Atmosféra je plynný obal planety. Plyny, které tvoří zemskou atmosféru, se nazývají vzduch. Vzduch je všude kolem nás. Pro člověka je vzduch neviditelný a často ho ani necítíme. Pokud ale například mávneme rukou, pak ucítíme, že je něco v kontaktu s rukou. Jiný příklad: vystrčte ruku z okna jedoucího auta a okamžitě se zdá, že vzduch zhoustl a zpružnil. Ti, kteří měli tu smůlu, že je zastihl hurikán, potvrdí, že vzduch vás může srazit, trhat střechy domů, převracet auta a vyvracet i silné stromy.

Vzduch se skládá z malých částic zvaných molekuly. Nejsou vidět ani tím nejvýkonnějším mikroskopem. A vzdálenosti mezi molekulami ve vzduchu jsou mnohem větší než velikost molekul samotných. Proto není divu, že vzduch nijak nevidíme.
Molekuly vzduchu jsou v neustálém náhodném pohybu. Ale proč neopustí Zemi? Ze strany vesmíru totiž neexistují žádné překážky, které by je mohly zastavit. Faktem je, že Země k sobě přitahuje molekuly vzduchu stejně jako všechna ostatní tělesa. Proto je většina molekul atmosféry blízko povrchu Země.

Aneroidní barometr je kompaktní přístroj pro měření atmosférického tlaku. Dlouhou dobu také sloužil jako hlavní meteorolog a ukazoval na „velkou zemi“ nebo „déšť a bouřky“.

Čím výše nad Zemí, tím méně molekul zůstává ve vzduchu – vzduch se stává vzácnějším. Na horách ve výšce 3000 m n. m. se už špatně dýchá. Na nejvyšší vrchol planety Everest (8848 m) šplhají s kyslíkovými maskami i trénovaní horolezci. Pokud se pasažér letadla letícího ve výšce 10 km nadýchá vzduchu venku, ztratí vědomí. V kabině letadla jsou proto vždy kyslíkové masky. Pokud se totiž v trupu letadla objeví byť jen nepatrná dírka, vzduch z kabiny se vyřítí ven, kde jsou molekuly umístěny mnohem méně hustě. (Přesně totéž udělají např. cestující elektrického vlaku, pokud se v dopravní špičce připojí prázdný vůz k přeplněnému vozu). V důsledku toho se vzduch v letadle stane téměř nedýchatelným. Čím dále od zemského povrchu, tím méně molekul zůstává ve vzduchu. Není možné s jistotou říci, kde atmosféra končí. Obecně se uznává, že tloušťka zemské atmosféry dosahuje několika tisíc kilometrů.

Na nejvyšším vrcholu světa Everestu (8848 m) je vzduch tak řídký, že téměř všichni horolezci, kterým se podařilo dosáhnout tohoto rekordního bodu, používali kyslíkové masky.

Veškerý život na naší planetě je soustředěn ve spodních, nejhustších vrstvách atmosféry – troposféře. Jeho tloušťka se pohybuje od 8 km na pólech do 17 km na rovníku. Troposféra samozřejmě není oddělena od horních vrstev hraničními pilíři. Ale v troposféře teplota vzduchu s výškou klesá – čím výše, tím chladněji a ve vyšších vrstvách atmosféry se teplota mění trochu jinak.

Když čteme o lidském průzkumu Měsíce a planet, často se setkáváme s otázkami ohledně atmosféry. Mají jiné planety atmosféru? Pokud vědci vědí, žádná planeta ani hvězda nemá atmosféru podobnou té naší.

co je to atmosféra? Můžeme si to představit jako oceán vzduchu, který obklopuje Zemi a je vysoký několik set mil. Oceán vzduchu má na celé Zemi stejné složení. V podstatě se skládá z určitých plynů, které zůstávají vždy ve stejném poměru. Asi 78 procent tvoří dusík, 21 procent kyslík a zbylé jedno procento tvoří plyny, kterým se říká vzácné – argon, neon, helium, krypton a xenon.

Vzduch, který obklopuje Zemi, má stejné chemické složení až do vzdálenosti 28 mil, ačkoli toto číslo může dosáhnout až 44 mil. Když dosáhnete horních vrstev atmosféry, jste na vrcholu toho, čemu se říká troposféra. Je to vrstva nejblíže k povrchu Země. Ve výšce 18 až 31 mil od povrchu Země je vrstva horkého vzduchu s teplotou asi 42 stupňů Celsia. Důvodem ohřevu této vrstvy je absorpce tepla ze slunečních paprsků zde přítomným ozonem.

Ozón je speciální forma kyslíku, kde molekula je tvořena třemi atomy kyslíku namísto obvyklých dvou. Horká ozónová vrstva nás chrání před nejaktivnějšími slunečními paprsky – ultrafialovými. Bez něj bychom nepřežili sluneční světlo. Ještě výše je vrstva nebo několik vrstev, zvaná ionosféra, která se nachází ve výšce 44 až 310 mil nad zemí. Ionosféra je tvořena částicemi elektrizovanými Sluncem. Molekuly vzduchu jsou v neustálém pohybu. Atmosféru lze udržet pouze v případě, že se molekuly neustále navzájem srážejí a nemohou uniknout. Ale čím výše se dostanete, tím je vzduch řidší.

Je velmi nepravděpodobné, že by se molekula zdola odrazila zpět po srážce s molekulou shora. Proto molekuly jdou do otevřeného prostoru a atmosféra je zcela vzácná. Existuje zóna zvaná exosféra, kde se odtržené molekuly pohybují téměř volně, a tato zóna začíná ve výšce 400 mil a sahá až do 1500 mil.

Atmosféra je plynný obal naší planety, který rotuje se Zemí. Plyn v atmosféře se nazývá vzduch. Atmosféra je v kontaktu s hydrosférou a částečně pokrývá litosféru. Ale je těžké určit horní hranici. Obvykle se předpokládá, že se atmosféra rozprostírá směrem nahoru v délce asi tří tisíc kilometrů. Tam plynule přechází do bezvzduchového prostoru.

Chemické složení zemské atmosféry

Tvorba chemického složení atmosféry začala asi před čtyřmi miliardami let. Zpočátku se atmosféra skládala pouze z lehkých plynů – helia a vodíku. Prvotním předpokladem pro vytvoření plynového obalu kolem Země byly podle vědců sopečné erupce, které spolu s lávou uvolňovaly obrovské množství plynů. Následně začala výměna plynů s vodními prostory, s živými organismy, s produkty jejich činnosti. Složení vzduchu se postupně měnilo a do dnešní podoby bylo ustáleno před několika miliony let.

Hlavními složkami atmosféry jsou dusík (asi 79 %) a kyslík (20 %). Zbývající procento (1 %) připadá na následující plyny: argon, neon, helium, metan, oxid uhličitý, vodík, krypton, xenon, ozón, čpavek, oxid siřičitý a dusík, oxid dusný a oxid uhelnatý. jedno procento.

Kromě toho vzduch obsahuje vodní páru a pevné částice (pyl rostlin, prach, krystalky soli, aerosolové nečistoty).

Nedávno vědci zaznamenali ne kvalitativní, ale kvantitativní změnu některých složek vzduchu. A důvodem toho je člověk a jeho činnost. Jen za posledních 100 let se obsah oxidu uhličitého výrazně zvýšil! To je zatíženo mnoha problémy, z nichž nejglobálnějším je změna klimatu.

Vznik počasí a klimatu

Atmosféra hraje zásadní roli při utváření klimatu a počasí na Zemi. Hodně záleží na množství slunečního záření, na charakteru podkladového povrchu a atmosférické cirkulaci.

Podívejme se na faktory v pořadí.

1. Atmosféra přenáší teplo slunečních paprsků a pohlcuje škodlivé záření. Staří Řekové věděli, že paprsky Slunce dopadají na různé části Země pod různými úhly. Samotné slovo „klima“ v překladu ze starověké řečtiny znamená „svah“. Takže na rovníku dopadají sluneční paprsky téměř kolmo, protože je zde velké horko. Čím blíže k pólům, tím větší je úhel sklonu. A teplota klesá.

2. Vlivem nerovnoměrného ohřevu Země vznikají v atmosféře vzdušné proudy. Jsou klasifikovány podle velikosti. Nejmenší (desítky a stovky metrů) jsou lokální větry. Následují monzuny a pasáty, cyklóny a anticyklóny, planetární frontální zóny.

Všechny tyto vzdušné masy se neustále pohybují. Některé z nich jsou zcela statické. Například pasáty, které vanou ze subtropů směrem k rovníku. Pohyb ostatních je do značné míry závislý na atmosférickém tlaku.

3. Atmosférický tlak je dalším faktorem ovlivňujícím tvorbu klimatu. Jedná se o tlak vzduchu na zemském povrchu. Jak víte, vzduchové hmoty se pohybují z oblasti s vysokým atmosférickým tlakem do oblasti, kde je tento tlak nižší.

Celkem je 7 zón. Rovník je zóna nízkého tlaku. Dále na obou stranách rovníku až do třicátých zeměpisných šířek - oblast vysokého tlaku. Od 30° do 60° - opět nízký tlak. A od 60° k pólům - zóna vysokého tlaku. Mezi těmito zónami cirkulují vzduchové hmoty. Ty, které jdou z moře na pevninu, přinášejí déšť a špatné počasí, a ty, které foukají z kontinentů, přinášejí jasné a suché počasí. V místech, kde se střetávají vzdušné proudy, vznikají atmosférické přední zóny, které se vyznačují srážkami a nevlídným, větrným počasím.

Vědci dokázali, že i blaho člověka závisí na atmosférickém tlaku. Podle mezinárodních norem je normální atmosférický tlak 760 mm Hg. koloně při 0 °C. Toto číslo je vypočteno pro ty oblasti pevniny, které jsou téměř v jedné rovině s hladinou moře. S nadmořskou výškou tlak klesá. Proto například pro Petrohrad 760 mm Hg. - je norma. Ale pro Moskvu, která se nachází výše, je normální tlak 748 mm Hg.

Tlak se mění nejen vertikálně, ale i horizontálně. To je zvláště cítit při průchodu cyklónů.

Struktura atmosféry

Atmosféra je jako patrový dort. A každá vrstva má své vlastní vlastnosti.

. Troposféra je vrstva nejblíže Zemi. "Tloušťka" této vrstvy se mění, když se vzdalujete od rovníku. Nad rovníkem se vrstva rozprostírá nahoru na 16-18 km, v mírných pásmech - na 10-12 km, na pólech - na 8-10 km.

Právě zde je obsaženo 80 % celkové hmotnosti vzduchu a 90 % vodní páry. Tvoří se zde mraky, vznikají cyklóny a anticyklóny. Teplota vzduchu závisí na nadmořské výšce oblasti. V průměru klesá o 0,65 °C na každých 100 metrů.

. tropopauza- přechodná vrstva atmosféry. Jeho výška je od několika set metrů do 1-2 km. Teplota vzduchu v létě je vyšší než v zimě. Tedy např. nad póly v zimě -65 °C. A nad rovníkem v kteroukoli roční dobu je -70 °C.

. Stratosféra- jedná se o vrstvu, jejíž horní hranice probíhá v nadmořské výšce 50-55 kilometrů. Turbulence je zde nízká, obsah vodní páry ve vzduchu je zanedbatelný. Ale hodně ozónu. Jeho maximální koncentrace je ve výšce 20-25 km. Ve stratosféře začíná teplota vzduchu stoupat a dosahuje +0,8 ° C. To je způsobeno tím, že ozónová vrstva interaguje s ultrafialovým zářením.

. Stratopauza- nízká mezivrstva mezi stratosférou a mezosférou po ní navazující.

. Mezosféra- horní hranice této vrstvy je 80-85 kilometrů. Zde probíhají složité fotochemické procesy zahrnující volné radikály. Právě oni poskytují onu jemnou modrou záři naší planety, která je vidět z vesmíru.

Většina komet a meteoritů shoří v mezosféře.

. Mezopauza- další mezivrstva, jejíž teplota vzduchu je nejméně -90 °.

. Termosféra- spodní hranice začíná v nadmořské výšce 80 - 90 km a horní hranice vrstvy prochází přibližně ve výšce 800 km. Teplota vzduchu stoupá. Může kolísat od +500°C do +1000°C. Kolísání teplot během dne dosahuje stovek stupňů! Ale vzduch je zde tak řídký, že chápání pojmu „teplota“, jak si jej představujeme, zde není vhodné.

. Ionosféra- spojuje mezosféru, mezopauzu a termosféru. Vzduch se zde skládá převážně z molekul kyslíku a dusíku a také z kvazineutrálního plazmatu. Sluneční paprsky dopadající do ionosféry silně ionizují molekuly vzduchu. Ve spodní vrstvě (do 90 km) je stupeň ionizace nízký. Čím vyšší, tím vyšší ionizace. Takže ve výšce 100-110 km jsou elektrony koncentrovány. To přispívá k odrazu krátkých a středních rádiových vln.

Nejdůležitější vrstvou ionosféry je svrchní vrstva, která se nachází v nadmořské výšce 150-400 km. Jeho zvláštností je, že odráží rádiové vlny, a to přispívá k přenosu rádiových signálů na velké vzdálenosti.

Právě v ionosféře dochází k takovému jevu, jako je polární záře.

. Exosféra- skládá se z atomů kyslíku, helia a vodíku. Plyn v této vrstvě je velmi řídký a atomy vodíku často unikají do vesmíru. Proto se tato vrstva nazývá "rozptylová zóna".

Prvním vědcem, který navrhl, že naše atmosféra má váhu, byl Ital E. Torricelli. Ostap Bender si například v románu „Zlaté tele“ posteskl, že každého člověka tlačí vzduchový sloup o hmotnosti 14 kg! Velký stratég se ale trochu spletl. Dospělý člověk zažije tlak 13-15 tun! Tuto tíhu ale necítíme, protože atmosférický tlak je vyvážen vnitřním tlakem člověka. Hmotnost naší atmosféry je 5 300 000 000 000 tun. Postava je to kolosální, i když je to pouhá miliontina hmotnosti naší planety.

co je to atmosféra?

Celá naše planeta je obalena hustou vrstvou vzduchu. Tato vrstva se nazývá zemská atmosféra. Čím blíže je vzduch k povrchu, tím je hustší. Když stoupáte výše, můžete cítit, jak se hustota vzduchu snižuje, stává se vzácnější. A tam, kde končí atmosféra a začíná prostor – prostor bez vzduchu.

Bez atmosféry by na Zemi nebyl život, protože živé bytosti by neměly co dýchat. Vzdušný obal ovlivňuje klima na planetě, chrání Zemi před sršícím slunečním teplem a kosmickým chladem.

Kdyby Země nebyla pokryta vzdušnou skořápkou, lidstvo by trpělo nebeskými projektily - meteority. Meteority se před pádem na zem srazí s vrstvami atmosféry, jejich let se zpomalí, zahřejí se a vyhoří, aniž by způsobily újmu pozemšťanům.

Hmotnost vzduchu poprvé změřil Galileo Galilei. A stalo se to před 300 lety. Velký vědec vzal kovovou kouli, udělal do ní díru, zvážil ji a zapsal váhu. Potom z koule odčerpal vzduch, díru pevně utěsnil a položil zpět na váhu. A pak všichni viděli, že koule znatelně lehčí.