Атмасфера Зямлі

З Вікіпедыя.

Атмасфе́ра — паветраная абалонка, якая акружае планету Зямля. Унутраная паверхня атмасферы пакрывае гідрасферу і літасферу, вонкавая мяжуе з калязямной часткай касмічнай прасторы. Рэзкай верхняй мяжы атмасфера не мае і паступова пераходзіць у касмічную прастору на вышыні больш за 1000 км.

[правіць] Склад атмасферы

Атмасфера Зямлі складаецца ў асноўным з газаў і розных дамешкаў (пыл, кроплі вады, крышталі лёду, марская соль, сажа).

Склад атмасферы паводле аб'ёму: азот - 78,08%, кісларод - 20,95%, аргон - 0,93%, вуглякіслы газ - 0,03%.

На долю трох асноўных газаў (азот, кісларод і аргон) прыходзіцца 99,96% паветра, а на долю ўсіх астатніх газаў (без уліку вадзяной пары) – толькі 0,04%. Указаныя газы знаходзяцца ў атмасферы ў пастаянных суадносінах прыкладна да вышыні 100 км, паколькі да гэтых вышынь яна добра перемешена вертыкальнымі і гарызантальнымі рухамі. У складзе атмасферы можна выдзеліць пастаяныя і зменныя газы. Канцэнтрацыя першых не змяняецца да вышынь 90-100 км, у другой групы газаў канцэнтрацыя змяняецца ў часе і ў прасторы.

Самы распаўсюджаны ў атмасферы газ – азот (N₂). Ён паступае ў атмасферу пераважна пры раскладанні расліннасці і пры вывяржэнні вулканаў. Азот мае важную ролю ў абмене рэчываў у раслінным і жывёле свеце. Вялікая яго частка выдаляецца з паветра за кошт біялагічных працэсаў, звязаных з жыццём у моры і ростам раслін. Акрамя таго, азот ператвараецца ў вокіслы азоту пры высокатэмпературных працэсах спальвання паліва ў рухавіках унутранага згарання і самалётных рухавіках. Канцэнтрацыя азоту ў атмасферы застаецца прыблізна пастаяннай.

Тое ж самае можна сказаць і аб атмасферным кіслародзе (O₂), які ўтворыцца ў асноўным пры фотасінтэзе пад час росту раслін. Пры фармаванні зялёнай масы лісце раслін паглынае вуглякіслы газ і выдзяляе кісларод, які ў сваю чаргу выдаляецца з паветра людзьмі і жывёламі, чые лёгкія пры дыханні паглынаюць кісларод і выдзяляюць вуглякіслы газ. Кісларод утрымоўваецца таксама ў вадзе акіянаў і азёр; ён паглынаецца пры распадзе арганічнай матэрыі, уступаючы ў рэакцыю з іншымі элементамі, а таксама пры іржаўленні жалеза.

Астатнія газы, якія змяшчаюцца ў вельмі малых колькасцях, тым не менш адыгрываюць у нашым жыцці вельмі важную ролю (асабліва, напрыклад, вуглякіслы газ і азон).

Утрыманне вуглякіслага газу (CO₂) ў атмасферы непастаяннае. У ХХ ст. яно значна павялічылася ў сувязі са спальваннем вугалю, прыроднага газу, нафтапрадуктаў. Гэта прывяло да ўзмацнення парніковага эфекту і спрыяла глабальнаму пацяпленню клімату.

Азону (O₃) у зямной атмасферы вельмі мала, але з прычыны фотахімічных рэакцый на вышыні 20-30 км утворыцца слой падвышанага ўтрымання азону – так званы азонавы экран, які затрымлівае гібельнае для жывых арганізмаў ультрафіялетавае выпраменьванне Сонца.

Колькасць вадзяной пары ў прыземным слоі моцна змяняецца і з аддаленнем ад паверхні хутка падае. На вышыні 2 км яго ўжо ў два разу менш, чым ля паверхні, а вышэй 70-80 км вадзяная пара ў атмасферы практычна адсутнічае.

Цвёрдыя і вадкія дамешкі (аэразолі) – пыл, сажа, попел, крышталікі лёду і марской солі, кропелькі вады, мікраарганізмы, пылок раслін і інш. Утрыманне іх моцна змяняецца ў залежнасці ад умоў. Напрыклад, над пустынямі шмат пылу, над прамысловымі цэнтрамі – сажы. Аэразолі служаць ядрамі неабходнымі для кандэнсацыі вадзяной пары ў атмасферы.

Склад атмасферы змяняецца з вышынёй пад дзеяннем ультрафіялетавага сонечнага выпраменьвання, сонечнага ветра (струменя выкінутых ім часцінак) і памяншэння сілы зямнога прыцягнення.

[правіць] Будова атмасферы

Атмасфера мае слаістую будову. У адпаведнасці са змяненнем тэмпературы з вышынёй звычайна выдзяляюць 5 слаёў: трапасферу, стратасферу, мезасферу, тэрмасферу (іёнасферу), экзасферу.

Трапасфера – ніжні, найбольш вывучаны слой атмасферы, вышынёй у палярных абласцях 8–10 км, ва ўмераных шыротах да 10–12 км, на экватары – 16–18 км. У трапасферы знаходзіцца прыкладна 80–90% усёй масы атмасферы і амаль уся вадзяная пара. Пры пад'ёме праз кожныя 100 м тэмпература ў трапасферы паніжаецца ў сярэднім на 0,65 °С і дасягае 220 К (-53 °C) у верхняй частцы. Гэты верхні слой трапасферы называецца трапапаўзай.

Стратасфера – слой атмасферы, які размяшчаецца на вышыні ад 11 да 50 км. Характэрна малаважная змена тэмпературы на вышыні 11–25 км (ніжняя частка стратасферы) і павышэнне яе ў слоі 25–40 км ад -56,5 да 0,8 °С (верхняя частка стратасферы або вобласць інверсіі). Дасягнуўшы на вышыні каля 40 км значэнні каля 273 К (каля 0 °С), тэмпература застаецца пастаяннай да вышыні каля 55 км. Гэтая вобласць называецца стратапаузой і з'яўляецца мяжой паміж стратасферай і мезасферой.

У стратасферы на вышыні ад 15–20 да 55–60 км размяшчаецца азоносфера (азонавы слой), які вызначае верхнюю мяжу біясферы. Гэты важны кампанент стратасферы ўтвараецца ў выніку фотахімічных рэакцый найбольш інтэнсіўна на вышыні прыкладна 30 км. Агульная маса азону склала бы пры нармальным ціску слой таўшчынёй 1,7–4,0 мм, але і гэтага дастаткова для паглынання гібельнага для жыцця ультрафіялетавага выпраменьвання Сонца.

У стратасферы затрымліваецца вялікая частка караткахвалевай часткі ультрафіялетавага выпраменьвання (180–200 нм) і адбываецца трансфармацыя энергіі кароткіх хваль. Пад уплывам гэтых прамянёў змяняюцца магнітныя палі, распадаюцца малекулы, адбываецца іянізацыя, новаўтварэнне газаў і іншых хімічных злучэнняў. Гэтыя працэсы можна назіраць у выглядзе паўночных ззянняў, паланіц і інш. У стратасферы амаль няма вадзяной пары.

Мезасфера пачынаецца на вышыні 50 км і распасціраецца да 80–90 км. У мезасферы тэмпература бесперапынна памяншаецца з вышынёй (2–3 °C/км). Тэмпература паветра на вышыні 75–85 км паніжаецца да –88 °С. Верхняй мяжой мезасферы з'яўляецца мезапаўза.

Тэрмасфера (іншая назва – іёнасфера) – слой атмасферы, наступны за мезасферай, – пачынаецца на вышыні 80–90 км і распасціраецца да 800 км. Тэмпература паветра ў тэрмасферы хутка і няўхільна ўзрастае і дасягае некалькіх сотняў і нават тысяч градусаў. Рост тэмпературы абумоўлены паглынаннем караткахвалевай ультрафіялетавай сонечнай радыяцыі малекулярным кіслародам, што суправаджаецца яго дысацыяцыяй.

Экзасфера – зона рассейвання, вонкавая частка тэрмасферы, размешчаная вышэй за 800 км. Газ у экзасферы моцна разрэджаны, і адгэтуль ідзе ўцечка яго часціц у міжпланетную прастору (дысіпацыя).

Да вышыні 100 км атмасфера ўяўляе сабой гамагенную добра перамяшаную сумесь газаў. У больш высокіх слаях размеркаванне газаў па вышыні залежыць ад іх малекулярных мас, канцэнтрацыя цяжэйшых газаў меншае хутчэй па меры выдалення ад паверхні Зямлі. З прычыны памяншэння шчыльнасці газаў тэмпература паніжаецца ад 0 °C у стратасферы да –110 °C у мезасферы. Аднак кінэтычная энергія асобных часцінак на вышынях 200–250 км адпавядае тэмпературы каля 1500 °С. Вышэй 200 км назіраюцца значныя флуктуации тэмпературы і шчыльнасці газаў у часе і прасторы.

На вышыні каля 2000–3000 км экзасфера паступова пераходзіць у так званы касмічны вакуум, які запоўнены моцна разрэджанымі часціцамі міжпланетнага газу, галоўным чынам атамамі вадароду. Але гэты газ уяўляе сабой толькі частку міжпланетнага рэчыва. Іншую частку складаюць пылападобныя часцінкі каметнага і метэорнага паходжанні. Акрамя надзвычай разрэджаных пылавых часцінак, у гэтую прастору пранікае электрамагнітная і карпускулярная радыяцыя сонечнага і галактычнага паходжання.

На долю трапасферы прыходзіцца каля 80% масы атмасферы, на долю стратасферы – каля 20%; маса мезасферы – не больш 0,3%, тэрмасферы – меней 0,05% ад агульнай масы атмасферы. На падставе электрычных уласцівасцей у атмасферы вылучаюць нейтросферу і іёнасферу. У цяперашні час лічаць, што атмасфера распасціраецца да вышыні 2000–3000 км.