اتمسفر زمین

جو(از جانب. یونانی دیگرἀτμός - بخار و σφαῖρα - توپ) - گازپوسته ( ژئوسفر) سیاره را احاطه کرده است زمین. سطح داخلی آن پوشیده شده است هیدروسفرو به طور جزئی پارس سگ، قسمت بیرونی با بخش نزدیک به زمین از فضای بیرونی مرز دارد.

به مجموع بخش‌هایی از فیزیک و شیمی که جو را مطالعه می‌کنند معمولاً گفته می‌شود فیزیک اتمسفر. جو تعیین می کند آب و هوادر سطح زمین، به مطالعه آب و هوا مشغول است هواشناسی، و تغییرات طولانی مدت اقلیم - اقلیم شناسی.

ساختار جو

ساختار جو

تروپوسفر

حد بالایی آن در ارتفاع 8-10 کیلومتری در قطبی، 10-12 کیلومتری در معتدل و 16-18 کیلومتری در عرض های جغرافیایی استوایی است. در زمستان کمتر از تابستان است. لایه زیرین و اصلی جو. بیش از 80 درصد از کل جرم هوای جو و حدود 90 درصد از کل بخار آب موجود در اتمسفر را شامل می شود. در تروپوسفر بسیار توسعه یافته است تلاطمو همرفت، بوجود امدن ابرها، توسعه دهید طوفان هاو آنتی سیکلون ها. دما با افزایش ارتفاع با میانگین عمودی کاهش می یابد شیب 0.65 درجه / 100 متر

برای "شرایط عادی" در سطح زمین در نظر گرفته می شود: چگالی 1.2 کیلوگرم بر متر مکعب، فشار هوا 101.35 کیلو پاسکال، دما به اضافه 20 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 50%. این شاخص های مشروط دارای ارزش کاملاً مهندسی هستند.

استراتوسفر

لایه ای از جو در ارتفاع 11 تا 50 کیلومتری قرار دارد. تغییر جزئی دما در لایه 11-25 کیلومتری (لایه پایینی استراتوسفر) و افزایش آن در لایه 25-40 کیلومتری از -56.5 به 0.8 درجه مشخصه است. با(استراتوسفر یا منطقه بالایی وارونگی ها). با رسیدن به مقدار حدود 273 کلوین (تقریبا 0 درجه سانتیگراد) در ارتفاع حدود 40 کیلومتری، دما تا ارتفاع حدود 55 کیلومتری ثابت می ماند. این ناحیه دمای ثابت نامیده می شود استراتوپوزو مرز بین استراتوسفر است و مزوسفر.

استراتوپوز

لایه مرزی جو بین استراتوسفر و مزوسفر. حداکثر در توزیع دمای عمودی (حدود 0 درجه سانتیگراد) وجود دارد.

مزوسفر

اتمسفر زمین

مزوسفراز ارتفاع 50 کیلومتری شروع می شود و تا 80-90 کیلومتر گسترش می یابد. دما با ارتفاع با شیب عمودی متوسط (0.25-0.3) درجه / 100 متر کاهش می یابد. فرآیند اصلی انرژی انتقال حرارت تابشی است. فرآیندهای فتوشیمیایی پیچیده شامل رادیکال های آزاد، مولکول های برانگیخته ارتعاشی و غیره باعث درخشش جو می شوند.

مزوپوز

لایه انتقالی بین مزوسفر و ترموسفر. حداقل در توزیع دمای عمودی (حدود -90 درجه سانتیگراد) وجود دارد.

خط کارمان

ارتفاع از سطح دریا که به طور معمول به عنوان مرز بین جو زمین و فضا پذیرفته شده است.

ترموسفر

مقاله اصلی: ترموسفر

لایه های جوی تا ارتفاع 120 کیلومتری

اگزوسفر (کره پراکنده)

اگزوسفر- منطقه پراکندگی، قسمت بیرونی ترموسفر، واقع در بالای 700 کیلومتر. گاز موجود در اگزوسفر بسیار کمیاب است و از این رو ذرات آن به فضای بین سیاره ای نشت می کنند. اتلاف).

تا ارتفاع 100 کیلومتری، جو مخلوطی همگن و مخلوط از گازها است. در لایه های بالاتر، توزیع گازها در ارتفاع به جرم مولکولی آنها بستگی دارد، غلظت گازهای سنگین تر با فاصله از سطح زمین سریعتر کاهش می یابد. به دلیل کاهش چگالی گاز، دما از 0 درجه سانتیگراد در استراتوسفر به -110 درجه سانتیگراد در مزوسفر کاهش می یابد. با این حال، انرژی جنبشی ذرات منفرد در ارتفاعات 200-250 کیلومتری با دمای ~1500 درجه سانتیگراد مطابقت دارد. در بالای 200 کیلومتر، نوسانات قابل توجهی در دما و چگالی گاز در زمان و مکان مشاهده می شود.

در ارتفاع حدود 2000-3000 کیلومتری، اگزوسفر به تدریج به به اصطلاح عبور می کند. نزدیک خلاء فضاییکه با ذرات بسیار کمیاب گاز بین سیاره ای، عمدتاً اتم های هیدروژن پر شده است. اما این گاز تنها بخشی از ماده بین سیاره ای است. قسمت دیگر از ذرات غبار مانند با منشاء دنباله دار و شهاب سنگی تشکیل شده است. علاوه بر ذرات غبار مانند بسیار کمیاب، تابش الکترومغناطیسی و جسمی با منشاء خورشیدی و کهکشانی به این فضا نفوذ می کند.

تروپوسفر حدود 80 درصد از جرم جو را تشکیل می دهد، استراتوسفر حدود 20 درصد را تشکیل می دهد. جرم مزوسفر بیش از 0.3٪ نیست، ترموسفر کمتر از 0.05٪ از کل جرم جو است. بر اساس خواص الکتریکی موجود در جو، نوتروسفر و یونوسفر متمایز می شوند. در حال حاضر اعتقاد بر این است که جو تا ارتفاع 2000-3000 کیلومتری گسترش می یابد.

بسته به ترکیب گاز موجود در جو، آنها منتشر می کنند هموسفرو هتروسفر. هتروسفر - این منطقه ای است که گرانش بر جداسازی گازها تأثیر می گذارد، زیرا اختلاط آنها در چنین ارتفاعی ناچیز است. از این رو ترکیب متغیر هتروسفر را دنبال می کند. در زیر آن یک قسمت کاملاً مخلوط و همگن از جو قرار دارد که به نام هموسفر. مرز بین این لایه ها نامیده می شود توربوپوز، در ارتفاع حدود 120 کیلومتری قرار دارد.

مشخصات فیزیکی

ضخامت جو تقریباً 2000 - 3000 کیلومتر از سطح زمین است. وزن مجموع هوا- (5.1-5.3) × 10 18 کیلوگرم. جرم مولیهوای خشک تمیز 28.966 است. فشاردر 0 درجه سانتیگراد در سطح دریا 101.325 کیلو پاسکال; دمای بحرانی-140.7 درجه سانتی گراد; فشار بحرانی 3.7 مگاپاسکال؛ سی پ 1.0048×10 3 J/(kg K) (در دمای 0 درجه سانتیگراد)، سی v 0.7159×10 3 J/(kg K) (در دمای 0 درجه سانتیگراد). حلالیت هوا در آب در دمای 0 درجه سانتیگراد - 0.036٪، در 25 درجه سانتیگراد - 0.22٪.

ویژگی های فیزیولوژیکی و دیگر جو

در حال حاضر در ارتفاع 5 کیلومتری از سطح دریا، یک فرد آموزش ندیده رشد می کند گرسنگی اکسیژنو بدون سازگاری، عملکرد انسان به طور قابل توجهی کاهش می یابد. این جایی است که منطقه فیزیولوژیکی جو به پایان می رسد. تنفس انسان در ارتفاع 15 کیلومتری غیرممکن می شود، اگرچه تا 115 کیلومتری جو حاوی اکسیژن است.

جو اکسیژن مورد نیاز برای تنفس را در اختیار ما قرار می دهد. با این حال، به دلیل افت فشار کل اتمسفر با افزایش ارتفاع، فشار جزئی اکسیژن نیز به همین ترتیب کاهش می یابد.

ریه های انسان دائماً حاوی حدود 3 لیتر هوای آلوئولی هستند. فشار جزئیاکسیژن هوای آلوئولی در فشار اتمسفر معمولی 110 میلی متر جیوه است. هنر، فشار دی اکسید کربن - 40 میلی متر جیوه. هنر، و بخار آب - 47 میلی متر جیوه. هنر با افزایش ارتفاع، فشار اکسیژن کاهش می یابد و فشار کل بخار آب و دی اکسید کربن در ریه ها تقریباً ثابت می ماند - حدود 87 میلی متر جیوه. هنر هنگامی که فشار هوای اطراف به این مقدار برسد، جریان اکسیژن به داخل ریه ها به طور کامل متوقف می شود.

در ارتفاع حدود 19-20 کیلومتری، فشار اتمسفر به 47 میلی متر جیوه کاهش می یابد. هنر بنابراین در این ارتفاع آب و مایع بینابینی در بدن انسان شروع به جوشیدن می کند. در خارج از کابین تحت فشار در این ارتفاعات، مرگ تقریباً بلافاصله اتفاق می افتد. بنابراین، از نقطه نظر فیزیولوژی انسان، "فضا" از قبل در ارتفاع 15-19 کیلومتری شروع می شود.

لایه های متراکم هوا - تروپوسفر و استراتوسفر - ما را از اثرات مخرب تشعشع محافظت می کند. با ریزش کافی هوا، در ارتفاعات بیش از 36 کیلومتر، اثر شدیدی از طریق یونیزه کردن بر بدن اعمال می شود. تابش - تشعشع- پرتوهای کیهانی اولیه؛ در ارتفاعات بیش از 40 کیلومتری، قسمت فرابنفش طیف خورشیدی که برای انسان خطرناک است عمل می کند.

همانطور که ما به ارتفاع بیشتر از سطح زمین بالا می رویم، به تدریج ضعیف می شویم، و سپس به طور کامل ناپدید می شویم، چنین پدیده هایی که برای ما آشنا هستند در لایه های پایینی جو مشاهده می شوند، مانند انتشار صوت، ظهور آیرودینامیک. نیروی بالابرو مقاومت، انتقال حرارت همرفتو غیره.

در لایه های کمیاب هوا، انتشار می یابد صداغیر ممکن می شود تا ارتفاع 60 تا 90 کیلومتری همچنان می توان از مقاومت هوا و بالابر برای پرواز آیرودینامیکی کنترل شده استفاده کرد. اما با شروع از ارتفاعات 100-130 کیلومتر، مفاهیم آشنا برای هر خلبان شماره های Mو سد صوتیمعنای خود را از دست می دهند، شرطی می گذرد خط کارمانفراتر از آن، کره پرواز صرفاً بالستیک آغاز می شود که فقط با استفاده از نیروهای واکنشی قابل کنترل است.

در ارتفاعات بالای 100 کیلومتر، اتمسفر از ویژگی قابل توجه دیگری نیز محروم است - توانایی جذب، هدایت و انتقال انرژی حرارتی توسط همرفت (یعنی از طریق اختلاط هوا). این بدان معنی است که عناصر مختلف تجهیزات، تجهیزات ایستگاه فضایی مداری نمی توانند از بیرون به روشی که معمولاً در هواپیما انجام می شود - با کمک جت های هوا و رادیاتورهای هوا - خنک شوند. در چنین ارتفاعی، مانند فضا به طور کلی، تنها راه انتقال گرما است تابش حرارتی.

ترکیب اتمسفر

ترکیب هوای خشک

جو زمین عمدتاً از گازها و ناخالصی های مختلف (غبار، قطرات آب، کریستال های یخ، نمک های دریا، محصولات احتراق) تشکیل شده است.

غلظت گازهای تشکیل دهنده جو تقریباً ثابت است، به استثنای آب (H2O) و دی اکسید کربن (CO2).

ترکیب هوای خشک

نیتروژن
اکسیژن
آرگون
اب
دی اکسید کربن
نئون
هلیوم
متان
کریپتون
هیدروژن
زنون
اکسید نیتروژن

علاوه بر گازهای نشان داده شده در جدول، جو حاوی SO 2، NH 3، CO، ازن, هیدروکربن ها, HCl, HF، زوج ها HG، من 2 و نهو بسیاری از گازهای دیگر در مقادیر جزئی. تروپوسفر دائماً حاوی تعداد زیادی ذرات معلق جامد و مایع است. قوطی اسپری).

تاریخچه شکل گیری جو

بر اساس رایج ترین نظریه، جو زمین در طول زمان در چهار ترکیب مختلف بوده است. در ابتدا از گازهای سبک ( هیدروژنو هلیوم) از فضای بین سیاره ای گرفته شده است. این به اصطلاح جو اولیه(حدود چهار میلیارد سال پیش). در مرحله بعد، فعالیت فعال آتشفشانی منجر به اشباع شدن جو با گازهایی غیر از هیدروژن (دی اکسید کربن، آمونیاک, بخار). اینگونه است جو ثانویه(حدود سه میلیارد سال قبل از روزگار ما). این فضا ترمیم کننده بود. علاوه بر این، روند تشکیل جو توسط عوامل زیر تعیین شد:

نشت گازهای سبک (هیدروژن و هلیوم) به داخل فضای بین سیاره ای;

واکنش های شیمیایی که در جو تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش، تخلیه رعد و برق و برخی عوامل دیگر رخ می دهد.

کم کم این عوامل منجر به شکل گیری شد جو سومبا محتوای بسیار کمتر هیدروژن و محتوای بسیار بیشتر نیتروژن و دی اکسید کربن (که در نتیجه واکنش های شیمیایی از آمونیاک و هیدروکربن ها ایجاد می شود) مشخص می شود.

نیتروژن

تشکیل مقدار زیادی N 2 به دلیل اکسیداسیون اتمسفر آمونیاک-هیدروژن توسط O 2 مولکولی است که از 3 میلیارد سال پیش در نتیجه فتوسنتز از سطح سیاره شروع به بیرون آمدن کرد. N 2 همچنین در نتیجه نیترات زدایی نیترات ها و سایر ترکیبات حاوی نیتروژن در جو آزاد می شود. نیتروژن توسط ازن به NO در اتمسفر فوقانی اکسید می شود.

نیتروژن N 2 فقط در شرایط خاص (مثلاً در هنگام تخلیه رعد و برق) وارد واکنش می شود. اکسیداسیون نیتروژن مولکولی توسط ازن در هنگام تخلیه الکتریکی در تولید صنعتی کودهای نیتروژن استفاده می شود. می توان آن را با مصرف انرژی کم اکسید کرد و به شکل فعال بیولوژیکی تبدیل کرد سیانوباکتری ها (جلبک سبز آبی)و باکتری های ندول که ریزوبیال را تشکیل می دهند همزیستیبا حبوباتگیاهان، به اصطلاح. کود کشاورزی سبز.

اکسیژن

ترکیب جو شروع به تغییر اساسی با ظهور کرد موجودات زنده، در نتیجه فتوسنتزهمراه با آزاد شدن اکسیژن و جذب دی اکسید کربن. در ابتدا، اکسیژن برای اکسیداسیون ترکیبات کاهش یافته - آمونیاک، هیدروکربن ها، شکل اکسید مصرف شد. غدهموجود در اقیانوس ها و غیره. در پایان این مرحله، محتوای اکسیژن در جو شروع به رشد کرد. به تدریج فضایی مدرن با خواص اکسید کننده شکل گرفت. از آنجایی که این امر باعث ایجاد تغییرات جدی و ناگهانی در بسیاری از فرآیندهای در حال وقوع شد جو, لیتوسفرو زیست کره، این رویداد نامیده می شود فاجعه اکسیژن.

در حین فانوزوئیکترکیب جو و محتوای اکسیژن دستخوش تغییراتی شد. آنها در درجه اول با میزان رسوب سنگ های رسوبی آلی همبستگی داشتند. بنابراین، در طول دوره های انباشت زغال سنگ، محتوای اکسیژن در اتمسفر ظاهراً به طور قابل توجهی از سطح مدرن فراتر رفت.

دی اکسید کربن

محتوای CO 2 در جو به فعالیت های آتشفشانی و فرآیندهای شیمیایی در پوسته های زمین بستگی دارد، اما بیشتر از همه به شدت بیوسنتز و تجزیه مواد آلی در زیست کره زمین. تقریبا کل زیست توده فعلی سیاره (حدود 2.4 × 10 12 تن ) در اثر دی اکسید کربن، نیتروژن و بخار آب موجود در هوای اتمسفر تشکیل می شود. به خاک سپرده شد اقیانوس، v باتلاق هاو در جنگل هاماده آلی می شود زغال سنگ, روغنو گاز طبیعی. (سانتی متر. چرخه ژئوشیمیایی کربن)

گازهای نجیب

منبع گازهای بی اثر - آرگون, هلیومو کریپتون- فوران های آتشفشانی و فروپاشی عناصر رادیواکتیو. زمین به عنوان یک کل و جو به طور خاص در مقایسه با فضا از گازهای بی اثر تهی می شود. اعتقاد بر این است که دلیل این امر در نشت مداوم گازها به فضای بین سیاره ای است.

آلودگی هوا

اخیراً تکامل جو شروع به تأثیر پذیری کرد انسان. نتیجه فعالیت های او افزایش قابل توجه ثابت در محتوای دی اکسید کربن در جو به دلیل احتراق سوخت های هیدروکربنی انباشته شده در دوره های زمین شناسی قبلی بود. مقادیر زیادی CO 2 در طول فتوسنتز مصرف می شود و توسط اقیانوس های جهان جذب می شود. این گاز به دلیل تجزیه سنگ های کربناته و مواد آلی با منشاء گیاهی و حیوانی و همچنین در اثر فعالیت های آتشفشانی و تولید انسان وارد جو می شود. در طول 100 سال گذشته، محتوای CO2 در جو 10٪ افزایش یافته است که بخش اصلی آن (360 میلیارد تن) از احتراق سوخت است. اگر سرعت رشد احتراق سوخت ادامه یابد، در 50 تا 60 سال آینده مقدار CO 2 در جو دو برابر خواهد شد و ممکن است منجر به تغییرات جهانی آب و هوا.

احتراق سوخت منبع اصلی هر دو گاز آلاینده است ( بنابراین, نه, بنابراین 2 ). دی اکسید گوگرد توسط اکسیژن اتمسفر اکسید می شود بنابراین 3 در اتمسفر فوقانی که به نوبه خود با بخار آب و آمونیاک و در نتیجه برهم کنش دارد اسید سولفوریک (H 2 بنابراین 4 ) و سولفات آمونیوم ((NH 4 ) 2 بنابراین 4 ) بازگشت به سطح زمین در قالب یک به اصطلاح. باران اسیدی. استفاده موتورهای احتراق داخلیمنجر به آلودگی هوا با اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن ها و ترکیبات سرب می شود. سرب تترااتیل سرب (CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

آلودگی آئروسل اتمسفر هم به دلایل طبیعی (فوران آتشفشانی، طوفان های گرد و غبار، حباب قطرات آب دریا و گرده گیاهان و غیره) و هم در اثر فعالیت های اقتصادی انسان (معادن سنگ معدن و مصالح ساختمانی، احتراق سوخت، تولید سیمان و غیره ایجاد می شود). .). حذف شدید ذرات جامد در اتمسفر در مقیاس بزرگ یکی از دلایل احتمالی تغییرات آب و هوایی در این سیاره است.

نقش جو در زندگی زمین

جو منبع اکسیژنی است که مردم تنفس می کنند. با این حال، با صعود به ارتفاع، فشار کل اتمسفر کاهش می یابد و در نتیجه فشار جزئی اکسیژن کاهش می یابد.

ریه های انسان تقریباً سه لیتر هوای آلوئولی دارند. اگر فشار اتمسفر نرمال باشد، فشار جزئی اکسیژن در هوای آلوئولی 11 میلی متر جیوه خواهد بود. هنر، فشار دی اکسید کربن - 40 میلی متر جیوه. هنر، و بخار آب - 47 میلی متر جیوه. هنر با افزایش ارتفاع، فشار اکسیژن کاهش می یابد و فشار بخار آب و دی اکسید کربن در ریه ها در کل ثابت می ماند - تقریباً 87 میلی متر جیوه. هنر وقتی فشار هوا با این مقدار برابر شود، جریان اکسیژن به داخل ریه ها متوقف می شود.

به دلیل کاهش فشار اتمسفر در ارتفاع 20 کیلومتری، آب و مایع میان بافتی بدن انسان در اینجا می جوشد. اگر از کابین تحت فشار استفاده نکنید، در چنین ارتفاعی یک فرد تقریباً فوراً می میرد. بنابراین، از نقطه نظر ویژگی های فیزیولوژیکی بدن انسان، «فضا» از ارتفاع 20 کیلومتری از سطح دریا سرچشمه می گیرد.

نقش جو در حیات زمین بسیار زیاد است. بنابراین، به عنوان مثال، به لطف لایه های هوای متراکم - تروپوسفر و استراتوسفر، مردم از قرار گرفتن در معرض تابش محافظت می شوند. در فضا، در هوای کمیاب، در ارتفاع بیش از 36 کیلومتر، تشعشعات یونیزان عمل می کنند. در ارتفاع بیش از 40 کیلومتر - ماوراء بنفش.

هنگامی که از سطح زمین تا ارتفاع بیش از 90-100 کیلومتر بالا می رود، تضعیف تدریجی و سپس ناپدید شدن کامل پدیده های آشنا برای انسان ها، مشاهده شده در لایه پایین اتمسفر رخ می دهد:

صدا پخش نمی شود.

هیچ نیروی آیرودینامیکی و درگ وجود ندارد.

گرما از طریق همرفت و غیره منتقل نمی شود.

لایه اتمسفر زمین و همه موجودات زنده را در برابر تشعشعات کیهانی، از شهاب سنگ ها محافظت می کند، مسئول تنظیم نوسانات دمای فصلی، متعادل کردن و یکسان سازی روزانه است. در غیاب جو روی زمین، دمای روزانه در حدود +/-200 ° C در نوسان خواهد بود. لایه اتمسفر یک "بافر" حیات بخش بین سطح زمین و فضای بیرونی، حامل رطوبت و گرما است؛ فرآیندهای فتوسنتز و تبادل انرژی در جو انجام می شود - مهمترین فرآیندهای بیوسفر.

لایه های جو به ترتیب از سطح زمین

جو یک ساختار لایه لایه است که به ترتیب از سطح زمین به ترتیب لایه های جوی زیر است:

تروپوسفر.

استراتوسفر.

مزوسفر.

ترموسفر.

اگزوسفر

هر لایه مرزهای مشخصی بین آنها ندارد و ارتفاع آنها تحت تأثیر عرض جغرافیایی و فصول است. این ساختار لایه ای در نتیجه تغییرات دما در ارتفاعات مختلف شکل گرفته است. به لطف جو است که ما ستاره های چشمک زن را می بینیم.

ساختار جو زمین بر اساس لایه ها:

جو زمین از چه چیزی ساخته شده است؟

هر لایه اتمسفر از نظر دما، چگالی و ترکیب متفاوت است. ضخامت کل جو 1.5-2.0 هزار کیلومتر است. جو زمین از چه چیزی ساخته شده است؟ در حال حاضر مخلوطی از گازها با ناخالصی های مختلف است.

تروپوسفر

ساختار جو زمین با تروپوسفر شروع می شود که قسمت پایین جو با ارتفاع حدود 10-15 کیلومتر است. اینجا جایی است که بیشتر هوای اتمسفر متمرکز شده است. یکی از ویژگی های تروپوسفر افت دمای 0.6 درجه سانتیگراد است که در هر 100 متر بالا می آیید. تروپوسفر تقریباً تمام بخار آب اتمسفر را در خود متمرکز کرده است و ابرها نیز در اینجا تشکیل می شوند.

ارتفاع تروپوسفر روزانه تغییر می کند. علاوه بر این، مقدار متوسط آن بسته به عرض جغرافیایی و فصل سال متفاوت است. ارتفاع متوسط تروپوسفر بالای قطب ها 9 کیلومتر، بالای استوا - حدود 17 کیلومتر است. میانگین دمای سالانه هوا بر فراز استوا نزدیک به +26 درجه سانتیگراد و در قطب شمال -23 درجه سانتیگراد است. خط بالایی مرز تروپوسفر بالای استوا میانگین دمای سالانه حدود 70- درجه سانتیگراد و بالای قطب شمال در تابستان -45 درجه سانتیگراد و در زمستان -65 درجه سانتیگراد است. بنابراین، هر چه ارتفاع بیشتر باشد، دما کمتر می شود. پرتوهای خورشید آزادانه از تروپوسفر عبور می کنند و سطح زمین را گرم می کنند. گرمای تابش شده توسط خورشید توسط دی اکسید کربن، متان و بخار آب حفظ می شود.

استراتوسفر

بالای لایه تروپوسفر استراتوسفر قرار دارد که 50-55 کیلومتر ارتفاع دارد. ویژگی این لایه افزایش دما با ارتفاع است. بین تروپوسفر و استراتوسفر یک لایه انتقالی به نام تروپوپوز قرار دارد.

تقریباً از ارتفاع 25 کیلومتری، دمای لایه استراتوسفر شروع به افزایش می کند و با رسیدن به حداکثر ارتفاع 50 کیلومتری، مقادیری از 10+ تا 30+ درجه سانتیگراد به دست می آورد.

بخار آب بسیار کمی در استراتوسفر وجود دارد. گاهی اوقات در ارتفاع حدود 25 کیلومتری می توانید ابرهای کاملاً نازکی پیدا کنید که به آنها "مادر مروارید" می گویند. در روز قابل توجه نیستند، اما در شب به دلیل نور خورشید که زیر افق است می درخشند. ترکیب ابرهای مادر از مروارید، قطرات آب فوق خنک است. استراتوسفر بیشتر از ازن تشکیل شده است.

مزوسفر

ارتفاع لایه مزوسفر تقریباً 80 کیلومتر است. در اینجا، با افزایش آن به سمت بالا، دما کاهش می یابد و در بالاترین مرز به مقادیر چند ده درجه سانتیگراد زیر صفر می رسد. در مزوسفر نیز می توان ابرهایی را مشاهده کرد که احتمالاً از کریستال های یخ تشکیل شده اند. به این ابرها «نقره ای» می گویند. مزوسفر با سردترین دما در جو مشخص می شود: از -2 تا -138 درجه سانتیگراد.

ترموسفر

این لایه جوی به دلیل دمای بالا نام خود را گرفته است. ترموسفر از موارد زیر تشکیل شده است:

یون کره.

اگزوسفرها

یونوسفر با هوای کمیاب مشخص می شود که هر سانتی متر آن در ارتفاع 300 کیلومتری از 1 میلیارد اتم و مولکول تشکیل شده است و در ارتفاع 600 کیلومتری - بیش از 100 میلیون.

یونوسفر نیز با یونیزاسیون بالای هوا مشخص می شود. این یون ها از اتم های اکسیژن باردار، مولکول های باردار اتم های نیتروژن و الکترون های آزاد تشکیل شده اند.

اگزوسفر

از ارتفاع 800-1000 کیلومتری، لایه اگزوسفریک شروع می شود. ذرات گاز، به ویژه ذرات سبک، با سرعت زیادی در اینجا حرکت می کنند و بر نیروی گرانش غلبه می کنند. چنین ذرات به دلیل حرکت سریع خود از جو به فضای بیرون پرواز کرده و پراکنده می شوند. بنابراین اگزوسفر را کره ی پراکندگی می نامند. این عمدتاً اتم های هیدروژن هستند که به فضا پرواز می کنند و بالاترین لایه های اگزوسفر را تشکیل می دهند. به لطف ذرات موجود در اتمسفر فوقانی و ذرات باد خورشیدی، ما می توانیم شفق شمالی را مشاهده کنیم.

ماهواره ها و موشک های ژئوفیزیکی امکان حضور در اتمسفر بالای کمربند تابشی سیاره را فراهم کردند که از ذرات باردار الکتریکی - الکترون ها و پروتون ها تشکیل شده است.

ضخامت جو در حدود 120 کیلومتر از سطح زمین است. مجموع جرم هوا در جو (5.1-5.3) 10 18 کیلوگرم است. از این تعداد، جرم هوای خشک 5.1352 ± 0.0003 10 18 کیلوگرم است، جرم کل بخار آب به طور متوسط 1.27 1016 کیلوگرم است.

تروپوپوز

لایه انتقالی از تروپوسفر به استراتوسفر، لایه ای از جو که در آن کاهش دما با ارتفاع متوقف می شود.

استراتوسفر

لایه ای از جو در ارتفاع 11 تا 50 کیلومتری قرار دارد. تغییر جزئی دما در لایه 11-25 کیلومتری (لایه پایین تر استراتوسفر) و افزایش آن در لایه 25-40 کیلومتری از -56.5 به 0.8 درجه (استراتوسفر فوقانی یا منطقه وارونگی) مشخصه است. با رسیدن به مقدار حدود 273 کلوین (تقریبا 0 درجه سانتیگراد) در ارتفاع حدود 40 کیلومتری، دما تا ارتفاع حدود 55 کیلومتری ثابت می ماند. این ناحیه با دمای ثابت استراتوپوز نامیده می شود و مرز بین استراتوسفر و مزوسفر است.

استراتوپوز

لایه مرزی جو بین استراتوسفر و مزوسفر. حداکثر در توزیع دمای عمودی (حدود 0 درجه سانتیگراد) وجود دارد.

مزوسفر

اتمسفر زمین

مرز جو زمین

ترموسفر

حد بالایی حدود 800 کیلومتر است. دما تا ارتفاعات 200-300 کیلومتر افزایش می یابد، جایی که به مقادیری در حد 1500 کلوین می رسد و پس از آن تا ارتفاعات تقریباً ثابت می ماند. تحت تأثیر تابش خورشیدی فرابنفش و اشعه ایکس و تابش کیهانی، هوا یونیزه می شود ("چراغ های قطبی") - مناطق اصلی یونوسفر در داخل ترموسفر قرار دارند. در ارتفاعات بالای 300 کیلومتر، اکسیژن اتمی غالب است. حد بالایی ترموسفر عمدتاً توسط فعالیت فعلی خورشید تعیین می شود. در دوره های فعالیت کم - به عنوان مثال، در سال 2008-2009 - کاهش قابل توجهی در اندازه این لایه وجود دارد.

ترموپوز

ناحیه اتمسفر بالای ترموسفر. در این منطقه، جذب تابش خورشیدی ناچیز است و دما در واقع با ارتفاع تغییر نمی کند.

اگزوسفر (کره پراکنده)

تا ارتفاع 100 کیلومتری، جو مخلوطی همگن و مخلوط از گازها است. در لایه های بالاتر، توزیع گازها در ارتفاع به جرم مولکولی آنها بستگی دارد، غلظت گازهای سنگین تر با فاصله از سطح زمین سریعتر کاهش می یابد. به دلیل کاهش چگالی گاز، دما از 0 درجه سانتیگراد در استراتوسفر به -110 درجه سانتیگراد در مزوسفر کاهش می یابد. با این حال، انرژی جنبشی ذرات منفرد در ارتفاعات 200-250 کیلومتری با دمای ~150 درجه سانتیگراد مطابقت دارد. در بالای 200 کیلومتر، نوسانات قابل توجهی در دما و چگالی گاز در زمان و مکان مشاهده می شود.

در ارتفاع حدود 2000-3500 کیلومتری، اگزوسفر به تدریج به اصطلاح عبور می کند. نزدیک خلاء فضاییکه با ذرات بسیار کمیاب گاز بین سیاره ای، عمدتاً اتم های هیدروژن پر شده است. اما این گاز تنها بخشی از ماده بین سیاره ای است. قسمت دیگر از ذرات غبار مانند با منشاء دنباله دار و شهاب سنگی تشکیل شده است. علاوه بر ذرات غبار مانند بسیار کمیاب، تابش الکترومغناطیسی و جسمی با منشاء خورشیدی و کهکشانی به این فضا نفوذ می کند.

بسته به ترکیب گاز موجود در جو، آنها منتشر می کنند هموسفرو هتروسفر. هتروسفر- این منطقه ای است که گرانش بر جداسازی گازها تأثیر می گذارد، زیرا اختلاط آنها در چنین ارتفاعی ناچیز است. از این رو ترکیب متغیر هتروسفر را دنبال می کند. در زیر آن یک بخش کاملاً مخلوط و همگن از جو قرار دارد که هموسفر نامیده می شود. مرز بین این لایه ها توربوپاوز نامیده می شود، در ارتفاع حدود 120 کیلومتری قرار دارد.

ویژگی های فیزیولوژیکی و دیگر جو

در حال حاضر در ارتفاع 5 کیلومتری از سطح دریا، یک فرد آموزش ندیده دچار گرسنگی اکسیژن می شود و بدون سازگاری، عملکرد فرد به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. این جایی است که منطقه فیزیولوژیکی جو به پایان می رسد. تنفس انسان در ارتفاع 9 کیلومتری غیرممکن می شود، اگرچه تا 115 کیلومتری جو حاوی اکسیژن است.

در لایه های کمیاب هوا، انتشار صدا غیرممکن است. تا ارتفاع 60 تا 90 کیلومتری همچنان می توان از مقاومت هوا و بالابر برای پرواز آیرودینامیکی کنترل شده استفاده کرد. اما با شروع از ارتفاعات 100-130 کیلومتری، مفاهیم عدد M و سد صوتی آشنا برای هر خلبان معنای خود را از دست می دهند: از خط مشروط کارمان عبور می کند، که فراتر از آن منطقه پرواز کاملا بالستیک آغاز می شود. که فقط با استفاده از نیروهای واکنشی قابل کنترل است.

تاریخچه شکل گیری جو

بر اساس رایج ترین نظریه، جو زمین در طول زمان در سه ترکیب مختلف بوده است. در ابتدا شامل گازهای سبک (هیدروژن و هلیوم) بود که از فضای بین سیاره ای گرفته می شد. این به اصطلاح جو اولیه(حدود چهار میلیارد سال پیش). در مرحله بعد، فعالیت فعال آتشفشانی منجر به اشباع شدن جو با گازهایی غیر از هیدروژن (دی اکسید کربن، آمونیاک، بخار آب) شد. اینگونه است جو ثانویه(حدود سه میلیارد سال قبل از روزگار ما). این فضا ترمیم کننده بود. علاوه بر این، روند تشکیل جو توسط عوامل زیر تعیین شد:

نشت گازهای سبک (هیدروژن و هلیوم) به فضای بین سیاره ای؛
واکنش های شیمیایی که در جو تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش، تخلیه رعد و برق و برخی عوامل دیگر رخ می دهد.

نیتروژن

تشکیل مقدار زیادی نیتروژن N 2 به دلیل اکسیداسیون جو آمونیاک-هیدروژن توسط اکسیژن مولکولی O 2 است که از 3 میلیارد سال پیش در نتیجه فتوسنتز از سطح سیاره شروع به بیرون آمدن کرد. نیتروژن N 2 نیز در نتیجه نیترات زدایی نیترات ها و سایر ترکیبات حاوی نیتروژن در جو آزاد می شود. نیتروژن توسط ازن به NO در اتمسفر فوقانی اکسید می شود.

نیتروژن N 2 فقط در شرایط خاص (مثلاً در هنگام تخلیه رعد و برق) وارد واکنش می شود. اکسیداسیون نیتروژن مولکولی توسط ازن در هنگام تخلیه الکتریکی به مقدار کم در تولید صنعتی کودهای نیتروژنی استفاده می شود. می تواند با مصرف انرژی کم اکسید شود و توسط سیانوباکترها (جلبک سبز-آبی) و باکتری های ندول که همزیستی ریزوبی با حبوبات را تشکیل می دهند به شکل فعال بیولوژیکی تبدیل شود. کود کشاورزی سبز.

اکسیژن

ترکیب اتمسفر با ظهور موجودات زنده روی زمین، در نتیجه فتوسنتز، همراه با آزاد شدن اکسیژن و جذب دی اکسید کربن، شروع به تغییر اساسی کرد. در ابتدا، اکسیژن برای اکسیداسیون ترکیبات کاهش یافته - آمونیاک، هیدروکربن ها، شکل آهنی آهن موجود در اقیانوس ها و غیره صرف شد. در پایان این مرحله، محتوای اکسیژن در جو شروع به رشد کرد. به تدریج فضایی مدرن با خواص اکسید کننده شکل گرفت. از آنجایی که این امر باعث تغییرات جدی و ناگهانی در بسیاری از فرآیندهای رخ داده در جو، لیتوسفر و بیوسفر شد، این رویداد را فاجعه اکسیژن نامیدند.

گازهای نجیب

آلودگی هوا

اخیراً انسان شروع به تأثیرگذاری بر تکامل جو کرده است. نتیجه فعالیت های او افزایش قابل توجه ثابت در محتوای دی اکسید کربن در جو به دلیل احتراق سوخت های هیدروکربنی انباشته شده در دوره های زمین شناسی قبلی بود. مقادیر زیادی CO 2 در طول فتوسنتز مصرف می شود و توسط اقیانوس های جهان جذب می شود. این گاز به دلیل تجزیه سنگ های کربناته و مواد آلی با منشاء گیاهی و حیوانی و همچنین در اثر فعالیت های آتشفشانی و تولید انسان وارد جو می شود. در طول 100 سال گذشته، محتوای CO2 در جو 10٪ افزایش یافته است که بخش اصلی آن (360 میلیارد تن) از احتراق سوخت است. اگر نرخ رشد احتراق سوخت ادامه یابد، در 200-300 سال آینده میزان CO 2 در جو دو برابر خواهد شد و ممکن است منجر به تغییرات آب و هوایی جهانی شود.

احتراق سوخت منبع اصلی گازهای آلاینده (СО,, SO 2) است. دی اکسید گوگرد توسط اکسیژن اتمسفر به SO 3 در اتمسفر فوقانی اکسید می شود که به نوبه خود با بخار آب و آمونیاک برهمکنش می کند و اسید سولفوریک (H 2 SO 4 ) و سولفات آمونیوم ( (NH 4 ) 2 SO 4 ) به سطح زمین به شکل یک به اصطلاح. باران اسیدی. استفاده از موتورهای احتراق داخلی منجر به آلودگی هوا با اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن‌ها و ترکیبات سرب می‌شود (سرب تترااتیل سرب (CH 3 CH 2) 4).

را نیز ببینید

جاکیا (مدل اتمسفر)

یادداشت

پیوندها

ادبیات

V. V. Parin، F. P. Kosmolinsky، B. A. Dushkov"زیست شناسی فضایی و پزشکی" (ویرایش دوم، اصلاح و تکمیل شده)، M.: "Prosveshchenie"، 1975، 223 صفحه.
N. V. Gusakova"شیمی محیط"، روستوف-آن-دان: فینیکس، 2004، 192 با ISBN 5-222-05386-5
سوکولوف V.A.ژئوشیمی گازهای طبیعی، م.، 1971;
مک ایون ام، فیلیپس ال.شیمی جو، م.، 1978;
وارک کی، وارنر اس.آلودگی هوا. منابع و کنترل، ترجمه. از انگلیسی، M.. 1980;
پایش آلودگی پس زمینه محیط های طبیعی. v 1، L.، 1982.

زمین
تاریخچه زمین	عصر زمین تاریخچه زمین شناسی زمین مقیاس زمانی زمین شناسی تاریخچه حیات بر روی زمین یخبندان زمین تناقض خورشید جوان کم نور تئوری ضربه غول پیکر جدول زمانی تکامل
جغرافیا و زمین شناسی	استرالیا آسیا قطب جنوب آفریقا اروپا آمریکای شمالی آمریکای جنوبی اقیانوس اطلس اقیانوس هند اقیانوس منجمد شمالی اقیانوس آرام اقیانوس آرام اقیانوس جنوبی جو

ساختار اتمسفر

جو(از یونانی دیگر ἀτμός - بخار و σφαῖρα - توپ) - پوسته گازی (ژئوسفر) اطراف سیاره زمین. سطح داخلی آن هیدروسفر و تا حدی پوسته زمین را می‌پوشاند، در حالی که سطح بیرونی آن با بخش نزدیک به زمین فضای بیرونی مرز دارد.

مشخصات فیزیکی

ضخامت جو در حدود 120 کیلومتر از سطح زمین است. مجموع جرم هوا در جو (5.1-5.3) 10 18 کیلوگرم است. از این تعداد، جرم هوای خشک (0003/0 ± 1352/5) 18 10 کیلوگرم است، جرم کل بخار آب به طور متوسط 16/10 27/1 کیلوگرم است.

جرم مولی هوای خشک تمیز 28.966 گرم بر مول است، چگالی هوا در سطح دریا تقریباً 1.2 کیلوگرم بر متر مکعب است. فشار در 0 درجه سانتیگراد در سطح دریا 101.325 کیلو پاسکال است. دمای بحرانی - -140.7 درجه سانتیگراد؛ فشار بحرانی - 3.7 مگاپاسکال؛ C p در 0 °C - 1.0048 10 3 J/(kg K)، C v - 0.7159 10 j/(kg K) (در 0 °C). حلالیت هوا در آب (بر حسب جرم) در دمای 0 ° C - 0.0036٪، در 25 ° C - 0.0023٪.

برای "شرایط عادی" در سطح زمین گرفته می شود: چگالی 1.2 کیلوگرم بر متر مکعب، فشار هوا 101.35 کیلو پاسکال، دما به علاوه 20 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 50%. این شاخص های مشروط دارای ارزش کاملاً مهندسی هستند.

ساختار جو

جو دارای ساختار لایه ای است. لایه های جو از نظر دمای هوا، چگالی آن، میزان بخار آب موجود در هوا و سایر خصوصیات با یکدیگر متفاوت هستند.

تروپوسفر(روش یونانی باستان - "چرخش"، "تغییر" و σφαῖρα - "توپ") - پایین ترین و مطالعه شده ترین لایه جو، 8-10 کیلومتر ارتفاع در مناطق قطبی، تا 10-12 کیلومتر در عرض های جغرافیایی معتدل، در استوا - 16-18 کیلومتر.

هنگامی که در تروپوسفر بالا می رود، دما به طور متوسط 0.65 کلوین در هر 100 متر کاهش می یابد و در قسمت بالایی به 180-220 کلوین می رسد. این لایه فوقانی تروپوسفر که در آن کاهش دما با ارتفاع متوقف می شود، تروپوپوز نامیده می شود. لایه بعدی جو در بالای تروپوسفر استراتوسفر نامیده می شود.

بیش از 80٪ از کل جرم هوای اتمسفر در تروپوسفر متمرکز شده است، تلاطم و همرفت بسیار توسعه یافته است، بخش غالب بخار آب متمرکز است، ابرها به وجود می آیند، جبهه های جوی نیز تشکیل می شوند، طوفان ها و پاد سیکلون ها و همچنین سایر موارد دیگر ایجاد می شوند. فرآیندهایی که آب و هوا و آب و هوا را تعیین می کنند. فرآیندهایی که در تروپوسفر اتفاق می‌افتند عمدتاً به دلیل همرفت هستند.

بخشی از تروپوسفر که درون آن یخچال های طبیعی روی سطح زمین تشکیل می شوند، کیونوسفر نامیده می شود.

تروپوپوز(از یونانی τροπος - چرخش، تغییر و παῦσις - توقف، توقف) - لایه ای از جو که در آن کاهش دما با ارتفاع متوقف می شود. لایه گذار از تروپوسفر به استراتوسفر در جو زمین، تروپاپوز در ارتفاعات 8-12 کیلومتری (از سطح دریا) در نواحی قطبی و تا 16-18 کیلومتری بالای خط استوا قرار دارد. ارتفاع تروپوپوز همچنین به زمان سال (تروپاپوز در تابستان بیشتر از زمستان است) و فعالیت سیکلون (در طوفان ها کمتر و در پادسیکلون ها بیشتر است) بستگی دارد.

ضخامت tropopause از چند صد متر تا 2-3 کیلومتر متغیر است. در مناطق نیمه گرمسیری، پارگی های تروپوپوز به دلیل جریان های جت قدرتمند مشاهده می شود. تروپوپوز در مناطق خاصی اغلب تخریب شده و دوباره شکل می گیرد.

استراتوسفر(از لایه لاتین - کفپوش، لایه) - لایه ای از جو، واقع در ارتفاع 11 تا 50 کیلومتری. تغییر جزئی دما در لایه 11-25 کیلومتری (لایه پایینی استراتوسفر) و افزایش آن در لایه 25-40 کیلومتری از -56.5 به 0.8 درجه سانتیگراد (لایه فوقانی استراتوسفر یا منطقه وارونگی) معمولی است. با رسیدن به مقدار حدود 273 کلوین (تقریبا 0 درجه سانتیگراد) در ارتفاع حدود 40 کیلومتری، دما تا ارتفاع حدود 55 کیلومتری ثابت می ماند. این ناحیه با دمای ثابت استراتوپوز نامیده می شود و مرز بین استراتوسفر و مزوسفر است. چگالی هوا در استراتوسفر ده ها و صدها برابر کمتر از سطح دریا است.

در استراتوسفر است که لایه اوزونوسفر ("لایه ازون") قرار دارد (در ارتفاع 15-20 تا 55-60 کیلومتر) که حد بالایی زندگی در بیوسفر را تعیین می کند. ازن (O 3 ) در نتیجه واکنش های فتوشیمیایی به شدت در ارتفاع 30 کیلومتری تشکیل می شود. مجموع جرم O 3 در فشار معمولی لایه ای به ضخامت 1.7-4.0 میلی متر خواهد بود، اما حتی این برای جذب اشعه ماوراء بنفش خورشیدی که برای زندگی مضر است کافی است. تخریب O 3 زمانی اتفاق می افتد که با رادیکال های آزاد، NO، ترکیبات حاوی هالوژن (از جمله "فرئون ها") در تعامل باشد.

قسمت اعظم طول موج کوتاه پرتو فرابنفش (180-200 نانومتر) در استراتوسفر باقی می ماند و انرژی امواج کوتاه تبدیل می شود. تحت تأثیر این پرتوها، میدان های مغناطیسی تغییر می کند، مولکول ها شکسته می شوند، یونیزاسیون، تشکیل جدید گازها و سایر ترکیبات شیمیایی رخ می دهد. این فرآیندها را می توان به صورت نورهای شمالی، رعد و برق و سایر درخشش ها مشاهده کرد.

در استراتوسفر و لایه های بالاتر، تحت تأثیر تابش خورشیدی، مولکول های گاز به اتم ها تجزیه می شوند (بالای 80 کیلومتر، CO 2 و H 2 تجزیه می شوند، بالای 150 کیلومتر - O 2، بالای 300 کیلومتر - N 2). در ارتفاع 200-500 کیلومتری، یونیزه شدن گازها در یونوسفر نیز اتفاق می افتد؛ در ارتفاع 320 کیلومتری، غلظت ذرات باردار (O + 2، O - 2، N + 2) ~ 1/300 از غلظت ذرات خنثی در لایه های بالایی جو رادیکال های آزاد وجود دارد - OH، HO 2 و غیره.

تقریباً هیچ بخار آب در استراتوسفر وجود ندارد.

پروازها به استراتوسفر در دهه 1930 آغاز شد. پرواز با اولین بالون استراتوسفر (FNRS-1) که آگوست پیکارد و پل کیپفر در 27 می 1931 به ارتفاع 16.2 کیلومتر انجام دادند، بسیار شناخته شده است. هواپیماهای تجاری مدرن رزمی و مافوق صوت در استراتوسفر در ارتفاعات معمولاً تا 20 کیلومتر پرواز می کنند (اگرچه سقف پویا می تواند بسیار بالاتر باشد). بالن های هواشناسی در ارتفاع بالا تا 40 کیلومتر بالا می روند. رکورد بالون بدون سرنشین 51.8 کیلومتر است.

اخیراً در محافل نظامی ایالات متحده توجه زیادی به توسعه لایه‌های استراتوسفر بالای 20 کیلومتر شده است که اغلب به آن «پیش فضا» می‌گویند (Eng. « فضای نزدیک» ). فرض بر این است که کشتی‌های هوایی بدون سرنشین و هواپیماهای خورشیدی (مانند ناسا Pathfinder) می‌توانند برای مدت طولانی در ارتفاع حدود 30 کیلومتری باقی بمانند و رصد و ارتباط را برای مناطق بسیار بزرگ فراهم کنند، در حالی که در برابر سیستم‌های دفاع هوایی آسیب‌پذیر خواهند بود. چنین دستگاه هایی چندین برابر ارزان تر از ماهواره ها خواهند بود.

استراتوپوز- لایه جو که مرز بین دو لایه استراتوسفر و مزوسفر است. در استراتوسفر، دما با افزایش ارتفاع افزایش می‌یابد و استراتوپوز لایه‌ای است که دما به حداکثر خود می‌رسد. دمای استراتوپوز حدود 0 درجه سانتیگراد است.

این پدیده نه تنها در زمین، بلکه در سایر سیارات دارای جو نیز مشاهده می شود.

روی زمین، استراتوپوز در ارتفاع 50 تا 55 کیلومتری از سطح دریا قرار دارد. فشار اتمسفر حدود 1/1000 فشار در سطح دریا است.

مزوسفر(از یونانی μεσο- - "وسط" و σφαῖρα - "توپ"، "کره") - لایه جو در ارتفاعات 40-50 تا 80-90 کیلومتر. با افزایش دما با ارتفاع مشخص می شود. حداکثر (حدود +50 درجه سانتیگراد) دما در ارتفاع حدود 60 کیلومتری قرار دارد و پس از آن دما شروع به کاهش به -70 درجه یا -80 درجه سانتیگراد می کند. چنین کاهش دما با جذب پر انرژی تابش خورشیدی (تابش) توسط ازن همراه است. این اصطلاح توسط اتحادیه جغرافیا و ژئوفیزیک در سال 1951 پذیرفته شد.

ترکیب گازهای مزوسفر و همچنین لایه‌های پایین‌تر اتمسفر ثابت است و حدود 80 درصد نیتروژن و 20 درصد اکسیژن دارد.

مزوسفر توسط استراتوپوز از استراتوسفر زیرین و توسط مزوپوز از ترموسفر پوشاننده جدا می شود. مزوپوز اساساً با توربوپاوز منطبق است.

شهاب ها شروع به درخشش می کنند و معمولاً در مزوسفر کاملاً می سوزند.

ابرهای شب تاب ممکن است در مزوسفر ظاهر شوند.

برای پروازها، مزوسفر نوعی "منطقه مرده" است - هوا در اینجا برای پشتیبانی از هواپیما یا بالن بسیار نادر است (در ارتفاع 50 کیلومتری، تراکم هوا 1000 برابر کمتر از سطح دریا است) و در عین حال. زمان برای پروازهای مصنوعی بسیار متراکم است. ماهواره ها در چنین مدار پایینی. مطالعات مستقیم مزوسفر عمدتاً با کمک موشک های هواشناسی زیر مداری انجام می شود. به طور کلی، مزوسفر بدتر از سایر لایه های جو مورد مطالعه قرار گرفته است که در ارتباط با آن دانشمندان آن را "جهل کره" نامیده اند.

مزوپوز

مزوپوزلایه ای از جو که مزوسفر و ترموسفر را از هم جدا می کند. روی زمین در ارتفاع 80-90 کیلومتری از سطح دریا قرار دارد. در مزوپوز حداقل دما وجود دارد که حدود -100 درجه سانتیگراد است. در پایین (با شروع از ارتفاع حدود 50 کیلومتر) دما با ارتفاع کاهش می یابد، در بالا (تا ارتفاع حدود 400 کیلومتر) دوباره افزایش می یابد. مزوپوز با مرز پایین ناحیه جذب فعال پرتو ایکس و کوتاه ترین طول موج تابش فرابنفش خورشید منطبق است. در این ارتفاع ابرهای نقره ای رنگ مشاهده می شود.

مزوپوز نه تنها در زمین، بلکه در سایر سیارات دارای جو نیز وجود دارد.

خط کارمان- ارتفاع از سطح دریا که به طور معمول به عنوان مرز بین جو زمین و فضا پذیرفته شده است.

همانطور که توسط فدراسیون بین المللی هوانوردی (FAI) تعریف شده است، خط کارمان در ارتفاع 100 کیلومتری از سطح دریا قرار دارد.

این ارتفاع به نام تئودور فون کارمان، دانشمند آمریکایی مجارستانی الاصل نامگذاری شده است. او اولین کسی بود که تشخیص داد در این ارتفاع، جو آنقدر کمیاب می‌شود که هوانوردی غیرممکن می‌شود، زیرا سرعت هواپیما که برای ایجاد بالابر کافی ضروری است، از اولین سرعت کیهانی بیشتر می‌شود و بنابراین، برای دستیابی به ارتفاعات بالاتر، استفاده از وسایل فضانوردی ضروری است.

جو زمین فراتر از خط کارمان ادامه دارد. قسمت بیرونی جو زمین، اگزوسفر، تا ارتفاع 10000 کیلومتری یا بیشتر گسترش می یابد، در چنین ارتفاعی جو عمدتاً از اتم های هیدروژن تشکیل شده است که می توانند جو را ترک کنند.

رسیدن به خط کارمان اولین شرط جایزه انصاری X بود، زیرا این امر مبنایی برای شناسایی پرواز به عنوان پرواز فضایی است.

- پوسته هوای کره زمین که با زمین می چرخد. مرز بالایی جو به طور معمول در ارتفاعات 150-200 کیلومتری انجام می شود. مرز پایینی سطح زمین است.

هوای اتمسفر مخلوطی از گازها است. بیشتر حجم آن در لایه هوای سطحی نیتروژن (78%) و اکسیژن (21%) است. علاوه بر این، هوا حاوی گازهای بی اثر (آرگون، هلیوم، نئون و غیره)، دی اکسید کربن (0.03)، بخار آب و ذرات جامد مختلف (غبار، دوده، کریستال های نمک) است.

هوا بی رنگ است و رنگ آسمان با ویژگی های پراکندگی امواج نور توضیح داده می شود.

جو از چندین لایه تشکیل شده است: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر و ترموسفر.

لایه زیرین هوا نامیده می شود تروپوسفردر عرض های جغرافیایی مختلف، قدرت آن یکسان نیست. تروپوسفر شکل سیاره را تکرار می کند و همراه با زمین در چرخش محوری شرکت می کند. در خط استوا، ضخامت جو از 10 تا 20 کیلومتر متغیر است. در استوا بزرگتر و در قطبها کمتر است. تروپوسفر با حداکثر چگالی هوا مشخص می شود، 4/5 جرم کل جو در آن متمرکز است. تروپوسفر شرایط آب و هوایی را تعیین می کند: توده های مختلف هوا در اینجا تشکیل می شوند، ابرها و بارش ها شکل می گیرند و حرکت شدید افقی و عمودی هوا رخ می دهد.

در بالای تروپوسفر تا ارتفاع 50 کیلومتری قرار دارد استراتوسفربا چگالی کمتر هوا مشخص می شود، بخار آب در آن وجود ندارد. در قسمت پایینی استراتوسفر در ارتفاعات حدود 25 کیلومتری. یک "صفحه ازن" وجود دارد - لایه ای از جو با غلظت بالایی از ازن، که اشعه ماوراء بنفش را جذب می کند، که برای موجودات کشنده است.

در ارتفاع 50 تا 80-90 کیلومتری گسترش می یابد مزوسفربا افزایش ارتفاع، دما با شیب عمودی متوسط (0.25-0.3) درجه / 100 متر کاهش می یابد و چگالی هوا کاهش می یابد. فرآیند اصلی انرژی انتقال حرارت تابشی است. درخشش جو به دلیل فرآیندهای فتوشیمیایی پیچیده شامل رادیکال‌ها، مولکول‌های برانگیخته ارتعاشی است.

ترموسفردر ارتفاع 80-90 تا 800 کیلومتری قرار دارد. چگالی هوا در اینجا حداقل است، درجه یونیزاسیون هوا بسیار زیاد است. دما بسته به فعالیت خورشید تغییر می کند. به دلیل تعداد زیاد ذرات باردار، شفق های قطبی و طوفان های مغناطیسی در اینجا مشاهده می شوند.

جو برای طبیعت کره زمین از اهمیت بالایی برخوردار است.بدون اکسیژن، موجودات زنده نمی توانند نفس بکشند. لایه اوزون آن از همه موجودات زنده در برابر اشعه های مضر فرابنفش محافظت می کند. جو نوسانات دما را صاف می کند: سطح زمین در شب فوق العاده خنک نمی شود و در طول روز بیش از حد گرم نمی شود. در لایه های متراکم هوای جوی که به سطح سیاره نمی رسد، شهاب سنگ ها از خارها می سوزند.

جو با تمام پوسته های زمین تعامل دارد. با کمک آن، تبادل گرما و رطوبت بین اقیانوس و خشکی انجام می شود. بدون اتمسفر، ابر، بارندگی، باد وجود نخواهد داشت.

فعالیت های انسانی تأثیر نامطلوب قابل توجهی بر جو دارد. آلودگی هوا رخ می دهد که منجر به افزایش غلظت مونوکسید کربن (CO 2) می شود. و این به گرمایش جهانی کمک می کند و "اثر گلخانه ای" را افزایش می دهد. لایه اوزون زمین به دلیل زباله های صنعتی و حمل و نقل در حال نابودی است.

جو باید محافظت شود. در کشورهای توسعه یافته مجموعه ای از اقدامات برای محافظت از هوای جوی در برابر آلودگی انجام می شود.

آیا هیچ سوالی دارید؟ آیا می خواهید در مورد جو بیشتر بدانید؟
برای کمک گرفتن از یک معلم خصوصی - ثبت نام کنید.

سایت، با کپی کامل یا جزئی از مطالب، لینک به منبع الزامی است.