Газ в земната атмосфера. Слоевете на атмосферата в ред от повърхността на земята. Промяна на полярното сияние

Атмосферата е това, което прави живота възможен на Земята. Получаваме първата информация и факти за атмосферата обратно начално училище. В гимназията се запознаваме по-добре с тази концепция в часовете по география.

Понятие за земната атмосфера

Не само Земята, но и други небесни тела имат атмосфера. Това е името, дадено на газовата обвивка около планетите. Съставът на този газов слой варира значително между планетите. Нека да разгледаме основната информация и факти за иначе наречения въздух.

Най-важният му компонент е кислородът. Някои хора погрешно смятат, че земната атмосфера се състои изцяло от кислород, но всъщност въздухът е смес от газове. Съдържа 78% азот и 21% кислород. Останалият един процент включва озон, аргон, въглероден диоксид и водна пара. Въпреки че процентът на тези газове е малък, те изпълняват важна функция - поглъщат значителна част от слънчевата лъчиста енергия, като по този начин не позволяват на светилото да превърне целия живот на нашата планета в пепел. Свойствата на атмосферата се променят в зависимост от надморската височина. Например на височина 65 км азотът е 86%, а кислородът е 19%.

Състав на земната атмосфера

• Въглероден двуокиснеобходими за храненето на растенията. Появява се в атмосферата в резултат на процеса на дишане на живи организми, гниене и изгаряне. Липсата му в атмосферата би направила невъзможно съществуването на каквито и да било растения.
• Кислород- жизненоважен компонент на атмосферата за хората. Наличието му е условие за съществуването на всички живи организми. Той съставлява около 20% от общия обем на атмосферните газове.
• Озоне естествен абсорбатор на слънчевата ултравиолетова радиация, която има пагубен ефект върху живите организми. По-голямата част от него образува отделен слой на атмосферата - озонов екран. Напоследък човешката дейност доведе до факта, че постепенно започва да се руши, но тъй като е от голямо значение, се извършва активна работа за запазването и възстановяването му.
• водна параопределя влажността на въздуха. Съдържанието му може да варира в зависимост от различни фактори: температура на въздуха, териториално местоположение, сезон. При ниски температури във въздуха има много малко водни пари, може би по-малко от един процент, а при високи температури количеството им достига 4%.
• В допълнение към всичко по-горе, съставът на земната атмосфера винаги съдържа определен процент твърди и течни примеси. Това е сажди, пепел, морска сол, прах, водни капки, микроорганизми. Те могат да попаднат във въздуха както естествено, така и антропогенно.

Слоеве на атмосферата

Температурата, плътността и качественият състав на въздуха не са еднакви на различни височини. Поради това е обичайно да се разграничават различни слоеве на атмосферата. Всеки от тях има свои собствени характеристики. Нека да разберем какви слоеве на атмосферата се различават:

• Тропосфера - този слой на атмосферата е най-близо до повърхността на Земята. Височината му е 8-10 км над полюсите и 16-18 км в тропиците. 90% от всички водни пари в атмосферата се намират тук, така че се образува активно облак. Също така в този слой се наблюдават процеси като движение на въздуха (вятъра), турбулентност и конвекция. Температурите варират от +45 градуса по обяд през топлия сезон в тропиците до -65 градуса на полюсите.
• Стратосферата е вторият най-отдалечен слой на атмосферата. Намира се на надморска височина от 11 до 50 км. В долния слой на стратосферата температурата е около -55, при отдалечаване от Земята се повишава до +1˚С. Тази област се нарича инверсия и е границата на стратосферата и мезосферата.
• Мезосферата се намира на надморска височина от 50 до 90 km. Температурата на долната му граница е около 0, на горната достига -80...-90 ˚С. Метеоритите, навлизащи в земната атмосфера, напълно изгарят в мезосферата, причинявайки въздушно сияние тук.
• Дебелината на термосферата е около 700 km. Северното сияние се появява в този слой на атмосферата. Те се появяват поради влиянието на космическата радиация и радиацията, излъчвана от Слънцето.
• Екзосферата е зоната на разпространение на въздуха. Тук концентрацията на газове е малка и те постепенно излизат в междупланетното пространство.

Границата между земната атмосфера и космическото пространство се счита за 100 км. Тази линия се нарича линия на Карман.

Атмосферно налягане

Когато слушаме прогнозата за времето, често чуваме показания за барометрично налягане. Но какво означава атмосферното налягане и как може да ни повлияе?

Разбрахме, че въздухът се състои от газове и примеси. Всеки от тези компоненти има собствено тегло, което означава, че атмосферата не е в безтегловност, както се смяташе до 17 век. Атмосферното налягане е силата, с която всички слоеве на атмосферата притискат повърхността на Земята и всички обекти.

Учените извършиха сложни изчисления и доказаха, че атмосферата притиска със сила от 10 333 кг на квадратен метър площ. Това означава, че човешкото тяло е подложено на въздушно налягане, чието тегло е 12-15 тона. Защо не усещаме това? Спасява ни вътрешният натиск, който балансира външния. Можете да почувствате налягането на атмосферата, докато сте в самолет или високо в планината, тъй като атмосферното налягане на височина е много по-малко. В този случай са възможни физически дискомфорт, запушени уши и световъртеж.

Много може да се каже за околната атмосфера. Знаем много интересни факти за нея и някои от тях може да изглеждат изненадващи:

• Теглото на земната атмосфера е 5 300 000 000 000 000 тона.
• Той насърчава предаването на звук. На надморска височина над 100 км това свойство изчезва поради промени в състава на атмосферата.
• Движението на атмосферата се провокира от неравномерното нагряване на земната повърхност.
• За определяне на температурата на въздуха се използва термометър, а за определяне на атмосферното налягане - барометър.
• Наличието на атмосфера спасява нашата планета от 100 тона метеорити всеки ден.
• Съставът на въздуха беше фиксиран в продължение на няколкостотин милиона години, но започна да се променя с началото на бързата индустриална дейност.
• Смята се, че атмосферата се простира нагоре до височина от 3000 км.

Значението на атмосферата за човека

Физиологичната зона на атмосферата е 5 км. На надморска височина от 5000 м човек започва да изпитва кислороден глад, което се изразява в намаляване на работоспособността му и влошаване на благосъстоянието. Това показва, че човек не може да оцелее в пространство, където няма тази удивителна смес от газове.

Цялата информация и факти за атмосферата само потвърждават нейното значение за хората. Благодарение на неговото присъствие стана възможно развитието на живота на Земята. Още днес, след като оценихме мащаба на щетите, които човечеството е в състояние да причини с действията си на животворния въздух, трябва да помислим за по-нататъшни мерки за запазване и възстановяване на атмосферата.

Газовата обвивка около нашата планета Земя, известна като атмосфера, се състои от пет основни слоя. Тези слоеве произхождат от повърхността на планетата, от морското равнище (понякога под) и се издигат до космоса в следната последователност:

• Тропосфера;
• стратосфера;
• Мезосфера;
• Термосфера;
• Екзосфера.

Диаграма на основните слоеве на земната атмосфера

Между всеки от тези пет основни слоя има преходни зони, наречени "паузи", където настъпват промени в температурата, състава и плътността на въздуха. Заедно с паузите земната атмосфера включва общо 9 слоя.

Тропосфера: където се случва времето

От всички слоеве на атмосферата, тропосферата е тази, с която сме най-запознати (независимо дали го осъзнавате или не), тъй като живеем на нейното дъно - повърхността на планетата. Той обгръща повърхността на Земята и се простира нагоре в продължение на няколко километра. Думата тропосфера означава "промяна на земното кълбо". Много подходящо име, тъй като този слой е мястото, където се случва нашето ежедневно време.

Започвайки от повърхността на планетата, тропосферата се издига на височина от 6 до 20 km. Най-близката до нас долна трета от слоя съдържа 50% от всички атмосферни газове. Това е единствената част от цялата атмосфера, която диша. Поради факта, че въздухът се нагрява отдолу от земната повърхност, която поглъща топлинната енергия на Слънцето, температурата и налягането на тропосферата намаляват с увеличаване на надморската височина.

В горната част има тънък слой, наречен тропопауза, който е просто буфер между тропосферата и стратосферата.

Стратосферата: домът на озона

Стратосферата е следващият слой на атмосферата. Простира се от 6-20 км до 50 км над земната повърхност. Това е слоят, в който летят повечето търговски самолети и балони с горещ въздух.

Тук въздухът не тече нагоре и надолу, а се движи успоредно на повърхността в много бързи въздушни течения. Докато се издигате, температурата се повишава благодарение на изобилието от естествен озон (O3), страничен продукт от слънчева радиация и кислород, който има способността да абсорбира вредните ултравиолетови лъчи на слънцето (всяко повишаване на температурата с надморска височина в метеорологията е известно като „инверсия“).

Тъй като стратосферата има по-високи температури на дъното и по-ниски температури на върха, конвекцията (вертикалното движение на въздушните маси) е рядкост в тази част на атмосферата. Всъщност можете да видите буря, бушуваща в тропосферата от стратосферата, защото слоят действа като конвекционна шапка, която не позволява на буреносните облаци да проникнат.

След стратосферата отново има буферен слой, този път наречен стратопауза.

Мезосфера: средна атмосфера

Мезосферата се намира на приблизително 50-80 км от повърхността на Земята. Горната мезосфера е най-студеното естествено място на Земята, където температурите могат да паднат под -143°C.

Термосфера: горната атмосфера

След мезосферата и мезопаузата идва термосферата, която се намира между 80 и 700 km над повърхността на планетата и съдържа по-малко от 0,01% от общия въздух в атмосферната обвивка. Температурите тук достигат до +2000° C, но поради изключителната рядкост на въздуха и липсата на газови молекули за пренос на топлина, тези високи температури се възприемат като много студени.

Екзосфера: границата между атмосферата и космоса

На височина около 700-10 000 км над земната повърхност се намира екзосферата - външната граница на атмосферата, граничеща с космоса. Тук сателитите за времето обикалят около Земята.

Ами йоносферата?

Йоносферата не е отделен слой, но всъщност терминът се използва за обозначаване на атмосферата между 60 и 1000 km надморска височина. Тя включва най-горните части на мезосферата, цялата термосфера и част от екзосферата. Йоносферата получава името си, защото в тази част на атмосферата радиацията от Слънцето се йонизира, когато преминава през магнитните полета на Земята при и. Това явление се наблюдава от земята като северно сияние.

Точният размер на атмосферата е неизвестен, тъй като горната й граница не се вижда ясно. Структурата на атмосферата обаче е достатъчно проучена, за да може всеки да получи представа как е структурирана газовата обвивка на нашата планета.

Учените, които изучават физиката на атмосферата, я определят като областта около Земята, която се върти заедно с планетата. FAI дава следното определение:

• Границата между космоса и атмосферата минава по линията на Карман. Тази линия, според дефиницията на същата организация, е надморска височина, разположена на надморска височина от 100 км.

Всичко над тази линия е космическото пространство. Атмосферата постепенно преминава в междупланетното пространство, поради което има различни представи за нейния размер.

С долната граница на атмосферата всичко е много по-просто - тя минава по повърхността на земната кора и водната повърхност на Земята - хидросферата. В този случай границата, може да се каже, се слива със земята и водните повърхности, тъй като частиците там също са разтворени частици въздух.

Какви слоеве на атмосферата са включени в размера на Земята?

Интересен факт: през зимата е по-ниска, през лятото е по-висока.

Именно в този слой възникват турбуленции, антициклони и циклони и се образуват облаци. Именно тази сфера е отговорна за формирането на времето, в нея се намират приблизително 80% от всички въздушни маси.

Тропопаузата е слой, в който температурата не намалява с височина. Над тропопаузата, на надморска височина над 11 и до 50 km, е стратосферата. Стратосферата съдържа озонов слой, за който е известно, че предпазва планетата от ултравиолетовите лъчи. Въздухът в този слой е разреден, което обяснява характерния лилав оттенък на небето. Скоростта на въздушните потоци тук може да достигне 300 км/ч. Между стратосферата и мезосферата има стратопауза - гранична сфера, в която настъпва температурният максимум.

Следващият слой е мезосферата. Простира се на височини от 85-90 километра. Цветът на небето в мезосферата е черен, така че звездите могат да се наблюдават дори сутрин и следобед. Там протичат най-сложните фотохимични процеси, по време на които възниква атмосферното сияние.

Между мезосферата и следващия слой, термосферата, е мезопаузата. Определя се като преходен слой, в който се наблюдава температурен минимум. По-високо, на надморска височина от 100 километра, е линията на Карман. Над тази линия са термосферата (граница на надморска височина 800 км) и екзосферата, която също се нарича "зона на дисперсия". На височина около 2-3 хиляди километра той преминава в околокосмическия вакуум.

Като се има предвид, че горният слой на атмосферата не се вижда ясно, точният му размер е невъзможно да се изчисли. Освен това в различните страни има организации, които имат различни мнения по този въпрос. трябва да бъде отбелязано че Линия на Карманможе да се счита за граница на земната атмосфера само условно, тъй като различните източници използват различни гранични маркери. Така в някои източници можете да намерите информация, че горната граница преминава на надморска височина от 2500-3000 км.

НАСА използва марката от 122 километра за изчисления. Неотдавна бяха проведени експерименти, които изясниха, че границата се намира на около 118 км.

АТМОСФЕРА
газова обвивка около небесното тяло. Характеристиките му зависят от размера, масата, температурата, скоростта на въртене и химичния състав на дадено небесно тяло, а също така се определят от историята на неговото формиране, започвайки от момента на неговото създаване. Атмосферата на Земята се състои от смес от газове, наречена въздух. Основните му компоненти са азот и кислород в съотношение приблизително 4:1. Човек се влияе главно от състоянието на долните 15-25 км от атмосферата, тъй като именно в този долен слой е концентрирана по-голямата част от въздуха. Науката, която изучава атмосферата, се нарича метеорология, въпреки че предмет на тази наука също е времето и неговото влияние върху хората. Състоянието на горните слоеве на атмосферата, разположени на височина от 60 до 300 и дори 1000 км от земната повърхност, също се променя. Тук се развиват силни ветрове, бури и невероятни електрически явления като полярни сияния. Много от изброените явления са свързани с потока на слънчевата радиация, космическата радиация и магнитното поле на Земята. Високите слоеве на атмосферата също са химическа лаборатория, тъй като там при условия, близки до вакуума, някои атмосферни газове под въздействието на мощен поток от слънчева енергия влизат в химични реакции. Науката, която изучава тези взаимосвързани явления и процеси, се нарича физика на високите атмосферни условия.
ОБЩА ХАРАКТЕРИСТИКА НА ЗЕМНАТА АТМОСФЕРА
Размери.Докато сондажните ракети и изкуствените спътници не изследваха външните слоеве на атмосферата на разстояния, няколко пъти по-големи от радиуса на Земята, се смяташе, че с отдалечаването от земната повърхност атмосферата постепенно става по-разредена и плавно преминава в междупланетното пространство . Вече е установено, че енергийните потоци от дълбоките слоеве на Слънцето проникват в космоса далеч отвъд земната орбита, чак до външните граници на Слънчевата система. Този т.нар Слънчевият вятър обикаля магнитното поле на Земята, образувайки продълговата „кухина“, в която е концентрирана земната атмосфера. Магнитното поле на Земята е забележимо стеснено от дневната страна, обърната към Слънцето, и образува дълъг език, вероятно излизащ извън орбитата на Луната, от противоположната, нощна страна. Граница магнитно полеЗемята се нарича магнитопауза. През деня тази граница минава на разстояние от около седем земни радиуса от повърхността, но в периоди на повишена слънчева активност се оказва още по-близо до земната повърхност. Магнитопаузата е и границата на земната атмосфера, чиято външна обвивка се нарича още магнитосфера, тъй като в нея са концентрирани заредени частици (йони), чието движение се определя от магнитното поле на Земята. Общото тегло на атмосферните газове е приблизително 4,5 * 1015 тона.Така "теглото" на атмосферата на единица площ или атмосферното налягане е приблизително 11 тона/m2 на морското равнище.
Смисъл за живота.От горното следва, че Земята е отделена от междупланетното пространство с мощен защитен слой. Космосът е пронизан от мощна ултравиолетова и рентгенова радиация от Слънцето и още по-твърда космическа радиация, а тези видове радиация са разрушителни за всички живи същества. Във външния край на атмосферата интензивността на радиацията е смъртоносна, но голяма част от нея се задържа от атмосферата далеч от повърхността на Земята. Поглъщането на тази радиация обяснява много от свойствата на високите слоеве на атмосферата и особено електрическите явления, възникващи там. Най-долният, приземен слой на атмосферата е особено важен за хората, които живеят в точката на контакт между твърдите, течните и газообразните обвивки на Земята. Горната обвивка на „твърдата“ Земя се нарича литосфера. Около 72% от повърхността на Земята е покрита с океански води, които съставляват по-голямата част от хидросферата. Атмосферата граничи както с литосферата, така и с хидросферата. Човекът живее на дъното на въздушния океан и близо или над нивото на водния океан. Взаимодействието на тези океани е един от важните фактори, определящи състоянието на атмосферата.
Съединение.Долните слоеве на атмосферата се състоят от смес от газове (виж таблицата). В допълнение към изброените в таблицата във въздуха присъстват и други газове под формата на малки примеси: озон, метан, вещества като въглероден оксид (CO), азотни и серни оксиди, амоняк.

СЪСТАВ НА АТМОСФЕРАТА

Във високите слоеве на атмосферата съставът на въздуха се променя под въздействието на силна радиация от Слънцето, което води до разпадането на кислородните молекули на атоми. Атомарният кислород е основният компонент на високите слоеве на атмосферата. И накрая, в най-отдалечените от повърхността на Земята слоеве на атмосферата основните компоненти са най-леките газове - водород и хелий. Тъй като по-голямата част от материята е концентрирана в долните 30 km, промените в състава на въздуха на височини над 100 km не влияят значително влияниевърху общия състав на атмосферата.
Обмен на енергия.Слънцето е основният източник на енергия, доставяна на Земята. На разстояние ок. На 150 милиона километра от Слънцето Земята получава приблизително една двумилиардна от енергията, която излъчва, главно във видимата част на спектъра, която хората наричат ​​„светлина“. По-голямата част от тази енергия се абсорбира от атмосферата и литосферата. Земята също излъчва енергия, главно под формата на дълговълнова инфрачервена радиация. По този начин се установява баланс между енергията, получена от Слънцето, нагряването на Земята и атмосферата и обратния поток на топлинна енергия, излъчена в космоса. Механизмът на това равновесие е изключително сложен. Молекулите на прах и газ разпръскват светлина, като я отразяват частично в космоса. Още повече от входящата радиация се отразява от облаците. Част от енергията се абсорбира директно от газовите молекули, но главно от скалите, растителността и повърхностните води. Водната пара и въглеродният диоксид, присъстващи в атмосферата, пропускат видимата радиация, но абсорбират инфрачервената радиация. Топлинната енергия се натрупва главно в ниските слоеве на атмосферата. Подобен ефект се получава в оранжерия, когато стъклото позволява навлизането на светлина и почвата се нагрява. Тъй като стъклото е относително непрозрачно за инфрачервено лъчение, топлината се натрупва в оранжерията. Нагряването на ниските слоеве на атмосферата поради наличието на водни пари и въглероден диоксид често се нарича парников ефект. Облачността играе важна роля за поддържане на топлината в ниските слоеве на атмосферата. Ако облаците се изчистят или въздухът стане по-прозрачен, температурата неизбежно спада, тъй като повърхността на Земята излъчва свободно топлинна енергия в околното пространство. Водата на повърхността на Земята абсорбира слънчевата енергия и се изпарява, превръщайки се в газ - водна пара, която пренася огромно количество енергия в долните слоеве на атмосферата. Когато водната пара се кондензира и се образуват облаци или мъгла, тази енергия се освобождава като топлина. Около половината от слънчевата енергия, достигаща до земната повърхност, се изразходва за изпаряване на водата и навлиза в долните слоеве на атмосферата. Така, поради парниковия ефект и изпарението на водата, атмосферата се затопля отдолу. Това отчасти обяснява високата активност на неговата циркулация в сравнение с циркулацията на Световния океан, който се нагрява само отгоре и следователно е много по-стабилен от атмосферата.
Вижте също МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ. В допълнение към общото нагряване на атмосферата от слънчевата светлина, значително нагряване на някои от нейните слоеве се получава поради ултравиолетово и рентгеново лъчение от Слънцето. Структура. В сравнение с течности и твърди вещества, в газообразни вещества силата на привличане между молекулите е минимална. Тъй като разстоянието между молекулите се увеличава, газовете могат да се разширяват за неопределено време, ако нищо не им попречи. Долната граница на атмосферата е повърхността на Земята. Строго погледнато, тази бариера е непроницаема, тъй като обменът на газ се извършва между въздух и вода и дори между въздух и скали, но в този случай тези фактори могат да бъдат пренебрегнати. Тъй като атмосферата е сферична обвивка, тя няма странични граници, а само долна граница и горна (външна) граница, отворена от страната на междупланетното пространство. Някои неутрални газове изтичат през външната граница, както и материята навлиза от околното космическо пространство. Повечето заредени частици, с изключение на високоенергийните космически лъчи, се улавят от магнитосферата или се отблъскват от нея. Атмосферата също се влияе от силата на гравитацията, която задържа въздушната обвивка на повърхността на Земята. Атмосферните газове се компресират под собственото си тегло. Тази компресия е максимална на долната граница на атмосферата, следователно плътността на въздуха е най-голяма тук. На всяка височина над земната повърхност степента на компресия на въздуха зависи от масата на горния въздушен стълб, следователно с височината плътността на въздуха намалява. Налягането, равно на масата на надлежащия въздушен стълб на единица площ, зависи пряко от плътността и следователно също намалява с височината. Ако атмосферата беше „идеален газ“ с постоянен състав, независим от надморската височина, постоянна температура и постоянна сила на гравитацията, действаща върху нея, тогава налягането щеше да намалява 10 пъти на всеки 20 km надморска височина. Реалната атмосфера се различава леко от идеалния газ до около 100 km надморска височина, а след това налягането намалява по-бавно с надморската височина, тъй като съставът на въздуха се променя. Малки промени в описания модел се внасят и от намаляване на силата на гравитацията с разстояние от центъра на Земята, което е приблизително. 3% за всеки 100 км надморска височина. За разлика от атмосферното налягане, температурата не намалява непрекъснато с надморската височина. Както е показано на фиг. 1, тя намалява приблизително до височина от 10 km и след това започва отново да се увеличава. Това се случва, когато ултравиолетовата слънчева радиация се абсорбира от кислорода. Това произвежда газ озон, чиито молекули се състоят от три кислородни атома (O3). Той също така абсорбира ултравиолетовото лъчение и така този слой на атмосферата, наречен озоносфера, се затопля. По-високо температурата отново пада, тъй като там има много по-малко газови молекули и поглъщането на енергия съответно намалява. В още по-високи слоеве температурата отново се повишава поради поглъщането на най-късата дължина на вълната ултравиолетово и рентгеново лъчение от Слънцето от атмосферата. Под въздействието на това мощно излъчване настъпва йонизация на атмосферата, т.е. газовата молекула губи електрон и придобива положителен електрически заряд. Такива молекули се превръщат в положително заредени йони. Поради наличието на свободни електрони и йони, този слой на атмосферата придобива свойствата на електрически проводник. Смята се, че температурата продължава да се повишава до височини, където тънката атмосфера преминава в междупланетното пространство. На разстояние от няколко хиляди километра от повърхността на Земята е вероятно да преобладават температури, вариращи от 5 000° до 10 000° C. Въпреки че молекулите и атомите имат много високи скорости на движение и следователно високи температури, този разреден газ не е „горещ“ в обичайния смисъл. Поради малкия брой молекули на голяма надморска височина, тяхната обща топлинна енергия е много малка. По този начин атмосферата се състои от отделни слоеве (т.е. поредица от концентрични черупки или сфери), чието разделяне зависи от това кое свойство е от най-голям интерес. Въз основа на средното разпределение на температурата метеоролозите са разработили диаграма на структурата на идеалната „средна атмосфера“ (виж фиг. 1).

Тропосферата е долният слой на атмосферата, простиращ се до първия топлинен минимум (т.нар. тропопауза). Горната граница на тропосферата зависи от географска ширина(в тропиците - 18-20 км, в умерените ширини - около 10 км) и време на годината. Националната метеорологична служба на САЩ извърши сондиране близо до Южния полюс и разкри сезонни промени във височината на тропопаузата. През март тропопаузата е на надморска височина ок. 7,5 км. От март до август или септември има стабилно охлаждане на тропосферата и нейната граница се издига до надморска височина от приблизително 11,5 km за кратък период от време през август или септември. След това от септември до декември тя бързо намалява и достига най-ниската си позиция - 7,5 km, където остава до март, колебаейки се в рамките на само 0,5 km. Именно в тропосферата се формира основно времето, което определя условията за съществуване на човека. По-голямата част от атмосферната водна пара е концентрирана в тропосферата и това е мястото, където се образуват основно облаците, въпреки че някои, съставени от ледени кристали, се намират в по-високите слоеве. Тропосферата се характеризира с турбулентност и мощни въздушни течения (ветрове) и бури. В горната тропосфера има силни въздушни течения в строго определена посока. Турбулентните вихри, подобни на малки водовъртежи, се образуват под въздействието на триене и динамично взаимодействие между бавно и бързо движещи се въздушни маси. Тъй като обикновено няма облачна покривка на тези високи нива, тази турбуленция се нарича „турбуленция в чист въздух“.
Стратосфера.Горният слой на атмосферата често погрешно се описва като слой с относително постоянни температури, където ветровете духат повече или по-малко стабилно и където метеорологичните елементи се променят малко. Горните слоеве на стратосферата се нагряват, когато кислородът и озонът абсорбират ултравиолетовото лъчение от слънцето. Горната граница на стратосферата (стратопауза) е мястото, където температурата леко се повишава, достигайки междинен максимум, който често е сравним с температурата на повърхностния слой въздух. Въз основа на наблюдения, направени с помощта на самолети и балони, предназначени да летят на постоянни височини, в стратосферата са установени турбулентни смущения и силни ветрове, духащи в различни посоки. Както и в тропосферата, има мощни въздушни вихри, които са особено опасни за високоскоростните самолети. Силни ветрове, наречени струйни потоци, духат в тесни зони по протежение на полюсните граници на умерените ширини. Тези зони обаче могат да се изместват, изчезват и да се появяват отново. Реактивните потоци обикновено проникват през тропопаузата и се появяват в горната тропосфера, но скоростта им намалява бързо с намаляване на надморската височина. Възможно е част от енергията, постъпваща в стратосферата (главно изразходвана за образуване на озон), да повлияе на процесите в тропосферата. Особено активното смесване е свързано с атмосферните фронтове, където обширни потоци от стратосферен въздух са регистрирани доста под тропопаузата, а тропосферният въздух е изтеглен в долните слоеве на стратосферата. Значителен напредък е постигнат в изучаването на вертикалната структура на долните слоеве на атмосферата поради усъвършенстването на технологията за изстрелване на радиозонди на височини 25-30 km. Мезосферата, разположена над стратосферата, е черупка, в която до височина 80-85 km температурата пада до минималните стойности за атмосферата като цяло. Рекордно ниски температури до -110° C бяха регистрирани от метеорологични ракети, изстреляни от американско-канадската инсталация във Форт Чърчил (Канада). Горната граница на мезосферата (мезопаузата) приблизително съвпада с долната граница на зоната на активно поглъщане на рентгенови лъчи и късовълнова ултравиолетова радиация от Слънцето, което е придружено от нагряване и йонизация на газа. В полярните региони облачните системи често се появяват по време на мезопаузата през лятото и заемат голяма площ , но имат незначително вертикално развитие. Такива нощни светещи облаци често разкриват мащабни вълнообразни въздушни движения в мезосферата. Съставът на тези облаци, източниците на влага и кондензационните ядра, динамиката и връзките с метеорологичните фактори все още не са достатъчно проучени. Термосферата е слой от атмосферата, в който температурата непрекъснато се повишава. Мощността му може да достигне 600 км. Налягането и следователно плътността на газа постоянно намалява с надморската височина. В близост до земната повърхност 1 m3 въздух съдържа ок. 2,5 x 1025 молекули, на височина от прибл. 100 km, в долните слоеве на термосферата - приблизително 1019, на височина 200 km, в йоносферата - 5 * 10 15 и, според изчисленията, на надморска височина от прибл. 850 км - приблизително 1012 молекули. В междупланетното пространство концентрацията на молекули е 10 8-10 9 на 1 m3. На надморска височина от ок. 100 km броят на молекулите е малък и те рядко се сблъскват една с друга. Средното разстояние, което една хаотично движеща се молекула изминава, преди да се сблъска с друга подобна молекула, се нарича нейният среден свободен път. Слоят, в който тази стойност нараства толкова много, че вероятността от междумолекулни или междуатомни сблъсъци може да бъде пренебрегната, се намира на границата между термосферата и горната обвивка (екзосфера) и се нарича термопауза. Термопаузата е приблизително на 650 км от земната повърхност. При определена температура скоростта на една молекула зависи от нейната маса: по-леките молекули се движат по-бързо от по-тежките. В ниските слоеве на атмосферата, където свободният път е много къс, няма забележимо разделяне на газовете по молекулното им тегло, но то е изразено над 100 км. Освен това, под въздействието на ултравиолетовото и рентгеновото лъчение на Слънцето, молекулите на кислорода се разпадат на атоми, чиято маса е половината от масата на молекулата. Следователно, докато се отдалечаваме от повърхността на Земята, атомният кислород става все по-важен в състава на атмосферата и на надморска височина от ок. 200 км става негов основен компонент. По-високо, на разстояние около 1200 км от повърхността на Земята, преобладават леките газове - хелий и водород. От тях се състои външната обвивка на атмосферата. Това разделяне по тегло, наречено дифузна стратификация, е подобно на разделянето на смеси с помощта на центрофуга. Екзосферата е външният слой на атмосферата, образуван въз основа на промените в температурата и свойствата на неутралния газ. Молекулите и атомите в екзосферата се въртят около Земята в балистични орбити под въздействието на гравитацията. Някои от тези орбити са параболични и наподобяват траекториите на снаряди. Молекулите могат да се въртят около Земята и в елиптични орбити, като сателити. Някои молекули, главно водород и хелий, имат отворени траектории и отиват в открития космос (фиг. 2).

СЛЪНЧЕВО-ЗЕМНИ ВРЪЗКИ И ТЯХНОТО ВЛИЯНИЕ ВЪРХУ АТМОСФЕРАТА
Атмосферни приливи и отливи.Привличането на Слънцето и Луната предизвиква приливи и отливи в атмосферата, подобни на земните и морските. Но атмосферните приливи имат значителна разлика: атмосферата реагира най-силно на привличането на Слънцето, докато земната кораа океанът - под привличането на Луната. Това се обяснява с факта, че атмосферата се нагрява от Слънцето и освен гравитационния възниква и мощен топлинен прилив. Като цяло механизмите на образуване на атмосферните и морските приливи са сходни, с изключение на това, че за да се предвиди реакцията на въздуха към гравитационни и топлинни влияния, е необходимо да се вземе предвид неговата свиваемост и разпределение на температурата. Не е напълно ясно защо полудневните (12-часови) слънчеви приливи в атмосферата преобладават над дневните слънчеви и полудневните лунни приливи, въпреки че движещите сили на последните два процеса са много по-мощни. Преди това се смяташе, че в атмосферата възниква резонанс, който засилва трептенията с 12-часов период. Въпреки това, наблюденията, направени с помощта на геофизични ракети, показват липсата на температурни причини за такъв резонанс. При решаването на този проблем вероятно е необходимо да се вземат предвид всички хидродинамични и топлинни характеристики на атмосферата. На земната повърхност близо до екватора, където влиянието на приливните колебания е максимално, то осигурява промяна на атмосферното налягане от 0,1%. Скоростта на приливния вятър е прибл. 0,3 км/ч. Поради сложната термична структура на атмосферата (особено наличието на минимална температура в мезопаузата), приливните въздушни течения се засилват и например на височина 70 km тяхната скорост е приблизително 160 пъти по-висока от тази на земната повърхност, което има важни геофизични последици. Смята се, че в долната част на йоносферата (слой Е) приливните флуктуации движат йонизирания газ вертикално в магнитното поле на Земята и следователно тук възникват електрически токове. Тези постоянно възникващи системи от течения на земната повърхност се установяват от смущения в магнитното поле. Ежедневните вариации на магнитното поле са в доста добро съответствие с изчислените стойности, което дава убедителни доказателства в полза на теорията за приливните механизми на „атмосферното динамо“. Електрическите токове, генерирани в долната част на йоносферата (E слой), трябва да пътуват някъде и следователно веригата трябва да бъде завършена. Аналогията с динамото става пълна, ако разглеждаме насрещното движение като работа на двигател. Предполага се, че обратната циркулация на електрически ток възниква в по-висок слой на йоносферата (F) и този насрещен поток може да обясни някои от специфичните характеристики на този слой. И накрая, приливният ефект трябва също да генерира хоризонтални потоци в слоя E и следователно в слоя F.
йоносфера.Опитвайки се да обяснят механизма на възникване на полярните сияния, учените от 19 век. предположи, че в атмосферата има зона с електрически заредени частици. През 20 век експериментално са получени убедителни доказателства за съществуването на надморска височина от 85 до 400 km на слой, който отразява радиовълните. Към момента е известно, че електрически свойстваса резултат от йонизацията на атмосферния газ. Следователно този слой обикновено се нарича йоносфера. Ефектът върху радиовълните се дължи главно на наличието на свободни електрони в йоносферата, въпреки че механизмът на разпространение на радиовълните е свързан с наличието на големи йони. Последните представляват интерес и при изучаване на химичните свойства на атмосферата, тъй като са по-активни от неутралните атоми и молекули. Химичните реакции, протичащи в йоносферата, играят важна роля в нейния енергиен и електрически баланс.
Нормална йоносфера.Наблюденията, направени с помощта на геофизични ракети и сателити, предоставиха изобилие от нова информация, показваща, че йонизацията на атмосферата възниква под въздействието на широк диапазон от слънчева радиация. Основната му част (повече от 90%) е съсредоточена във видимата част на спектъра. Ултравиолетовото лъчение, което има по-къса дължина на вълната и по-висока енергия от виолетовите светлинни лъчи, се излъчва от водород във вътрешната атмосфера на Слънцето (хромосферата), а рентгеновите лъчи, които имат дори по-висока енергия, се излъчват от газове във външната обвивка на Слънцето (короната). Нормалното (средно) състояние на йоносферата се дължи на постоянна мощна радиация. В нормалната йоносфера настъпват редовни промени, дължащи се на дневното въртене на Земята и сезонните разлики в ъгъла на падане на слънчевите лъчи по обяд, но също така настъпват непредвидими и резки промени в състоянието на йоносферата.
Смущения в йоносферата.Както е известно, на Слънцето възникват мощни циклично повтарящи се смущения, които достигат максимум на всеки 11 години. Наблюденията по програмата на Международната геофизична година (IGY) съвпаднаха с периода на най-висока слънчева активност за целия период на систематични метеорологични наблюдения, т.е. от началото на 18 век. По време на периоди на висока активност яркостта на някои области на Слънцето се увеличава няколко пъти и те изпращат мощни импулси на ултравиолетово и рентгеново лъчение. Такива явления се наричат ​​слънчеви изригвания. Продължават от няколко минути до един-два часа. По време на изригването слънчевият газ (предимно протони и електрони) се изригва и елементарните частици се втурват в открития космос. Електромагнитното и корпускулярно излъчване от Слънцето по време на такива изригвания оказва силно въздействие върху земната атмосфера. Първоначалната реакция се наблюдава 8 минути след изригването, когато до Земята достигат интензивни ултравиолетови и рентгенови лъчи. В резултат на това рязко се увеличава йонизацията; Рентгеновите лъчи проникват в атмосферата до долната граница на йоносферата; броят на електроните в тези слоеве нараства толкова много, че радиосигналите се поглъщат почти напълно („изгасват“). Допълнителното поглъщане на радиация води до нагряване на газа, което допринася за развитието на ветрове. Йонизираният газ е електрически проводник и когато се движи в магнитното поле на Земята, възниква ефект на динамо и електричество. Такива течения могат от своя страна да причинят забележими смущения в магнитното поле и да се проявят под формата на магнитни бури. Тази начална фаза отнема само кратко време, съответстващо на продължителността на слънчевото изригване. По време на мощни изригвания на Слънцето поток от ускорени частици се втурва в космоса. Когато се насочи към Земята, започва втората фаза, която оказва голямо влияние върху състоянието на атмосферата. Много природни явления, най-известните от които са полярните сияния, показват, че значителен брой заредени частици достигат до Земята (виж също AURORAURAL). Въпреки това процесите на отделяне на тези частици от Слънцето, техните траектории в междупланетното пространство и механизмите на взаимодействие с магнитното поле и магнитосферата на Земята все още не са достатъчно проучени. Проблемът стана по-сложен след откриването през 1958 г. от Джеймс Ван Алън на черупки, състоящи се от заредени частици, задържани от геомагнитно поле. Тези частици се движат от едно полукълбо в друго, въртящи се в спирали около линиите на магнитното поле. В близост до Земята, на височина, зависеща от формата на силовите линии и енергията на частиците, има „точки на отражение“, в които частиците променят посоката на движение в обратна (фиг. 3). Тъй като силата на магнитното поле намалява с разстоянието от Земята, орбитите, по които се движат тези частици, са донякъде изкривени: електроните се отклоняват на изток, а протоните на запад. Поради това те са разпространени под формата на колани по цялото земно кълбо.

Някои последствия от нагряването на атмосферата от Слънцето.Слънчевата енергия влияе на цялата атмосфера. Пояси, образувани от заредени частици в магнитното поле на Земята и въртящи се около нея, вече бяха споменати по-горе. Тези пояси се доближават най-много до земната повърхност в субполярните области (виж фиг. 3), където се наблюдават сияния. Фигура 1 показва, че в авроралните региони в Канада температурите на термосферата са значително по-високи, отколкото в югозападните Съединени щати. Вероятно уловените частици освобождават част от енергията си в атмосферата, особено когато се сблъскат с газови молекули близо до точките на отражение, и напускат предишните си орбити. Така се нагряват високите слоеве на атмосферата в авроралната зона. Друго важно откритие беше направено при изучаване на орбитите на изкуствени спътници. Луиджи Якия, астроном от Смитсонианската астрофизична обсерватория, смята, че леките отклонения в тези орбити се дължат на промени в плътността на атмосферата, тъй като тя се нагрява от Слънцето. Той предположи наличието на максимална електронна плътност на надморска височина над 200 км в йоносферата, която не съответства на слънчевия пладне, но под въздействието на силите на триене се забавя по отношение на него с около два часа. По това време стойностите на атмосферната плътност, типични за надморска височина от 600 км, се наблюдават на ниво от прибл. 950 км. В допълнение, максималната електронна плътност изпитва неравномерни колебания, дължащи се на краткотрайни проблясъци на ултравиолетово и рентгеново лъчение от Слънцето. L. Iacchia също откри краткотрайни колебания в плътността на въздуха, съответстващи на слънчеви изригвания и смущения в магнитното поле. Тези явления се обясняват с навлизането на частици от слънчев произход в земната атмосфера и нагряването на онези слоеве, в които орбитират сателитите.
АТМОСФЕРНО ЕЛЕКТРИЧЕСТВО
В повърхностния слой на атмосферата малка част от молекулите подлежат на йонизация под въздействието на космически лъчи, радиация от радиоактивни скали и разпадни продукти на радий (главно радон) в самия въздух. По време на йонизация атомът губи електрон и придобива положителен заряд. Свободният електрон бързо се комбинира с друг атом, за да образува отрицателно зареден йон. Такива сдвоени положителни и отрицателни йони имат молекулни размери. Молекулите в атмосферата са склонни да се групират около тези йони. Няколко молекули, комбинирани с йон, образуват комплекс, обикновено наричан „лек йон“. Атмосферата съдържа и комплекси от молекули, известни в метеорологията като кондензационни ядра, около които при насищане на въздуха с влага започва процесът на кондензация. Тези ядра са частици сол и прах, както и замърсители, изпускани във въздуха от промишлени и други източници. Леките йони често се прикрепят към такива ядра, образувайки "тежки йони". Под влияние електрическо поле леки и тежки йони се движат от една област на атмосферата в друга, пренасяйки електрически заряди. Въпреки че атмосферата обикновено не се счита за електропроводима, тя има известна проводимост. Следователно зареденото тяло, оставено във въздуха, бавно губи своя заряд. Атмосферната проводимост се увеличава с надморска височина поради увеличения интензитет на космическите лъчи, намалената загуба на йони при по-ниско налягане (и следователно по-дълъг среден свободен път) и по-малко тежки ядра. Атмосферната проводимост достига максималната си стойност на надморска височина от ок. 50 км, т.нар "ниво на компенсация". Известно е, че между повърхността на Земята и „нивото на компенсация“ съществува постоянна потенциална разлика от няколкостотин киловолта, т.е. постоянно електрическо поле. Оказа се, че потенциалната разлика между определена точка във въздуха на височина няколко метра и повърхността на Земята е много голяма – повече от 100 V. Атмосферата има положителен заряд, а земната повърхност е заредена отрицателно . Тъй като електрическото поле е област, във всяка точка от която има определена потенциална стойност, можем да говорим за потенциален градиент. При ясно време в долните няколко метра напрегнатостта на електрическото поле на атмосферата е почти постоянна. Поради разликите в електрическата проводимост на въздуха в повърхностния слой, потенциалният градиент е подложен на ежедневни колебания, чийто курс варира значително от място на място. При липса на локални източници на замърсяване на въздуха - над океаните, високо в планините или в полярните региони - денонощната вариация на потенциалния градиент е еднаква при ясно време. Големината на градиента зависи от универсалното или средното време по Гринуич (UT) и достига максимум в 19 часа E. Appleton предположи, че тази максимална електрическа проводимост вероятно съвпада с най-голямата гръмотевична буря в планетарен мащаб. Мълниите по време на гръмотевични бури носят отрицателен заряд на повърхността на Земята, тъй като основите на най-активните купесто-дъждовни гръмотевични облаци имат значителен отрицателен заряд. Върховете на гръмотевичните облаци имат положителен заряд, който според изчисленията на Холцер и Саксън се оттича от върховете им по време на гръмотевични бури. Без постоянно попълване зарядът на земната повърхност би бил неутрализиран от атмосферната проводимост. Предположението, че потенциалната разлика между земната повърхност и "нивото на компенсация" се поддържа от гръмотевични бури, се подкрепя от статистически данни. Например, максималният брой гръмотевични бури се наблюдава в долината на реката. Амазонки. Най-често там има гръмотевични бури в края на деня, т.е. ДОБРЕ. 19:00 средно време по Гринуич, когато потенциалният градиент е максимален навсякъде по света. Освен това, сезонните вариации във формата на кривите на дневните вариации на потенциалния градиент също са в пълно съответствие с данните за глобалното разпределение на гръмотевичните бури. Някои изследователи твърдят, че източникът на електрическото поле на Земята може да е външен по произход, тъй като се смята, че електрическите полета съществуват в йоносферата и магнитосферата. Това обстоятелство вероятно обяснява появата на много тесни удължени форми на сияния, подобни на кулиси и арки
(вижте също AURORA LIGHTS). Поради наличието на потенциален градиент и проводимост на атмосферата, заредените частици започват да се движат между „нивото на компенсация“ и земната повърхност: положително заредените йони към повърхността на Земята и отрицателно заредените йони нагоре от нея. Силата на този ток е ок. 1800 A. Въпреки че тази стойност изглежда голяма, трябва да се помни, че тя е разпределена по цялата повърхност на Земята. Силата на тока във въздушен стълб с основна площ от 1 m2 е само 4 * 10 -12 A. От друга страна, силата на тока по време на разряд на мълния може да достигне няколко ампера, въпреки че, разбира се, такъв изхвърлянето има кратка продължителност - от част от секундата до цяла секунда или малко повече с повтарящи се удари. Мълнията представлява голям интерес не само като особен природен феномен. Той дава възможност да се наблюдава електрически разряд в газова среда при напрежение от няколкостотин милиона волта и разстояние между електродите от няколко километра. През 1750 г. Б. Франклин предлага на Кралското общество в Лондон да проведе експеримент с железен прът, монтиран върху изолираща основа и монтиран на висока кула. Той очакваше, че когато гръмотевичен облак се приближи до кулата, заряд с противоположния знак ще бъде концентриран в горния край на първоначално неутралния прът, а заряд със същия знак като в основата на облака ще бъде концентриран в долния край . Ако силата на електрическото поле по време на разряд на мълния се увеличи достатъчно, зарядът от горния край на пръта частично ще изтече във въздуха и прътът ще придобие заряд със същия знак като основата на облака. Експериментът, предложен от Франклин, не е проведен в Англия, но е извършен през 1752 г. в Марли близо до Париж от френския физик Жан д'Аламбер.Той използва железен прът с дължина 12 m, поставен в стъклена бутилка (която служи за изолатор), но не го постави на кулата.На 10 май неговият асистент съобщи, че когато гръмотевичен облак е бил над щанга, са произведени искри, когато заземен проводник е бил доближен до него.Самият Франклин, без да знае за успешния експеримент, проведен във Франция , през юни същата година провежда известния си експеримент с хвърчило и наблюдава електрически искри в края на тел, свързана с него.На следващата година, докато изучава зарядите, събрани от пръчка, Франклин открива, че основите на гръмотевичните облаци обикновено са отрицателно заредени. По-подробни изследвания на мълнията станаха възможни в края на 19 век благодарение на подобренията във фотографските техники, особено след изобретяването на апарата с въртящи се лещи, което направи възможно записването на бързо развиващи се процеси. Този тип камера се използва широко при изследване на искрови разряди. Установено е, че има няколко вида мълнии, като най-често срещаните са линейни, равнинни (в облака) и кълбовидни (въздушни разряди). Линейната мълния е искров разряд между облак и земната повърхност, следващ канал с разклонения надолу. Плоската мълния възниква в гръмотевичен облак и се появява като проблясъци на дифузна светлина. Въздушните разряди на кълбовидни мълнии, започващи от гръмотевичен облак, често са насочени хоризонтално и не достигат земната повърхност.

Гръмотевичният разряд обикновено се състои от три или повече повтарящи се разряда - импулси, следващи един и същи път. Интервалите между последователните импулси са много кратки, от 1/100 до 1/10 s (това е причината за трептенето на светкавицата). Като цяло светкавицата продължава около секунда или по-малко. Типичен процес на развитие на мълния може да бъде описан по следния начин. Първо, слабо светещ лидерен разряд се втурва отгоре към земната повърхност. Когато го достигне, ярко светещ обратен или основен изход преминава от земята нагоре през канала, положен от лидера. Водещият разряд, като правило, се движи по зигзагообразен начин. Скоростта на разпространението му варира от сто до няколкостотин километра в секунда. По пътя си той йонизира молекулите на въздуха, създавайки канал с повишена проводимост, през който обратният разряд се движи нагоре със скорост приблизително сто пъти по-голяма от тази на водещия разряд. Размерът на канала е трудно да се определи, но диаметърът на водещия изход се оценява на 1-10 m, а диаметърът на обратния изход е няколко сантиметра. Гръмотевичните разряди създават радиосмущения, като излъчват радиовълни в широк диапазон - от 30 kHz до свръхниски честоти. Най-голямото излъчване на радиовълни вероятно е в диапазона от 5 до 10 kHz. Такива нискочестотни радиосмущения са „концентрирани“ в пространството между долната граница на йоносферата и земната повърхност и могат да се разпространят на разстояния от хиляди километри от източника.
ПРОМЕНИ В АТМОСФЕРАТА
Въздействие на метеори и метеорити.Въпреки че понякога метеорните дъждове създават драматична светлина, отделни метеори рядко се виждат. Много по-многобройни са невидимите метеори, твърде малки, за да бъдат видими, когато бъдат погълнати от атмосферата. Някои от най-малките метеори вероятно изобщо не се нагряват, а само се улавят от атмосферата. Тези малки частици с размери от няколко милиметра до десет хилядни от милиметъра се наричат ​​микрометеорити. Количеството метеоритен материал, навлизащ в атмосферата всеки ден, варира от 100 до 10 000 тона, като по-голямата част от този материал идва от микрометеорити. Тъй като метеоритната материя частично изгаря в атмосферата, нейният газов състав се допълва със следи от различни химически елементи. Например, скалисти метеори въвеждат литий в атмосферата. Изгарянето на метални метеори води до образуването на малки сферични железни, желязо-никелови и други капчици, които преминават през атмосферата и се утаяват на земната повърхност. Те могат да бъдат намерени в Гренландия и Антарктика, където ледените покривки остават почти непроменени в продължение на години. Океанолозите ги намират в дънни океански седименти. Повечето метеорни частици, влизащи в атмосферата, се утаяват в рамките на приблизително 30 дни. Някои учени смятат, че този космически прах играе важна роля при образуването на атмосферни явления като дъжд, тъй като служи като кондензационни ядра за водни пари. Следователно се приема, че валежите са статистически свързани с големите метеорни потоци. Някои експерти обаче смятат, че тъй като общото количество на метеоритен материал е много десетки пъти по-голямо от това дори на най-големия метеорен поток, промяната в общото количество на този материал в резултат на един такъв дъжд може да бъде пренебрегната. Въпреки това, няма съмнение, че най-големите микрометеорити и, разбира се, видимите метеорити оставят дълги следи от йонизация във високите слоеве на атмосферата, главно в йоносферата. Такива следи могат да се използват за радиокомуникации на дълги разстояния, тъй като отразяват високочестотни радиовълни. Енергията на метеорите, влизащи в атмосферата, се изразходва главно, а може би и изцяло, за нейното нагряване. Това е един от второстепенните компоненти топлинен балансатмосфера.
Въглероден диоксид от промишлен произход.През карбоновия период дървесната растителност е била широко разпространена на Земята. По-голямата част от въглеродния диоксид, абсорбиран от растенията по това време, се натрупва във въглищни находища и нефтоносни седименти. Човекът се е научил да използва огромни запаси от тези минерали като източник на енергия и сега бързо връща въглеродния диоксид в кръговрата на веществата. Състоянието на вкаменелости вероятно е ок. 4*10 13 тона карбон. През последния век човечеството е изгорило толкова много изкопаеми горива, че приблизително 4*10 11 тона въглерод са били върнати в атмосферата. В момента има ок. 2 * 10 12 тона въглерод, а през следващите сто години поради изгарянето на изкопаеми горива тази цифра може да се удвои. Въпреки това, не целият въглерод ще остане в атмосферата: част от него ще се разтвори в океанските води, част ще бъде абсорбирана от растенията, а друга част ще бъде свързана в процеса на изветряне на скалите. Все още не е възможно да се предвиди колко въглероден диоксид ще се съдържа в атмосферата или какво точно въздействие ще има върху климата на земното кълбо. Смята се обаче, че всяко увеличаване на съдържанието му ще доведе до затопляне, въпреки че изобщо не е задължително всяко затопляне да повлияе значително на климата. Концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата, според резултатите от измерванията, забележимо нараства, макар и с бавни темпове. Климатичните данни за Svalbard и Little America Station на шелфовия лед Рос в Антарктида показват увеличение на средните годишни температури съответно с 5°C и 2,5°C за период от приблизително 50 години.
Излагане на космическа радиация.Когато високоенергийните космически лъчи взаимодействат с отделни компоненти на атмосферата, се образуват радиоактивни изотопи. Сред тях се откроява въглеродният изотоп 14C, който се натрупва в растителни и животински тъкани. Чрез измерване на радиоактивността на органични вещества, които дълго време не са обменяли въглерод с околната среда, може да се определи тяхната възраст. Радиовъглеродният метод се утвърди като най-надеждният метод за датиране на изкопаеми организми и обекти на материалната култура, чиято възраст не надвишава 50 хиляди години. Други радиоактивни изотопи с дълъг период на полуразпад могат да се използват за датиране на материали на стотици хиляди години, ако основното предизвикателство за измерване на изключително ниски нива на радиоактивност може да бъде разрешено.
(вижте също РАДИОВЪГЛЕРОДНО ДАТИРАНЕ).
ПРОИЗХОД НА ЗЕМНАТА АТМОСФЕРА
Историята на образуването на атмосферата все още не е напълно надеждно реконструирана. Въпреки това са идентифицирани някои вероятни промени в неговия състав. Образуването на атмосферата започва веднага след образуването на Земята. Има доста основателни причини да се смята, че в процеса на еволюцията на Земята и придобиването на размери и маса, близки до съвременните, тя почти напълно е загубила първоначалната си атмосфера. Смята се, че на ранен етап Земята е била в разтопено състояние и ок. Преди 4,5 милиарда години се оформя твърдо. Този крайъгълен камък се приема за начало на геоложката хронология. Оттогава е имало бавна еволюция на атмосферата. Някои геоложки процеси, като изливането на лава по време на вулканични изригвания, бяха придружени от отделяне на газове от недрата на Земята. Те вероятно включват азот, амоняк, метан, водна пара, въглероден оксид и диоксид. Под въздействието на слънчевата ултравиолетова радиация водните пари се разлагат на водород и кислород, но освободеният кислород реагира с въглероден оксид, за да образува въглероден диоксид. Амонякът се разлага на азот и водород. По време на процеса на дифузия водородът се издига нагоре и напуска атмосферата, а по-тежкият азот не може да се изпари и постепенно се натрупва, превръщайки се в негов основен компонент, въпреки че част от него се свързва по време на химична реакция. Под въздействието на ултравиолетовите лъчи и електрическите разряди смес от газове, които вероятно са присъствали в първоначалната атмосфера на Земята, влизат в химични реакции, в резултат на които се образуват органични вещества, по-специално аминокиселини. Следователно животът може да е възникнал в атмосфера, коренно различна от съвременната. С появата на примитивните растения започва процесът на фотосинтеза (виж също ФОТОСИНТЕЗА), придружен от освобождаване на свободен кислород. Този газ, особено след дифузия в горните слоеве на атмосферата, започна да защитава долните й слоеве и повърхността на Земята от животозастрашаваща ултравиолетова и рентгенова радиация. Изчислено е, че наличието на само 0,00004 от съвременния обем кислород може да доведе до образуването на слой с половината от настоящата концентрация на озон, който въпреки това осигурява много значителна защита от ултравиолетовите лъчи. Също така е вероятно първичната атмосфера да е съдържала много въглероден диоксид. Той е изразходван по време на фотосинтезата и концентрацията му трябва да е намаляла с развитието на растителния свят, а също и поради абсорбцията по време на определени геоложки процеси. Тъй като парниковият ефект е свързан с наличието на въглероден диоксид в атмосферата, някои учени смятат, че колебанията в концентрацията му са една от важните причини за мащабни климатични промени в историята на Земята, като ледникови периоди. Хелият, присъстващ в съвременната атмосфера, вероятно е до голяма степен продукт на радиоактивното разпадане на уран, торий и радий. Тези радиоактивни елементи излъчват алфа частици, които са ядрата на хелиевите атоми. Тъй като по време на радиоактивния разпад не се създава или губи електрически заряд, има два електрона за всяка алфа частица. В резултат на това той се комбинира с тях, образувайки неутрални хелиеви атоми. Радиоактивни елементисе съдържат в минерали, разпръснати в дебелината на скалите, така че значителна част от образувания в резултат на радиоактивния разпад хелий се задържа в тях, излизайки много бавно в атмосферата. Известно количество хелий се издига нагоре в екзосферата поради дифузия, но поради постоянния приток от земната повърхност обемът на този газ в атмосферата е постоянен. Въз основа на спектралния анализ на звездната светлина и изследването на метеоритите е възможно да се оцени относителното изобилие на различни химични елементи във Вселената. Концентрацията на неон в космоса е около десет милиарда пъти по-висока от тази на Земята, на криптон е десет милиона пъти по-висока, а на ксенон е милион пъти по-висока. От това следва, че концентрацията на тези инертни газове, които първоначално са присъствали в земната атмосфера и не са били възстановени по време на химически реакции, е намаляла значително, вероятно дори на етапа на загуба на първичната атмосфера от Земята. Изключение прави инертният газ аргон, тъй като под формата на изотопа 40Ar той все още се образува по време на радиоактивното разпадане на изотопа на калия.
ОПТИЧНИ ФЕНОМЕНИ
Разнообразието от оптични явления в атмосферата се дължи на различни причини. Най-често срещаните явления включват светкавици (вижте по-горе) и много зрелищните северни и южни полярни сияния (вижте също AURORA). Освен това особено интересни са дъгата, галът, пархелият (лъжливото слънце) и арките, короната, ореолите и призраците на Брокен, миражите, огньовете на Свети Елмо, светещите облаци, зелените и сумеречните лъчи. Дъгата е най-красивото атмосферно явление. Обикновено това е огромна арка, състояща се от многоцветни ивици, наблюдавана, когато Слънцето осветява само част от небето и въздухът е наситен с водни капки, например по време на дъжд. Многоцветните дъги са подредени в спектрална последователност (червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго, виолетово), но цветовете почти никога не са чисти, защото ивиците се припокриват. обикновено, физически характеристикиДъгите се различават значително, поради което са много разнообразни на външен вид. Тяхната обща черта е, че центърът на дъгата винаги е разположен на права линия, прекарана от Слънцето към наблюдателя. Основната дъга е дъга, състояща се от най-ярките цветове - червено отвън и лилаво отвътре. Понякога се вижда само една дъга, но често странична дъга се появява от външната страна на основната дъга. Той няма толкова ярки цветове като първия, а червените и лилавите ивици в него сменят местата си: червената е разположена отвътре. Образуването на основната дъга се обяснява с двойно пречупване (виж също ОПТИКА) и единично вътрешно отражение на слънчевите лъчи (виж фиг. 5). Прониквайки вътре в капка вода (А), лъч светлина се пречупва и разлага, сякаш преминава през призма. След това достига противоположната повърхност на капката (B), отразява се от нея и напуска капката навън (C). В този случай светлинният лъч се пречупва втори път, преди да достигне до наблюдателя. Първоначалният бял лъч се разлага на лъчи с различни цветове с ъгъл на отклонение 2°. При образуването на вторична дъга се получава двойно пречупване и двойно отражение на слънчевите лъчи (виж фиг. 6). В този случай светлината се пречупва, прониквайки в капката през долната й част (А) и се отразява от вътрешната повърхност на капката първо в точка B, след това в точка C. В точка D светлината се пречупва, оставяйки капката към наблюдателя.

При изгрев и залез наблюдателят вижда дъга под формата на дъга, равен на половината кръг, тъй като оста на дъгата е успоредна на хоризонта. Ако Слънцето е по-високо над хоризонта, дъгата на дъгата е по-малка от половината от обиколката. Когато Слънцето се издигне над 42° над хоризонта, дъгата изчезва. Навсякъде, освен на високи географски ширини, дъгата не може да се появи по обяд, когато слънцето е твърде високо. Интересно е да се оцени разстоянието до дъгата. Въпреки че многоцветната дъга изглежда разположена в същата равнина, това е илюзия. Всъщност дъгата има огромна дълбочина и може да си представим като повърхността на кух конус, на върха на който се намира наблюдателят. Оста на конуса свързва Слънцето, наблюдателя и центъра на дъгата. Наблюдателят изглежда сякаш по повърхността на този конус. Двама души никога не могат да видят една и съща дъга. Разбира се, можете да наблюдавате по същество същия ефект, но двете дъги заемат различни позиции и се образуват от различни капчици вода. Когато дъжд или спрей образуват дъга, пълният оптичен ефект се постига чрез комбинирания ефект на всички водни капки, пресичащи повърхността на конуса на дъгата с наблюдателя на върха. Ролята на всяка капка е мимолетна. Повърхността на дъговия конус се състои от няколко слоя. Бързо пресичайки ги и преминавайки през поредица от критични точки, всяка капка моментално разлага слънчевия лъч на целия спектър в строго определена последователност - от червено до виолетово. Много капки пресичат повърхността на конуса по същия начин, така че дъгата изглежда на наблюдателя като непрекъсната както по протежение на дъгата, така и напречно. Ореолите са бели или преливащи се светлинни дъги и кръгове около диска на Слънцето или Луната. Те възникват поради пречупването или отразяването на светлината от ледени или снежни кристали в атмосферата. Кристалите, които образуват ореола, са разположени на повърхността на въображаем конус с ос, насочена от наблюдателя (от върха на конуса) към Слънцето. При определени условия атмосферата може да бъде наситена с малки кристали, много от чиито лица образуват прав ъгъл с равнината, минаваща през Слънцето, наблюдателя и тези кристали. Такива лица отразяват входящите светлинни лъчи с отклонение от 22°, образувайки ореол, който е червеникав отвътре, но може да се състои и от всички цветове на спектъра. По-рядко се среща ореол с ъглов радиус 46°, разположен концентрично около 22° ореол. Вътрешната му страна също има червеникав оттенък. Причината за това е и пречупването на светлината, което се случва в този случай по ръбовете на кристалите, образуващи прави ъгли. Широчината на пръстена на такъв ореол надвишава 2,5°. Както 46-градусовите, така и 22-градусовите ореоли обикновено са най-ярки в горната и долната част на пръстена. Редкият 90-градусов ореол е слабо светещ, почти безцветен пръстен, който споделя общ център с два други ореола. Ако е цветен, ще има червен цвят от външната страна на пръстена. Механизмът на възникване на този тип хало не е напълно изяснен (фиг. 7).

Пархелии и арки. Пархеличният кръг (или кръг от фалшиви слънца) е бял пръстен с център в зенитната точка, минаващ през Слънцето успоредно на хоризонта. Причината за образуването му е отразяването на слънчевата светлина от краищата на повърхностите на ледените кристали. Ако кристалите са достатъчно равномерно разпределени във въздуха, става видим пълен кръг. Пархелиите или фалшивите слънца са ярко светещи петна, напомнящи Слънцето, които се образуват в пресечните точки на пархеличния кръг с ореоли с ъглови радиуси от 22°, 46° и 90°. Най-често срещаният и най-ярък пархелий се образува в пресечната точка с 22-градусовия ореол, обикновено оцветен в почти всеки цвят на дъгата. Много по-рядко се наблюдават фалшиви слънца в пресечните точки с 46- и 90-градусови ореоли. Пархелиите, които се срещат при пресичане с 90-градусови ореоли, се наричат ​​парантелии или фалшиви противослънца. Понякога се вижда и антелиум (антислънце) - светло петно, разположено върху пархелиевия пръстен точно срещу Слънцето. Предполага се, че причината за това явление е двойното вътрешно отражение на слънчевата светлина. Отразеният лъч следва същия път като падащия лъч, но в обратна посока. Близка до зенита дъга, понякога неправилно наричана горна допирателна дъга на 46-градусов ореол, е дъга от 90° или по-малко, центрирана в зенита, разположена приблизително на 46° над Слънцето. Вижда се рядко и само за няколко минути, има ярки цветове, като червеният цвят е ограничен до външната страна на дъгата. Близката до зенита дъга е забележителна със своя цвят, яркост и ясни очертания. Друг интересен и много рядък оптичен ефект от типа хало е дъгата на Ловиц. Те възникват като продължение на пархелиите в пресечната точка с 22-градусовия ореол, излизат от външната страна на ореола и са леко вдлъбнати към Слънцето. Колони от белезникава светлина, като различни кръстове, понякога се виждат призори или здрач, особено в полярните региони, и могат да придружават както Слънцето, така и Луната. Понякога се наблюдават лунни ореоли и други ефекти, подобни на описаните по-горе, като най-често срещаният лунен ореол (пръстен около Луната) има ъглов радиус от 22°. Точно както фалшивите слънца, фалшивите луни могат да възникнат. Короните или короните са малки концентрични цветни пръстени около Слънцето, Луната или други ярки обекти, които се наблюдават от време на време, когато източникът на светлина е зад полупрозрачни облаци. Радиусът на короната е по-малък от радиуса на ореола и е прибл. 1-5°, синият или виолетовият пръстен е най-близо до Слънцето. Корона възниква, когато светлината се разпръсне от малки водни капчици, образувайки облак. Понякога короната изглежда като светещо петно ​​(или ореол), заобикалящо Слънцето (или Луната), което завършва с червеникав пръстен. В други случаи най-малко два концентрични пръстена с по-голям диаметър, много слабо оцветени, се виждат извън ореола. Това явление е придружено от дъговидни облаци. Понякога краищата на много високи облаци имат ярки цветове.
Глория (ореоли).При специални условия възникват необичайни атмосферни явления. Ако Слънцето е зад наблюдателя и сянката му се проектира върху близки облаци или завеса от мъгла, при определено състояние на атмосферата около сянката на главата на човек можете да видите цветен светещ кръг - ореол. Обикновено такъв ореол се образува поради отразяването на светлината от капки роса върху тревна морава. Глориите също често се срещат около сянката, хвърлена от самолета върху долните облаци.
Призраците на Брокен.В някои райони на земното кълбо, когато сянката на наблюдател, разположен на хълм при изгрев или залез слънце, падне зад него върху облаци, разположени на кратко разстояние, се разкрива поразителен ефект: сянката придобива колосални размери. Това се случва поради отразяването и пречупването на светлината от малки водни капчици в мъглата. Описаният феномен е наречен "Призракът на Брокен" на името на върха в планината Харц в Германия.
миражи- оптичен ефект, причинен от пречупването на светлината при преминаване през слоеве въздух с различна плътност и изразяващ се в появата на виртуално изображение. В този случай отдалечените обекти може да изглеждат повдигнати или спуснати спрямо действителното им положение, а също така могат да бъдат изкривени и да придобият неправилни, фантастични форми. Миражите често се наблюдават в горещ климат, като например над пясъчни равнини. По-ниските миражи са често срещани, когато далечна, почти равна повърхност на пустинята придобива вид на открита вода, особено когато се гледа от леко възвишение или просто се намира над слой нагрят въздух. Тази илюзия обикновено се появява на нагрят асфалтов път, който изглежда като водна повърхност далеч напред. В действителност тази повърхност е отражение на небето. Под нивото на очите могат да се появят предмети в тази „вода“, обикновено обърнати с главата надолу. Върху нагрятата земна повърхност се образува „въздушна пластова торта“, като най-близкият до земята слой е най-горещ и толкова разреден, че светлинните вълни, преминаващи през него, се изкривяват, тъй като скоростта на тяхното разпространение варира в зависимост от плътността на средата. . Горните миражи са по-рядко срещани и по-живописни от долните. Отдалечени обекти (често разположени отвъд морския хоризонт) се появяват с главата надолу в небето, а понякога и изправено изображение на същия обект се появява отгоре. Това явление е характерно за студените райони, особено когато има значителна температурна инверсия, когато има по-топъл слой въздух над по-студен слой. Този оптичен ефект се проявява в резултат на сложни модели на разпространение на фронта на светлинните вълни в слоеве въздух с нехомогенна плътност. Много необичайни миражи се случват от време на време, особено в полярните региони. Когато миражите се появят на сушата, дърветата и другите компоненти на ландшафта са с главата надолу. Във всички случаи обектите се виждат по-ясно в горните миражи, отколкото в долните. Когато границата на две въздушни маси е вертикална равнина, понякога се наблюдават странични миражи.
Огънят на Свети Елмо.Някои оптични явления в атмосферата (например сиянието и най-разпространеното метеорологично явление - мълнията) имат електричен характер. Много по-рядко се срещат светлините на Свети Елмо - светещи бледосини или лилави четки с дължина от 30 cm до 1 m или повече, обикновено на върховете на мачтите или краищата на ярдове на кораби в морето. Понякога изглежда, че целият такелаж на кораба е покрит с фосфор и свети. Огънят на Свети Елмо понякога се появява по планинските върхове, както и по шпиловете и острите ъгли на високи сгради. Това явление представлява четкови електрически разряди в краищата на електрическите проводници, когато силата на електрическото поле в атмосферата около тях значително се увеличава. Will-o'-the-wisps са бледо синкаво или зеленикаво сияние, което понякога се наблюдава в блата, гробища и крипти. Те често изглеждат като пламък на свещ, издигнат на около 30 см над земята, тихо гори, не отдава топлина и се рее за момент над обекта. Светлината изглежда напълно неуловима и когато наблюдателят се приближи, тя сякаш се премества на друго място. Причината за това явление е разлагането на органични остатъци и спонтанното запалване на блатен газ метан (CH4) или фосфин (PH3). Will-o'-the-wisps имат различни форми, понякога дори сферични. Зелен лъч - проблясък на изумрудено зелена слънчева светлина в момента, когато последният лъч на Слънцето изчезва зад хоризонта. Червеният компонент на слънчевата светлина изчезва първи, всички останали следват по ред, а последният остава изумрудено зелен. Това явление възниква само когато само самият ръб на слънчевия диск остава над хоризонта, в противен случай се получава смесване на цветове. Крепускулните лъчи са разминаващи се лъчи слънчева светлина, които стават видими поради осветяването им от прах във високите слоеве на атмосферата. Сенките на облаците образуват тъмни ивици, а между тях се разпространяват лъчи. Този ефект възниква, когато слънцето е ниско на хоризонта преди зазоряване или след залез.

Атмосферата е газовата обвивка на нашата планета, която се върти заедно със Земята. Газът в атмосферата се нарича въздух. Атмосферата е в контакт с хидросферата и частично покрива литосферата. Но горните граници са трудни за определяне. Традиционно се приема, че атмосферата се простира нагоре на около три хиляди километра. Там тя плавно се влива в безвъздушно пространство.

Химичен състав на земната атмосфера

Формирането на химическия състав на атмосферата започва преди около четири милиарда години. Първоначално атмосферата се е състояла само от леки газове - хелий и водород. Според учените първоначалните предпоставки за създаването на газова обвивка около Земята са били вулканични изригвания, които заедно с лавата са отделяли огромни количества газове. Впоследствие започва газообменът с водните пространства, с живите организми и с продуктите от тяхната дейност. Съставът на въздуха постепенно се променя и модерна формазаписани преди няколко милиона години.

Основните компоненти на атмосферата са азот (около 79%) и кислород (20%). Останалият процент (1%) се състои от следните газове: аргон, неон, хелий, метан, въглероден диоксид, водород, криптон, ксенон, озон, амоняк, серен и азотен диоксид, азотен оксид и въглероден оксид, които са включени в този един процент.

Освен това въздухът съдържа водна пара и прахови частици (полени, прах, солни кристали, аерозолни примеси).

Напоследък учените отбелязват не качествена, а количествена промяна в някои съставки на въздуха. И причината за това е човекът и неговите дейности. Само през последните 100 години нивата на въглероден диоксид са се увеличили значително! Това е изпълнено с много проблеми, най-глобалният от които е изменението на климата.

Образуване на времето и климата

Атмосферата играе решаваща роля при формирането на климата и времето на Земята. Много зависи от количеството слънчева светлина, естеството на подстилащата повърхност и атмосферната циркулация.

Нека да разгледаме факторите по ред.

1. Атмосферата пропуска топлината на слънчевите лъчи и поглъща вредните лъчения. Древните гърци са знаели, че слънчевите лъчи падат върху различни части на Земята под различен ъгъл. Самата дума "климат" в превод от старогръцки означава "наклон". Така че на екватора слънчевите лъчи падат почти вертикално, поради което тук е много горещо. Колкото по-близо до полюсите, толкова по-голям е ъгълът на наклон. И температурата пада.

2. Поради неравномерното нагряване на Земята в атмосферата се образуват въздушни течения. Те се класифицират според размерите си. Най-малките (десетки и стотици метри) са местните ветрове. Това е последвано от мусони и пасати, циклони и антициклони и планетарни фронтални зони.

Всички тези въздушни маси се движат непрекъснато. Някои от тях са доста статични. Например пасатите, които духат от субтропиците към екватора. Движението на другите зависи до голяма степен от атмосферното налягане.

3. Атмосферното налягане е друг фактор, влияещ върху формирането на климата. Това е налягането на въздуха на повърхността на земята. Както е известно, въздушните маси се движат от зона с високо атмосферно налягане към област, където това налягане е по-ниско.

Разпределени са общо 7 зони. Екваторът е зона с ниско налягане. Освен това от двете страни на екватора до тридесетте ширини има зона с високо налягане. От 30° до 60° - отново ниско налягане. А от 60° до полюсите е зона на високо налягане. Между тези зони циркулират въздушни маси. Тези, които идват от морето към сушата, носят дъжд и лошо време, а тези, които духат от континентите, носят ясно и сухо време. На местата, където се сблъскват въздушните течения, се образуват зони на атмосферния фронт, които се характеризират с валежи и лошо, ветровито време.

Учените са доказали, че дори благосъстоянието на човек зависи от атмосферното налягане. Според международните стандарти нормалното атмосферно налягане е 760 mm Hg. колона при температура 0°C. Този показател се изчислява за онези площи земя, които са почти на нивото на морското равнище. С надморската височина налягането намалява. Следователно, например, за Санкт Петербург 760 mm Hg. - това е норма. Но за Москва, която се намира по-високо, нормалното налягане е 748 mm Hg.

Налягането се променя не само вертикално, но и хоризонтално. Това се усеща особено при преминаването на циклоните.

Структурата на атмосферата

Атмосферата напомня на пластова торта. И всеки слой има свои собствени характеристики.

. Тропосфера- най-близкият до Земята слой. „Дебелината“ на този слой се променя с разстоянието от екватора. Над екватора слоят се простира нагоре с 16-18 km, в умерените зони с 10-12 km, на полюсите с 8-10 km.

Тук се съдържат 80% от общата въздушна маса и 90% от водните пари. Тук се образуват облаци, възникват циклони и антициклони. Температурата на въздуха зависи от надморската височина на района. Средно тя намалява с 0,65°C на всеки 100 метра.

. Тропопауза- преходен слой на атмосферата. Височината му варира от няколкостотин метра до 1-2 км. Температурата на въздуха през лятото е по-висока от тази през зимата. Например над полюсите през зимата е -65° C. А над екватора е -70° C по всяко време на годината.

. Стратосфера- това е слой, чиято горна граница е на надморска височина 50-55 километра. Турбулентността тук е ниска, съдържанието на водни пари във въздуха е незначително. Но има много озон. Максималната му концентрация е на височина 20-25 км. В стратосферата температурата на въздуха започва да се покачва и достига +0,8° C. Това се дължи на факта, че озоновият слой взаимодейства с ултравиолетовото лъчение.

. Стратопауза- нисък междинен слой между стратосферата и мезосферата, която я следва.

. Мезосфера- горната граница на този слой е 80-85 километра. Тук протичат сложни фотохимични процеси с участието на свободни радикали. Те са тези, които осигуряват онова нежно синьо сияние на нашата планета, което се вижда от космоса.

Повечето комети и метеорити изгарят в мезосферата.

. Мезопауза- следващият междинен слой, температурата на въздуха в който е най-малко -90 °.

. Термосфера- долната граница започва на надморска височина 80 - 90 km, а горната граница на слоя минава приблизително на 800 km. Температурата на въздуха се повишава. Тя може да варира от +500° C до +1000° C. През деня температурните колебания достигат стотици градуси! Но въздухът тук е толкова разреден, че разбирането на термина „температура“, както си го представяме, не е подходящо тук.

. йоносфера- съчетава мезосфера, мезопауза и термосфера. Въздухът тук се състои основно от кислородни и азотни молекули, както и от квазинеутрална плазма. Слънчевите лъчи, влизащи в йоносферата, силно йонизират молекулите на въздуха. В долния слой (до 90 km) степента на йонизация е ниска. Колкото по-високо, толкова по-голяма е йонизацията. И така, на височина 100-110 км се концентрират електрони. Това помага за отразяване на къси и средни радиовълни.

Най-важният слой на йоносферата е горният, който се намира на височина 150-400 км. Неговата особеност е, че отразява радиовълните, което улеснява предаването на радиосигнали на значителни разстояния.

Именно в йоносферата се случва такова явление като полярното сияние.

. Екзосфера- състои се от кислородни, хелиеви и водородни атоми. Газът в този слой е много разреден и водородните атоми често излизат в открития космос. Следователно този слой се нарича "зона на дисперсия".

Първият учен, който предполага, че нашата атмосфера има тегло, е италианецът Е. Торичели. Остап Бендер, например, в романа си „Златният телец“ се оплаква, че всеки човек е притиснат от стълб въздух с тегло 14 кг! Но великият интригант малко се обърка. Възрастен изпитва натиск от 13-15 тона! Но ние не усещаме тази тежест, защото атмосферното налягане се балансира от вътрешното налягане на човек. Теглото на нашата атмосфера е 5 300 000 000 000 000 тона. Цифрата е колосална, въпреки че е само една милионна от теглото на нашата планета.