Основні шари атмосфери Землі у порядку зростання

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 (іноді нижче) і піднімаються до космічного простору в наступній послідовності:

• Тропосфера;
• Стратосфера;
• мезосфера;
• Термосфера;
• Екзосфера.

У проміжку між кожним з цих п'яти основних шарів знаходяться перехідні зони, звані «паузами», де відбуваються зміни температури, складу і щільності повітря. Разом із паузами, атмосфера Землі загалом включає 9 шарів.

Тропосфера: де відбувається погода

З усіх верств атмосфери тропосфера є тим, з яким ми найбільше знайомі (усвідомлюєте це чи ні), оскільки ми живемо її дні — поверхні планети. Вона огортає поверхню Землі і простягається на кілька кілометрів. Слово тропосфера означає "зміна кулі". Дуже відповідна назва, тому що цей шар, де відбувається наша повсякденна погода.

Починаючи з поверхні планети тропосфера піднімається на висоту від 6 до 20 км. Нижня третина шару, що найближча до нас, містить 50% усіх атмосферних газів. Це єдина частина всього складу атмосфери, що дихає. Завдяки тому, що повітря нагрівається знизу земною поверхнею, що поглинає теплову енергію Сонця, зі збільшенням висоти температура та тиск тропосфери знижуються.

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

Стратосфера: будинок озону

Стратосфера – наступний шар атмосфери. Він тягнеться від 6-20 км до 50 км над земною поверхнею Землі.Це шар, у якому літають більшість комерційних авіалайнерів та подорожують повітряні кулі.

Тут повітря не тече вгору і вниз, а рухається паралельно до поверхні в дуже швидких повітряних потоках. У міру того, як ви піднімаєтеся, температура збільшується, завдяки великій кількості природного озону (O₃) - побічного продукту сонячної радіації та кисню, який має здатність поглинати шкідливі ультрафіолетові промені сонця (будь-яке підвищення температури з висотою в метеорології, відоме як «інверсія»).

Оскільки стратосфера має більш теплі температури внизу і прохолодніші нагорі, конвекція (вертикальні переміщення повітряних мас) зустрічається рідко в цій частині атмосфери. Фактично, ви можете розглядати зі стратосфери бурю, що бушує в тропосфері, оскільки шар діє як «ковпачок» для конвекції, через який не проникають штормові хмари.

Після стратосфери знову слідує буферний шар, цього разу званий стратопаузою.

Мезосфера: середня атмосфера

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

Термосфера: верхня атмосфера

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

Екзосфера: кордон атмосфери та космосу

На висоті близько 700-10 000 км над земною поверхнею знаходиться екзосфера - зовнішній край атмосфери, що межує з космосом.Тут метеорологічні супутники обертаються довкола Землі.

Як щодо іоносфери?

Іоносфера є окремим шаром, а насправді цей термін використовується для позначення атмосфери на висоті від 60 до 1000 км. Вона включає найвищі частини мезосфери, всю термосферу і частину екзосфери. Іоносфера отримала свою назву, тому що в цій частині атмосфери випромінювання Сонця іонізується, коли проходить магнітні поля Землі на півночі та півдні. Це явище спостерігається із землі як північне сяйво.

Склад та будова атмосфери

Атмосфера - Повітряна оболонка Землі, що обертається разом з нею.

Нижня межа атмосфери збігається з поверхнею Землі, тому що повітря проникає в дрібні пори в грунті і розчинене навіть у воді.

Верхня межа на висоті 1000–2000–3000 км поступово переходить у космічний простір.

Значення атмосфери

1. Завдяки атмосфері, в якій міститься кисень, можливе життя на Землі. Атмосферний кисень використовують у процесі дихання людини, тваринами, рослинами.
2. Якби не було атмосфери, на Землі була б така сама тиша, як на Місяці. Адже звук – це коливання частинок повітря.
3. Атмосфера затримує більшу частину ультрафіолетового випромінювання Сонця, яке згубно діє живі організми.
4. Атмосфера утримує біля Землі тепло, не даючи нашій планеті охолоджуватися.
5. Захист від метеоритів.
6. Можливість вивітрювання гірських порід.

Будова атмосфери

В атмосфері можна виділити кілька шарів, що розрізняються за температурою та щільністю (рис. 1).

Мал. 1. Будова атмосфери Землі

Тропосфера

Тропосфера - Найнижчий і найбільш щільний шар атмосфери.

Тропосфера найбільше придатна для життя. Тут живе більшість живих організмів Землі, включаючи людей.

Атмосфера обертається разом із планетою, тому вона також сплюснута біля полюсів. Верхня межа тропосфери проходить на висоті 16-18 км над екватором, 10-12 км у помірних широтах та 8-9 км над полюсами.

У тропосфері знаходиться 80 % маси повітря, майже вся водяна пара та домішки.

Тут відбуваються горизонтальні та вертикальні рухи повітря, формуються хмари, випадають атмосферні опади (дощ, сніг та інші). Можна сміливо сказати, що погода переважно формується в тропосфері. Повітря нижнього шару атмосфери нагрівається від поверхні Землі, але при підйомі вгору температура повітря знижується і досягає у верхній межі тропосфери -50 °С.

Стратосфера

Стратосфера - Другий шар від поверхні Землі.

Стратосфера тягнеться до висоти 50-55 км.

Повітря тут розріджене (20 % маси атмосфери), їм неможливо дихати.

У стратосфері температура повітря з підйомом підвищується і верхній кордоні майже сягає 0 °З.

На висоті 20-25 км. озоновий шар. Цей шар є своєрідним екраном, який захищає все живе на Землі від згубних ультрафіолетових променів. Але під дією продуктів згоряння палива та фреонів озон руйнується, з'являються озонові дірки (наприклад, над Антарктидою).

Вище 50-55 км розташовуються верхні шари атмосфери. мезосфера, термосфера і екзосфера.

Щільність повітря в цих шарах дуже мала. Тут відбуваються дивовижні явища природи: полярні сяйва (світлення розріджених газів) та метеори (Спалахи при згорянні в атмосфері метеорних тіл). В екзосфері відбувається вислизання в космічний простір водню, кисню та гелію.

Мезосфера

Мезосфера - Шар атмосфери, розташований на висоті 50-80 км.

Щільність повітря тут у 200 разів менша, ніж у поверхні Землі.Колір піднебіння у мезосфері здається чорним, протягом дня видно зірки. Температура повітря знижується до -75(-90)°С.

Термосфера

На висоті 80 км. починається термосфера.

Температура повітря у цьому шарі різко підвищується до висоти 250 м, а потім стає постійною: на висоті 150 км вона досягає 220-240 ° С; на висоті 500-600 км. перевищує 1500 °С.

У мезосфері та термосфері під дією космічних променів молекули газів розпадаються на заряджені (іонізовані) частинки атомів, тому ця частина атмосфери отримала назву іоносфера - Шар дуже розрідженого повітря, розташований на висоті від 50 до 1000 км, що складається в основному з іонізованих атомів кисню, молекул окису азоту і вільних електронів. Для цього шару характерна висока наелектризованість, і від нього, як від дзеркала, відбиваються довгі та середні радіохвилі.

В іоносфері виникають полярні сяйва - світіння розріджених газів під впливом електрично заряджених частинок, що летять від Сонця, і спостерігаються різкі коливання магнітного поля.

Екзосфера

Екзосфера - Зовнішній шар атмосфери, розташований вище 1000 км.

Цей шар ще називають сферою розсіювання, тому що частинки газів рухаються тут з великою швидкістю і можуть розсіюватись у космічний простір.

Склад атмосфери

Азот 78% (Входить до складу білків).

Кисень 21%.

Інші гази 1%.

Вуглекислий газ 0,03%.

Кисень займає п'яту частину повітря.

Атмосфера - це суміш газів, що складається з азоту (78,08%), кисню (20,95%), вуглекислого газу (0,03%), аргону (0,93%), невеликої кількості гелію, неону, ксенону, криптону ( 0,01%), озону та інших газів, але їх вміст мізерний.

Роль

Гази, що входять до складу атмосфери, виконують різні функціональні ролі.Однак основне значення цих газів визначається насамперед тим, що вони дуже поглинають променисту енергію і тим самим істотно впливають на температурний режим поверхні Землі та атмосфери.

Таблиця 1. Хімічний склад сухого атмосферного повітря біля земної поверхні

Молекулярна маса, од.

від 0 до 0,000007 влітку;

від 0 до 0,000002 взимку

АзотНайпоширеніший газ в атмосфері, хімічно мало активний.

Кисень, на відміну азоту, хімічно дуже активний елемент. Специфічна функція кисню – окислення органічної речовини гетеротрофних організмів, гірських порід та недоокислених газів, що викидаються в атмосферу вулканами. Без кисню не було б розкладання мертвої органічної речовини.

Роль вуглекислого газу атмосфері винятково велика. Він надходить в атмосферу в результаті процесів горіння, дихання живих організмів, гниття і є насамперед основним будівельним матеріалом для створення органічної речовини при фотосинтезі. Крім цього, величезне значення має властивість вуглекислого газу пропускати короткохвильову сонячну радіацію та поглинати частину теплового довгохвильового випромінювання, що створить так званий парниковий ефект, про який йтиметься нижче.

Вплив на атмосферні процеси, особливо на тепловий режим стратосфери, чинить і озон. Цей газ є природним поглиначем ультрафіолетового випромінювання Сонця, а поглинання сонячної радіації веде до нагрівання повітря. Середні місячні значення загального вмісту озону в атмосфері змінюються в залежності від широти місцевості та пори року в межах 0,23-0,52 см (така товщина шару озону при наземному тиску та температурі).Спостерігається збільшення вмісту озону від екватора до полюсів та річний хід з мінімумом восени та максимумом навесні.

Характерною властивістю атмосфери можна назвати те, що вміст основних газів (азоту, кисню, аргону) з висотою змінюється незначно: на висоті 65 км в атмосфері вміст азоту - 86%, кисню - 19, аргону - 0,91, на висоті 95 км - азоту 77, кисню - 21,3, аргону - 0,82%. Постійність складу атмосферного повітря по вертикалі та горизонталі підтримується його перемішуванням.

Крім газів, у повітрі містяться водяна пара і тверді частки. Останні можуть мати як природне, і штучне (антропогенне) походження. Це квітковий пилок, крихітні кристали солі, дорожній пил, аерозольні домішки. Коли у вікно проникають сонячні промені, їх можна побачити неозброєним оком.

Особливо багато твердих частинок повітря міст і великих промислових центрів, де до аерозолям додаються викиди шкідливих газів, їх домішок, що утворюються при спалюванні палива.

Концентрація аерозолів в атмосфері визначає прозорість повітря, що позначається на сонячній радіації, що досягає Землі. Найбільші аерозолі - ядра конденсації (від лат. condensatio - Ущільнення, згущення) - сприяють перетворенню водяної пари на водяні краплі.

• Великі географічні відкриття
• Карти та плани місцевості
  • Умовні знаки та позначення на географічних картах
    • Чисельний, іменований та лінійний масштаб карти
    • Види географічних карт
    • Географічні координати
    • Сонячна система
      • Меркурій
      • Венера
      • Марс
      • Юпітер
      • Сатурн
      • Уран
      • Нептун
      • Гірські породи та мінерали
      • Склад та будова атмосфери
        • Зміна температури повітря на Землі
        • Сонячна радіація
        • Атмосферний тиск
        • Швидкість, сила та напрям вітру
        • Циркуляція атмосфери
        • Атмосферні опади
        • Клімат на Землі
          • Умовні знаки, що відображають погоду
          • Зміна клімату Землі
          • Що таке погода | Типи погоди
          • Гідросфера
            • Рівень світового океану
            • Світовий океан
              • Забруднення Світового океану
              • Вода Світового океану

              Будова атмосфери

              Згадайте
              1. Які є зовнішні оболонки Землі?
              2. Що таке атмосфера?
              3. У чому складаються особливості складу атмосфери?

              Ви дізнаєтесь
              1. Що таке атмосфера?
              2. Чим ми дихаємо.
              3. З яких шарів складається атмосфера.
              4. Як людина вивчає атмосферу.
              5. Що таке метеорологія.

              Як ви думаєте
              Яким є вплив газового складу атмосфери на різноманітність життя на Землі?

              Атмосфера Землі

              Ми вивчили внутрішню будову Землі та дізналися, що наша планета зроблена міцно, на совість. Тепер можна з полегшенням озирнутися і подивитися, що ще є навколо нас. А довкола нас повітря, де б ми не знаходилися, вдень і вночі. Чи не вірите? А ви вдихніть. Ну як? Переконалися? Навколо нас во́здух - І це встановлений науковий факт.

              Мал. 70. Космічний корабель на фоні хмарного покриву Землі

              Чи знаєте головну особливість повітря? Його не можна розірвати, розбити, зламати. Неможливо відокремити один шматок повітря від іншого. А що з цієї чудової якості випливає? Те, що повітря утворює суцільну, без жодної дірочки та тріщини, оболонку, яка з усіх боків оточує нашу планету. І як по-науковому називається ця оболонка? Правильно! Атмосфе́ра (Мал. 70).

              Газовий склад атмосфери

              А що таке повітря? Кажете, газ? Не зовсім. У́Здух - це суміш газів. Головні з них - азот та кисень. Азот в повітрі міститься 78%, а кисню - 21%. І ще 1% припадає на частку решти всіх газів (Мал. 71). До цих газів належать: вуглекислий газ, водяна пара, водень, гелій, озон та ще багато інших. Їх у повітрі міститься обмаль.

              Мал. 71. Газовий склад повітря

              Знаєте, що у перекладі означає слово «азот»? Нічого гарного! Неживий — так перекладається це слово. Уявіть, у кожному нашому вдиху 78% становить газ з такою веселою назвою! Але іншого повітря все одно немає, доводиться цим дихати.
              Тим більше, що кисню в ньому цілком достатньо. Більше не потрібно. Знаєте, чому більше не потрібно? Справа в тому, що кисень не тільки для дихання гарний, він ще й підтримує горіння. Якщо кисню немає, будь-який вогонь погасне. Ви думаєте, чому пожежники заливають вогонь водою чи піною? Щоб кисень не проникав до того, що горить. А тепер уявіть, що кисню у повітрі було б набагато більше, ніж зараз. Тоді від будь-якої, навіть найменшої, іскорки спалахувало б таке полум'я, що не загасиш жодною водою.

              Повітря - це суміш газів: азоту, кисню та ін. А ще до складу повітря входять водяна пара, частинки твердих речовин, мікроорганізми.

              Мал. 72. Будова атмосфери

              Товщина атмосфери

              Товщина повітряної оболонки велика - приблизно 1000 км. Чому приблизно? Та тому, що атмосфера не має чіткого кордону. Чим вище ми піднімаємося над поверхнею Землі, тим менше повітря. І так поступово атмосфера перетворюється на безповітряний космічний простір.

              Будова атмосфери

              У атмосфері виділяється кілька шарів. Найнижчий шар, у якому проходить наше життя, звичайно, якщо ми не космонавти, називається тропосфе́рій. Товщина тропосфери неоднакова залежить від географічної широти. Над екватором її товщина становить 18 км, а над полюсами вдвічі менше - 8-10 км.Пам'ятаєте, що наша планета трохи приплюснута біля полюсів? Ну от і тропосфера теж стиснута. Тільки сильніше. У цьому шарі міститься 80% повітря атмосфери (Мал. 72). У ній знаходиться майже вся водяна пара і, на жаль, весь пил. У тропосфері дме вітер, пливуть хмари, йдуть дощі. У ній завжди щось відбувається, вона дуже мінлива, ця тропосфера. Звідси і її назва, яка в перекладі означає «оболонка, що змінюється». З тропосферою пов'язані всі процеси та явища, які вивчають географи. Ще про одну її чудову властивість потрібно обов'язково сказати. Повітря, що міститься в цьому шарі, нагрівається від поверхні Землі, і тому чим вище ми піднімаємося над цією поверхнею, тим холодніше повітря.

              У нижньому шарі атмосфери, що називається тропосферою, міститься 80% повітря. У тропосфері температура з висотою знижується.

              Над тропосферою знаходиться другий шар. стратосфе́ра. Із чого вона складається? З повітря, звісно. Повітря в ній таке саме, як у тропосфері. Щоправда, його там значно менше. Повітря там настільки мало, що без допомоги кисневого апарату чи скафандра у стратосфері прожити неможливо. У стратосфері як повітря мало. У ній зовсім немає водяної пари. Там майже не буває хмари. І тягнеться стратосфера до висоти 50 км над Землею.
              У перекладі слово "стратосфера" майже нічого не означає. "Стратос" - шар, "сфера" - оболонка. Стратосфера – це шар-оболонка. Постає питання: якщо в стратосфері таке ж повітря, як у Землі, то як же ми відрізняємо тропосферу від стратосфери? Дуже просто. Пам'ятаєте, що у тропосфері температура з висотою знижується? Так от, у стратосфері вона з висотою зростає. Але все одно залишається нижче за 0 °С. Тільки не питайте, чому це відбувається.Спершу нам потрібно вивчити закони фізики. Тож про це пізніше.

              Другий прошарок атмосфери називається стратосферою. Вона тягнеться до висоти 50 км над Землею. Температура у стратосфері зростає з висотою. А ось хмар у ній не буває.

              Мал. 73. Полярне сяйво

              Над стратосферою розташовано ще кілька шарів атмосфери, які називають верхніми шарами атмосфери.

              Верхні шари атмосфери включають мезосферу та термосферу. Повітря у них майже зовсім немає: пролітають іноді окремі атоми. У верхніх шарах атмосфери відбувається багато природних явищ і їх вивчає дуже цікава наука — фізика атмосфери. Але ми з вами не фізики, ми з вами географи. Тому довго говорити про верхні шари атмосфери не будемо. Хоча одну річ про ці верхні шари все ж таки сказати дуже хочеться. Саме у верхніх шарах атмосфери виникає дуже гарне явище природи. полярні сяйва (Мал. 73).

              До складу верхніх шарів атмосфери входить мезосфера та термосфера. Саме там виникають полярні сяйва.

              Вивчення атмосфери

              Багато років тому почалися постійні спостереження за процесами у тропосфері. Такі спостереження називають метеорологи́чеськими. Це від грецького слова "метеора", що означає "небесне явище". У наш час по всій Землі, навіть у найвіддаленіших її куточках, працюють метеорологічні станції. Їх багато тисяч. І на кожній із них фахівці знімають свідчення з численних приладів, що реєструють стан тропосфери. Є й автоматичні метеостанції (Мал. 74), що розміщені у важкодоступних місцях планети. Ці дані надсилаються до метеоцентрів, де вони обробляються та аналізуються метеорологами з метою прогнозу погоди.

              А для того, щоб дізнатися, що відбувається на великих висотах, в атмосферу запускають оснащені приладами повітряні кулі — зонди. (Мал. 75). Якщо ж вчених та фахівців цікавлять верхні шари атмосфери, то запускаються спеціальні метеорологічні ракети та супутники. Тож поза увагою з боку людини атмосфера не залишається ніколи.

              Мал. 74. Автоматична метеостанція в Андах

              Мал. 75. Запуск метеозонду в Антарктиді

              Для вивчення приземних верств атмосфери використовуються кілька тисяч метеостанцій. Верхні шари атмосфери вивчаються за допомогою зондів, ракет та супутників. Метеороло́гія — наука про будову та властивості земної атмосфери.

              1. Атмосфера – це повітряна оболонка Землі завтовшки близько 1000 км. Повітря - суміш газів, головними з яких є азот та кисень.
              2. Атмосфера має шарувату будову. У нижньому шарі атмосфери, що називається тропосферою, міститься 80% повітря. У тропосфері температура з висотою знижується.
              3. Другий шар атмосфери – стратосфера. Вона тягнеться до висоти 50 км над Землею. Температура у стратосфері зростає з висотою, але залишається нижчою за 0 °C. У ній немає водяної пари та хмар.
                 До складу верхніх шарів атмосфери входить мезосфера та термосфера. Саме там виникають полярні сяйва.

              Атмосфера, тропосфера, стратосфера, верхні верстви атмосфери, мезосфера, термосфера, повітря, полярне сяйво, метеорологічні спостереження, метеорологія.

              1. Що таке атмосфера?
              2. Які гази входять до складу атмосфери Землі?
              3. Як змінюється склад атмосферного повітря із висотою?
              4. Яка товщина атмосфери?
              5. Які шари виділяються у будові атмосфери?
              6. Яка товщина тропосфери?
              7. Що таке метеорологічні спостереження?
              1. Чому товщина атмосфери неоднакова над полюсами та екватором?
              2. Чому із збільшенням висоти кількість повітря в атмосфері зменшується?
              3. З яких ознак виділяють шари в атмосфері?
              4. Яку закономірність розподілу температури у атмосфері можна назвати?
              5. Який із шарів атмосфери для людини становить найбільше значення? Чому?
              6. Навіщо слід вивчати процеси в атмосфері?

              Складіть стовпчасту діаграму, яка відображатиме вміст газів у складі повітря. Для цього у своєму зошиті збудуйте систему координат, підписавши назви осей: вертикальну — «Частка газу у складі повітря», горизонтальну — «Назва газу». Масштабуйте вертикальну вісь: 1 см - 10%. Масштабуйте горизонтальну вісь: 4 клітини – один газ. Накресліть вертикальні стовпці, висота яких відповідає частці кожного із газів у складі атмосфери. Під кожним стовпцем на горизонтальній осі підпишіть назву газу.