm canlı organizmaların varlığının bir koşuludur. Atmosferdeki gazların toplam hacminin yaklaşık %20'sini oluşturur.
• Ozon Canlı organizmaları olumsuz yönde etkileyen güneş ultraviyole radyasyonunun doğal bir emicisidir. Çoğu, atmosferin ayrı bir katmanını, yani ozon perdesini oluşturur. Son zamanlarda insan faaliyeti yavaş yavaş çökmeye başlamasına neden oluyor, ancak büyük önem taşıdığı için onu korumak ve restore etmek için aktif çalışmalar yapılıyor.
• su buharı havanın nemini belirler. İçeriği çeşitli faktörlere bağlı olarak değişebilir: hava sıcaklığı, coğrafi konum, mevsim. Düşük sıcaklıklarda havada çok az su buharı bulunur, belki yüzde birden az, yüksek sıcaklıklarda ise bu miktar %4'e ulaşır.
• Yukarıdakilerin hepsine ek olarak, dünya atmosferinin bileşiminde her zaman belirli bir yüzde vardır. katı ve sıvı yabancı maddeler. Bunlar is, kül, deniz tuzu, toz, su damlaları, mikroorganizmalardır. Hem doğal olarak hem de antropojenik yollarla havaya karışabilirler.

Atmosferin katmanları

Ve havanın sıcaklığı, yoğunluğu ve niteliksel bileşimi farklı yüksekliklerde aynı değildir. Bu nedenle atmosferin farklı katmanlarını ayırt etmek gelenekseldir. Her birinin kendine has özelliği var. Atmosferin hangi katmanlarının ayırt edildiğini öğrenelim:

• Troposfer, atmosferin Dünya yüzeyine en yakın katmanıdır. Yüksekliği kutuplardan 8-10 km, tropik bölgelerde ise 16-18 km'dir. Atmosferdeki tüm su buharının %90'ı burada bulunur, dolayısıyla aktif bir bulut oluşumu söz konusudur. Ayrıca bu katmanda havanın hareketi (rüzgar), türbülans, konveksiyon gibi işlemler vardır. Sıcak mevsimde tropik bölgelerde sıcaklık öğle saatlerinde +45 derece ile kutuplarda -65 derece arasında değişmektedir.
• Stratosfer atmosfere en uzak ikinci katmandır. 11 ila 50 km yükseklikte bulunur. Stratosferin alt katmanında sıcaklık yaklaşık -55 olup, Dünya'dan uzaklaştıkça +1˚С'ye yükselir. Bu bölgeye inversiyon adı verilir ve stratosfer ile mezosfer arasındaki sınırdır.
• Mezosfer 50 ila 90 km yükseklikte bulunur. Alt sınırındaki sıcaklık yaklaşık 0'dır, üst sınırında ise -80...-90 ˚С'ye ulaşır. Dünya atmosferine giren meteorlar mezosferde tamamen yanarlar, bu nedenle burada hava parlamaları meydana gelir.
• Termosfer yaklaşık 700 km kalınlığındadır. Kuzey ışıkları atmosferin bu katmanında görülür. Kozmik radyasyonun ve Güneş'ten yayılan radyasyonun etkisi nedeniyle ortaya çıkarlar.
• Ekzosfer, havanın dağıldığı bir bölgedir. Burada gazların konsantrasyonu küçüktür ve gezegenler arası uzaya kademeli olarak kaçışları gerçekleşir.

Dünya atmosferi ile uzay arasındaki sınırın 100 km'lik bir çizgi olduğu düşünülmektedir. Bu hatta Karman hattı denir.

atmosferik basınç

Hava tahminlerini dinlerken sıklıkla barometrik basınç okumalarını duyarız. Peki atmosferik basınç ne anlama geliyor ve bizi nasıl etkileyebilir?

Havanın gazlardan ve yabancı maddelerden oluştuğunu anladık. Bu bileşenlerin her birinin kendi ağırlığı vardır, bu da atmosferin 17. yüzyıla kadar sanıldığı gibi ağırlıksız olmadığı anlamına gelir. Atmosfer basıncı, atmosferin tüm katmanlarının Dünya yüzeyine ve tüm nesnelere baskı yaptığı kuvvettir.

Bilim adamları karmaşık hesaplamalar yaparak atmosferin bir metrekare alana 10.333 kg kuvvetle baskı yaptığını kanıtladılar. Bu, insan vücudunun ağırlığı 12-15 ton olan hava basıncına maruz kalması anlamına gelir. Neden hissetmiyoruz? Bizi dış baskıyı dengeleyen iç baskıdan kurtarır. Yükseklikte atmosfer basıncı çok daha az olduğundan, uçaktayken veya dağların yükseklerindeyken atmosferin basıncını hissedebilirsiniz. Bu durumda fiziksel rahatsızlık, kulak tıkanıklığı, baş dönmesi mümkündür.

Çevredeki atmosfer hakkında çok şey söylenebilir. Onun hakkında pek çok ilginç gerçeği biliyoruz ve bunlardan bazıları şaşırtıcı görünebilir:

• Dünya atmosferinin ağırlığı 5.300.000.000.000.000 tondur.
• Sesin iletilmesine katkıda bulunur. 100 km'den daha yüksek bir rakımda bu özellik, atmosferin bileşimindeki değişiklikler nedeniyle kaybolur.
• Atmosferin hareketi, Dünya yüzeyinin dengesiz ısınmasıyla tetiklenir.
• Hava sıcaklığını ölçmek için termometre, atmosferik basıncı ölçmek için ise barometre kullanılır.
• Atmosferin varlığı gezegenimizi günde 100 ton meteoritten kurtarıyor.
• Havanın bileşimi birkaç yüz milyon yıl boyunca sabit kaldı, ancak hızlı endüstriyel faaliyetlerin başlamasıyla değişmeye başladı.
• Atmosferin 3000 km yüksekliğe kadar uzandığına inanılıyor.

Atmosferin insanlar için değeri

Atmosferin fizyolojik bölgesi 5 km'dir. Deniz seviyesinden 5000 m yükseklikte, kişi, çalışma kapasitesinde bir azalma ve refahta bir bozulma ile ifade edilen oksijen açlığını göstermeye başlar. Bu durum, bu şaşırtıcı gaz karışımının olmadığı bir ortamda insanın hayatta kalamayacağını göstermektedir.

Atmosferle ilgili tüm bilgi ve gerçekler, atmosferin insanlar için önemini doğrulamaktadır. Varlığı sayesinde Dünya'da yaşamın gelişme olasılığı ortaya çıktı. Bugün bile, insanoğlunun eylemleriyle hayat veren havaya verebileceği zararın boyutunu değerlendirdikten sonra, atmosferi korumak ve onarmak için daha fazla önlem düşünmeliyiz.

Atmosfer olarak bilinen Dünya gezegenimizi çevreleyen gaz örtüsü beş ana katmandan oluşur. Bu katmanlar gezegenin yüzeyinde deniz seviyesinden (bazen aşağıda) kaynaklanır ve aşağıdaki sırayla uzaya yükselir:

• Troposfer;
• Stratosfer;
• Mezosfer;
• Termosfer;
• Ekzosfer.

Dünya atmosferinin ana katmanlarının şeması

Bu beş ana katmanın her birinin arasında, hava sıcaklığı, bileşimi ve yoğunluğunda değişikliklerin meydana geldiği "duraklamalar" adı verilen geçiş bölgeleri bulunur. Dünya'nın atmosferi duraklamalarla birlikte toplam 9 katmandan oluşur.

Troposfer: Havanın meydana geldiği yer

Troposfer, atmosferin tüm katmanları arasında (farkında olsanız da olmasanız da) en aşina olduğumuz katmandır, çünkü onun dibinde, yani gezegenin yüzeyinde yaşıyoruz. Dünyanın yüzeyini kaplar ve birkaç kilometre yukarıya doğru uzanır. Troposfer kelimesi "topun değişmesi" anlamına gelir. Bu katman günlük hava durumlarımızın gerçekleştiği yer olduğundan çok uygun bir isim.

Troposfer, gezegenin yüzeyinden başlayarak 6 ila 20 km yüksekliğe kadar yükselir. Bize en yakın katmanın alt üçte birlik kısmı tüm atmosferik gazların %50'sini içerir. Atmosferin tüm bileşiminin nefes alan tek kısmıdır. Havanın, Güneş'in termal enerjisini emen dünya yüzeyi tarafından aşağıdan ısıtılması nedeniyle, yükseklik arttıkça troposferin sıcaklığı ve basıncı azalır.

En üstte tropopoz adı verilen ve troposfer ile stratosfer arasında bir tampon görevi gören ince bir katman bulunur.

Stratosfer: ozonun evi

Stratosfer atmosferin bir sonraki katmanıdır. Dünya yüzeyinden 6-20 km'den 50 km'ye kadar uzanır. Bu, çoğu ticari uçağın uçtuğu ve balonların seyahat ettiği katmandır.

Burada hava yukarı aşağı akmaz, çok hızlı hava akımları halinde yüzeye paralel hareket eder. Güneş ışınımının bir yan ürünü olan doğal olarak oluşan ozon (O3) ve güneşin zararlı ultraviyole ışınlarını absorbe etme yeteneğine sahip oksijenin bolluğu sayesinde, yükseldikçe sıcaklıklar artar (yükseklikle birlikte sıcaklıktaki herhangi bir artış, Dünya'da bilinmektedir). "ters çevirme" olarak meteoroloji.

Stratosferin alt kısmı daha sıcak, üst kısmı daha soğuk olduğundan, atmosferin bu kısmında konveksiyon (hava kütlelerinin dikey hareketleri) nadirdir. Aslında troposferde şiddetli bir fırtınayı stratosferden görebilirsiniz, çünkü katman, fırtına bulutlarının nüfuz etmediği konveksiyon için bir "başlık" görevi görür.

Stratosferi yine bu kez stratopoz adı verilen bir tampon katman takip ediyor.

Mezosfer: Orta atmosfer

Mezosfer, Dünya yüzeyinden yaklaşık 50-80 km uzaklıkta bulunur. Üst mezosfer, sıcaklıkların -143°C'nin altına düşebildiği, Dünya üzerindeki en soğuk doğal yerdir.

Termosfer: Üst atmosfer

Mezosfer ve mezopozu, gezegenin yüzeyinden 80 ila 700 km yükseklikte bulunan ve atmosferik kabuktaki toplam havanın %0,01'inden azını içeren termosfer takip eder. Buradaki sıcaklıklar +2000° C'ye kadar ulaşıyor, ancak havanın güçlü bir şekilde seyrekleşmesi ve ısıyı aktaracak gaz moleküllerinin bulunmaması nedeniyle bu yüksek sıcaklıklar çok soğuk olarak algılanıyor.

Ekzosfer: Atmosfer ve uzayın sınırı

Dünya yüzeyinden yaklaşık 700-10.000 km yükseklikte ekzosfer bulunur - atmosferin dış kenarı, uzayı çevreleyen. Burada meteorolojik uydular Dünya'nın etrafında dönüyor.

İyonosfere ne dersiniz?

İyonosfer ayrı bir katman değildir ve aslında bu terim 60 ila 1000 km yükseklikteki atmosferi ifade etmek için kullanılmaktadır. Mezosferin en üst kısımlarını, termosferin tamamını ve ekzosferin bir kısmını içerir. İyonosfer adını alır çünkü atmosferin bu kısmında Güneş'in radyasyonu, Dünya'nın manyetik alanlarını ve noktasından geçerken iyonize olur. Bu fenomen dünyadan kuzey ışıkları olarak gözlemlenmektedir.

Ve yabancı maddeler (aerosoller). Bileşim açısından, dünya yüzeyine yakın hava %78 nitrojen (N2) ve yaklaşık %21 oksijen (O2) içerir; bu iki element hava hacminin yaklaşık %99'unu oluşturur. Önemli bir oran argona (Ar) aittir - %0,9. Atmosferin önemli bileşenleri ozon (O3), karbondioksit (CO2) ve su buharıdır. Bu gazların önemi öncelikle radyant enerjiyi çok güçlü bir şekilde absorbe etmeleri ve dolayısıyla dünya yüzeyinin ve atmosferinin sıcaklık rejimi üzerinde önemli bir etkiye sahip olmaları gerçeğiyle belirlenir.

Karbondioksit bitki beslenmesinin en önemli bileşenlerinden biridir. Yanma, canlı organizmaların solunumu ve çürüme süreçleri sonucu atmosfere girer, ancak bitkiler tarafından asimilasyon sürecinde tüketilir.

Çoğunluğu ozon tabakası () olarak adlandırılan bölgede yoğunlaşan ozon, canlı organizmalara zararlı olan ultraviyole ışınlarının doğal bir emicisi olarak görev yapar.

Bileşim ayrıca, içinde asılı duran çok sayıda katı ve sıvı yabancı maddeyi de içerir - bunlara aerosoller denir. Doğal ve yapay (antropojenik) kökenlidirler (toz, is, kül, buz ve deniz tuzu kristalleri, su damlacıkları, mikroorganizmalar vb.).

Atmosferin karakteristik bir özelliği, en azından ana gazların (N2, O2, Ar) içeriğinin yükseklikle birlikte biraz değişmesidir. Yani atmosferde 65 km yükseklikte nitrojen içeriği sırasıyla %86, oksijen - 19, argon - 0,91 ve 95 km yükseklikte - 77, %21,3 ve %0,82'dir. Atmosfer havasının bileşiminin hem dikey hem de yatay olarak sabitliği, karıştırılmasıyla korunur.

Dünya havasının modern bileşimi en az birkaç yüz milyon yıl önce oluşturulmuş ve insanın endüstriyel faaliyeti keskin bir şekilde artana kadar değişmeden kalmıştır. İçinde bulunduğumuz yüzyılda, dünya genelinde CO2 içeriğinde yaklaşık %10 - 12 oranında bir artış olmuştur.

Atmosfer karmaşık bir yapıya sahiptir. Sıcaklıktaki yükseklik değişimine göre dört katman ayırt edilir: troposfer (12 km'ye kadar), stratosfer (50 km'ye kadar), mezosfer (80 km'ye kadar) ve termosferi içeren üst katmanlar yavaş yavaş gezegenler arası uzaya dönüşüyor. Troposfer ve mezosferde yükseklik arttıkça azalır, stratosfer ve termosferde ise tam tersine artar.

Troposfer - yüksekliği kutupların üzerinde 8 km'den 17 km'ye (ortalama 12 km) kadar değişen atmosferin alt tabakası. Atmosferin tüm kütlesinin 4/5'ini ve su buharının neredeyse tamamını içerir. Havada nitrojen, oksijen, argon ve karbondioksit hakimdir. Troposferin havası dünyanın yüzeyinden - su ve toprak yüzeyinden ısıtılır. Troposferdeki hava sürekli çalkalanıyor. Su buharı yoğunlaşır ve oluşur, yağmurlar yağar, fırtınalar meydana gelir. Sıcaklık yükseklikle birlikte her 100 m'de ortalama 0,6°C azalır ve üst sınırda — Ekvatorda 70°C ve Kuzey Kutbunda -65°C.

Stratosfer, troposferin üzerindeki atmosferin ikinci katmanıdır. 50 km yüksekliğe kadar uzanır. Stratosferdeki gazlar sürekli olarak karışır, alt kısmında 300 km/saat'e varan hızlara sahip sabit jet hava akımları bulunur. Stratosferdeki gökyüzünün rengi troposferdeki gibi mavi değil, mor görünüyor. Bunun nedeni havanın seyrekleşmesi ve bunun sonucunda güneş ışınlarının neredeyse hiç dağılmamasıdır. Stratosferde çok az su buharı vardır ve aktif bulut oluşumu ve yağış süreçleri yoktur. Bazen yüksek enlemlerde stratosferde 30 km yükseklikte sedef adı verilen ince, parlak bulutlar belirir. Stratosferde, yaklaşık 20-30 km yükseklikte, maksimum ozon konsantrasyonu tabakası - ozon tabakası (ozon ekranı, ozonosfer) salınır. Ozon sayesinde stratosferde ve üst sınırda sıcaklık +50 +55°C arasındadır.

Stratosferin üstünde atmosferin yüksek katmanları vardır - mezosfer ve termosfer.

Mezosfer - orta küre 40-45 ila 80-85 km arasında uzanır. Mezosferde gökyüzünün rengi siyah görünür, gündüz ve gece parlak, titremeyen yıldızlar görünür. Sıcaklık sıfırın altında 75-90°C'ye düşer.

Termosfer mezosferden ve yukarısından uzanır. Üst sınırının 800 km yükseklikte olması gerekiyor. Esas olarak kozmik ışınların etkisi altında oluşan iyonlardan oluşur; gaz molekülleri üzerindeki etkisi yüklü atom parçacıklarına bozunmasına yol açar. Termosferdeki iyon katmanına, yüksek elektrifikasyonla karakterize edilen ve bir ayna gibi uzun ve orta radyo dalgalarının yansıtıldığı iyonosfer adı verilir. İyonosferde, Güneş'ten uçan elektrik yüklü parçacıkların etkisi altında seyrekleşmiş gazların parıltısı ortaya çıkar.

Termosfer, sıcaklıktaki artan bir artışla karakterize edilir: 150 km yükseklikte 220-240°C'ye ulaşır; 500-600 km yükseklikte 1500°C'yi aşıyor.

Termosferin üzerinde (yani 800 km'nin üzerinde) dış küre bulunur, dağılım küresi ise birkaç bin kilometreye kadar uzanan ekzosferdir.

Atmosferin 3000 km yüksekliğe kadar uzandığı şartlı olarak kabul edilmektedir.

Deniz seviyesinde 1013,25 hPa (yaklaşık 760 mmHg). Dünya yüzeyindeki ortalama küresel hava sıcaklığı 15°C iken, sıcaklık subtropikal çöllerde yaklaşık 57°C ile Antarktika'da -89°C arasında değişmektedir. Üstel sayıya yakın bir yasaya göre hava yoğunluğu ve basıncı yükseklikle birlikte azalır.

Atmosferin yapısı. Dikey olarak atmosfer, esas olarak coğrafi konuma, mevsime, günün saatine vb. bağlı olarak dikey sıcaklık dağılımının (şekil) özellikleriyle belirlenen katmanlı bir yapıya sahiptir. Atmosferin alt katmanı - troposfer - sıcaklıktaki yükseklikle bir düşüş (1 km'de yaklaşık 6 ° C) ile karakterize edilir, yüksekliği kutup enlemlerinde 8-10 km'den tropik bölgelerde 16-18 km'ye kadardır. Yükseklik arttıkça hava yoğunluğunun hızla azalması nedeniyle atmosferin toplam kütlesinin yaklaşık %80'i troposferdedir. Troposferin üstünde stratosfer bulunur - genel olarak yükseklikle birlikte sıcaklığın artmasıyla karakterize edilen bir katman. Troposfer ile stratosfer arasındaki geçiş katmanına tropopoz denir. Alt stratosferde, yaklaşık 20 km'lik bir seviyeye kadar, sıcaklık yükseklikle (izotermal bölge olarak adlandırılan bölge) çok az değişir ve hatta çoğu zaman hafifçe azalır. Daha yüksekte, güneş UV ışınımının ozon tarafından emilmesi nedeniyle sıcaklık, başlangıçta yavaş, 34-36 km'den itibaren daha hızlı artar. Stratosferin üst sınırı - stratopoz - maksimum sıcaklığa (260-270 K) karşılık gelen 50-55 km yükseklikte bulunur. Sıcaklığın tekrar yükseklikle düştüğü 55-85 km yükseklikte bulunan atmosfer katmanına mezosfer adı verilir, üst sınırında - mezopoz - yazın sıcaklık 150-160 K'ye, 200- Kışın 230 K Mezopozun üstünde termosfer başlar - sıcaklıkta hızlı bir artışla karakterize edilen, 250 km yükseklikte 800-1200 K değerlerine ulaşan bir katman Güneş'in parçacık ve X-ışını radyasyonu termosferde emilir, meteorlar yavaşlatılır ve yakılır, böylece Dünya'nın koruyucu tabakasının işlevini yerine getirir. Atmosfer gazlarının dağılma nedeniyle dünya uzayına yayıldığı ve atmosferden gezegenler arası uzaya kademeli bir geçişin gerçekleştiği ekzosfer daha da yüksektir.

Atmosferin bileşimi. Yaklaşık 100 km yüksekliğe kadar atmosfer, kimyasal bileşim açısından pratik olarak homojendir ve içindeki havanın ortalama moleküler ağırlığı (yaklaşık 29) sabittir. Dünya yüzeyine yakın atmosfer, nitrojen (hacimce yaklaşık %78,1) ve oksijenden (yaklaşık %20,9) oluşur ve ayrıca az miktarda argon, karbondioksit (karbon dioksit), neon ve diğer sabit ve değişken bileşenleri içerir (bkz. Hava).

Ayrıca atmosferde az miktarda ozon, nitrojen oksit, amonyak, radon vb. bulunur. Havanın ana bileşenlerinin göreceli içeriği zaman içinde sabittir ve farklı coğrafi bölgelerde aynıdır. Su buharı ve ozon içeriği uzay ve zamana göre değişkendir; Düşük içeriğe rağmen atmosferik süreçlerdeki rolleri çok önemlidir.

100-110 km'nin üzerinde oksijen, karbondioksit ve su buharı moleküllerinin ayrışması meydana gelir, dolayısıyla havanın moleküler ağırlığı azalır. Yaklaşık 1000 km yükseklikte hafif gazlar - helyum ve hidrojen - hakim olmaya başlar ve daha da yüksekte, Dünya'nın atmosferi yavaş yavaş gezegenler arası gaza dönüşür.

Atmosferin en önemli değişken bileşeni, su yüzeyinden ve nemli topraktan buharlaşma ve bitkilerin terlemesi yoluyla atmosfere giren su buharıdır. Su buharının bağıl içeriği, dünya yüzeyine yakın yerlerde tropik bölgelerde %2,6'dan kutup enlemlerinde %0,2'ye kadar değişir. Yükseklikle birlikte hızla düşer ve 1,5-2 km yükseklikte zaten yarı yarıya azalır. Ilıman enlemlerdeki atmosferin dikey sütunu yaklaşık 1,7 cm'lik "çökelmiş su tabakası" içerir. Su buharı yoğunlaştığında, yağmur, dolu ve kar şeklinde atmosferik yağışların düştüğü bulutlar oluşur.

Atmosfer havasının önemli bir bileşeni ozondur; %90'ı stratosferde (10 ila 50 km arasında) yoğunlaşmıştır ve yaklaşık %10'u troposferdedir. Ozon, sert UV radyasyonunun (dalga boyu 290 nm'den az) emilmesini sağlar ve bu onun biyosfer için koruyucu rolüdür. Toplam ozon içeriğinin değerleri enlem ve mevsime bağlı olarak 0,22 ila 0,45 cm arasında değişmektedir (p= 1 atm basınçta ve T = 0°C sıcaklıkta ozon tabakasının kalınlığı). Antarktika'da 1980'li yılların başından itibaren ilkbaharda gözlemlenen ozon deliklerinde ozon içeriği 0,07 cm'ye kadar düşebilmekte, yüksek enlemlerde yetişmektedir. Atmosferin önemli bir değişken bileşeni, atmosferdeki içeriği son 200 yılda %35 oranında artan karbondioksittir ve bu, temel olarak antropojenik faktörle açıklanmaktadır. Bitki fotosentezi ve deniz suyundaki çözünürlüğü ile ilişkili olarak enlemsel ve mevsimsel değişkenliği gözlenir (Henry yasasına göre, gazın sudaki çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azalır).

Gezegenin ikliminin oluşumunda önemli bir rol, boyutları birkaç nm'den onlarca mikrona kadar değişen, havada asılı duran katı ve sıvı parçacıklar olan atmosferik aerosol tarafından oynanır. Doğal ve antropojenik kökenli aerosoller vardır. Aerosol, gezegenin yüzeyinden, özellikle çöl bölgelerinden rüzgar tarafından kaldırılan tozun bir sonucu olarak, bitki yaşamı ve insan ekonomik faaliyeti ürünlerinden, volkanik patlamalardan gaz fazı reaksiyonları sürecinde oluşur ve aynı zamanda üst atmosfere giren kozmik tozdan da oluşmuştur. Aerosolün çoğu troposferde yoğunlaşmıştır; volkanik patlamalardan kaynaklanan aerosol, yaklaşık 20 km yükseklikte Junge katmanı adı verilen katmanı oluşturur. En büyük miktarda antropojenik aerosol, araçların ve termik santrallerin, kimya endüstrilerinin, yakıt yanmasının vb. Çalıştırılması sonucu atmosfere girer. Bu nedenle, bazı bölgelerde atmosferin bileşimi, yaratılması gereken sıradan havadan belirgin şekilde farklıdır. atmosferik hava kirliliği seviyesinin izlenmesi ve kontrol edilmesi için özel bir hizmetin.

atmosferik evrim. Modern atmosfer ikincil kökenli gibi görünüyor: yaklaşık 4,5 milyar yıl önce gezegenin oluşumu tamamlandıktan sonra Dünya'nın katı kabuğu tarafından salınan gazlardan oluşmuştur. Dünyanın jeolojik tarihi boyunca atmosfer, bir dizi faktörün etkisi altında bileşiminde önemli değişikliklere uğramıştır: gazların, özellikle daha hafif olanların, uzaya yayılması (uçması); volkanik aktivitenin bir sonucu olarak litosferden gazların salınması; atmosferin bileşenleri ile yer kabuğunu oluşturan kayalar arasındaki kimyasal reaksiyonlar; Güneş UV radyasyonunun etkisi altında atmosferin kendisindeki fotokimyasal reaksiyonlar; gezegenler arası ortamın maddesinin (örneğin meteorik madde) birikmesi (yakalanması). Atmosferin gelişimi jeolojik ve jeokimyasal süreçlerle ve son 3-4 milyar yıldır biyosferin aktivitesiyle de yakından bağlantılıdır. Modern atmosferi oluşturan gazların önemli bir kısmı (azot, karbondioksit, su buharı), volkanik aktivite ve müdahale sırasında ortaya çıktı ve onları Dünya'nın derinliklerinden dışarı taşıdı. Oksijen, yaklaşık 2 milyar yıl önce, başlangıçta okyanusun yüzey sularında ortaya çıkan fotosentetik organizmaların faaliyetlerinin bir sonucu olarak kayda değer miktarlarda ortaya çıktı.

Karbonat yataklarının kimyasal bileşimine ilişkin verilere dayanarak, jeolojik geçmişin atmosferindeki karbondioksit ve oksijen miktarına ilişkin tahminler elde edildi. Fanerozoik (Dünya tarihinin son 570 milyon yılı) boyunca atmosferdeki karbondioksit miktarı, volkanik aktivite düzeyine, okyanus sıcaklığına ve fotosenteze bağlı olarak büyük ölçüde değişiklik gösterdi. Çoğu zaman, atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonu mevcut olandan önemli ölçüde daha yüksekti (10 kata kadar). Fanerozoik'in atmosferindeki oksijen miktarı önemli ölçüde değişti ve artma eğilimi hakim oldu. Prekambriyen atmosferinde, karbondioksit kütlesi, kural olarak, Fanerozoik atmosferinden daha büyük ve oksijen kütlesi daha azdı. Karbondioksit miktarındaki dalgalanmalar geçmişte iklim üzerinde önemli bir etkiye sahip olmuş, karbondioksit konsantrasyonundaki artışla birlikte sera etkisini arttırmış, bu nedenle Fanerozoik'in ana kısmındaki iklim, o döneme göre çok daha sıcak olmuştur. modern çağ.

atmosfer ve yaşam. Atmosfer olmasaydı Dünya ölü bir gezegen olurdu. Organik yaşam, atmosfer ve ona bağlı iklim ve hava durumu ile yakın etkileşim içinde ilerler. Gezegenin bütünüyle karşılaştırıldığında kütlesi önemsiz (yaklaşık milyonda bir) olan atmosfer, tüm yaşam formları için olmazsa olmazdır. Oksijen, nitrojen, su buharı, karbondioksit ve ozon organizmaların yaşamı için en önemli atmosferik gazlardır. Karbondioksit fotosentetik bitkiler tarafından emildiğinde, insanlar da dahil olmak üzere canlıların büyük çoğunluğu tarafından enerji kaynağı olarak kullanılan organik madde oluşur. Enerji kaynağının organik maddenin oksidasyon reaksiyonları ile sağlandığı aerobik organizmaların varlığı için oksijen gereklidir. Bazı mikroorganizmalar (azot sabitleyiciler) tarafından asimile edilen azot, bitkilerin mineral beslenmesi için gereklidir. Güneş'in sert UV ışınlarını emen ozon, güneş ışınımının yaşamı tehdit eden bu kısmını önemli ölçüde zayıflatır. Atmosferdeki su buharının yoğunlaşması, bulutların oluşması ve ardından yağışların yağması, karaya su sağlar ve bu su olmadan hiçbir yaşam biçimi mümkün değildir. Hidrosferdeki organizmaların hayati aktivitesi büyük ölçüde suda çözünmüş atmosferik gazların miktarı ve kimyasal bileşimi ile belirlenir. Atmosferin kimyasal bileşimi önemli ölçüde organizmaların aktivitesine bağlı olduğundan, biyosfer ve atmosfer, bakımı ve evrimi (bkz. Biyojeokimyasal döngüler) tek bir sistemin parçası olarak düşünülebilir. Bir gezegen olarak Dünya'nın tarihi boyunca atmosfer.

Atmosferin radyasyon, ısı ve su dengeleri. Güneş radyasyonu, atmosferdeki tüm fiziksel süreçler için pratik olarak tek enerji kaynağıdır. Atmosferin radyasyon rejiminin ana özelliği sera etkisi olarak adlandırılır: atmosfer, güneş ışınımını dünya yüzeyine oldukça iyi iletir, ancak bir kısmı dünyaya geri dönen dünya yüzeyinin termal uzun dalga radyasyonunu aktif olarak emer. Dünya yüzeyinin ışınımsal ısı kaybını telafi eden karşıt ışınım biçiminde yüzey (bkz. Atmosfer ışınımı). Atmosferin olmadığı durumda dünya yüzeyinin ortalama sıcaklığı -18°C olacaktır, gerçekte ise 15°C'dir. Gelen güneş ışınımı kısmen (yaklaşık %20) atmosfer tarafından emilir (esas olarak su buharı, su damlacıkları, karbon dioksit, ozon ve aerosoller tarafından) ve ayrıca aerosol parçacıkları ve yoğunluk dalgalanmaları (Rayleigh saçılması) tarafından da saçılır (yaklaşık %7). . Dünya yüzeyine ulaşan toplam ışınım kısmen (yaklaşık %23) yansıtılır. Yansıma, albedo adı verilen alttaki yüzeyin yansıtıcılığıyla belirlenir. Ortalama olarak, Dünya'nın integral güneş radyasyonu akısı için albedosu %30'a yakındır. Yeni yağan kar için yüzde birkaçtan (kuru toprak ve kara toprak) %70-90'a kadar değişir. Dünya yüzeyi ile atmosfer arasındaki ışınımsal ısı değişimi esasen albedoya bağlıdır ve dünya yüzeyinin etkin radyasyonu ve atmosferin onun tarafından emilen karşı radyasyonu ile belirlenir. Uzaydan dünya atmosferine giren ve onu geri bırakan radyasyon akılarının cebirsel toplamına radyasyon dengesi denir.

Güneş ışınımının atmosfer ve dünya yüzeyi tarafından emildikten sonra geçirdiği dönüşümler, bir gezegen olarak Dünya'nın ısı dengesini belirler. Atmosferin ana ısı kaynağı dünyanın yüzeyidir; ondan gelen ısı yalnızca uzun dalga radyasyonu şeklinde değil, aynı zamanda konveksiyon yoluyla da aktarılır ve aynı zamanda su buharının yoğunlaşması sırasında da açığa çıkar. Bu ısı girişlerinin payları sırasıyla ortalama %20, %7 ve %23'tür. Doğrudan güneş ışınımının emilmesi nedeniyle buraya yaklaşık% 20 ısı da eklenir. Güneş ışınlarına dik ve atmosferin dışında Dünya'dan Güneş'e ortalama bir mesafede bulunan (güneş sabiti olarak adlandırılan) tek bir alan boyunca birim zaman başına güneş radyasyonunun akışı 1367 W / m2'dir, değişiklikler güneş aktivitesinin döngüsüne bağlı olarak 1-2 W/m2'dir. Yaklaşık %30'luk bir gezegensel albedo ile, gezegene zaman açısından ortalama küresel güneş enerjisi akışı 239 W/m2'dir. Dünya bir gezegen olarak ortalama olarak uzaya aynı miktarda enerji yaydığından, Stefan-Boltzmann yasasına göre, dışarı çıkan termal uzun dalga radyasyonun etkin sıcaklığı 255 K (-18°C)'dir. Aynı zamanda dünya yüzeyinin ortalama sıcaklığı 15°C'dir. 33°C farkı sera etkisinden kaynaklanmaktadır.

Atmosferin bir bütün olarak su dengesi, Dünya yüzeyinden buharlaşan nem miktarının, dünya yüzeyine düşen yağış miktarının eşitliğine karşılık gelir. Okyanusların üzerindeki atmosfer, karaya göre buharlaşma süreçlerinden daha fazla nem alır ve %90'ını yağış şeklinde kaybeder. Okyanuslardaki fazla su buharı hava akımlarıyla kıtalara taşınır. Okyanuslardan kıtalara atmosfere taşınan su buharı miktarı, okyanuslara akan nehir akışının hacmine eşittir.

hava hareketi. Dünya küresel bir şekle sahiptir, bu nedenle yüksek enlemlere tropik bölgelere göre çok daha az güneş radyasyonu gelir. Bunun sonucunda enlemler arasında büyük sıcaklık farkları ortaya çıkar. Okyanusların ve kıtaların göreceli konumu da sıcaklığın dağılımını önemli ölçüde etkiler. Okyanus sularının büyük kütlesi ve suyun yüksek ısı kapasitesi nedeniyle, okyanus yüzeyi sıcaklığındaki mevsimsel dalgalanmalar karadakilere göre çok daha azdır. Bu bakımdan orta ve yüksek enlemlerde okyanuslar üzerindeki hava sıcaklığı yazın kıtalara göre gözle görülür derecede düşük, kışın ise daha yüksektir.

Atmosferin dünyanın farklı bölgelerinde eşit olmayan şekilde ısınması, atmosfer basıncının uzayda eşit olmayan bir dağılımına neden olur. Deniz seviyesinde basınç dağılımı, ekvatora yakın nispeten düşük değerler, subtropiklerde (yüksek basınç kuşakları) bir artış ve orta ve yüksek enlemlerde bir azalma ile karakterize edilir. Aynı zamanda, tropik dışı enlemlerin kıtaları üzerinde, basınç genellikle kışın artar ve yazın düşer, bu da sıcaklık dağılımıyla ilişkilidir. Bir basınç gradyanının etkisi altında hava, yüksek basınç alanlarından düşük basınç alanlarına doğru yönlendirilen bir ivme yaşar ve bu da hava kütlelerinin hareketine yol açar. Hareket eden hava kütleleri aynı zamanda Dünya'nın dönüşünün saptırma kuvvetinden (Coriolis kuvveti), yükseklikle azalan sürtünme kuvvetinden ve eğrisel yörüngeler durumunda merkezkaç kuvvetinden de etkilenir. Havanın türbülanslı karışımı büyük önem taşımaktadır (bkz. Atmosferdeki türbülans).

Karmaşık bir hava akımı sistemi (atmosferin genel dolaşımı), gezegensel basınç dağılımı ile ilişkilidir. Meridyen düzleminde ortalama iki veya üç meridyen dolaşım hücresi izlenir. Ekvatorun yakınında, subtropiklerde ısınan hava yükselip alçalır ve bir Hadley hücresi oluşturur. Ters Ferrell hücresinin havası da oraya iner. Yüksek enlemlerde genellikle doğrudan bir kutup hücresi izlenir. Meridyonel dolaşım hızları 1 m/s veya daha azdır. Coriolis kuvvetinin etkisiyle atmosferin büyük bölümünde orta troposferde yaklaşık 15 m/s hıza sahip batıdan esen rüzgarlar gözlenir. Nispeten istikrarlı rüzgar sistemleri vardır. Bunlara ticaret rüzgarları da dahildir; subtropiklerdeki yüksek basınç kuşaklarından ekvatora doğru belirgin bir doğu bileşeniyle (doğudan batıya) esen rüzgarlar. Musonlar oldukça istikrarlıdır - açıkça belirgin bir mevsimsel karaktere sahip hava akımları: yazın okyanustan anakaraya, kışın ise ters yönde esirler. Hint Okyanusu'ndaki musonlar özellikle düzenlidir. Orta enlemlerde hava kütlelerinin hareketi çoğunlukla batıdır (batıdan doğuya). Bu, yüzlerce ve hatta binlerce kilometreyi kapsayan büyük girdapların (siklonlar ve antisiklonlar) ortaya çıktığı atmosferik cephelerden oluşan bir bölgedir. Tropik bölgelerde de siklonlar meydana gelir; burada boyutları daha küçüktür, ancak tropik siklonlar olarak adlandırılan, kasırga kuvvetine (33 m/s veya daha fazla) ulaşan çok yüksek rüzgar hızları vardır. Atlantik ve Doğu Pasifik'te bunlara kasırga, Batı Pasifik'te ise tayfun denir. Üst troposferde ve alt stratosferde, meridyen Hadley sirkülasyonunun doğrudan hücresini ve ters Ferrell hücresini ayıran alanlarda, nispeten dar, yüzlerce kilometre genişliğinde, sınırları keskin bir şekilde tanımlanmış, içinde rüzgarın 100'e ulaştığı jet akımları sıklıkla gözlenir. -150 ve hatta 200 m/ İle.

İklim ve hava durumu. Fiziksel özellikler bakımından farklılık gösteren dünya yüzeyine farklı enlemlerde gelen güneş ışınımı miktarındaki farklılık, Dünya iklimlerinin çeşitliliğini belirlemektedir. Ekvatordan tropikal enlemlere kadar, dünya yüzeyine yakın hava sıcaklığı ortalama 25-30°C'dir ve yıl içinde çok az değişiklik gösterir. Ekvator bölgesinde genellikle çok fazla yağış düşer ve bu da orada aşırı nem için koşullar yaratır. Tropikal bölgelerde yağış miktarı azalır ve bazı bölgelerde çok az olur. İşte Dünya'nın uçsuz bucaksız çölleri.

Subtropikal ve orta enlemlerde hava sıcaklığı yıl boyunca önemli ölçüde değişir ve yaz ve kış sıcaklıkları arasındaki fark özellikle kıtaların okyanuslardan uzak bölgelerinde büyüktür. Böylece Doğu Sibirya'nın bazı bölgelerinde yıllık hava sıcaklığı genliği 65°С'ye ulaşır. Bu enlemlerdeki nemlendirme koşulları çok çeşitlidir, esas olarak atmosferin genel dolaşım rejimine bağlıdır ve yıldan yıla önemli ölçüde farklılık gösterir.

Kutup enlemlerinde, gözle görülür mevsimsel değişiklikler olsa bile sıcaklık yıl boyunca düşük kalır. Bu, başta Sibirya olmak üzere Rusya topraklarının %65'inden fazlasını kaplayan buz örtüsünün okyanuslarda ve karada yaygın dağılımına ve permafrosta katkıda bulunuyor.

Son yıllarda küresel iklimdeki değişiklikler giderek daha belirgin hale geldi. Sıcaklık yüksek enlemlerde alçak enlemlere göre daha fazla artar; kışın yaza göre daha fazla; geceleri gündüze göre daha fazla. 20. yüzyıl boyunca Rusya'da dünya yüzeyine yakın yıllık ortalama hava sıcaklığı 1,5-2 °C arttı ve Sibirya'nın bazı bölgelerinde birkaç derecelik bir artış gözlendi. Bu, küçük gaz halindeki yabancı maddelerin konsantrasyonundaki artışa bağlı olarak sera etkisindeki artışla ilişkilidir.

Hava, atmosferik dolaşım koşulları ve bölgenin coğrafi konumu tarafından belirlenir, tropik bölgelerde en istikrarlıdır ve orta ve yüksek enlemlerde en değişkendir. Hepsinden önemlisi, atmosferik cephelerin, siklonların ve antisiklonların geçişi, yağış taşıması ve rüzgarın artması nedeniyle hava kütlelerinin değişim bölgelerinde hava değişir. Hava tahminine yönelik veriler, yer tabanlı hava istasyonlarından, gemilerden, uçaklardan ve meteorolojik uydulardan toplanır. Ayrıca bakınız meteoroloji

Atmosferdeki optik, akustik ve elektriksel olaylar. Elektromanyetik radyasyon atmosferde yayıldığında, ışığın hava ve çeşitli parçacıklar (aerosol, buz kristalleri, su damlaları) tarafından kırılması, emilmesi ve saçılması sonucunda çeşitli optik olaylar ortaya çıkar: gökkuşağı, taçlar, hale, serap vb. saçılma gökkubbenin görünen yüksekliğini ve gökyüzünün mavi rengini belirler. Nesnelerin görünürlük aralığı, atmosferdeki ışığın yayılma koşullarına göre belirlenir (bkz. Atmosfer görünürlüğü). Atmosferin farklı dalga boylarındaki şeffaflığı, iletişim aralığını ve Dünya yüzeyinden astronomik gözlemlerin olasılığı da dahil olmak üzere nesnelerin aletlerle tespit edilme olasılığını belirler. Stratosfer ve mezosferdeki optik homojensizliklerin araştırılmasında alacakaranlık olgusu önemli bir rol oynar. Örneğin, alacakaranlığın uzay aracından fotoğraflanması, aerosol katmanlarının tespit edilmesini mümkün kılar. Elektromanyetik radyasyonun atmosferdeki yayılma özellikleri, parametrelerinin uzaktan algılanması yöntemlerinin doğruluğunu belirler. Tüm bu sorular, diğerleri gibi, atmosferik optik tarafından incelenmektedir. Radyo dalgalarının kırılması ve saçılması, radyo alım olanaklarını belirler (bkz. Radyo dalgalarının yayılması).

Sesin atmosferde yayılması sıcaklığın mekansal dağılımına ve rüzgar hızına bağlıdır (bkz. Atmosfer akustiği). Atmosferin uzaktan algılanması ilgi çekicidir. Roketlerin atmosferin üst kısmına fırlattığı patlayıcı patlamaları, rüzgar sistemleri ve stratosfer ile mezosferdeki sıcaklığın seyri hakkında zengin bilgiler sağladı. Sabit tabakalı bir atmosferde, sıcaklık yükseklikle birlikte adyabatik eğimden (9,8 K/km) daha yavaş düştüğünde, iç dalgalar olarak adlandırılanlar ortaya çıkar. Bu dalgalar stratosfere ve hatta mezosfere doğru yayılarak burada zayıflayabilir ve rüzgar ve türbülansın artmasına katkıda bulunabilir.

Dünyanın negatif yükü ve bunun neden olduğu elektrik alanı, atmosfer, elektrik yüklü iyonosfer ve manyetosfer ile birlikte küresel bir elektrik devresi oluşturur. Bulut oluşumu ve yıldırım elektriği önemli bir rol oynar. Yıldırım deşarjı tehlikesi binaların, yapıların, enerji hatlarının ve iletişimin yıldırımdan korunmasına yönelik yöntemlerin geliştirilmesini gerektirmiştir. Bu olgu havacılık için özellikle tehlike oluşturmaktadır. Yıldırım deşarjları, atmosferik adı verilen atmosferik radyo girişimine neden olur (bkz. Islıklı atmosferik). Elektrik alanının gücünde keskin bir artış sırasında, dünya yüzeyinin üzerinde çıkıntı yapan nesnelerin noktalarında ve keskin köşelerinde, dağlardaki bireysel zirvelerde vb. (Elma ışıkları) ortaya çıkan ışık deşarjları gözlenir. Atmosfer her zaman belirli koşullara bağlı olarak büyük ölçüde değişen ve atmosferin elektriksel iletkenliğini belirleyen bir dizi hafif ve ağır iyon içerir. Dünya yüzeyine yakın ana hava iyonlaştırıcıları, kozmik ışınların yanı sıra yer kabuğunda ve atmosferde bulunan radyoaktif maddelerin radyasyonudur. Ayrıca bkz. atmosferik elektrik.

İnsanın atmosfer üzerindeki etkisi. Geçtiğimiz yüzyıllarda insan faaliyetleri nedeniyle atmosferdeki sera gazı konsantrasyonunda artış yaşandı. Karbon dioksit yüzdesi iki yüz yıl önce 2,8-10 2'den 2005'te 3,8-10 2'ye, metan içeriği ise yaklaşık 300-400 yıl önce 0,7-10 1'den yüzyılın başında 1,8-10 2'ye yükseldi. 21'inci yüzyıl; Geçtiğimiz yüzyılda sera etkisindeki artışın yaklaşık %20'si, 20. yüzyılın ortalarına kadar atmosferde neredeyse hiç bulunmayan freonlardan kaynaklandı. Bu maddeler stratosferik ozon tabakasını incelten maddeler olarak kabul edilmektedir ve bunların üretimi 1987 Montreal Protokolü uyarınca yasaklanmıştır. Atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonunun artması, giderek artan miktarlarda kömür, petrol, gaz ve diğer karbon yakıtların yakılmasının yanı sıra, fotosentez yoluyla karbondioksit emilimini azaltan ormansızlaşmadan da kaynaklanmaktadır. Metan konsantrasyonu, petrol ve gaz üretiminin artmasıyla (kayıplarından dolayı), pirinç mahsullerinin genişlemesi ve sığır sayısındaki artışla birlikte artar. Bütün bunlar iklimin ısınmasına katkıda bulunuyor.

Hava durumunu değiştirmek için atmosferik süreçler üzerinde aktif etki yöntemleri geliştirilmiştir. Fırtınalı bulutlarda özel reaktifleri dağıtarak tarım bitkilerini dolu hasarından korumak için kullanılırlar. Havalimanlarında sisi dağıtmak, bitkileri dondan korumak, doğru yerlere yağış miktarını artırmak için bulutları etkilemek veya halka açık etkinlikler sırasında bulutları dağıtmak için de yöntemler vardır.

Atmosferin incelenmesi. Atmosferdeki fiziksel süreçlere ilişkin bilgiler öncelikle, tüm kıtalarda ve birçok adada bulunan kalıcı meteoroloji istasyonları ve direklerinden oluşan küresel bir ağ tarafından gerçekleştirilen meteorolojik gözlemlerden elde edilir. Günlük gözlemler hava sıcaklığı ve nemi, atmosferik basınç ve yağış, bulutluluk, rüzgar vb. hakkında bilgi sağlar. Güneş ışınımı ve dönüşümlerinin gözlemleri aktinometrik istasyonlarda gerçekleştirilir. Atmosferin incelenmesi için büyük önem taşıyan, 30-35 km yüksekliğe kadar radyosondalar yardımıyla meteorolojik ölçümlerin yapıldığı aeroloji istasyon ağlarıdır. Bazı istasyonlarda atmosferik ozon, atmosferdeki elektriksel olaylar ve havanın kimyasal bileşimi hakkında gözlemler yapılıyor.

Yer istasyonlarından elde edilen veriler, Dünya Okyanusunun belirli bölgelerinde kalıcı olarak bulunan "hava durumu gemilerinin" faaliyet gösterdiği okyanuslara ilişkin gözlemlerin yanı sıra araştırmalardan ve diğer gemilerden alınan meteorolojik bilgilerle desteklenmektedir.

Son yıllarda, bulutların fotoğrafını çekmek ve Güneş'ten gelen ultraviyole, kızılötesi ve mikrodalga radyasyon akışını ölçmek için kullanılan aletlerin yerleştirildiği meteorolojik uyduların yardımıyla atmosfer hakkında giderek artan miktarda bilgi elde ediliyor. Uydular dikey sıcaklık profilleri, bulutluluk ve su içeriği, atmosferik radyasyon dengesi unsurları, okyanus yüzeyi sıcaklığı vb. hakkında bilgi edinmeyi mümkün kılar. Radyo sinyallerinin bir navigasyon uydu sisteminden kırılma ölçümlerini kullanarak, şunları yapmak mümkündür: atmosferdeki nem içeriğinin yanı sıra yoğunluk, basınç ve sıcaklığın dikey profillerini belirler. Uyduların yardımıyla, Dünya'nın güneş sabiti ve gezegensel albedosunun değerini açıklığa kavuşturmak, Dünya-atmosfer sisteminin radyasyon dengesinin haritalarını oluşturmak, küçük atmosferik yabancı maddelerin içeriğini ve değişkenliğini ölçmek ve birçok çözümü çözmek mümkün hale geldi. atmosferik fiziğin ve çevresel izlemenin diğer sorunları.

Yandı: Budyko M. I. Geçmişte ve gelecekte iklim. L., 1980; Matveev L. T. Genel meteoroloji kursu. Atmosferin fiziği. 2. baskı. L., 1984; Budyko M.I., Ronov A.B., Yanshin A.L. Atmosferin tarihi. L., 1985; Khrgian A.Kh. Atmosfer Fiziği. M., 1986; Atmosfer: Bir El Kitabı. L., 1991; Khromov S.P., Petrosyants M.A. Meteoroloji ve klimatoloji. 5. baskı. M., 2001.

G. S. Golitsyn, N. A. Zaitseva.