✅Основні шари атмосфери Землі

Газова оболонка, що оточує нашу планету Земля, відома як атмосфера, складається з п’яти основних шарів. Ці шари беруть початок на поверхні планети, від рівня моря і підіймаються до космічного простору в наступній послідовності:

У проміжку між кожним з цих основних п’яти шарів знаходяться перехідні зони, звані «паузами», де відбуваються зміни температури, складу і щільність повітря. Разом з паузами, атмосфера Землі в цілому включає 9 шарів.

Тропосфера: де створюється погода

З усього шару атмосфери тропосфера є тією, з якою ми найбільше знайомі (чи усвідомлюєте ви це, чи ні), оскільки ми живемо на її дні – поверхні планети. Вона огортає поверхню Землі і простягається вгору на кілька кілометрів. Слово тропосфера означає «зміна кулі». Дуже хороша назва, оскільки цей шар, де відбувається наша повсякденна погода.

Починаючи з рівня моря, тропосфера піднімається на висоту від 6 до 20 км. Нижня третина, найближча до нас, містить 50% усіх атмосферних газів. Це єдина частина всього складу атмосфери, яка дихає.

Завдяки тому, що повітря нагрівається знизу земною поверхнею, що поглинає теплову енергію Сонця, зі збільшенням висоти температура і тиск тропосфери знижуються.

На вершині знаходиться тонкий шар, званий тропопаузою, який є всього лише буфером між тропосферою і стратосферою.

Стратосфера: дім озону

Стратосфера – наступний шар атмосфери. Він простягається від 6-20 км до 50 км над земною поверхнею. Це шар, в якому літають більшість комерційних авіалайнерів і подорожують повітряні кулі.

Тут повітря не тече вгору і вниз, а рухається паралельно землі в дуже швидко рухомих повітряних потоках. У міру того, як ви піднімаєтеся, температура збільшується, завдяки великій кількості природного озону (O₃) – побічний продукт сонячної радіації і кисню, який має здатність поглинати шкідливі ультрафіолетові промені сонця (будь-яке підвищення температури з висотою в метеорології, відомий як «інверсія»).

Оскільки стратосфера має більш теплі температури внизу і більш прохолодні нагорі, конвекція (вертикальні переміщення повітряних мас) зустрічається рідко в цій частині атмосфери.

Фактично, ви можете розглядати зі стратосфери бурхливу в тропосфері бурю, оскільки шар діє як «ковпачок» для конвекції, через який не проникають штормові хмари.

Після стратосфери знову слід буферний шар, на цей раз званий стратопаузою.

Мезосфера: середня атмосфера

Мезосфера знаходиться приблизно на відстані 50-80 км від поверхні Землі. У верхній частині мезосфери є найхолоднішим природним місцем на Землі, де температура може опускатися нижче -143 ° C.

Термосфера: верхня атмосфера

Після мезосфери і мезопаузи слід термосфера, розташована між 80 і 700 км над поверхнею планети, і містить менш як 0,01% всього повітря в атмосферної оболонки. Температури тут сягають до +2000 ° C, але через сильну розрідженість повітря і брак молекул газу для перенесення тепла, ці високі температури сприймаються, як дуже холодні.

Екзосфера: межа атмосфери і космосу

На висоті близько 700-10000 км над земною поверхнею знаходиться екзосфера – зовнішній край атмосфери, що межує з космосом. Тут метеорологічні супутники обертаються навколо Землі.

Як щодо іоносфери?

Іоносфера не є окремим шаром, а насправді цей термін використовується для позначення атмосфери на висоті від 60 до 1000 км. Вона включає в себе самі верхні частини мезосфери, всю термосферу і частина екзосфери.

Іоносфера отримала свою назву, тому що в цій частині атмосфери випромінювання Сонця іонізується, коли проходить магнітні поля Землі на півночі і півдні. Це явища спостерігається з землі як північне сяйво.

Що ми дізналися?

1. Тропосфера:
   • Найнижчий шар атмосфери, простирається від поверхні Землі до висоти приблизно 8-15 км. Тут відбувається погода, формуються хмари та опади. Температура знижується з висотою.
2. Стратосфера:
   • Розташовується вище тропосфери, досягає висоти близько 50 км. Важлива особливість – озоновий шар, який поглинає і розсіює шкідливе ультрафіолетове випромінювання Сонця. Температура зростає з висотою через поглинання ультрафіолетових променів озоном.
3. Мезосфера:
   • Простирається від 50 до 80-85 км. Це найхолодніший шар атмосфери, де температура може знижуватися до -90°C. Мезосфера є місцем, де спостерігаються сяючі нічні хмари та метеори згоряють, вступаючи в атмосферу Землі.
4. Термосфера:
   • Висота цього шару варіюється від 85 до 600 км. Температура зростає з висотою, може досягати 2500°C або вище, оскільки газові молекули поглинають високоенергетичне сонячне випромінювання. Термосфера включає іоносферу, що має велике значення для радіозв’язку.
5. Екзосфера:
   • Це зовнішній шар атмосфери, що починається приблизно з 600 км і поступово переходить у космічний простір. Тут молекули газу настільки рідкісні, що можуть втекти у космос.

Атмосфера Землі складається з кількох основних шарів, кожен з яких має унікальні характеристики та важливе значення для підтримки життя на планеті. Від тропосфери, де формується погода, до екзосфери, що межує з космосом, кожен шар виконує незамінні функції, включаючи захист від шкідливого випромінювання, підтримку кліматичної системи та забезпечення умов для радіозв’язку.

Розуміння структури та динаміки атмосфери є ключовим для вирішення сучасних екологічних викликів, таких як зміна клімату та озонова діра, а також для розвитку аеронавтики та космонавтики.

§ 28. Атмосфера (підручник)

Пригадайте, чому повітря називають природною сумішшю.

Склад повітря. Зовні наша планета оточена оболонкою з повітря. Від земної поверхні вона простирається вверх на кілька тисяч кілометрів. Тому можна сказати, що ми живемо на дні повітряного океану. Повітряну оболонку Землі називають атмосферою. Чому повітря не розсіюється у космічному просторі? Його утримує земне тяжіння. Тому атмосфера обертається разом з Землею як єдине ціле.

Атмосферне повітря – це суміш газів. До його складу входить 20 різних газів. Проте основними є азот (78 %) і кисень (21 %). На інші припадає лише 1 %. Такий склад газів майже скрізь на Землі однаковий до висоти 100 км.

Кожний з газів виконує свою роль. Азот входить до складу різноманітних сполук, з яких складаються всі живі істоти. Кисень необхідний всьому живому для дихання. Вуглекислий газ – “утеплювач” Землі. До неї він пропускає сонячні промені, а її тепло затримує. Озону в атмосфері дуже мало. Проте на висоті 20-30 км він концентрується і утворює озоновий шар. Цей шар затримує ультрафіолетові сонячні промені, згубні для всього живого.

Крім того, у повітрі міститься водяна пара. Є в ньому і різні тверді домішки: пил, попіл від лісових пожеж і вулканічних вивержень, кристалики льоду і морської солі, сажа. Так, над пустелями в атмосфері багато пилу, над океанами – кристаликів солі, над великими містами – сажі.

Нижньою межею атмосфери вважають земну поверхню. Проте повітря проникає в пори і тріщини гірських порід. Воно є у воді, грунті , живих організмах. В атмосфері повітря розподілене нерівномірно: з висотою його кількість зменшується. Приблизно 50 % всієї маси повітря розташовується до висоти 5 км, і майже усе (99,5 %) – до висоти 80 км. Біля земної поверхні, де тяжіння сильніше, повітря щільніше і важче. З висотою воно стає більш розрідженим. Тому чіткої верхньої межі атмосфера не має. Умовно її проводять на висоті 3 000 км. Там атмосфера поступово переходить у космічний простір.

Мал. Склад повітря

Будова атмосфери. Як можна розглянути будову атмосфери, якщо повітря прозоре і зовні не відрізняється в різних її частинах? З’ясувалося, що з висотою змінюється щільність, вміст водяної пари, температура та інші особливості повітря. За цими ознаками в атмосфері виділяють окремі шари: тропосферу, стратосферу, верхні шари.

Тропосфера – нижній (приземний) шар атмосфери. Його товща над полюсами становить 9 км, в середніх широтах – 11 км, над екватором – до 18 км. Тропосфера є найщільнішим шаром: у ній зосереджено близько 80 % всієї маси повітря. У тропосфері знаходиться майже вся водяна пара, з якої утворюються хмари, а потім і опади. Тому саме в тропосфері формується погода Землі.

Стратосфера розміщується над тропосферою і простягається до висоти в 55 км. Повітря там дуже розріджене. В ньому майже немає домішок і водяної пари. Тому хмари, як правило, відсутні. На висоті 20–30 км концентрується газ озон, утворюючи озоновий шар. Він поглинає смертоносне ультрафіолетове проміння Сонця, згубне для всього живого на Землі.

У верхніх шарах атмосфери повітря так сильно розріджене, що майже не поглинає сонячне тепло і не розсіює сонячне світло. Тому космонавти, пролітаючи там, бачать небо не блакитним, а чорним. Там одночасно світять і Сонце, і зорі. Крайня зовнішня частина атмосфери складена в основному з атомів кисню, гелію і водню. Вони можуть долати земне тяжіння і “вислизати” в космічний простір.

Мал. Будова атмосфери

Значення атмосфери. Без атмосфери життя на нашій планеті було б неможливим. Завдяки кисню, що міститься у повітрі, дихають всі організми на Землі. Тільки одній людині на добу потрібно близько 11 000 л (залізнична цистерна) повітря.

Атмосфера вберігає Землю від надмірного нагрівання сонячними променями вдень і сильного охолодження вночі. Тому її порівнюють з невидимою ковдрою, яка вкриває планету, зберігаючи тепло.

Прозора повітряна оболонка слугує Землі. бронежилетом. Так, саме повітря захищає Землю від метеоритів. Більшість з них згоряє в атмосфері, не долітаючи до поверхні. Це явище – “падаючі зорі” – добре видно літньої зоряної ночі.

Вивчення атмосфери. Вивченням атмосфери займається наука метеорологія. Про стан атмосфери і її зміни найближчим часом потрібно знати практично всім людям. Але особливо це важливо для тих, хто працює на транспорті (на флоті, в авіації), в сільському господарстві.

Для спостереження за станом атмосфери в різних куточках планети розміщені тисячі метеорологічних станцій. У важкодоступних місцях (високо в горах, пустелях, полярних районах) діють автоматичні радіометеорологічні станції. В океанах вони встановлені на плавучих платформах (буйках), що утримуються якорями. Досліджують атмосферу також і з науково-дослідницьких суден.

У наш час досліджують не тільки приземні, а й високі шари. Для цього застосовують спеціальну техніку. До висоти 40 км піднімаються повітряні кулі, до яких прилаштовані прилади. Вони відмічають температуру, вологість і переміщення повітря на різних висотах. Ще вище, до 120 км піднімаються метеорологічні ракети. Метеорологічні супутники, що оснащені теле- і фотоапаратурою, з висоти 900 км передають на Землю повідомлення про хмарність, межі снігового покриву на поверхні, забруднення повітря.

Мал. Науково-дослідне судно

Мал. Метеостанція

1. Розкажіть про склад атмосферного повітря.

2. Порівняйте тропо- і стратосферу. Назвіть не менше трьох відмінностей між ними.

3. Космічні кораблі літають на висотах 300 км. У яких шарах атмосфери вони при цьому знаходяться? Розкажіть про особливості цих шарів.

4. Яке значення має атмосфера для нашої планети?

5. Якими способами і засобами вивчають атмосферу?

6. Чому тропосферу називають “фабрикою” погоди?