Atmosphäre der Erde

Atmosphäre(von. Altgriechischἀτμός - Dampf und σφαῖρα - Kugel) - Gas Hülse ( Geosphäre) um den Planeten Erde... Seine innere Oberfläche bedeckt Hydrosphäre und teilweise Bellen, der äußere wird vom erdnahen Teil des Weltraums begrenzt.

Die Sektionen der Physik und Chemie, die die Atmosphäre untersuchen, werden normalerweise als bezeichnet Physik der Atmosphäre... Die Atmosphäre definiert das Wetter auf der Erdoberfläche, das Wetter studieren Meteorologie, und langfristige Variationen Klima - Klimatologie.

Die Struktur der Atmosphäre

Die Struktur der Atmosphäre

Troposphäre

Seine obere Grenze liegt auf einer Höhe von 8-10 km in polaren, 10-12 km in gemäßigten und 16-18 km in tropischen Breiten; im Winter niedriger als im Sommer. Die untere Hauptschicht der Atmosphäre. Enthält mehr als 80 % der Gesamtmasse der atmosphärischen Luft und etwa 90 % des gesamten Wasserdampfs in der Atmosphäre. In der Troposphäre stark entwickelt Turbulenz und Konvektion, entstehen Wolken, entwickeln Zyklone und Antizyklone... Die Temperatur sinkt mit zunehmender Höhe mit einer durchschnittlichen Vertikalen Gradient 0,65° / 100m

Für „Normalbedingungen“ an der Erdoberfläche werden angenommen: Dichte 1,2 kg/m3, Luftdruck 101,35 kPa, Temperatur plus 20 °C und relative Luftfeuchtigkeit 50 %. Diese bedingten Indikatoren sind von rein technischer Bedeutung.

Stratosphäre

Die Schicht der Atmosphäre befindet sich in einer Höhe von 11 bis 50 km. Charakteristisch ist eine leichte Temperaturänderung in der Schicht 11-25 km (der unteren Schicht der Stratosphäre) und ihr Anstieg in der Schicht 25-40 km von -56,5 auf 0,8 ° MIT(die obere Schicht der Stratosphäre oder Region Umkehrungen). Nachdem sie in einer Höhe von ca. 40 km einen Wert von ca. 273 K (fast 0°C) erreicht hat, bleibt die Temperatur bis zu einer Höhe von ca. 55 km konstant. Dieser Bereich konstanter Temperatur heißt Stratopause und ist die Grenze zwischen der Stratosphäre und Mesosphäre.

Stratopause

Die Grenzschicht der Atmosphäre zwischen Stratosphäre und Mesosphäre. Die vertikale Temperaturverteilung hat ein Maximum (ca. 0°C).

Mesosphäre

Atmosphäre der Erde

Mesosphäre beginnt auf einer Höhe von 50 km und erstreckt sich auf 80-90 km. Die Temperatur sinkt mit der Höhe mit einem durchschnittlichen vertikalen Gradienten (0,25-0,3) ° / 100 m Der Hauptenergieprozess ist die Strahlungswärmeübertragung. Komplexe photochemische Prozesse, bei denen freie Radikale, schwingungserregte Moleküle usw. bringen die Atmosphäre zum Leuchten.

Mesopause

Übergangsschicht zwischen Mesosphäre und Thermosphäre. Es gibt ein Minimum in der vertikalen Temperaturverteilung (ca. -90 °C).

Taschenlinie

Höhe über dem Meeresspiegel, die konventionell als Grenze zwischen der Erdatmosphäre und dem Weltraum angesehen wird.

Thermosphäre

Hauptartikel: Thermosphäre

Die Obergrenze liegt bei etwa 800 km. Die Temperatur steigt bis in Höhen von 200-300 km an, wo sie Werte in der Größenordnung von 1500 K erreicht, danach bleibt sie bis in große Höhen nahezu konstant. Unter dem Einfluss von ultravioletter und Röntgenstrahlung sowie kosmischer Strahlung kommt es zur Luftionisation (" Polar Lichter") - Hauptgebiete Ionosphäre liegen innerhalb der Thermosphäre. In Höhen über 300 km überwiegt atomarer Sauerstoff.

Atmosphärische Schichten bis zu einer Höhe von 120 km

Exosphäre (Orb der Dispersion)

Exosphäre- die Streuzone, der äußere Teil der Thermosphäre, oberhalb von 700 km. Das Gas in der Exosphäre ist sehr verdünnt, und daher treten seine Teilchen in den interplanetaren Raum aus ( Ableitung).

Bis zu einer Höhe von 100 km ist die Atmosphäre ein homogenes, gut gemischtes Gasgemisch. In höheren Schichten hängt die Verteilung der Gase entlang der Höhe von ihren Molekülmassen ab, die Konzentration schwerer Gase nimmt mit zunehmender Entfernung von der Erdoberfläche schneller ab. Aufgrund der Abnahme der Dichte von Gasen sinkt die Temperatur von 0 ° C in der Stratosphäre auf -110 ° C in der Mesosphäre. Allerdings entspricht die kinetische Energie einzelner Teilchen in Höhen von 200-250 km einer Temperatur von ~ 1500 °C. Oberhalb von 200 km werden erhebliche Schwankungen der Temperatur und Dichte von Gasen in Zeit und Raum beobachtet.

In einer Höhe von etwa 2000-3000 km verwandelt sich die Exosphäre allmählich in die sogenannte raumnahes Vakuum, das mit hoch verdünnten Teilchen interplanetaren Gases gefüllt ist, hauptsächlich Wasserstoffatome. Aber dieses Gas ist nur ein Bruchteil der interplanetaren Materie. Der andere Teil besteht aus staubartigen Partikeln kometen- und meteorischen Ursprungs. In diesen Raum dringt neben extrem verdünnten staubartigen Partikeln elektromagnetische und korpuskulare Strahlung solaren und galaktischen Ursprungs ein.

Die Troposphäre macht etwa 80% der Masse der Atmosphäre aus, die Stratosphäre - etwa 20%; die Masse der Mesosphäre beträgt nicht mehr als 0,3%, die Thermosphäre weniger als 0,05% der Gesamtmasse der Atmosphäre. Anhand der elektrischen Eigenschaften in der Atmosphäre werden Neutrosphäre und Ionosphäre unterschieden. Derzeit wird angenommen, dass sich die Atmosphäre bis in eine Höhe von 2000-3000 km erstreckt.

Je nach Zusammensetzung des Gases in der Atmosphäre Homosphäre und Heterosphäre. Heterosphäre - Dies ist der Bereich, in dem die Schwerkraft die Trennung von Gasen beeinflusst, da ihre Vermischung in dieser Höhe vernachlässigbar ist. Daher die variable Zusammensetzung der Heterosphäre. Darunter liegt ein gut durchmischter, homogener Teil der Atmosphäre, genannt Homosphäre... Die Grenze zwischen diesen Schichten heißt Turbopause, liegt es auf einer Höhe von etwa 120 km.

Physikalische Eigenschaften

Die Dicke der Atmosphäre beträgt ungefähr 2000 - 3000 km von der Erdoberfläche entfernt. Totale Masse Luft- (5.1-5.3) × 10 18 kg. Molmasse saubere trockene Luft ist 28,966. Druck bei 0°C auf Meereshöhe 101.325 kPa; kritische Temperatur 140,7°C; kritischer Druck 3,7 MPa; C P 1,0048 × 10 3 J / (kg K) (bei 0 ° C), C v 0,7159 × 10 3 J / (kg K) (bei 0 ° C). Löslichkeit der Luft in Wasser bei 0 ° C - 0,036%, bei 25 ° C - 0,22%.

Physiologische und andere Eigenschaften der Atmosphäre

Bereits in einer Höhe von 5 km über dem Meeresspiegel hat ein ungeübter Mensch Sauerstoffmangel und ohne Anpassung wird die menschliche Leistungsfähigkeit erheblich reduziert. Hier endet die physiologische Zone der Atmosphäre. In einer Höhe von 15 km wird das Atmen des Menschen unmöglich, obwohl die Atmosphäre bis zu etwa 115 km Sauerstoff enthält.

Die Atmosphäre versorgt uns mit dem Sauerstoff, den wir zum Atmen brauchen. Durch den mit zunehmender Höhe sinkenden Gesamtdruck der Atmosphäre nimmt jedoch auch der Sauerstoffpartialdruck entsprechend ab.

Die menschliche Lunge enthält ständig etwa 3 Liter Alveolarluft. Partialdruck Sauerstoff in der Alveolarluft bei normalem atmosphärischem Druck beträgt 110 mm Hg. Art., der Kohlendioxiddruck beträgt 40 mm Hg. Art. und Wasserdampf - 47 mm Hg. Kunst. Mit zunehmender Höhe sinkt der Sauerstoffdruck und der Gesamtdruck von Wasserdampf und Kohlendioxid in der Lunge bleibt fast konstant - etwa 87 mm Hg. Kunst. Der Sauerstofffluss zur Lunge wird vollständig gestoppt, wenn der Druck der umgebenden Luft diesen Wert erreicht.

In einer Höhe von etwa 19-20 km sinkt der atmosphärische Druck auf 47 mm Hg. Kunst. Daher beginnen in dieser Höhe Wasser und interstitielle Flüssigkeit im menschlichen Körper zu kochen. Außerhalb der Druckkabine tritt in diesen Höhen fast augenblicklich der Tod ein. Aus Sicht der menschlichen Physiologie beginnt also der "Weltraum" bereits in einer Höhe von 15-19 km.

Dichte Luftschichten - Troposphäre und Stratosphäre - schützen uns vor den schädlichen Auswirkungen der Strahlung. Bei ausreichender Luftverdünnung in Höhen über 36 km ionisierend Strahlung- primäre kosmische Strahlung; in über 40 km Höhe wirkt der für den Menschen gefährliche ultraviolette Teil des Sonnenspektrums.

Wenn wir eine immer größere Höhe über der Erdoberfläche erreichen, schwächen sie allmählich ab und verschwinden dann vollständig, uns bekannte Phänomene, die in den unteren Schichten der Atmosphäre beobachtet werden, wie die Ausbreitung von Schall, die Entstehung von Aerodynamik Hubkraft und Widerstand, Wärmeübertragung Konvektion usw.

In verdünnten Luftschichten ist die Ausbreitung Klang erweist sich als unmöglich. Bis zu einer Höhe von 60-90 km ist es noch möglich, den Widerstand und den Auftrieb der Luft für einen kontrollierten aerodynamischen Flug zu nutzen. Aber ab Höhen von 100-130 km, Konzepte, die jedem Piloten vertraut sind Zahlen M und Schallmauer verlieren ihre Bedeutung, es gibt eine Bedingung Taschenlinie dahinter beginnt die Sphäre des rein ballistischen Fluges, die nur mit reaktiven Kräften kontrolliert werden kann.

In Höhen über 100 km fehlt der Atmosphäre noch eine weitere bemerkenswerte Eigenschaft – die Fähigkeit, Wärmeenergie durch Konvektion (d. h. durch Mischen von Luft) aufzunehmen, zu leiten und zu übertragen. Dies bedeutet, dass verschiedene Ausrüstungselemente, die Ausrüstung der umlaufenden Raumstation, nicht von außen kühlen können, wie es normalerweise in einem Flugzeug geschieht - mit Hilfe von Luftdüsen und Luftstrahlern. In dieser Höhe, wie im Weltraum im Allgemeinen, ist die einzige Möglichkeit, Wärme zu übertragen: Wärmestrahlung.

Atmosphärenzusammensetzung

Zusammensetzung der trockenen Luft

Die Erdatmosphäre besteht hauptsächlich aus Gasen und verschiedenen Verunreinigungen (Staub, Wassertröpfchen, Eiskristalle, Meersalze, Verbrennungsprodukte).

Die Konzentration der Gase, aus denen die Atmosphäre besteht, ist mit Ausnahme von Wasser (H 2 O) und Kohlendioxid (CO 2) praktisch konstant.

Zusammensetzung der trockenen Luft

Stickstoff

Sauerstoff

Argon

Wasser

Kohlendioxid

Neon

Helium

Methan

Krypton

Wasserstoff

Xenon

Lachgas

Neben den in der Tabelle angegebenen Gasen enthält die Atmosphäre SO 2, NH 3, CO, Ozon, Kohlenwasserstoffe, HCl, HF, Paare Hg, ich 2, und NEIN und viele andere Gase in kleinen Mengen. In der Troposphäre gibt es ständig eine Vielzahl von schwebenden festen und flüssigen Partikeln ( Sprühdose).

Die Geschichte der Entstehung der Atmosphäre

Nach der gängigsten Theorie hatte die Erdatmosphäre im Laufe der Zeit vier verschiedene Zusammensetzungen. Anfangs bestand es aus leichten Gasen ( Wasserstoff und Helium) aus dem interplanetaren Raum aufgenommen. Dies ist die sogenannte Primäratmosphäre(vor etwa vier Milliarden Jahren). Im nächsten Schritt führte die aktive vulkanische Aktivität zur Sättigung der Atmosphäre mit anderen Gasen als Wasserstoff (Kohlendioxid, Ammoniak, Dampf). So wurde es gebildet Sekundäratmosphäre(vor etwa drei Milliarden Jahren). Die Atmosphäre war erholsam. Darüber hinaus wurde der Entstehungsprozess der Atmosphäre durch folgende Faktoren bestimmt:

    Austritt leichter Gase (Wasserstoff und Helium) in interplanetarer Raum;

    chemische Reaktionen in der Atmosphäre unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung, Blitzentladungen und einigen anderen Faktoren.

Allmählich führten diese Faktoren zur Bildung tertiäre Atmosphäre, gekennzeichnet durch einen viel geringeren Wasserstoffgehalt und einen viel höheren Stickstoff- und Kohlendioxidgehalt (gebildet durch chemische Reaktionen aus Ammoniak und Kohlenwasserstoffen).

Stickstoff

Die Bildung einer großen Menge N 2 ist auf die Oxidation der Ammoniak-Wasserstoff-Atmosphäre mit molekularem O 2 zurückzuführen, das vor 3 Milliarden Jahren durch Photosynthese von der Planetenoberfläche zu fließen begann. Außerdem wird N 2 als Ergebnis der Denitrifikation von Nitraten und anderen stickstoffhaltigen Verbindungen in die Atmosphäre freigesetzt. Stickstoff wird in der oberen Atmosphäre durch Ozon zu NO oxidiert.

Stickstoff N 2 reagiert nur unter bestimmten Bedingungen (zB bei einem Blitzeinschlag). Die Oxidation von molekularem Stickstoff mit Ozon während elektrischer Entladungen wird in der industriellen Produktion von Stickstoffdüngemitteln verwendet. Es kann mit geringem Energieverbrauch oxidiert und in eine biologisch aktive Form umgewandelt werden. Cyanobakterien (Blaugrünalgen) und Knötchenbakterien, die Rhizobien bilden Symbiose mit Hülsenfrüchte Pflanzen, sog. Siderate.

Sauerstoff

Die Zusammensetzung der Atmosphäre begann sich mit dem Erscheinen auf der Erde radikal zu ändern lebende Organismen, ergebend Photosynthese begleitet von der Freisetzung von Sauerstoff und der Aufnahme von Kohlendioxid. Anfänglich wurde Sauerstoff für die Oxidation von reduzierten Verbindungen verbraucht - Ammoniak, Kohlenwasserstoffe, saure Formen Drüse in den Ozeanen enthalten usw. Am Ende dieser Phase begann der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre zu wachsen. Allmählich bildete sich eine moderne Atmosphäre mit oxidierenden Eigenschaften. Da dies zu schwerwiegenden und dramatischen Veränderungen in vielen Prozessen führte, die in Atmosphäre, Lithosphäre und Biosphäre, diese Veranstaltung wurde benannt Sauerstoffkatastrophe.

Während Phanerozoikum die Zusammensetzung der Atmosphäre und der Sauerstoffgehalt änderten sich. Sie korrelierten hauptsächlich mit der Ablagerungsrate organischer Sedimentgesteine. So überstieg der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre in Zeiten der Kohleansammlung offenbar das aktuelle Niveau deutlich.

Kohlendioxid

Der CO 2 -Gehalt der Atmosphäre hängt von der vulkanischen Aktivität und chemischen Prozessen in der Erdschale ab, vor allem aber von der Intensität der Biosynthese und des Abbaus organischer Stoffe in Biosphäre Der Erde... Praktisch die gesamte aktuelle Biomasse des Planeten (ca. 2,4 × 10 12 Tonnen ) entsteht durch Kohlendioxid, Stickstoff und Wasserdampf in der atmosphärischen Luft. Vergraben in Ozean, v Sümpfe und in Wälder aus Bio wird Kohle, Öl und Erdgas... (cm. Geochemischer Kreislauf von Kohlenstoff)

Edelgase

Quelle von Inertgasen - Argon, Helium und Krypton- Vulkanausbrüche und Zerfall radioaktiver Elemente. Die Erde im Allgemeinen und die Atmosphäre im Besonderen sind im Vergleich zum Weltraum an Inertgasen verarmt. Es wird angenommen, dass der Grund dafür in der kontinuierlichen Leckage von Gasen in den interplanetaren Raum liegt.

Luftverschmutzung

In letzter Zeit wurde die Entwicklung der Atmosphäre beeinflusst durch Mensch... Das Ergebnis seiner Tätigkeit war eine ständige signifikante Zunahme des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre durch die Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Brennstoffen, die in früheren Erdzeitaltern angesammelt wurden. Bei der Photosynthese werden riesige Mengen CO 2 verbraucht und von den Weltmeeren aufgenommen. Dieses Gas gelangt durch die Zersetzung von Karbonatgestein und organischem Material pflanzlichen und tierischen Ursprungs sowie durch Vulkanismus und menschliche Produktionsaktivitäten in die Atmosphäre. In den letzten 100 Jahren ist der CO 2 -Gehalt in der Atmosphäre um 10 % gestiegen, wobei der Großteil (360 Milliarden Tonnen) aus der Kraftstoffverbrennung stammt. Wenn die Wachstumsrate der Kraftstoffverbrennung anhält, wird sich die CO2-Menge in der Atmosphäre in den nächsten 50-60 Jahren verdoppeln und kann zu Globaler Klimawandel.

Die Verbrennung von Kraftstoff ist die Hauptquelle für Schadstoffe ( CO, NEIN, SO 2 ). Schwefeldioxid wird durch Luftsauerstoff zu SO 3 in der oberen Atmosphäre, die wiederum mit Wasser und Ammoniakdämpfen wechselwirkt, und die daraus resultierenden Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) und Ammoniumsulfat ((NH 4 ) 2 SO 4 ) Rückkehr zur Erdoberfläche in Form der sogenannten. saurer Regen. Verwendungszweck Verbrennungsmotoren führt zu einer erheblichen Belastung der Atmosphäre mit Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen und Bleiverbindungen ( Tetraethylblei Pb (CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

Die Aerosolverschmutzung der Atmosphäre wird sowohl durch natürliche Ursachen (Vulkanausbruch, Staubstürme, Verschleppung von Meerwassertröpfchen und Pollen von Pflanzen usw.) als auch durch menschliche wirtschaftliche Aktivitäten (Erz- und Baustoffabbau, Brennstoffverbrennung, Zement Produktion usw.). Die intensive großflächige Entfernung fester Partikel in die Atmosphäre ist eine der möglichen Ursachen für den Klimawandel auf dem Planeten.

Die Rolle der Atmosphäre im Leben der Erde

Die Atmosphäre ist die Sauerstoffquelle, die der Mensch einatmet. Beim Aufstieg in die Höhe sinkt jedoch der gesamte atmosphärische Druck, was zu einer Abnahme des Sauerstoffpartialdrucks führt.

Die menschliche Lunge enthält etwa drei Liter Alveolarluft. Bei normalem Luftdruck beträgt der Sauerstoffpartialdruck in der Alveolarluft 11 mm Hg. Art., der Kohlendioxiddruck beträgt 40 mm Hg. Art. und Wasserdampf - 47 mm Hg. Kunst. Mit zunehmender Höhe nimmt der Sauerstoffdruck ab und der Druck von Wasserdampf und Kohlendioxid in der Lunge insgesamt bleibt konstant - etwa 87 mm Hg. Kunst. Wenn der Luftdruck diesem Wert entspricht, fließt kein Sauerstoff mehr in die Lunge.

Durch die Abnahme des atmosphärischen Drucks in 20 km Höhe werden hier Wasser und interstitielle Körperflüssigkeit im menschlichen Körper sieden. Wenn Sie keine Druckkabine verwenden, stirbt eine Person in dieser Höhe fast sofort. Aus Sicht der physiologischen Eigenschaften des menschlichen Körpers entsteht "Raum" daher aus einer Höhe von 20 km über dem Meeresspiegel.

Die Rolle der Atmosphäre im Leben der Erde ist sehr groß. So sind beispielsweise Menschen durch die dichten Luftschichten - Troposphäre und Stratosphäre - vor Strahlenbelastung geschützt. Im Weltall, in dünner Luft, in über 36 km Höhe, wirkt ionisierende Strahlung. In einer Höhe von über 40 km - ultraviolett.

Beim Aufstieg über die Erdoberfläche auf eine Höhe von über 90-100 km kommt es zu einer allmählichen Schwächung und dann zu einem vollständigen Verschwinden der dem Menschen bekannten Phänomene, die in der unteren Atmosphärenschicht beobachtet werden:

Schall breitet sich nicht aus.

Es gibt keine aerodynamische Kraft oder Luftwiderstand.

Wärme wird nicht durch Konvektion usw. übertragen.

Die atmosphärische Schicht schützt die Erde und alle lebenden Organismen vor kosmischer Strahlung, vor Meteoriten, ist verantwortlich für die Regulierung saisonaler Temperaturschwankungen, den Ausgleich und die Nivellierung des Tages. Ohne Atmosphäre auf der Erde würde die Tagestemperatur innerhalb von +/- 200 ° C schwanken. Die atmosphärische Schicht ist ein lebensspendender „Puffer“ zwischen Erdoberfläche und Weltraum, ein Feuchtigkeits- und Wärmeträger, in der Atmosphäre finden die Prozesse der Photosynthese und des Energieaustausches, die wichtigsten biosphärischen Prozesse, statt.

Schichten der Atmosphäre in der Reihenfolge von der Erdoberfläche

Die Atmosphäre ist eine geschichtete Struktur, die die folgenden Schichten der Atmosphäre von der Erdoberfläche aus darstellt:

Troposphäre.

Stratosphäre.

Mesosphäre.

Thermosphäre.

Exosphäre

Jede Schicht hat keine scharfen Grenzen untereinander und ihre Höhe wird von Breitengrad und Jahreszeiten beeinflusst. Diese Schichtstruktur entstand durch Temperaturänderungen in unterschiedlichen Höhen. Es ist der Atmosphäre zu verdanken, dass wir die funkelnden Sterne sehen.

Der Aufbau der Erdatmosphäre nach Schichten:

Woraus besteht die Erdatmosphäre?

Jede atmosphärische Schicht unterscheidet sich in Temperatur, Dichte und Zusammensetzung. Die Gesamtdicke der Atmosphäre beträgt 1,5-2,0 Tausend km. Woraus besteht die Erdatmosphäre? Derzeit ist es ein Gemisch aus Gasen mit verschiedenen Verunreinigungen.

Troposphäre

Die Struktur der Erdatmosphäre beginnt mit der Troposphäre, dem unteren Teil der Atmosphäre mit einer Höhe von etwa 10-15 km. Hier konzentriert sich der Hauptteil der atmosphärischen Luft. Ein charakteristisches Merkmal der Troposphäre ist ein Temperaturabfall um 0,6 ˚C bei steigender Temperatur alle 100 Meter. Die Troposphäre hat fast den gesamten atmosphärischen Wasserdampf konzentriert, und hier bilden sich Wolken.

Die Höhe der Troposphäre ändert sich täglich. Darüber hinaus variiert sein Durchschnittswert je nach Breitengrad und Jahreszeit. Die durchschnittliche Höhe der Troposphäre über den Polen beträgt 9 km, über dem Äquator etwa 17 km. Die durchschnittliche jährliche Lufttemperatur über dem Äquator liegt bei +26 °C und über dem Nordpol bei -23 °C. Die obere Linie der troposphärischen Grenze über dem Äquator liegt bei einer durchschnittlichen Jahrestemperatur von etwa -70 °C und über dem Nordpol im Sommer -45 °C und im Winter -65 °C. Je höher die Höhe, desto niedriger die Temperatur. Die Sonnenstrahlen passieren ungehindert die Troposphäre und erwärmen die Erdoberfläche. Die von der Sonne abgestrahlte Wärme wird von Kohlendioxid, Methan und Wasserdampf eingeschlossen.

Stratosphäre

Oberhalb der Troposphäre befindet sich die Stratosphäre, die 50-55 km hoch ist. Die Besonderheit dieser Schicht ist der Temperaturanstieg mit der Höhe. Zwischen Troposphäre und Stratosphäre befindet sich eine Übergangsschicht, die als Tropopause bezeichnet wird.

Ab einer Höhe von etwa 25 Kilometern beginnt die Temperatur der Stratosphärenschicht zu steigen und nimmt bei Erreichen einer maximalen Höhe von 50 km Werte von +10 bis +30 °C an.

In der Stratosphäre gibt es sehr wenig Wasserdampf. Manchmal sind in einer Höhe von etwa 25 km eher dünne Wolken zu finden, die als „perlmuttartig“ bezeichnet werden. Tagsüber sind sie nicht wahrnehmbar und nachts leuchten sie durch das Aufleuchten der Sonne, die sich unterhalb des Horizonts befindet. Die Zusammensetzung von Perlmuttwolken sind unterkühlte Wassertröpfchen. Die Stratosphäre besteht hauptsächlich aus Ozon.

Mesosphäre

Die Höhe der Mesosphäre beträgt etwa 80 km. Hier sinkt die Temperatur mit steigender Temperatur und erreicht an der obersten Grenze Werte von mehreren zehn C˚ unter Null. Auch in der Mesosphäre sind Wolken zu beobachten, die vermutlich aus Eiskristallen entstanden sind. Diese Wolken werden "silbrig" genannt. Die Mesosphäre zeichnet sich durch die kälteste Temperatur in der Atmosphäre aus: von -2 bis -138 ˚C.

Thermosphäre

Diese atmosphärische Schicht erhielt ihren Namen aufgrund der hohen Temperaturen. Die Thermosphäre besteht aus:

Ionosphäre.

Exosphären.

Die Ionosphäre zeichnet sich durch verdünnte Luft aus, von der jeder Zentimeter in einer Höhe von 300 km aus 1 Milliarde Atomen und Molekülen besteht und in einer Höhe von 600 km aus mehr als 100 Millionen.

Auch die Ionosphäre zeichnet sich durch eine hohe Luftionisation aus. Diese Ionen bestehen aus geladenen Sauerstoffatomen, geladenen Molekülen von Stickstoffatomen und freien Elektronen.

Exosphäre

Die exosphärische Schicht beginnt in einer Höhe von 800-1000 km. Gasteilchen, insbesondere leichte, bewegen sich hier mit großer Geschwindigkeit und überwinden die Schwerkraft. Solche Teilchen fliegen aufgrund ihrer schnellen Bewegung aus der Atmosphäre in den Weltraum und zerstreuen sich. Daher wird die Exosphäre als Dispersionssphäre bezeichnet. Meist fliegen Wasserstoffatome, die die höchsten Schichten der Exosphäre bilden, ins All. Dank Partikeln in der oberen Atmosphäre und Partikeln aus dem Sonnenwind können wir Nordlichter beobachten.

Satelliten und geophysikalische Raketen ermöglichten es, die Präsenz des Strahlungsgürtels des Planeten, bestehend aus elektrisch geladenen Teilchen - Elektronen und Protonen - in der oberen Atmosphäre nachzuweisen.

Die Dicke der Atmosphäre beträgt etwa 120 km von der Erdoberfläche entfernt. Die Gesamtluftmasse in der Atmosphäre beträgt (5.1-5.3) · 10 18 kg. Davon beträgt die Masse trockener Luft 5,1352 ± 0,0003 · 10 18 kg, die Gesamtmasse des Wasserdampfes beträgt durchschnittlich 1,27 · 10 16 kg.

Tropopause

Die Übergangsschicht von der Troposphäre zur Stratosphäre, die Schicht der Atmosphäre, in der die Temperaturabnahme mit der Höhe aufhört.

Stratosphäre

Die Schicht der Atmosphäre befindet sich in einer Höhe von 11 bis 50 km. Eine leichte Temperaturänderung in der Schicht von 11-25 km (die untere Schicht der Stratosphäre) und ihr Anstieg in der Schicht 25-40 km von -56,5 auf 0,8 ° (die obere Schicht der Stratosphäre oder die Inversionsregion) sind charakteristisch. Nachdem sie in einer Höhe von ca. 40 km einen Wert von ca. 273 K (fast 0°C) erreicht hat, bleibt die Temperatur bis zu einer Höhe von ca. 55 km konstant. Dieser Bereich konstanter Temperatur wird Stratopause genannt und ist die Grenze zwischen Stratosphäre und Mesosphäre.

Stratopause

Die Grenzschicht der Atmosphäre zwischen Stratosphäre und Mesosphäre. Die vertikale Temperaturverteilung hat ein Maximum (ca. 0°C).

Mesosphäre

Atmosphäre der Erde

Grenze der Erdatmosphäre

Thermosphäre

Die Obergrenze liegt bei etwa 800 km. Die Temperatur steigt bis in Höhen von 200-300 km an, wo sie Werte in der Größenordnung von 1500 K erreicht, danach bleibt sie bis in große Höhen nahezu konstant. Unter dem Einfluss von ultravioletter und Röntgenstrahlung der Sonnenstrahlung und kosmischer Strahlung kommt es zur Luftionisation ("Polarlichter") - die Hauptbereiche der Ionosphäre liegen innerhalb der Thermosphäre. In Höhen über 300 km überwiegt atomarer Sauerstoff. Die Obergrenze der Thermosphäre wird maßgeblich durch die aktuelle Sonnenaktivität bestimmt. In Zeiten geringer Aktivität - zum Beispiel 2008-2009 - nimmt die Größe dieser Schicht merklich ab.

Thermopause

Der Bereich der Atmosphäre, der an die Spitze der Thermosphäre angrenzt. In diesem Bereich ist die Absorption der Sonnenstrahlung vernachlässigbar und die Temperatur ändert sich nicht mit der Höhe.

Exosphäre (Orb der Dispersion)

Bis zu einer Höhe von 100 km ist die Atmosphäre ein homogenes, gut gemischtes Gasgemisch. In höheren Schichten hängt die Verteilung der Gase entlang der Höhe von ihren Molekülmassen ab, die Konzentration schwerer Gase nimmt mit zunehmender Entfernung von der Erdoberfläche schneller ab. Aufgrund der Abnahme der Dichte von Gasen sinkt die Temperatur von 0 ° C in der Stratosphäre auf -110 ° C in der Mesosphäre. Allerdings entspricht die kinetische Energie einzelner Teilchen in Höhen von 200-250 km einer Temperatur von ~150 °C. Oberhalb von 200 km werden erhebliche Schwankungen der Temperatur und Dichte von Gasen in Zeit und Raum beobachtet.

In einer Höhe von etwa 2000-3500 km verwandelt sich die Exosphäre allmählich in die sogenannte raumnahes Vakuum, das mit hoch verdünnten Teilchen interplanetaren Gases gefüllt ist, hauptsächlich Wasserstoffatome. Aber dieses Gas ist nur ein Bruchteil der interplanetaren Materie. Der andere Teil besteht aus staubartigen Partikeln kometen- und meteorischen Ursprungs. In diesen Raum dringt neben extrem verdünnten staubartigen Partikeln elektromagnetische und korpuskulare Strahlung solaren und galaktischen Ursprungs ein.

Die Troposphäre macht etwa 80% der Masse der Atmosphäre aus, die Stratosphäre - etwa 20%; die Masse der Mesosphäre beträgt nicht mehr als 0,3%, die Thermosphäre weniger als 0,05% der Gesamtmasse der Atmosphäre. Anhand der elektrischen Eigenschaften in der Atmosphäre werden Neutrosphäre und Ionosphäre unterschieden. Derzeit wird angenommen, dass sich die Atmosphäre bis in eine Höhe von 2000-3000 km erstreckt.

Je nach Zusammensetzung des Gases in der Atmosphäre Homosphäre und Heterosphäre. Heterosphäre- Dies ist der Bereich, in dem die Schwerkraft die Trennung von Gasen beeinflusst, da ihre Vermischung in dieser Höhe vernachlässigbar ist. Daher die variable Zusammensetzung der Heterosphäre. Darunter liegt ein gut durchmischter Teil der Atmosphäre, homogen in der Zusammensetzung, die sogenannte Homosphäre. Die Grenze zwischen diesen Schichten wird Turbopause genannt und liegt in einer Höhe von etwa 120 km.

Physiologische und andere Eigenschaften der Atmosphäre

Bereits in einer Höhe von 5 km über dem Meeresspiegel entwickelt eine untrainierte Person einen Sauerstoffmangel und ohne Anpassung ist die Arbeitsfähigkeit der Person erheblich reduziert. Hier endet die physiologische Zone der Atmosphäre. In 9 km Höhe wird das Atmen des Menschen unmöglich, obwohl die Atmosphäre bis zu etwa 115 km Sauerstoff enthält.

Die Atmosphäre versorgt uns mit dem Sauerstoff, den wir zum Atmen brauchen. Durch den mit zunehmender Höhe sinkenden Gesamtdruck der Atmosphäre nimmt jedoch auch der Sauerstoffpartialdruck entsprechend ab.

In verdünnten Luftschichten ist die Schallausbreitung unmöglich. Bis zu einer Höhe von 60-90 km ist es noch möglich, den Widerstand und den Auftrieb der Luft für einen kontrollierten aerodynamischen Flug zu nutzen. Aber ab Höhen von 100-130 km verlieren die jedem Piloten bekannten Begriffe der Zahl M und der Schallmauer ihre Bedeutung: Dort verläuft die bedingte Karman-Linie, jenseits derer der Bereich des rein ballistischen Fluges beginnt, der kann nur mit reaktiven Kräften gesteuert werden.

In Höhen über 100 km fehlt der Atmosphäre noch eine weitere bemerkenswerte Eigenschaft – die Fähigkeit, Wärmeenergie durch Konvektion (d. h. durch Mischen von Luft) aufzunehmen, zu leiten und zu übertragen. Dies bedeutet, dass verschiedene Ausrüstungselemente, die Ausrüstung der umlaufenden Raumstation, nicht von außen kühlen können, wie es normalerweise in einem Flugzeug geschieht - mit Hilfe von Luftdüsen und Luftstrahlern. In dieser Höhe, wie im All, ist die einzige Möglichkeit, Wärme zu übertragen, Wärmestrahlung.

Die Geschichte der Entstehung der Atmosphäre

Nach der gängigsten Theorie hatte die Erdatmosphäre im Laufe der Zeit drei verschiedene Zusammensetzungen. Es bestand ursprünglich aus leichten Gasen (Wasserstoff und Helium), die aus dem interplanetaren Raum eingefangen wurden. Dies ist die sogenannte Primäratmosphäre(vor etwa vier Milliarden Jahren). In der nächsten Stufe führte die aktive vulkanische Aktivität zur Sättigung der Atmosphäre mit anderen Gasen als Wasserstoff (Kohlendioxid, Ammoniak, Wasserdampf). So wurde es gebildet Sekundäratmosphäre(vor etwa drei Milliarden Jahren). Die Atmosphäre war erholsam. Darüber hinaus wurde der Entstehungsprozess der Atmosphäre durch folgende Faktoren bestimmt:

  • Austritt leichter Gase (Wasserstoff und Helium) in den interplanetaren Raum;
  • chemische Reaktionen in der Atmosphäre unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung, Blitzentladungen und einigen anderen Faktoren.

Allmählich führten diese Faktoren zur Bildung tertiäre Atmosphäre, gekennzeichnet durch einen viel geringeren Wasserstoffgehalt und einen viel höheren Stickstoff- und Kohlendioxidgehalt (gebildet durch chemische Reaktionen aus Ammoniak und Kohlenwasserstoffen).

Stickstoff

Die Bildung einer großen Menge Stickstoff N 2 ist auf die Oxidation der Ammoniak-Wasserstoff-Atmosphäre mit molekularem Sauerstoff O 2 zurückzuführen, der ab vor 3 Milliarden Jahren durch Photosynthese von der Planetenoberfläche zu strömen begann. Außerdem wird Stickstoff N 2 als Ergebnis der Denitrifikation von Nitraten und anderen stickstoffhaltigen Verbindungen in die Atmosphäre freigesetzt. Stickstoff wird in der oberen Atmosphäre durch Ozon zu NO oxidiert.

Stickstoff N 2 reagiert nur unter bestimmten Bedingungen (zB bei einem Blitzeinschlag). Die Oxidation von molekularem Stickstoff durch Ozon mit elektrischen Entladungen in geringen Mengen wird in der industriellen Produktion von Stickstoffdüngemitteln eingesetzt. Es kann mit geringem Energieverbrauch oxidiert und durch Cyanobakterien (Blaualgen) und Knöllchenbakterien, die mit Hülsenfrüchten, den sogenannten Rhizobien, in eine biologisch aktive Form überführt werden. Siderate.

Sauerstoff

Die Zusammensetzung der Atmosphäre begann sich mit dem Auftreten lebender Organismen auf der Erde durch Photosynthese, begleitet von der Freisetzung von Sauerstoff und der Aufnahme von Kohlendioxid, radikal zu ändern. Anfangs wurde Sauerstoff für die Oxidation von reduzierten Verbindungen verwendet - Ammoniak, Kohlenwasserstoffe, die in den Ozeanen enthaltene Eisenform von Eisen usw. Am Ende dieser Phase begann der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre zu wachsen. Allmählich bildete sich eine moderne Atmosphäre mit oxidierenden Eigenschaften. Da dadurch viele Prozesse in der Atmosphäre, Lithosphäre und Biosphäre gravierend und abrupt verändert wurden, wurde dieses Ereignis als Sauerstoffkatastrophe bezeichnet.

Edelgase

Luftverschmutzung

In letzter Zeit hat der Mensch begonnen, die Entwicklung der Atmosphäre zu beeinflussen. Das Ergebnis seiner Tätigkeit war eine ständige signifikante Zunahme des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre durch die Verbrennung von Kohlenwasserstoff-Brennstoffen, die in früheren Erdzeitaltern angesammelt wurden. Bei der Photosynthese werden riesige Mengen CO 2 verbraucht und von den Weltmeeren aufgenommen. Dieses Gas gelangt durch die Zersetzung von Karbonatgestein und organischem Material pflanzlichen und tierischen Ursprungs sowie durch Vulkanismus und menschliche Produktionsaktivitäten in die Atmosphäre. In den letzten 100 Jahren ist der CO 2 -Gehalt in der Atmosphäre um 10 % gestiegen, wobei der Großteil (360 Milliarden Tonnen) aus der Kraftstoffverbrennung stammt. Wenn die Wachstumsrate der Kraftstoffverbrennung anhält, wird sich in den nächsten 200-300 Jahren die Menge von СО 2 in der Atmosphäre verdoppeln und zu globalen Klimaveränderungen führen.

Die Verbrennung von Kraftstoffen ist die Hauptquelle für umweltschädliche Gase (CO, SO 2). Schwefeldioxid wird in der oberen Atmosphäre durch Luftsauerstoff zu SO 3 oxidiert, das wiederum mit Wasser- und Ammoniakdämpfen wechselwirkt, und die entstehende Schwefelsäure (H 2 SO 4) und Ammoniumsulfat ((NH 4) 2 SO 4) kehren zu die Oberfläche der Erde in Form der sogenannten. saurer Regen. Der Einsatz von Verbrennungsmotoren führt zu einer erheblichen Belastung der Atmosphäre mit Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen und Bleiverbindungen (Tetraethylblei Pb (CH 3 CH 2) 4)).

Die Aerosolverschmutzung der Atmosphäre wird sowohl durch natürliche Ursachen (Vulkanausbruch, Staubstürme, Verschleppung von Meerwassertröpfchen und Pollen von Pflanzen usw.) als auch durch menschliche wirtschaftliche Aktivitäten (Erz- und Baustoffabbau, Brennstoffverbrennung, Zement Produktion usw.). Die intensive großflächige Entfernung fester Partikel in die Atmosphäre ist eine der möglichen Ursachen für den Klimawandel auf dem Planeten.

siehe auch

  • Jacchia (Atmosphärenmodell)

Notizen (Bearbeiten)

Links

Literatur

  1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov„Weltraumbiologie und Medizin“ (2. Auflage, überarbeitet und erweitert), M.: „Bildung“, 1975, 223 Seiten.
  2. N. V. Gusakova"Chemie der Umwelt", Rostow am Don: Phoenix, 2004, 192 mit ISBN 5-222-05386-5
  3. Sokolov V. A. Geochemie von Erdgasen, M., 1971;
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  6. Überwachung der Hintergrundverschmutzung natürlicher Umwelten. V. 1, L., 1982.

STRUKTUR DER ATMOSPHÄRE

Atmosphäre(von Altgriechisch ἀτμός - Dampf und σφαῖρα - Kugel) - die Gashülle (Geosphäre), die den Planeten Erde umgibt. Seine innere Oberfläche bedeckt die Hydrosphäre und teilweise die Erdkruste, die äußere grenzt an den erdnahen Teil des Weltraums.

Physikalische Eigenschaften

Die Dicke der Atmosphäre beträgt etwa 120 km von der Erdoberfläche entfernt. Die Gesamtluftmasse in der Atmosphäre beträgt (5.1-5.3) · 10 18 kg. Davon beträgt die Masse der trockenen Luft (5,1352 ± 0,0003) · 10 18 kg, die Gesamtmasse des Wasserdampfes beträgt durchschnittlich 1,27 · 10 16 kg.

Die Molmasse sauberer trockener Luft beträgt 28,966 g / mol, die Dichte der Luft an der Meeresoberfläche beträgt ca. 1,2 kg / m 3. Der Druck bei 0°C auf Meereshöhe beträgt 101,325 kPa; kritische Temperatur - -140,7 ° C; kritischer Druck - 3,7 MPa; Cp bei 0 °C – 1,0048 · 10 3 J/(kg · K), C v - 0,7159 · 10 3 J/(kg · K) (bei 0 °C). Löslichkeit der Luft in Wasser (nach Gewicht) bei 0 ° C - 0,0036 %, bei 25 ° C - 0,0023%.

Für "Normalbedingungen" an der Erdoberfläche werden angenommen: Dichte 1,2 kg / m 3, Luftdruck 101,35 kPa, Temperatur plus 20 ° C und relative Luftfeuchtigkeit 50%. Diese bedingten Indikatoren sind von rein technischer Bedeutung.

Die Struktur der Atmosphäre

Die Atmosphäre ist geschichtet. Die Schichten der Atmosphäre unterscheiden sich in der Temperatur der Luft, ihrer Dichte, der Menge an Wasserdampf in der Luft und anderen Eigenschaften.

Troposphäre(altgriechisch τρόπος - "drehen", "ändern" und σφαῖρα - "Kugel") - die untere, am besten untersuchte Schicht der Atmosphäre, Höhe in den Polarregionen von 8-10 km, in gemäßigten Breiten bis zu 10-12 km , am Äquator - 16-18 km.

Beim Anstieg in der Troposphäre sinkt die Temperatur alle 100 m um durchschnittlich 0,65 K und erreicht im oberen Teil 180-220 K. Diese obere Schicht der Troposphäre, in der der Temperaturabfall mit der Höhe aufhört, wird als Tropopause bezeichnet. Die nächste Schicht der Atmosphäre, die sich über der Troposphäre befindet, wird Stratosphäre genannt.

Mehr als 80 % der Gesamtmasse der atmosphärischen Luft sind in der Troposphäre konzentriert, Turbulenz und Konvektion sind hoch entwickelt, der überwiegende Teil des Wasserdampfs konzentriert sich, Wolken treten auf, atmosphärische Fronten bilden sich, Zyklone und Antizyklone entstehen u.a Prozesse, die Wetter und Klima bestimmen. Die in der Troposphäre ablaufenden Prozesse sind hauptsächlich auf Konvektion zurückzuführen.

Der Teil der Troposphäre, in dem die Bildung von Gletschern auf der Erdoberfläche möglich ist, wird als Chionosphäre bezeichnet.

Tropopause(aus dem Griechischen τροπος - drehen, ändern und παῦσις - stoppen, aufhören) - die Schicht der Atmosphäre, in der der Temperaturabfall mit der Höhe aufhört; Übergangsschicht von der Troposphäre zur Stratosphäre. In der Erdatmosphäre befindet sich die Tropopause in den Polargebieten in Höhen von 8-12 km (über dem Meeresspiegel) und bis zu 16-18 km über dem Äquator. Die Höhe der Tropopause hängt auch von der Jahreszeit (im Sommer ist die Tropopause höher als im Winter) und der Zyklonaktivität (in Zyklonen ist sie niedriger und in Antizyklonen - höher) ab.

Die Dicke der Tropopause reicht von mehreren hundert Metern bis zu 2-3 Kilometern. In den Subtropen werden durch starke Jet-Strömungen Brüche in der Tropopause beobachtet. Die Tropopause über bestimmten Bereichen wird oft zerstört und neu gebildet.

Stratosphäre(von Lat. Stratum - Bodenbelag, Schicht) - eine Schicht der Atmosphäre, die sich in einer Höhe von 11 bis 50 km befindet. Eine leichte Temperaturänderung in der Schicht von 11-25 km (die untere Schicht der Stratosphäre) und ihr Anstieg in der Schicht 25-40 km von -56,5 auf 0,8 ° C (die obere Schicht der Stratosphäre oder die Inversionsregion) sind charakteristisch. Nachdem sie in einer Höhe von ca. 40 km einen Wert von ca. 273 K (fast 0°C) erreicht hat, bleibt die Temperatur bis zu einer Höhe von ca. 55 km konstant. Dieser Bereich konstanter Temperatur wird Stratopause genannt und ist die Grenze zwischen Stratosphäre und Mesosphäre. Die Luftdichte in der Stratosphäre ist zehn- und hundertmal geringer als auf Meereshöhe.

In der Stratosphäre befindet sich die Ozonschicht ("Ozonschicht") (in einer Höhe von 15-20 bis 55-60 km), die die Obergrenze des Lebens in der Biosphäre bestimmt. Ozon (O 3) wird durch photochemische Reaktionen am intensivsten in ~ 30 km Höhe gebildet. Die Gesamtmasse von O 3 bei Normaldruck wäre eine Schicht mit einer Dicke von 1,7-4,0 mm, aber selbst dies reicht aus, um die ultraviolette Strahlung der Sonne zu absorbieren, die für das Leben zerstörerisch ist. Die Zerstörung von O 3 tritt auf, wenn es mit freien Radikalen, NO, halogenhaltigen Verbindungen (einschließlich "Freonen") interagiert.

In der Stratosphäre wird der Großteil des kurzwelligen Anteils der ultravioletten Strahlung (180-200 nm) zurückgehalten und die Umwandlung der kurzwelligen Energie findet statt. Unter dem Einfluss dieser Strahlen verändern sich Magnetfelder, Moleküle zerfallen, Ionisierung, Neubildung von Gasen und anderen chemischen Verbindungen. Diese Prozesse können in Form von Nordlichtern, Blitzen und anderem Leuchten beobachtet werden.

In der Stratosphäre und höheren Schichten dissoziieren Gasmoleküle unter dem Einfluss der Sonnenstrahlung in Atome (über 80 km dissoziieren CO 2 und H 2, über 150 km - O 2, über 300 km - N 2). In einer Höhe von 200-500 km kommt es auch in der Ionosphäre zur Ionisation von Gasen, in 320 km Höhe beträgt die Konzentration geladener Teilchen (O + 2, O - 2, N + 2) ~ 1/300 der Konzentration neutraler Partikel. Freie Radikale sind in der oberen Atmosphäre vorhanden - OH, HO 2 usw.

In der Stratosphäre gibt es fast keinen Wasserdampf.

Flüge in die Stratosphäre begannen in den 1930er Jahren. Weithin bekannt ist der Flug mit dem ersten Stratosphärenballon (FNRS-1), der am 27. Mai 1931 von Auguste Picard und Paul Kipfer auf 16,2 km Höhe durchgeführt wurde. Moderne Kampf- und Überschallverkehrsflugzeuge fliegen in der Stratosphäre in der Regel in Höhen von bis zu 20 km (obwohl die dynamische Obergrenze viel höher sein kann). Meteorologische Höhenballone steigen bis zu 40 km auf; der Rekord für einen unbemannten Ballon liegt bei 51,8 km.

In jüngster Zeit wurde in US-Militärkreisen der Entwicklung stratosphärischer Schichten über 20 km viel Aufmerksamkeit geschenkt, die oft als "Vorraum" (engl. « in der Nähe des Weltraums» ). Es wird davon ausgegangen, dass unbemannte Luftschiffe und solarbetriebene Flugzeuge (wie der NASA Pathfinder) lange in einer Höhe von etwa 30 km bleiben und sehr große Gebiete beobachten und kommunizieren können, während sie für die Luftabwehr leicht anfällig bleiben Systeme; Solche Geräte werden um ein Vielfaches billiger sein als Satelliten.

Stratopause- die Schicht der Atmosphäre, die die Grenze zwischen den beiden Schichten, der Stratosphäre und der Mesosphäre, darstellt. In der Stratosphäre steigt die Temperatur mit zunehmender Höhe an und die Stratopause ist die Schicht, in der die Temperatur ihr Maximum erreicht. Die Stratopausentemperatur beträgt etwa 0°C.

Dieses Phänomen wird nicht nur auf der Erde, sondern auch auf anderen Planeten mit Atmosphäre beobachtet.

Auf der Erde befindet sich die Stratopause in einer Höhe von 50 - 55 km über dem Meeresspiegel. Der atmosphärische Druck beträgt etwa 1/1000 des Drucks auf Meereshöhe.

Mesosphäre(aus dem Griechischen μεσο- - "Mitte" und σφαῖρα - "Kugel", "Kugel") - die Schicht der Atmosphäre in Höhen von 40-50 bis 80-90 km. Es ist durch einen Temperaturanstieg mit der Höhe gekennzeichnet; die maximale (ca. + 50 ° C) Temperatur liegt in einer Höhe von ca. 60 km, danach beginnt die Temperatur auf -70 ° oder -80 ° C zu sinken. Ein solcher Temperaturabfall ist mit der energetischen Absorption der Sonnenstrahlung (Strahlung) durch Ozon verbunden. Der Begriff wurde 1951 von der Geographical and Geophysical Union übernommen.

Die Gaszusammensetzung der Mesosphäre sowie der unterhalb der Atmosphärenschichten ist konstant und enthält etwa 80 % Stickstoff und 20 % Sauerstoff.

Die Mesosphäre ist durch die Stratopause von der darunter liegenden Stratosphäre und durch die Mesopause von der darüber liegenden Thermosphäre getrennt. Die Mesopause fällt grundsätzlich mit der Turbopause zusammen.

Meteore beginnen zu glühen und verglühen in der Regel in der Mesosphäre vollständig.

Nachtleuchtende Wolken können in der Mesosphäre erscheinen.

Für Flüge ist die Mesosphäre eine Art "tote Zone" - die Luft ist hier zu dünn, um Flugzeuge oder Ballons zu tragen (in einer Höhe von 50 km ist die Luftdichte 1000-mal geringer als auf Meereshöhe), und gleichzeitig Zeit ist es zu dicht für künstliche Flüge. Satelliten in einer so niedrigen Umlaufbahn. Direkte Untersuchungen der Mesosphäre werden hauptsächlich mit Hilfe suborbitaler meteorologischer Raketen durchgeführt; Im Allgemeinen wurde die Mesosphäre schlechter untersucht als andere Schichten der Atmosphäre, und daher haben Wissenschaftler sie "Ignorosphäre" genannt.

Mesopause

Mesopause- die Schicht der Atmosphäre, die Mesosphäre und Thermosphäre trennt. Auf der Erde befindet es sich in einer Höhe von 80-90 km über dem Meeresspiegel. In der Mesopause gibt es ein Temperaturminimum, das bei etwa −100 °C liegt. Unten (ab ca. 50 km Höhe) sinkt die Temperatur mit der Höhe, oben (bis ca. 400 km Höhe) steigt sie wieder an. Die Mesopause fällt mit der unteren Grenze des Bereichs der aktiven Absorption von Röntgenstrahlung und der kürzestwelligen ultravioletten Strahlung der Sonne zusammen. Nachtleuchtende Wolken werden in dieser Höhe beobachtet.

Die Mesopause existiert nicht nur auf der Erde, sondern auch auf anderen Planeten mit Atmosphäre.

Karman-Linie- Höhe über dem Meeresspiegel, die konventionell als Grenze zwischen der Erdatmosphäre und dem Weltraum angesehen wird.

Die Fédération Aéronautique Internationale (FAI) definiert die Karman-Linie auf 100 km über dem Meeresspiegel.

Die Höhe wurde nach Theodor von Karman, einem amerikanischen Wissenschaftler ungarischer Herkunft, benannt. Er stellte als erster fest, dass die Atmosphäre etwa in dieser Höhe so verdünnt wird, dass die Luftfahrt unmöglich wird, da die Geschwindigkeit des Flugzeugs, die erforderlich ist, um einen ausreichenden Auftrieb zu erzeugen, größer wird als die erste Raumgeschwindigkeit, und daher, um größere Höhen zu erreichen, ist es ist notwendig, um Raumschiffe zu verwenden.

Die Erdatmosphäre setzt sich über die Karman-Linie hinaus fort. Der äußere Teil der Erdatmosphäre, die Exosphäre, erstreckt sich bis zu einer Höhe von 10.000 km oder mehr, in einer solchen Höhe besteht die Atmosphäre hauptsächlich aus Wasserstoffatomen, die die Atmosphäre verlassen können.

Das Erreichen der Pocket Line war die erste Bedingung für den Erhalt des Ansari X Prize, denn dieser ist die Grundlage für die Anerkennung der Raumfahrt.

- die Lufthülle der Erde, die sich mit der Erde dreht. Die obere Grenze der Atmosphäre wird konventionell in Höhen von 150-200 km gezeichnet. Die untere Grenze ist die Erdoberfläche.

Atmosphärische Luft ist ein Gasgemisch. Der größte Teil seines Volumens in der Oberflächenluftschicht besteht aus Stickstoff (78%) und Sauerstoff (21%). Darüber hinaus enthält die Luft Edelgase (Argon, Helium, Neon usw.), Kohlendioxid (0,03), Wasserdampf und verschiedene Feststoffpartikel (Staub, Ruß, Salzkristalle).

Die Luft ist farblos und die Farbe des Himmels erklärt sich aus den Besonderheiten der Streuung von Lichtwellen.

Die Atmosphäre besteht aus mehreren Schichten: Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre und Thermosphäre.

Die untere Oberflächenluftschicht heißt Troposphäre. Seine Dicke ist in verschiedenen Breiten nicht gleich. Die Troposphäre wiederholt die Form des Planeten und nimmt zusammen mit der Erde an der axialen Rotation teil. Am Äquator beträgt die Dicke der Atmosphäre 10 bis 20 km. Es ist mehr am Äquator und weniger an den Polen. Die Troposphäre zeichnet sich durch die maximale Luftdichte aus, in ihr sind 4/5 der Masse der gesamten Atmosphäre konzentriert. Die Troposphäre bestimmt die Wetterbedingungen: Hier bilden sich verschiedene Luftmassen, Wolken und Niederschlag bilden sich, es kommt zu einer intensiven horizontalen und vertikalen Luftbewegung.

Oberhalb der Troposphäre, bis zu einer Höhe von 50 km, ist Stratosphäre. Es zeichnet sich durch eine geringere Luftdichte aus, es befindet sich kein Wasserdampf darin. Im unteren Teil der Stratosphäre in Höhen von etwa 25 km. es gibt einen "Ozonschirm" - eine Schicht der Atmosphäre mit einer erhöhten Ozonkonzentration, die ultraviolette Strahlung absorbiert, die für Organismen tödlich ist.

Auf einer Höhe von 50 bis 80-90 km erstreckt sich Mesosphäre. Mit zunehmender Höhe nimmt die Temperatur mit einem durchschnittlichen vertikalen Gradienten (0,25-0,3) ° / 100 m ab und die Luftdichte nimmt ab. Der Hauptenergieprozess ist die Strahlungswärmeübertragung. Das Leuchten der Atmosphäre wird durch komplexe photochemische Prozesse verursacht, bei denen Radikale, schwingungserregte Moleküle, beteiligt sind.

Thermosphäre liegt auf einer Höhe von 80-90 bis 800 km. Die Luftdichte ist hier minimal und der Luftionisationsgrad sehr hoch. Die Temperatur ändert sich je nach Aktivität der Sonne. Aufgrund der großen Anzahl geladener Teilchen werden hier Polarlichter und magnetische Stürme beobachtet.

Die Atmosphäre ist von großer Bedeutung für die Natur der Erde. Das Atmen lebender Organismen ist ohne Sauerstoff unmöglich. Seine Ozonschicht schützt alle Lebewesen vor schädlichen ultravioletten Strahlen. Die Atmosphäre glättet Temperaturschwankungen: Die Erdoberfläche kühlt nachts nicht ab und überhitzt sich tagsüber nicht. In dichten Schichten atmosphärischer Luft brennen Meteoriten aus Dornen aus, bevor sie die Oberfläche des Planeten erreichen.

Die Atmosphäre interagiert mit allen Schalen der Erde. Mit seiner Hilfe werden Wärme und Feuchtigkeit zwischen Meer und Land ausgetauscht. Ohne die Atmosphäre gäbe es keine Wolken, Niederschläge, Winde.

Die menschliche Wirtschaftstätigkeit hat erhebliche negative Auswirkungen auf die Atmosphäre. Es kommt zu einer Luftverschmutzung, die zu einer Erhöhung der Konzentration von Kohlenmonoxid (CO 2) führt. Und das trägt zur globalen Erwärmung bei und verstärkt den „Treibhauseffekt“. Die Ozonschicht der Erde wird durch Industrie- und Verkehrsabfälle zerstört.

Die Atmosphäre braucht Schutz. In den Industrieländern wird eine Reihe von Maßnahmen ergriffen, um die atmosphärische Luft vor Verschmutzung zu schützen.

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