A atmosfera consiste nas seguintes camadas. Tamanho da atmosfera terrestre
Composição da atmosfera. O envelope de ar do nosso planeta - atmosfera protege a superfície da Terra dos efeitos nocivos da radiação ultravioleta do Sol sobre os organismos vivos. Também protege a Terra de partículas cósmicas - poeira e meteoritos.
A atmosfera consiste em uma mistura mecânica de gases: 78% do seu volume é nitrogênio, 21% é oxigênio e menos de 1% é hélio, argônio, criptônio e outros gases inertes. A quantidade de oxigênio e nitrogênio no ar permanece praticamente inalterada, pois o nitrogênio quase não se combina com outras substâncias, e o oxigênio, que, embora muito ativo e gasto na respiração, oxidação e combustão, é constantemente reabastecido pelas plantas.
Até uma altitude de aproximadamente 100 km, a percentagem destes gases permanece praticamente inalterada. Isso se deve ao fato do ar estar constantemente misturado.
Além dos gases mencionados, a atmosfera contém cerca de 0,03% de dióxido de carbono, que geralmente se concentra próximo à superfície terrestre e se distribui de forma desigual: em cidades, centros industriais e áreas de atividade vulcânica, sua quantidade aumenta.
Sempre há uma certa quantidade de impurezas na atmosfera - vapor d'água e poeira. O conteúdo de vapor d'água depende da temperatura do ar: quanto mais alta a temperatura, mais vapor o ar pode reter. Devido à presença de vapor de água no ar, são possíveis fenômenos atmosféricos como arco-íris, refração da luz solar, etc.
A poeira entra na atmosfera durante erupções vulcânicas, tempestades de areia e poeira, durante a combustão incompleta de combustível em usinas termelétricas, etc.
A estrutura da atmosfera. A densidade da atmosfera muda com a altitude: é mais alta na superfície da Terra e diminui à medida que sobe. Assim, a uma altitude de 5,5 km, a densidade da atmosfera é 2 vezes, e a uma altitude de 11 km, é 4 vezes menor que na camada superficial.
Dependendo da densidade, composição e propriedades dos gases, a atmosfera é dividida em cinco camadas concêntricas (Fig. 34).
Arroz. 34. Seção vertical da atmosfera (estratificação da atmosfera)
1. A camada inferior é chamada troposfera. Seu limite superior passa a uma altitude de 8 a 10 km nos pólos e 16 a 18 km no equador. A troposfera contém até 80% da massa total da atmosfera e quase todo o vapor d’água.
A temperatura do ar na troposfera diminui com a altitude em 0,6 °C a cada 100 m e em seu limite superior é de -45-55 °C.
O ar na troposfera está constantemente misturado e se move em diferentes direções. Somente aqui são observados nevoeiros, chuvas, nevascas, trovoadas, tempestades e outros fenômenos climáticos.
2. Localizado acima estratosfera, que se estende a uma altitude de 50-55 km. A densidade e a pressão do ar na estratosfera são insignificantes. O ar rarefeito consiste nos mesmos gases da troposfera, mas contém mais ozônio. A maior concentração de ozônio é observada a uma altitude de 15 a 30 km. A temperatura na estratosfera aumenta com a altitude e no seu limite superior atinge 0 °C e acima. Isso ocorre porque o ozônio absorve a energia de ondas curtas do sol, fazendo com que o ar aqueça.
3. Encontra-se acima da estratosfera mesosfera, estendendo-se a uma altitude de 80 km. Lá a temperatura cai novamente e chega a -90 °C. A densidade do ar lá é 200 vezes menor do que na superfície da Terra.
4. Acima da mesosfera está localizado termosfera(de 80 a 800 km). A temperatura nesta camada aumenta: a uma altitude de 150 km até 220 °C; a uma altitude de 600 km até 1500 °C. Os gases atmosféricos (nitrogênio e oxigênio) estão em estado ionizado. Sob a influência da radiação solar de ondas curtas, os elétrons individuais são separados das camadas dos átomos. Como resultado, nesta camada - ionosfera aparecem camadas de partículas carregadas. Sua camada mais densa está localizada a uma altitude de 300 a 400 km. Devido à baixa densidade, os raios solares não se espalham ali, então o céu é preto, estrelas e planetas brilham intensamente nele.
Na ionosfera existem Luzes polares, Formam-se poderosas correntes elétricas que causam perturbações no campo magnético da Terra.
5. Acima de 800 km está a camada externa - exosfera. A velocidade de movimento de partículas individuais na exosfera está se aproximando do crítico - 11,2 mm/s, de modo que as partículas individuais podem superar a gravidade e escapar para o espaço sideral.
O significado de atmosfera. O papel da atmosfera na vida do nosso planeta é extremamente grande. Sem ela, a Terra estaria morta. A atmosfera protege a superfície da Terra do aquecimento e resfriamento extremos. O seu efeito pode ser comparado ao papel do vidro nas estufas: permitir a passagem dos raios solares e evitar a perda de calor.
A atmosfera protege os organismos vivos das ondas curtas e da radiação corpuscular do Sol. A atmosfera é o ambiente onde ocorrem os fenômenos meteorológicos, ao qual está associada toda a atividade humana. O estudo desta concha é realizado em estações meteorológicas. Dia e noite, em qualquer clima, os meteorologistas monitoram o estado da camada inferior da atmosfera. Quatro vezes ao dia, e em muitas estações de hora em hora, eles medem temperatura, pressão, umidade do ar, observam nebulosidade, direção e velocidade do vento, quantidade de precipitação, fenômenos elétricos e sonoros na atmosfera. As estações meteorológicas estão localizadas em todos os lugares: na Antártica e nas florestas tropicais, nas altas montanhas e nas vastas extensões de tundra. As observações também são realizadas nos oceanos a partir de navios especialmente construídos.
Desde os anos 30. Século XX as observações começaram na atmosfera livre. Eles começaram a lançar radiossondas que chegam a uma altura de 25 a 35 km e, por meio de equipamentos de rádio, transmitem para a Terra informações sobre temperatura, pressão, umidade do ar e velocidade do vento. Hoje em dia, foguetes e satélites meteorológicos também são amplamente utilizados. Estes últimos possuem instalações de televisão que transmitem imagens da superfície terrestre e das nuvens.
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5. A camada de ar da terra§ 31. Aquecimento da atmosfera
O tamanho exato da atmosfera é desconhecido, uma vez que o seu limite superior não é claramente visível. Porém, a estrutura da atmosfera foi estudada o suficiente para que todos tenham uma ideia de como está estruturado o envelope gasoso do nosso planeta.
Os cientistas que estudam a física da atmosfera a definem como a região ao redor da Terra que gira com o planeta. FAI dá o seguinte definição:
- A fronteira entre o espaço e a atmosfera segue a linha de Karman. Esta linha, segundo definição da mesma organização, é uma altitude acima do nível do mar localizada a uma altitude de 100 km.
Tudo acima desta linha é espaço sideral. A atmosfera move-se gradualmente para o espaço interplanetário, razão pela qual existem diferentes ideias sobre o seu tamanho.
Com o limite inferior da atmosfera, tudo é muito mais simples - ele passa ao longo da superfície da crosta terrestre e da superfície da água da Terra - a hidrosfera. Nesse caso, a fronteira, pode-se dizer, se funde com as superfícies terrestres e aquáticas, pois as partículas ali também são partículas de ar dissolvidas.
Quais camadas da atmosfera estão incluídas no tamanho da Terra?
Curiosidade: no inverno é mais baixo, no verão é mais alto.
É nesta camada que surgem turbulências, anticiclones e ciclones e se formam as nuvens. É esta esfera a responsável pela formação do clima; nela estão localizadas aproximadamente 80% de todas as massas de ar;
A tropopausa é uma camada em que a temperatura não diminui com a altura. Acima da tropopausa, em altitudes acima de 11 e até 50 km está localizado. A estratosfera contém uma camada de ozônio, que protege o planeta dos raios ultravioleta. O ar nesta camada é rarefeito, o que explica a tonalidade roxa característica do céu. A velocidade dos fluxos de ar aqui pode chegar a 300 km/h. Entre a estratosfera e a mesosfera existe uma estratopausa - uma esfera limite na qual ocorre o máximo de temperatura.
A próxima camada é. Estende-se a alturas de 85 a 90 quilômetros. A cor do céu na mesosfera é preta, por isso as estrelas podem ser observadas mesmo de manhã e à tarde. Ali ocorrem os processos fotoquímicos mais complexos, durante os quais ocorre o brilho atmosférico.
Entre a mesosfera e a próxima camada, ocorre a mesopausa. É definida como uma camada de transição na qual é observada uma temperatura mínima. Mais acima, a uma altitude de 100 quilômetros acima do nível do mar, está a linha Karman. Acima desta linha estão a termosfera (limite de altitude de 800 km) e a exosfera, também chamada de “zona de dispersão”. A uma altitude de aproximadamente 2 a 3 mil quilômetros, ele passa para o vácuo próximo ao espaço.
Considerando que a camada superior da atmosfera não é claramente visível, é impossível calcular seu tamanho exato. Além disso, em diferentes países existem organizações que têm opiniões diferentes sobre este assunto. Deve-se notar que Linha Karman pode ser considerado o limite da atmosfera terrestre apenas condicionalmente, uma vez que diferentes fontes usam diferentes marcadores de limite. Assim, em algumas fontes é possível encontrar informações de que o limite superior passa a uma altitude de 2.500-3.000 km.
A NASA usa a marca de 122 quilômetros para cálculos. Não faz muito tempo, foram realizadas experiências que esclareceram que a fronteira estava localizada a cerca de 118 km.
A atmosfera da Terra é heterogênea: em diferentes altitudes ocorrem diferentes densidades e pressões do ar, mudanças na temperatura e na composição dos gases. Com base no comportamento da temperatura do ar ambiente (ou seja, a temperatura aumenta ou diminui com a altura), nele se distinguem as seguintes camadas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera. Os limites entre as camadas são chamados de pausas: existem 4 delas, porque o limite superior da exosfera é muito confuso e muitas vezes refere-se ao espaço próximo. A estrutura geral da atmosfera pode ser encontrada no diagrama anexo.
Fig.1 A estrutura da atmosfera terrestre. Crédito: site
A camada atmosférica mais baixa é a troposfera, cujo limite superior, denominado tropopausa, varia dependendo da latitude geográfica e varia de 8 km. no polar até 20 km. em latitudes tropicais. Nas latitudes médias ou temperadas, seu limite superior fica em altitudes de 10 a 12 km. Durante o ano, o limite superior da troposfera sofre flutuações dependendo do influxo de radiação solar. Assim, como resultado da sondagem no Pólo Sul da Terra pelo serviço meteorológico dos EUA, foi revelado que de março a agosto ou setembro há um resfriamento constante da troposfera, como resultado por um curto período em agosto ou setembro seu limite sobe para 11,5 km. Depois, no período de setembro a dezembro, diminui rapidamente e atinge sua posição mais baixa - 7,5 km, após o que sua altura permanece praticamente inalterada até março. Aqueles. A troposfera atinge sua maior espessura no verão e mais fina no inverno.
Vale ressaltar que, além das sazonais, também ocorrem oscilações diárias no auge da tropopausa. Além disso, sua posição é influenciada por ciclones e anticiclones: no primeiro, cai, porque A pressão neles é menor do que no ar circundante e, em segundo lugar, aumenta de acordo.
A troposfera contém até 90% da massa total do ar da Terra e 9/10 do vapor d'água total. A turbulência é altamente desenvolvida aqui, especialmente nas camadas próximas à superfície e mais altas, nuvens de todos os níveis se desenvolvem, ciclones e anticiclones se formam. E devido ao acúmulo de gases de efeito estufa (dióxido de carbono, metano, vapor d'água) da luz solar refletida na superfície da Terra, o efeito estufa se desenvolve.
O efeito estufa está associado à diminuição da temperatura do ar na troposfera com a altura (já que a Terra aquecida emite mais calor para as camadas superficiais). O gradiente vertical médio é de 0,65°/100 m (ou seja, a temperatura do ar diminui 0,65° C para cada 100 metros de subida). Portanto, se a temperatura média anual do ar na superfície da Terra perto do equador for +26°, então no limite superior será -70°. A temperatura na região da tropopausa acima do Pólo Norte varia ao longo do ano de -45° no verão a -65° no inverno.
Com o aumento da altitude, a pressão do ar também diminui, atingindo apenas 12-20% do nível próximo à superfície no limite superior da troposfera.
Na fronteira da troposfera e da camada sobrejacente da estratosfera encontra-se uma camada da tropopausa, com 1-2 km de espessura. Os limites inferiores da tropopausa são geralmente considerados uma camada de ar na qual o gradiente vertical diminui para 0,2°/100 m versus 0,65°/100 m nas regiões subjacentes da troposfera.
Dentro da tropopausa, são observados fluxos de ar de direção estritamente definida, chamados de jatos de alta altitude ou “correntes de jato”, formados sob a influência da rotação da Terra em torno de seu eixo e do aquecimento da atmosfera com a participação da radiação solar. . As correntes são observadas nos limites das zonas com diferenças significativas de temperatura. Existem vários centros de localização dessas correntes, por exemplo, ártico, subtropical, subpolar e outros. O conhecimento da localização das correntes de jato é muito importante para a meteorologia e a aviação: a primeira utiliza correntes para previsões meteorológicas mais precisas, a segunda para construir rotas de voo de aeronaves, porque Nos limites dos fluxos, ocorrem fortes vórtices turbulentos, semelhantes a pequenos redemoinhos, chamados de “turbulência de céu claro” devido à ausência de nuvens nessas altitudes.
Sob a influência de correntes de jato de alta altitude, muitas vezes se formam rupturas na tropopausa e, às vezes, ela desaparece completamente, embora depois se forme novamente. Isso é especialmente observado em latitudes subtropicais, que são dominadas por uma poderosa corrente subtropical de alta altitude. Além disso, a diferença nas camadas da tropopausa na temperatura ambiente leva à formação de lacunas. Por exemplo, existe uma grande lacuna entre a tropopausa polar quente e baixa e a tropopausa alta e fria das latitudes tropicais. Recentemente, surgiu também uma camada da tropopausa de latitudes temperadas, que apresenta descontinuidades com as duas camadas anteriores: polar e tropical.
A segunda camada da atmosfera terrestre é a estratosfera. A estratosfera pode ser dividida aproximadamente em duas regiões. O primeiro deles, situado a altitudes de 25 km, é caracterizado por temperaturas quase constantes, iguais às temperaturas das camadas superiores da troposfera sobre uma determinada área. A segunda região, ou região de inversão, é caracterizada pelo aumento da temperatura do ar até altitudes de aproximadamente 40 km. Isso ocorre devido à absorção da radiação ultravioleta solar pelo oxigênio e pelo ozônio. Na parte superior da estratosfera, graças a este aquecimento, a temperatura é muitas vezes positiva ou mesmo comparável à temperatura do ar à superfície.
Acima da região de inversão existe uma camada de temperaturas constantes, que é chamada de estratopausa e é a fronteira entre a estratosfera e a mesosfera. Sua espessura chega a 15 km.
Ao contrário da troposfera, as perturbações turbulentas são raras na estratosfera, mas existem fortes ventos horizontais ou correntes de jato soprando em zonas estreitas ao longo dos limites das latitudes temperadas voltadas para os pólos. A posição destas zonas não é constante: elas podem mudar, expandir-se ou mesmo desaparecer completamente. Freqüentemente, as correntes de jato penetram nas camadas superiores da troposfera ou, inversamente, as massas de ar da troposfera penetram nas camadas inferiores da estratosfera. Essa mistura de massas de ar é especialmente típica em áreas de frentes atmosféricas.
Há pouco vapor de água na estratosfera. O ar aqui é muito seco e, portanto, formam-se poucas nuvens. Somente em altitudes de 20 a 25 km e em altas latitudes você pode observar nuvens peroladas muito finas, consistindo de gotículas de água super-resfriadas. Durante o dia, essas nuvens não são visíveis, mas com o início da escuridão parecem brilhar devido à iluminação delas pelo Sol, que já se pôs abaixo do horizonte.
Nas mesmas altitudes (20-25 km) na baixa estratosfera existe a chamada camada de ozônio - a área com maior teor de ozônio, que se forma sob a influência da radiação solar ultravioleta (você pode saber mais sobre isso processo na página). A camada de ozônio ou ozonosfera é de extrema importância para a manutenção da vida de todos os organismos que vivem na terra, absorvendo os raios ultravioleta mortais com comprimento de onda de até 290 nm. É por esta razão que os organismos vivos não vivem acima da camada de ozônio; ela é o limite superior da distribuição da vida na Terra.
Sob a influência do ozônio, os campos magnéticos também mudam, átomos e moléculas se desintegram, ocorre a ionização e ocorre nova formação de gases e outros compostos químicos.
A camada da atmosfera situada acima da estratosfera é chamada de mesosfera. É caracterizada por uma diminuição da temperatura do ar com a altura, com um gradiente vertical médio de 0,25-0,3°/100 m, o que leva a turbulência severa. Nos limites superiores da mesosfera, na região chamada mesopausa, foram registradas temperaturas de até -138°C, que é o mínimo absoluto para toda a atmosfera da Terra como um todo.
Aqui, dentro da mesopausa, encontra-se o limite inferior da região de absorção ativa dos raios X e da radiação ultravioleta de ondas curtas do Sol. Este processo de energia é chamado de transferência de calor radiante. Como resultado, o gás é aquecido e ionizado, o que faz com que a atmosfera brilhe.
Em altitudes de 75-90 km nos limites superiores da mesosfera, foram observadas nuvens especiais, ocupando vastas áreas nas regiões polares do planeta. Essas nuvens são chamadas de noctilucentes por causa de seu brilho ao entardecer, que é causado pelo reflexo da luz solar nos cristais de gelo que compõem essas nuvens.
A pressão do ar na mesopausa é 200 vezes menor do que na superfície da Terra. Isto sugere que quase todo o ar da atmosfera está concentrado nas suas 3 camadas inferiores: a troposfera, a estratosfera e a mesosfera. As camadas sobrejacentes, a termosfera e a exosfera, representam apenas 0,05% da massa de toda a atmosfera.
A termosfera fica em altitudes de 90 a 800 km acima da superfície da Terra.
A termosfera é caracterizada por um aumento contínuo da temperatura do ar até altitudes de 200-300 km, onde pode atingir 2.500°C. O aumento da temperatura ocorre devido à absorção dos raios X e da radiação ultravioleta de curto comprimento de onda do Sol pelas moléculas de gás. Acima de 300 km acima do nível do mar, o aumento da temperatura cessa.
Simultaneamente ao aumento da temperatura, a pressão e, consequentemente, a densidade do ar circundante diminui. Portanto, se nos limites inferiores da termosfera a densidade é 1,8 × 10 -8 g/cm 3, então nos limites superiores já é 1,8 × 10 -15 g/cm 3, o que corresponde aproximadamente a 10 milhões - 1 bilhão de partículas por 1 cm3.
Todas as características da termosfera, como a composição do ar, sua temperatura, densidade, estão sujeitas a fortes oscilações: dependendo da localização geográfica, estação do ano e hora do dia. Até a localização do limite superior da termosfera muda.
A camada superior da atmosfera é chamada de exosfera ou camada de dispersão. Seu limite inferior muda constantemente dentro de limites muito amplos; A altura média é estimada em 690-800 km. É instalado onde a probabilidade de colisões intermoleculares ou interatômicas pode ser desprezada, ou seja, a distância média que uma molécula em movimento caótico percorrerá antes de colidir com outra molécula semelhante (o chamado caminho livre) será tão grande que de fato as moléculas não colidirão com uma probabilidade próxima de zero. A camada onde ocorre o fenômeno descrito é chamada de pausa térmica.
O limite superior da exosfera encontra-se em altitudes de 2 a 3 mil km. É muito desfocado e gradualmente se transforma em um vácuo próximo ao espaço. Às vezes, por esse motivo, a exosfera é considerada parte do espaço sideral, e seu limite superior é considerado uma altura de 190 mil km, na qual a influência da pressão da radiação solar na velocidade dos átomos de hidrogênio excede a atração gravitacional do Terra. Este é o chamado a coroa da Terra, composta por átomos de hidrogênio. A densidade da coroa terrestre é muito pequena: apenas 1.000 partículas por centímetro cúbico, mas esse número é mais de 10 vezes maior que a concentração de partículas no espaço interplanetário.
Devido à extrema rarefação do ar na exosfera, as partículas se movem ao redor da Terra em órbitas elípticas sem colidir umas com as outras. Alguns deles, movendo-se em trajetórias abertas ou hiperbólicas em velocidades cósmicas (átomos de hidrogênio e hélio), deixam a atmosfera e vão para o espaço sideral, razão pela qual a exosfera é chamada de esfera de dispersão.
Todo mundo que já voou de avião está acostumado com esse tipo de mensagem: “nosso vôo acontece a 10.000 m de altitude, a temperatura lá fora é de 50°C”. Não parece nada de especial. Quanto mais longe da superfície da Terra aquecida pelo Sol, mais frio ela fica. Muitas pessoas pensam que a temperatura diminui continuamente com a altitude e que a temperatura cai gradualmente, aproximando-se da temperatura do espaço. Aliás, os cientistas pensavam assim até o final do século XIX.
Vamos dar uma olhada mais de perto na distribuição da temperatura do ar na Terra. A atmosfera está dividida em várias camadas, que refletem principalmente a natureza das mudanças de temperatura.
A camada inferior da atmosfera é chamada troposfera, que significa “esfera de rotação”. Todas as mudanças no tempo e no clima são o resultado de processos físicos que ocorrem precisamente nesta camada. O limite superior desta camada está localizado onde a diminuição da temperatura com a altura é substituída pelo seu aumento - aproximadamente em. uma altitude de 15 a 16 km acima do equador e 7 a 8 km acima dos pólos. Como a própria Terra, a atmosfera, sob a influência da rotação do nosso planeta, também é um tanto achatada acima dos pólos e aumenta acima do equador. No entanto, este efeito é muito mais pronunciado na atmosfera do que na camada sólida da Terra na direção da superfície da Terra até o limite superior da troposfera, a temperatura do ar diminui acima do equador. cerca de -62°C, e acima dos pólos - cerca de -45°C. Nas latitudes temperadas, mais de 75% da massa da atmosfera está na troposfera. Nos trópicos, cerca de 90% está localizada na troposfera. da atmosfera.
Em 1899, foi encontrado um mínimo no perfil vertical de temperatura em uma determinada altitude, e então a temperatura aumentou ligeiramente. O início deste aumento significa a transição para a próxima camada da atmosfera - para estratosfera, que significa “esfera da camada”. O termo estratosfera significa e reflete a ideia anterior da singularidade da camada situada acima da troposfera. A estratosfera se estende a uma altitude de cerca de 50 km acima da superfície da Terra. A peculiaridade é, em particular, um aumento acentuado na temperatura do ar. Este aumento na temperatura é explicado pela reação de formação de ozônio, que é uma das principais reações químicas que ocorrem na atmosfera.
A maior parte do ozônio está concentrada em altitudes de aproximadamente 25 km, mas em geral a camada de ozônio é uma concha altamente extensa, cobrindo quase toda a estratosfera. A interação do oxigênio com os raios ultravioleta é um dos processos benéficos na atmosfera terrestre que contribui para a manutenção da vida na Terra. A absorção dessa energia pelo ozônio evita seu fluxo excessivo para a superfície terrestre, onde é criado exatamente o nível de energia adequado à existência das formas de vida terrestre. A ozonosfera absorve parte da energia radiante que passa pela atmosfera. Como resultado, estabelece-se na ozonosfera um gradiente vertical de temperatura do ar de aproximadamente 0,62°C por 100 m, ou seja, a temperatura aumenta com a altitude até o limite superior da estratosfera - a estratopausa (50 km), atingindo, segundo alguns dados, 0°C.
Em altitudes de 50 a 80 km existe uma camada da atmosfera chamada mesosfera. A palavra "mesosfera" significa "esfera intermediária", onde a temperatura do ar continua a diminuir com a altura. Acima da mesosfera, em uma camada chamada termosfera, a temperatura aumenta novamente com a altitude até cerca de 1000°C e depois cai muito rapidamente para -96°C. Porém, não cai indefinidamente, então a temperatura aumenta novamente.
Termosferaé a primeira camada ionosfera. Ao contrário das camadas mencionadas anteriormente, a ionosfera não se distingue pela temperatura. A ionosfera é uma área de natureza elétrica que possibilita muitos tipos de comunicações de rádio. A ionosfera é dividida em várias camadas, designadas pelas letras D, E, F1 e F2. Essas camadas também possuem nomes especiais. A separação em camadas é causada por diversos motivos, entre os quais o mais importante é a influência desigual das camadas na passagem das ondas de rádio. A camada mais baixa, D, absorve principalmente ondas de rádio e, assim, impede sua propagação adicional. A camada E mais bem estudada está localizada a uma altitude de aproximadamente 100 km acima da superfície terrestre. É também chamada de camada Kennelly-Heaviside em homenagem aos nomes dos cientistas americanos e ingleses que a descobriram simultânea e independentemente. A camada E, como um espelho gigante, reflete ondas de rádio. Graças a esta camada, as ondas de rádio longas viajam distâncias maiores do que seria de esperar se se propagassem apenas em linha reta, sem serem refletidas na camada E. A camada F tem propriedades semelhantes. Juntamente com a camada Kennelly-Heaviside, reflete ondas de rádio para estações de rádio terrestres. Tal reflexão pode ocorrer em vários ângulos. A camada Appleton está localizada a uma altitude de cerca de 240 km.
A região mais externa da atmosfera, a segunda camada da ionosfera, é frequentemente chamada exosfera. Este termo refere-se à existência da periferia do espaço perto da Terra. É difícil determinar exatamente onde termina a atmosfera e começa o espaço, pois com a altitude a densidade dos gases atmosféricos diminui gradualmente e a própria atmosfera gradualmente se transforma em quase um vácuo, no qual apenas moléculas individuais são encontradas. Já a uma altitude de aproximadamente 320 km, a densidade da atmosfera é tão baixa que as moléculas podem viajar mais de 1 km sem colidir umas com as outras. A parte mais externa da atmosfera serve como limite superior, localizada em altitudes de 480 a 960 km.
Mais informações sobre processos na atmosfera podem ser encontradas no site “Earth Climate”
A meteorologia lida com variações de longo prazo e a climatologia lida com variações de longo prazo.
A espessura da atmosfera está a 1.500 km da superfície da Terra. A massa total de ar, ou seja, a mistura de gases que constituem a atmosfera, é 5,1-5,3 * 10 ^ 15 toneladas. A massa molecular do ar limpo e seco é 29. A pressão a 0 ° C ao nível do mar é 101.325. Pa, ou 760 mm. Hg Arte.; temperatura crítica - 140,7 °C; pressão crítica 3,7 MPa. A solubilidade do ar em água a 0 °C é 0,036%, a 25 °C - 0,22%.
O estado físico da atmosfera é determinado. Parâmetros básicos da atmosfera: densidade do ar, pressão, temperatura e composição. À medida que a altitude aumenta, a densidade do ar diminui. A temperatura também muda com as mudanças de altitude. Vertical é caracterizado por diferentes temperaturas e propriedades elétricas, diferentes condições de ar. Dependendo da temperatura da atmosfera, distinguem-se as seguintes camadas principais: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera, exosfera (esfera de dispersão). As regiões de transição da atmosfera entre conchas vizinhas são chamadas tropopausa, estratopausa, etc., respectivamente.
Troposfera- altura mais baixa, principal, mais estudada nas regiões polares é de 8 a 10 km, em latitudes temperadas até 10 a 12 km, no equador - 16 a 18 km. A troposfera contém aproximadamente 80-90% da massa total da atmosfera e quase todo o vapor d'água. Ao subir a cada 100 m, a temperatura na troposfera diminui em média 0,65 °C e atinge -53 °C na parte superior. Esta camada superior da troposfera é chamada de tropopausa. A turbulência e a convecção são altamente desenvolvidas na troposfera, a parte predominante está concentrada, as nuvens aparecem e se desenvolvem.
Estratosfera- uma camada da atmosfera localizada a uma altitude de 11 a 50 km. Caracterizado por uma ligeira mudança de temperatura na camada de 11-25 km (camada inferior da estratosfera) e um aumento na camada de 25-40 km de -56,5 para 0,8°C (camada superior da estratosfera ou região de inversão). Tendo atingido um valor de 273 K (0 °C) a uma altitude de cerca de 40 km, a temperatura permanece constante até uma altitude de 55 km. Esta região de temperatura constante é chamada de estratopausa e é a fronteira entre a estratosfera e a mesosfera.
É na estratosfera que a camada está localizada ozonosfera(“camada de ozônio”, a uma altitude de 15-20 a 55-60 km), que determina o limite superior da vida em. Um componente importante da estratosfera e da mesosfera é o ozônio, que se forma como resultado de reações fotoquímicas mais intensamente a uma altitude de 30 km. A massa total de ozônio seria, à pressão normal, uma camada de 1,7 a 4 mm de espessura, mas isso é suficiente para absorver a radiação ultravioleta destrutiva da vida. A destruição do ozônio ocorre quando ele interage com radicais livres, óxido de nitrogênio e compostos contendo halogênio (incluindo “freons”). Ozônio - uma alotropia de oxigênio, é formada como resultado da seguinte reação química, geralmente após a chuva, quando o composto resultante sobe para as camadas superiores da troposfera; O ozônio tem um cheiro específico.
Na estratosfera, a maior parte da parte de ondas curtas da radiação ultravioleta (180-200 nm) é retida e a energia das ondas curtas é transformada. Sob a influência desses raios, os campos magnéticos mudam, as moléculas se desintegram, ocorre a ionização e ocorre nova formação de gases e outros compostos químicos. Esses processos podem ser observados na forma de luzes do norte, relâmpagos e outros brilhos. Quase não há vapor d'água na estratosfera.
Mesosfera começa a uma altitude de 50 km e se estende até 80-90 km. a uma altitude de 75-85 km cai para -88 °C. O limite superior da mesosfera é a mesopausa.
Termosfera(outro nome é ionosfera) - a camada da atmosfera que segue a mesosfera - começa a uma altitude de 80-90 km e se estende até 800 km. A temperatura do ar na termosfera aumenta rápida e continuamente e atinge várias centenas e até milhares de graus.
Exosfera- zona de dispersão, parte externa da termosfera, localizada acima de 800 km. O gás na exosfera é muito rarefeito e daqui suas partículas vazam para o espaço interplanetário (dissipação).
Até uma altitude de 100 km, a atmosfera é uma mistura de gases homogênea (monofásica) e bem misturada. Nas camadas superiores, a distribuição dos gases ao longo da altura depende dos seus pesos moleculares; a concentração de gases mais pesados diminui mais rapidamente com a distância da superfície da Terra; Devido à diminuição da densidade do gás, a temperatura cai de 0 °C na estratosfera para -110 °C na mesosfera. No entanto, a energia cinética de partículas individuais em altitudes de 200-250 km corresponde a uma temperatura de aproximadamente 1500 °C. Acima de 200 km, são observadas flutuações significativas na temperatura e na densidade do gás no tempo e no espaço.
A uma altitude de cerca de 2.000-3.000 km, a exosfera gradualmente se transforma no chamado vácuo próximo do espaço, que é preenchido com partículas altamente rarefeitas de gás interplanetário, principalmente átomos de hidrogênio. Mas este gás representa apenas uma parte da matéria interplanetária. A outra parte consiste em partículas de poeira de origem cometária e meteórica. Além dessas partículas extremamente rarefeitas, penetram neste espaço radiações eletromagnéticas e corpusculares de origem solar e galáctica.
A troposfera representa cerca de 80% da massa da atmosfera, a estratosfera - cerca de 20%; a massa da mesosfera não é superior a 0,3%, a termosfera é inferior a 0,05% da massa total da atmosfera. Com base nas propriedades elétricas da atmosfera, a neutronosfera e a ionosfera são diferenciadas. Atualmente, acredita-se que a atmosfera se estende a uma altitude de 2.000 a 3.000 km.
Dependendo da composição do gás na atmosfera, distinguem-se a homosfera e a heterosfera. Heterosfera- esta é a área onde a gravidade afeta a separação dos gases, porque sua mistura a tal altura é insignificante. Isto implica uma composição variável da heterosfera. Abaixo dela encontra-se uma parte homogênea e bem misturada da atmosfera chamada homosfera. A fronteira entre essas camadas é chamada de turbopausa e fica a uma altitude de cerca de 120 km;
A pressão atmosférica é a pressão do ar atmosférico sobre os objetos nele contidos e na superfície da Terra. A pressão atmosférica normal é 760 mmHg. Arte. (101.325 Pa). Para cada quilômetro de aumento de altitude, a pressão cai 100 mm.
Composição atmosférica
O envelope de ar da Terra, constituído principalmente por gases e impurezas diversas (poeira, gotas de água, cristais de gelo, sais marinhos, produtos de combustão), cuja quantidade não é constante. Os principais gases são nitrogênio (78%), oxigênio (21%) e argônio (0,93%). A concentração dos gases que compõem a atmosfera é quase constante, com exceção do dióxido de carbono CO2 (0,03%).
A atmosfera também contém SO2, CH4, NH3, CO, hidrocarbonetos, HC1, HF, vapor de Hg, I2, bem como NO e muitos outros gases em pequenas quantidades. A troposfera contém constantemente uma grande quantidade de partículas sólidas e líquidas em suspensão (aerossol).
