A atmosfera é a concha gasosa do nosso planeta que gira com a Terra. O gás na atmosfera é chamado de ar. A atmosfera está em contato com a hidrosfera e cobre parcialmente a litosfera. Mas é difícil determinar os limites superiores. Convencionalmente, supõe-se que a atmosfera se estenda para cima por cerca de três mil quilômetros. Lá ele flui suavemente para o espaço sem ar.

A composição química da atmosfera terrestre

A formação da composição química da atmosfera começou há cerca de quatro bilhões de anos. Inicialmente, a atmosfera consistia apenas em gases leves - hélio e hidrogênio. Segundo os cientistas, os pré-requisitos iniciais para a criação de uma concha de gás ao redor da Terra foram as erupções vulcânicas, que, juntamente com a lava, emitiram uma enorme quantidade de gases. Posteriormente, as trocas gasosas começaram com espaços de água, com organismos vivos, com os produtos de sua atividade. A composição do ar mudou gradualmente e forma moderna estabelecido há vários milhões de anos.

Os principais componentes da atmosfera são nitrogênio (cerca de 79%) e oxigênio (20%). O percentual restante (1%) é contabilizado pelos seguintes gases: argônio, neônio, hélio, metano, dióxido de carbono, hidrogênio, criptônio, xenônio, ozônio, amônia, dióxido de enxofre e nitrogênio, óxido nitroso e monóxido de carbono, incluídos neste um por cento.

Além disso, o ar contém vapor de água e partículas (pólen de plantas, poeira, cristais de sal, impurezas de aerossol).

Recentemente, os cientistas notaram uma mudança não qualitativa, mas quantitativa em alguns ingredientes do ar. E a razão para isso é a pessoa e sua atividade. Somente nos últimos 100 anos dióxido de carbono aumentou significativamente! Isso está repleto de muitos problemas, dos quais o mais global é a mudança climática.

Formação do tempo e do clima

A atmosfera desempenha um papel vital na formação do clima e do tempo na Terra. Muito depende da quantidade de luz solar, da natureza da superfície subjacente e da circulação atmosférica.

Vejamos os fatores em ordem.

1. A atmosfera transmite o calor dos raios solares e absorve as radiações nocivas. Os antigos gregos sabiam que os raios do Sol incidiam em diferentes partes da Terra em diferentes ângulos. A própria palavra "clima" na tradução do grego antigo significa "inclinação". Sim, no equador raios solares eles caem quase na vertical, porque aqui é muito quente. Quanto mais próximo dos pólos, maior o ângulo de inclinação. E a temperatura está caindo.

2. Devido ao aquecimento desigual da Terra, formam-se correntes de ar na atmosfera. Eles são classificados de acordo com seu tamanho. Os menores (dezenas e centenas de metros) são os ventos locais. Isto é seguido por monções e ventos alísios, ciclones e anticiclones, zonas frontais planetárias.

Todos estes massas de ar estão em constante movimento. Alguns deles são bastante estáticos. Por exemplo, os ventos alísios que sopram dos subtrópicos em direção ao equador. O movimento de outros é amplamente dependente da pressão atmosférica.

3. A pressão atmosférica é outro fator que influencia a formação do clima. Esta é a pressão do ar na superfície da Terra. Como você sabe, as massas de ar se movem de uma área com alta pressão atmosférica para uma área onde essa pressão é menor.

Existem 7 zonas no total. Equador - zona pressão baixa. Além disso, em ambos os lados do equador até as trinta latitudes - a região alta pressão. De 30° a 60° - novamente baixa pressão. E de 60° aos pólos - uma zona de alta pressão. As massas de ar circulam entre essas zonas. As que vão do mar para a terra trazem chuva e mau tempo, e as que sopram dos continentes trazem tempo claro e seco. Em lugares onde as correntes de ar colidem, as zonas são formadas frente atmosférica, que são caracterizados por precipitação e clima inclemente e ventoso.

Os cientistas provaram que até o bem-estar de uma pessoa depende da pressão atmosférica. De acordo com os padrões internacionais, a pressão atmosférica normal é de 760 mm Hg. coluna a 0°C. Este valor é calculado para as áreas de terra que estão quase niveladas com o nível do mar. A pressão diminui com a altitude. Portanto, por exemplo, para São Petersburgo 760 mm Hg. - é a norma. Mas para Moscou, que está localizada mais alta, a pressão normal é de 748 mm Hg.

A pressão muda não apenas verticalmente, mas também horizontalmente. Isto é especialmente sentido durante a passagem de ciclones.

A estrutura da atmosfera

A atmosfera é como um bolo de camada. E cada camada tem suas próprias características.

. Troposferaé a camada mais próxima da Terra. A "espessura" desta camada muda à medida que você se afasta do equador. Acima do equador, a camada se estende para cima por 16-18 km, em zonas temperadas- a 10-12 km, nos pólos - a 8-10 km.

É aqui que estão contidos 80% da massa total de ar e 90% de vapor de água. Nuvens se formam aqui, surgem ciclones e anticiclones. A temperatura do ar depende da altitude da área. Em média, cai 0,65°C a cada 100 metros.

. tropopausa- camada de transição da atmosfera. Sua altura é de várias centenas de metros a 1-2 km. A temperatura do ar no verão é maior do que no inverno. Assim, por exemplo, sobre os pólos no inverno -65 ° C. E sobre o equador em qualquer época do ano é -70 ° C.

. Estratosfera- esta é uma camada, cujo limite superior corre a uma altitude de 50 a 55 quilômetros. A turbulência é baixa aqui, o teor de vapor de água no ar é insignificante. Mas muito ozônio. Sua concentração máxima está a uma altitude de 20-25 km. Na estratosfera, a temperatura do ar começa a subir e chega a +0,8°C. Isso se deve ao fato de a camada de ozônio interagir com a radiação ultravioleta.

. Estratopausa- baixo camada intermediária entre a estratosfera e a próxima mesosfera.

. Mesosfera- o limite superior dessa camada é de 80 a 85 quilômetros. Aqui ocorrem processos fotoquímicos complexos envolvendo radicais livres. São eles que proporcionam aquele suave brilho azul do nosso planeta, que é visto do espaço.

A maioria dos cometas e meteoritos queimam na mesosfera.

. mesopausa- a próxima camada intermediária, cuja temperatura do ar é de pelo menos -90 °.

. Termosfera- o limite inferior começa a uma altitude de 80 - 90 km, e o limite superior da camada passa aproximadamente na marca de 800 km. A temperatura do ar está subindo. Pode variar de +500° C a +1000° C. Durante o dia, as flutuações de temperatura chegam a centenas de graus! Mas o ar aqui é tão rarefeito que o entendimento do termo "temperatura" como imaginamos não é apropriado aqui.

. Ionosfera- une mesosfera, mesopausa e termosfera. O ar aqui consiste principalmente de moléculas de oxigênio e nitrogênio, bem como plasma quase neutro. Os raios do sol, caindo na ionosfera, ionizam fortemente as moléculas de ar. Na camada inferior (até 90 km), o grau de ionização é baixo. Quanto maior, mais ionização. Assim, a uma altitude de 100-110 km, os elétrons estão concentrados. Isso contribui para a reflexão de ondas de rádio curtas e médias.

A camada mais importante da ionosfera é a superior, localizada a uma altitude de 150-400 km. Sua peculiaridade é que reflete ondas de rádio, e isso contribui para a transmissão de sinais de rádio a longas distâncias.

É na ionosfera que ocorre um fenômeno como a aurora.

. Exosfera- consiste em átomos de oxigênio, hélio e hidrogênio. O gás nesta camada é muito rarefeito e os átomos de hidrogênio geralmente escapam para espaço. Portanto, essa camada é chamada de "zona de dispersão".

O primeiro cientista que sugeriu que nossa atmosfera tem peso foi o italiano E. Torricelli. Ostap Bender, por exemplo, na novela "O Bezerro de Ouro" lamentou que cada pessoa fosse pressionada por uma coluna de ar pesando 14 kg! Mas o grande estrategista estava um pouco enganado. Uma pessoa adulta experimenta uma pressão de 13 a 15 toneladas! Mas não sentimos esse peso, porque a pressão atmosférica é equilibrada pela pressão interna de uma pessoa. O peso da nossa atmosfera é de 5.300.000.000.000.000 toneladas. O número é colossal, embora seja apenas um milionésimo do peso do nosso planeta.

Troposfera

Seu limite superior está a uma altitude de 8-10 km em latitudes polares, 10-12 km em latitudes temperadas e 16-18 km em latitudes tropicais; menor no inverno do que no verão. A camada principal inferior da atmosfera contém mais de 80% da massa total ar atmosférico e cerca de 90% de todo o vapor de água na atmosfera. Na troposfera, a turbulência e a convecção são altamente desenvolvidas, surgem nuvens, desenvolvem-se ciclones e anticiclones. A temperatura diminui com a altitude com um gradiente vertical médio de 0,65°/100 m

tropopausa

A camada de transição da troposfera para a estratosfera, a camada da atmosfera na qual a diminuição da temperatura com a altura pára.

Estratosfera

A camada da atmosfera localizada a uma altitude de 11 a 50 km. Uma ligeira mudança na temperatura na camada de 11-25 km (a camada inferior da estratosfera) e seu aumento na camada de 25-40 km de -56,5 para 0,8 °C (a camada superior da estratosfera ou região de inversão) são típicos. Tendo atingido um valor de cerca de 273 K (quase 0 °C) a uma altitude de cerca de 40 km, a temperatura mantém-se constante até uma altitude de cerca de 55 km. Essa região de temperatura constante é chamada de estratopausa e é a fronteira entre a estratosfera e a mesosfera.

Estratopausa

A camada limite da atmosfera entre a estratosfera e a mesosfera. Existe um máximo na distribuição vertical da temperatura (cerca de 0 °C).

Mesosfera

A mesosfera começa a uma altitude de 50 km e se estende até 80-90 km. A temperatura diminui com a altura com um gradiente vertical médio de (0,25-0,3)°/100 m. O principal processo de energia é a transferência de calor radiante. Processos fotoquímicos complexos envolvendo radicais livres, moléculas excitadas vibracionalmente, etc., causam luminescência atmosférica.

Mesopausa

Camada de transição entre a mesosfera e a termosfera. Existe um mínimo na distribuição vertical da temperatura (cerca de -90 °C).

Linha Karman

Altitude acima do nível do mar, que é convencionalmente aceita como o limite entre a atmosfera da Terra e o espaço. A linha Karmana está localizada a uma altitude de 100 km acima do nível do mar.

Limite da atmosfera da Terra

Termosfera

O limite superior é de cerca de 800 km. A temperatura sobe para altitudes de 200-300 km, onde atinge valores da ordem de 1500 K, após o que permanece quase constante até altas altitudes. Sob a influência de ultravioleta e raios-X radiação solar e radiação cósmica, o ar é ionizado (“luzes polares”) - as principais regiões da ionosfera estão dentro da termosfera. Em altitudes acima de 300 km, predomina o oxigênio atômico. O limite superior da termosfera é amplamente determinado pela atividade atual do Sol. Durante períodos de baixa atividade, há uma diminuição notável no tamanho dessa camada.

Termopausa

A região da atmosfera acima da termosfera. Nesta região, a absorção da radiação solar é insignificante e a temperatura não muda com a altura.

Exosfera (esfera de dispersão)

Camadas atmosféricas até uma altura de 120 km

Exosfera - zona de dispersão, parte externa termosfera localizada acima de 700 km. O gás na exosfera é muito rarefeito e, portanto, suas partículas vazam para o espaço interplanetário (dissipação).

Até uma altura de 100 km, a atmosfera é uma mistura homogênea e bem misturada de gases. Nas camadas mais altas, a distribuição dos gases em altura depende de suas massas 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 a 250 km corresponde a uma temperatura de ~150°C. Acima de 200 km, flutuações significativas na temperatura e na densidade do gás são observadas no tempo e no espaço.

A uma altitude de cerca de 2.000-3.500 km, a exosfera passa gradualmente para o chamado vácuo do espaço próximo, que é preenchido com partículas altamente rarefeitas de gás interplanetário, principalmente átomos de hidrogênio. Mas este gás é apenas parte da matéria interplanetária. A outra parte é composta por partículas semelhantes a poeira de origem cometária e meteórica. Além de partículas semelhantes a poeira extremamente rarefeitas, a radiação eletromagnética e corpuscular de origem solar e galáctica penetra nesse espaço.

A troposfera representa cerca de 80% da massa da atmosfera, a estratosfera representa 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 na atmosfera, a neutrosfera e a ionosfera são distinguidas. Atualmente, acredita-se que a atmosfera se estenda a uma altitude de 2.000-3.000 km.

Dependendo da composição do gás na atmosfera, a homosfera e a heterosfera são distinguidas. A heterosfera é uma área onde a gravidade tem um efeito na separação dos gases, uma vez que a sua mistura a tal altura é insignificante. Daí segue a composição variável da heterosfera. Abaixo dela encontra-se uma parte homogênea e bem misturada da atmosfera, chamada de homosfera. O limite entre essas camadas é chamado de turbopausa e fica a uma altitude de cerca de 120 km.

Atmosfera(do grego atmos - vapor e spharia - bola) - a concha de ar da Terra, girando com ela. O desenvolvimento da atmosfera estava intimamente ligado aos processos geológicos e geoquímicos que ocorrem em nosso planeta, bem como às atividades dos organismos vivos.

O limite inferior da atmosfera coincide com a superfície da Terra, pois o ar penetra nos menores poros do solo e é dissolvido até na água.

O limite superior a uma altitude de 2000-3000 km passa gradualmente para o espaço sideral.

A atmosfera rica em oxigênio torna a vida possível na Terra. O oxigênio atmosférico é usado no processo de respiração por seres humanos, animais e plantas.

Se não houvesse atmosfera, a Terra seria tão silenciosa quanto a lua. Afinal, o som é a vibração das partículas de ar. A cor azul do céu é explicada pelo fato de que os raios do sol, passando pela atmosfera, como que através de uma lente, são decompostos em suas cores componentes. Nesse caso, os raios das cores azul e azul são espalhados principalmente.

A atmosfera retém a maior parte da radiação ultravioleta do Sol, que tem um efeito prejudicial sobre os organismos vivos. Também mantém o calor na superfície da Terra, impedindo que nosso planeta esfrie.

A estrutura da atmosfera

Várias camadas podem ser distinguidas na atmosfera, diferindo em densidade e densidade (Fig. 1).

Troposfera

Troposfera- a camada mais baixa da atmosfera, cuja espessura acima dos pólos é de 8 a 10 km, em latitudes temperadas - 10 a 12 km e acima do equador - 16 a 18 km.

Arroz. 1. A estrutura da atmosfera da Terra

O ar na troposfera é aquecido por superfície da Terra, ou seja, da terra e da água. Portanto, a temperatura do ar nesta camada diminui com a altura em média 0,6°C a cada 100 m. No limite superior da troposfera, atinge -55°C. Ao mesmo tempo, na região do equador no limite superior da troposfera, a temperatura do ar é de -70 ° C e na região Polo Norte-65 °C.

Cerca de 80% da massa da atmosfera está concentrada na troposfera, quase todo o vapor de água está localizado, ocorrem trovoadas, tempestades, nuvens e precipitação, e ocorre movimento vertical (convecção) e horizontal (vento) do ar.

Podemos dizer que o clima é formado principalmente na troposfera.

Estratosfera

Estratosfera- a camada da atmosfera localizada acima da troposfera a uma altitude de 8 a 50 km. A cor do céu nesta camada aparece roxa, o que se explica pela rarefação do ar, devido à qual os raios do sol quase não se espalham.

A estratosfera contém 20% da massa da atmosfera. O ar nesta camada é rarefeito, praticamente não há vapor de água e, portanto, quase não se formam nuvens e precipitação. No entanto, correntes de ar estáveis ​​são observadas na estratosfera, cuja velocidade atinge 300 km / h.

Esta camada é concentrada ozônio(tela de ozônio, ozonosfera), uma camada que absorve os raios ultravioleta, impedindo-os de passar para a Terra e, assim, protegendo os organismos vivos em nosso planeta. Devido ao ozônio, a temperatura do ar no limite superior da estratosfera está na faixa de -50 a 4-55 ° C.

Entre a mesosfera e a estratosfera existe uma zona de transição - a estratopausa.

Mesosfera

Mesosfera- uma camada da atmosfera localizada a uma altitude de 50-80 km. A densidade do ar aqui é 200 vezes menor do que na superfície da Terra. A cor do céu na mesosfera parece preta, as estrelas são visíveis durante o dia. A temperatura do ar cai para -75 (-90)°С.

A uma altitude de 80 km começa termosfera. A temperatura do ar nesta camada aumenta acentuadamente até uma altura de 250 m, e depois se torna constante: a uma altura de 150 km atinge 220-240 °C; a uma altitude de 500-600 km, excede 1500 °C.

Na mesosfera e na termosfera, sob a ação dos raios cósmicos, as moléculas de gás se quebram em partículas de átomos carregadas (ionizadas), então essa parte da atmosfera é chamada de ionosfera- uma camada de ar muito rarefeita, localizada a uma altitude de 50 a 1000 km, constituída principalmente por átomos de oxigênio ionizado, moléculas de óxido nítrico e elétrons livres. Esta camada é caracterizada por alta eletrificação, e ondas de rádio longas e médias são refletidas a partir dela, como de um espelho.

Na ionosfera surgem auroras - o brilho de gases rarefeitos sob a influência de partículas eletricamente carregadas que voam do Sol - e são observadas flutuações acentuadas no campo magnético.

Exosfera

Exosfera- a camada externa da atmosfera, localizada acima de 1000 km. Essa camada também é chamada de esfera de dispersão, pois as partículas de gás se movem aqui em alta velocidade e podem ser espalhadas no espaço sideral.

Composição da atmosfera

A atmosfera é uma mistura de gases composta por nitrogênio (78,08%), oxigênio (20,95%), dióxido de carbono (0,03%), argônio (0,93%), uma pequena quantidade de hélio, neônio, xenônio, criptônio (0,01%), ozônio e outros gases, mas seu conteúdo é insignificante (Tabela 1). A composição moderna do ar da Terra foi estabelecida há mais de cem milhões de anos, mas o aumento acentuado da atividade de produção humana, no entanto, levou à sua mudança. Atualmente, há um aumento no teor de CO 2 em cerca de 10-12%.

Os gases que compõem a atmosfera desempenham vários papéis funcionais. No entanto, o principal significado desses gases é determinado principalmente pelo fato de que eles absorvem muito fortemente a energia radiante e, portanto, têm um efeito significativo na regime de temperatura Superfície e atmosfera da Terra.

Tabela 1. Composição química ar atmosférico seco perto da superfície da Terra

Azoto, o gás mais comum na atmosfera, quimicamente pouco ativo.

Oxigênio, ao contrário do nitrogênio, é um elemento quimicamente muito ativo. A função específica do oxigênio é a oxidação matéria orgânica organismos heterotróficos, pedras e gases suboxidados emitidos na atmosfera por vulcões. Sem oxigênio, não haveria decomposição de matéria orgânica morta.

O papel do dióxido de carbono na atmosfera é excepcionalmente grande. Entra na atmosfera como resultado dos processos de combustão, respiração dos organismos vivos, decomposição e é, antes de tudo, o principal material de construção para a criação de matéria orgânica durante a fotossíntese. Além disso, a propriedade do dióxido de carbono de transmitir radiação solar de ondas curtas e absorver parte da radiação térmica de ondas longas é de grande importância, o que criará o chamado Efeito estufa, que será discutido a seguir.

A influência nos processos atmosféricos, especialmente no regime térmico da estratosfera, também é exercida por ozônio. Este gás serve como um absorvedor natural da radiação ultravioleta solar, e a absorção da radiação solar leva ao aquecimento do ar. Os valores médios mensais do conteúdo total de ozônio na atmosfera variam dependendo da latitude da área e da estação em 0,23-0,52 cm (esta é a espessura da camada de ozônio à pressão e temperatura do solo). Há um aumento no teor de ozônio do equador para os pólos e curso anual com um mínimo no outono e um máximo na primavera.

Uma propriedade característica da atmosfera pode ser chamada de que o conteúdo dos principais gases (nitrogênio, oxigênio, argônio) muda ligeiramente com a altura: a uma altitude de 65 km na atmosfera, o teor de nitrogênio é de 86%, oxigênio - 19 , argônio - 0,91, a uma altitude de 95 km - nitrogênio 77, oxigênio - 21,3, argônio - 0,82%. A constância da composição do ar atmosférico vertical e horizontalmente é mantida por sua mistura.

Além dos gases, o ar contém vapor de água e particulas solidas. Este último pode ter origem natural e artificial (antropogênica). Estes são pólen de flores, minúsculos cristais de sal, poeira da estrada, impurezas de aerossol. Quando os raios do sol penetram na janela, eles podem ser vistos a olho nu.

Existem especialmente muitos materiais particulados no ar das cidades e grandes centros industriais, onde as emissões de gases nocivos e suas impurezas formadas durante a combustão do combustível são adicionadas aos aerossóis.

A concentração de aerossóis na atmosfera determina a transparência do ar, o que afeta a radiação solar que atinge a superfície da Terra. Os maiores aerossóis são núcleos de condensação (de lat. condensação- compactação, espessamento) - contribuem para a transformação do vapor de água em gotículas de água.

O valor do vapor d'água é determinado principalmente pelo fato de retardar a radiação térmica de ondas longas da superfície da Terra; representa o principal elo de grandes e pequenos ciclos de umidade; aumenta a temperatura do ar quando os leitos de água se condensam.

A quantidade de vapor de água na atmosfera varia ao longo do tempo e do espaço. Assim, a concentração de vapor de água perto da superfície da Terra varia de 3% nos trópicos a 2-10 (15)% na Antártida.

O conteúdo médio de vapor de água na coluna vertical da atmosfera em latitudes temperadas é de cerca de 1,6-1,7 cm (a camada de vapor de água condensado terá essa espessura). As informações sobre o vapor de água em diferentes camadas da atmosfera são contraditórias. Assumiu-se, por exemplo, que na faixa de altitude de 20 a 30 km, a umidade específica aumenta fortemente com a altura. No entanto, medições subsequentes indicam uma maior secura da estratosfera. Aparentemente, a umidade específica na estratosfera depende pouco da altura e chega a 2-4 mg/kg.

A variabilidade do conteúdo de vapor de água na troposfera é determinada pela interação da evaporação, condensação e transporte horizontal. Como resultado da condensação do vapor de água, as nuvens se formam e caem. precipitação na forma de chuva, granizo e neve.

Os processos de transição de fase da água ocorrem principalmente na troposfera, razão pela qual as nuvens na estratosfera (em altitudes de 20-30 km) e na mesosfera (próximo à mesopausa), chamadas de madrepérola e prata, são observadas relativamente raramente. , enquanto as nuvens troposféricas geralmente cobrem cerca de 50% de toda a superfície da Terra.

A quantidade de vapor de água que pode estar contida no ar depende da temperatura do ar.

1 m 3 de ar a uma temperatura de -20 ° C não pode conter mais de 1 g de água; a 0 °C - não mais que 5 g; a +10 °С - não mais que 9 g; a +30 °С - não mais que 30 g de água.

Conclusão: Quanto maior a temperatura do ar, mais vapor de água ele pode conter.

O ar pode ser rico e não saturado vapor. Portanto, se a uma temperatura de +30 ° C 1 m 3 de ar contém 15 g de vapor de água, o ar não está saturado com vapor de água; se 30 g - saturado.

Umidade absoluta- esta é a quantidade de vapor de água contida em 1 m 3 de ar. É expresso em gramas. Por exemplo, se eles disserem " umidade absoluta igual a 15", isto significa que 1 mL contém 15 g de vapor de água.

Humidade relativa- esta é a razão (em percentagem) do conteúdo real de vapor de água em 1 m 3 de ar para a quantidade de vapor de água que pode estar contida em 1 m L a uma dada temperatura. Por exemplo, se um boletim meteorológico for transmitido pelo rádio informando que a umidade relativa é de 70%, isso significa que o ar contém 70% do vapor de água que pode conter a uma determinada temperatura.

Quanto maior a umidade relativa do ar, t. quanto mais próximo o ar estiver da saturação, maior a probabilidade de cair.

Sempre alta (até 90%) umidade relativa é observada em zona equatorial, porque fica lá durante todo o ano aquecer ar e há uma grande evaporação da superfície dos oceanos. A mesma alta umidade relativa está nas regiões polares, mas apenas porque em Baixas temperaturas mesmo uma pequena quantidade de vapor de água torna o ar saturado ou próximo da saturação. Em latitudes temperadas, a umidade relativa varia sazonalmente - é mais alta no inverno e mais baixa no verão.

A umidade relativa do ar é especialmente baixa nos desertos: 1 m 1 de ar contém duas a três vezes menos do que a quantidade de vapor de água possível a uma determinada temperatura.

Para medir humidade relativa use um higrômetro (do grego hygros - molhado e metreco - eu meço).

Quando resfriado, o ar saturado não consegue reter a mesma quantidade de vapor d'água em si mesmo, ele engrossa (condensa), transformando-se em gotículas de neblina. A neblina pode ser observada no verão em uma noite clara e fresca.

Nuvens- este é o mesmo nevoeiro, só que não se forma na superfície da terra, mas a uma certa altura. À medida que o ar sobe, ele esfria e o vapor de água nele se condensa. As minúsculas gotículas de água resultantes formam as nuvens.

envolvidos na formação de nuvens assunto particular suspensa na troposfera.

As nuvens podem ter forma diferente, que depende das condições de sua formação (Tabela 14).

As nuvens mais baixas e mais pesadas são stratus. Eles estão localizados a uma altitude de 2 km da superfície da Terra. A uma altitude de 2 a 8 km, pode-se observar Nuvens Cumulus. As mais altas e mais leves são as nuvens cirros. Eles estão localizados a uma altitude de 8 a 18 km acima da superfície da Terra.

Proteção atmosférica

A principal fonte são empresas industriais e carros. Nas grandes cidades, o problema da contaminação por gases dos principais rodoviasé muito afiada. É por isso que em muitos principais cidades em todo o mundo, inclusive em nosso país, introduziu o controle ambiental da toxicidade dos gases de escape dos automóveis. Segundo especialistas, fumaça e poeira no ar podem reduzir pela metade o fluxo de energia solar para a superfície da Terra, o que levará a uma mudança nas condições naturais.

O espaço está cheio de energia. A energia preenche o espaço de forma desigual. Há lugares de sua concentração e descarga. Desta forma, você pode estimar a densidade. O planeta é um sistema ordenado, com a densidade máxima de matéria no centro e com uma diminuição gradual da concentração em direção à periferia. As forças de interação determinam o estado da matéria, a forma em que ela existe. A física descreve o estado agregado das substâncias: sólido, líquido, gás e assim por diante.

A atmosfera é o meio gasoso que envolve o planeta. A atmosfera da Terra permite o movimento livre e a passagem da luz, criando um espaço no qual a vida prospera.

A área da superfície da Terra até uma altura de aproximadamente 16 quilômetros (menos do equador aos pólos, também depende da estação do ano) é chamada de troposfera. A troposfera é a camada que contém cerca de 80% do ar da atmosfera e quase todo o vapor de água. É aqui que ocorrem os processos que moldam o clima. A pressão e a temperatura diminuem com a altura. A razão para a diminuição da temperatura do ar é um processo adiabático, quando o gás se expande, esfria. No limite superior da troposfera, os valores podem chegar a -50, -60 graus Celsius.

Em seguida vem a Estratosfera. Estende-se até 50 quilômetros. Nesta camada da atmosfera, a temperatura aumenta com a altura, adquirindo um valor no ponto mais alto de cerca de 0 C. O aumento da temperatura é causado pelo processo de absorção camada de ozônio raios ultravioleta. A radiação provoca uma reação química. As moléculas de oxigênio se decompõem em átomos únicos que podem se combinar com moléculas normais de oxigênio para formar ozônio.

A radiação do sol com comprimentos de onda entre 10 e 400 nanômetros é classificada como ultravioleta. Quanto menor o comprimento de onda da radiação UV, maior o perigo que ela representa para os organismos vivos. Apenas uma pequena fração da radiação atinge a superfície da Terra, além disso, a parte menos ativa de seu espectro. Esta característica da natureza permite que uma pessoa obtenha um bronzeado saudável.

A próxima camada da atmosfera é chamada de Mesosfera. Limites de aproximadamente 50 km a 85 km. Na mesosfera, a concentração de ozônio, que poderia reter a energia UV, é baixa, então a temperatura começa a cair novamente com a altura. No ponto de pico, a temperatura cai para -90 C, algumas fontes indicam um valor de -130 C. A maioria dos meteoróides queimam nesta camada da atmosfera.

A camada da atmosfera que se estende de uma altura de 85 km a uma distância de 600 km da Terra é chamada de Termosfera. A termosfera é a primeira a encontrar radiação solar, incluindo o chamado vácuo ultravioleta.

O vácuo UV é retardado pelo ar, aquecendo essa camada da atmosfera a temperaturas enormes. No entanto, como a pressão aqui é extremamente baixa, esse gás aparentemente incandescente não tem o mesmo efeito nos objetos que nas condições da superfície da Terra. Pelo contrário, objetos colocados em tal ambiente esfriarão.

A uma altitude de 100 km, passa a linha condicional "linha Karman", que é considerada o início do espaço.

Auroras ocorrem na termosfera. Nesta camada da atmosfera, o vento solar interage com o campo magnético do planeta.

A última camada da atmosfera é a Exosfera, uma camada externa que se estende por milhares de quilômetros. A exosfera é praticamente um lugar vazio, porém, o número de átomos vagando por aqui é uma ordem de grandeza maior do que no espaço interplanetário.

A pessoa respira ar. Pressão normal - 760 milímetros coluna de mercúrio. A uma altitude de 10.000 m, a pressão é de cerca de 200 mm. art. Arte. Nessa altitude, uma pessoa provavelmente pode respirar, pelo menos não por muito tempo, mas isso requer preparação. O estado será obviamente inoperável.

A composição gasosa da atmosfera: 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio, cerca de um por cento de argônio, todo o resto é uma mistura de gases representando a menor fração do total.

ESTRUTURA DA ATMOSFERA

Atmosfera(de outro grego ἀτμός - vapor e σφαῖρα - bola) - uma concha gasosa (geosfera) que envolve o planeta Terra. Sua superfície interna cobre a hidrosfera e parcialmente a crosta terrestre, enquanto sua superfície externa faz fronteira com a parte próxima da Terra do espaço sideral.

Propriedades físicas

A espessura da atmosfera é de cerca de 120 km da superfície da Terra. A massa total de ar na atmosfera é (5,1-5,3) 10 18 kg. Destes, a massa de ar seco é (5,1352 ± 0,0003) 10 18 kg, a massa total de vapor de água é em média 1,27 10 16 kg.

A massa molar do ar limpo e seco é de 28,966 g/mol, a densidade do ar na superfície do mar é de aproximadamente 1,2 kg/m 3 . A pressão a 0°C ao nível do mar é 101,325 kPa; temperatura crítica - -140,7 ° C; pressão crítica - 3,7 MPa; Cp a 0°C - 1,0048 103 J/(kg K), Cv - 0,7159 103 J/(kg K) (a 0°C). A solubilidade do ar em água (em massa) a 0 ° C - 0,0036%, a 25 ° C - 0,0023%.

Para "condições normais" na superfície da Terra são tomadas: densidade 1,2 kg/m 3, pressão barométrica 101,35 kPa, temperatura mais 20°C e umidade relativa do ar 50%. Esses indicadores condicionais têm um valor puramente de engenharia.

A estrutura da atmosfera

A atmosfera tem uma estrutura em camadas. As camadas da atmosfera diferem umas das outras na temperatura do ar, sua densidade, a quantidade de vapor de água no ar e outras propriedades.

Troposfera(grego antigo τρόπος - "virar", "mudança" e σφαῖρα - "bola") - a camada mais baixa e mais estudada da atmosfera, 8-10 km de altura nas regiões polares, até 10-12 km em latitudes temperadas, no equador - 16-18 km.

Ao subir na troposfera, a temperatura cai em média 0,65 K a cada 100 me atinge 180-220 K na parte superior. Essa camada superior da troposfera, na qual a diminuição da temperatura com a altura para, é chamada de tropopausa. A próxima camada da atmosfera acima da troposfera é chamada de estratosfera.

Mais de 80% da massa total do ar atmosférico concentra-se na troposfera, a turbulência e a convecção são altamente desenvolvidas, a parte predominante do vapor de água concentra-se, surgem nuvens, também se formam frentes atmosféricas, desenvolvem-se ciclones e anticiclones, bem como outras processos que determinam o tempo e o clima. Os processos que ocorrem na troposfera são principalmente devido à convecção.

A parte da troposfera dentro da qual as geleiras podem se formar na superfície da Terra é chamada de quionosfera.

tropopausa(do grego τροπος - virar, mudar e παῦσις - parar, cessar) - a camada da atmosfera na qual cessa a diminuição da temperatura com a altura; camada de transição da troposfera para a estratosfera. Na atmosfera terrestre, a tropopausa está localizada em altitudes de 8-12 km (acima do nível do mar) nas regiões polares e até 16-18 km acima do equador. A altura da tropopausa também depende da época do ano (a tropopausa é maior no verão do que no inverno) e da atividade ciclônica (é menor nos ciclones e maior nos anticiclones)

A espessura da tropopausa varia de várias centenas de metros a 2-3 quilômetros. Nos subtrópicos, as rupturas da tropopausa são observadas devido a poderosas correntes de jato. A tropopausa sobre certas áreas é frequentemente destruída e reformada.

Estratosfera(do latim stratum - piso, camada) - uma camada da atmosfera, localizada a uma altitude de 11 a 50 km. Uma ligeira mudança na temperatura na camada de 11-25 km (a camada inferior da estratosfera) e seu aumento na camada de 25-40 km de -56,5 para 0,8 °C (a camada superior da estratosfera ou região de inversão) são típicos. Tendo atingido um valor de cerca de 273 K (quase 0 °C) a uma altitude de cerca de 40 km, a temperatura mantém-se constante até uma altitude de cerca de 55 km. Essa região de temperatura constante é chamada de estratopausa e é a fronteira entre a estratosfera e a mesosfera. A densidade do ar na estratosfera é dezenas e centenas de vezes menor do que ao nível do mar.

É na estratosfera que se localiza a camada de ozonosfera ("camada de ozônio") (a uma altitude de 15-20 a 55-60 km), que determina o limite superior da vida na biosfera. O ozônio (O 3 ) é formado como resultado de reações fotoquímicas mais intensamente a uma altitude de ~30 km. A massa total de O 3 seria pressão normal uma camada com uma espessura de 1,7-4,0 mm, mas mesmo isso é suficiente para absorver a radiação ultravioleta do sol que é prejudicial à vida. A destruição do O 3 ocorre quando ele interage com radicais livres, NO, compostos contendo halogênios (incluindo "freons").

A maior parte da parte de comprimento de onda curto da radiação ultravioleta (180-200 nm) é retida na estratosfera e a energia das ondas curtas é transformada. Sob a influência desses raios, Campos magnéticos, as moléculas se quebram, ocorre ionização, nova formação de gases e outros compostos químicos. Esses processos podem ser observados na forma de luzes do norte, raios e outros brilhos.

Na estratosfera e nas camadas superiores, sob a influência da radiação solar, as moléculas de gás se dissociam - em átomos (acima de 80 km, CO 2 e H 2 dissociam-se, acima de 150 km - O 2, acima de 300 km - N 2). A uma altitude de 200-500 km, a ionização de gases também ocorre na ionosfera; a uma altitude de 320 km, a concentração de partículas carregadas (O + 2, O - 2, N + 2) é ~ 1/300 da concentração de partículas neutras. Nas camadas superiores da atmosfera existem radicais livres - OH, HO 2, etc.

Quase não há vapor de água na estratosfera.

Os voos para a estratosfera começaram na década de 1930. O voo no primeiro balão estratosférico (FNRS-1), que Auguste Picard e Paul Kipfer fizeram em 27 de maio de 1931 a uma altura de 16,2 km, é amplamente conhecido. Aviões comerciais modernos de combate e supersônicos voam na estratosfera em altitudes geralmente de até 20 km (embora o teto dinâmico possa ser muito maior). Balões meteorológicos de alta altitude sobem até 40 km; o recorde para um balão não tripulado é de 51,8 km.

Recentemente, nos círculos militares dos Estados Unidos, muita atenção foi dada ao desenvolvimento de camadas da estratosfera acima de 20 km, muitas vezes chamadas de "pré-espaço" (Eng. « perto do espaço» ). Supõe-se que dirigíveis não tripulados e aeronaves movidas a energia solar (como o NASA Pathfinder) serão capazes de muito tempo estar localizado a uma altitude de cerca de 30 km e fornecer vigilância e comunicações para áreas muito grandes, mantendo baixa vulnerabilidade aos sistemas de defesa aérea; tais dispositivos serão muitas vezes mais baratos que os satélites.

Estratopausa- a camada da atmosfera, que é a fronteira entre duas camadas, a estratosfera e a mesosfera. Na estratosfera, a temperatura aumenta com a altitude, e a estratopausa é a camada onde a temperatura atinge o seu máximo. A temperatura da estratopausa é de cerca de 0 ° C.

Esse fenômeno é observado não apenas na Terra, mas também em outros planetas com atmosfera.

Na Terra, a estratopausa está localizada a uma altitude de 50 a 55 km acima do nível do mar. A pressão atmosférica é cerca de 1/1000 da pressão ao nível do mar.

Mesosfera(do grego μεσο- - "meio" e σφαῖρα - "bola", "esfera") - a camada da atmosfera em altitudes de 40-50 a 80-90 km. Caracteriza-se por um aumento da temperatura com a altura; a temperatura máxima (cerca de +50°C) está localizada a uma altitude de cerca de 60 km, após o que a temperatura começa a diminuir para -70° ou -80°C. Tal diminuição da temperatura está associada à absorção energética da radiação solar (radiação) pelo ozônio. O termo foi adotado pela União Geográfica e Geofísica em 1951.

A composição gasosa da mesosfera, bem como das camadas atmosféricas inferiores, é constante e contém cerca de 80% de nitrogênio e 20% de oxigênio.

A mesosfera é separada da estratosfera subjacente pela estratopausa e da termosfera sobrejacente pela mesopausa. A mesopausa coincide basicamente com a turbopausa.

Os meteoros começam a brilhar e, via de regra, queimam completamente na mesosfera.

Nuvens noctilucentes podem aparecer na mesosfera.

Para voos, a mesosfera é uma espécie de "zona morta" - o ar aqui é rarefeito demais para suportar aviões ou balões (a uma altitude de 50 km, a densidade do ar é 1000 vezes menor que ao nível do mar), e ao mesmo tempo muito denso para voos artificiais, satélites em uma órbita tão baixa. Estudos diretos da mesosfera são realizados principalmente com a ajuda de foguetes meteorológicos suborbitais; em geral, a mesosfera foi estudada pior do que outras camadas da atmosfera, em conexão com as quais os cientistas a chamaram de “ignorosfera”.

mesopausa

mesopausa A camada da atmosfera que separa a mesosfera e a termosfera. Na Terra, está localizado a uma altitude de 80 a 90 km acima do nível do mar. Na mesopausa, há uma temperatura mínima, que é de cerca de -100 ° C. Abaixo (a partir de uma altura de cerca de 50 km) a temperatura cai com a altura, acima (até uma altura de cerca de 400 km) volta a subir. A mesopausa coincide com o limite inferior da região de absorção ativa dos raios X e o menor comprimento de onda da radiação ultravioleta do Sol. Nuvens prateadas são observadas nesta altitude.

A mesopausa existe não apenas na Terra, mas também em outros planetas com atmosfera.

Linha Karman- altura acima do nível do mar, que é convencionalmente aceito como o limite entre a atmosfera da Terra e o espaço.

Conforme definido pela Fédération Aéronautique Internationale (FAI), a Linha Karman está a uma altitude de 100 km acima do nível do mar.

A altura recebeu o nome de Theodor von Karman, um cientista americano de origem húngara. Ele foi o primeiro a determinar que a essa altitude a atmosfera se torna tão rarefeita que a aeronáutica se torna impossível, pois a velocidade da aeronave, necessária para criar sustentação suficiente, torna-se maior que a primeira velocidade cósmica e, portanto, para atingir maiores altitudes, é necessário usar os meios da astronáutica.

A atmosfera da Terra continua além da linha de Karman. parte externa atmosfera da Terra, a exosfera, se estende a uma altura de 10 mil km ou mais, em tal altitude a atmosfera consiste principalmente de átomos de hidrogênio que podem deixar a atmosfera.

Alcançar a Linha Karman foi a primeira condição para o Prêmio Ansari X, pois esta é a base para reconhecer o voo como um voo espacial.