Полякова Л.С., Кашарин Д.В. Метеорология и климатология Состав и строение атмосферы

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

1.3. Состав и строение атмосферы

Атмосфера – это газообразная оболочка Земли. Она состоит из смеси газов, называемой воздухом, в которой находятся во взвешенном состоянии жидкие и твердые частицы.
В состав атмосферного воздуха у земной поверхности входит водяной пар, поэтому воздух является влажным. Воздух без водяного пара называют сухим. У земной поверхности сухой воздух на 78% по объему состоит из азота (N2) и на 21% – из кислорода. Чуть менее 1% приходится на аргон (Ar), 0,03% – на углекислый газ (СО2). Многочисленные другие газы входят в состав воздуха в тысячных, миллионных и еще меньших долях процента. Это криптон (Kr), ксенон (Хе), неон (Ne), гелий (Не), водород (Н), озон (O3), йод (J), радон (Rn), метан (СНД аммиак (NH3), перекись водорода (Н2O2), закись азота (N2O) и др.
Процентный состав сухого воздуха у земной поверхности постоянен и практически одинаков повсюду. Существенно может меняться только содержание углекислого газа.
Процентное содержание водяного пара во влажном воздухе у земной поверхности составляет в среднем от 0,2% в полярных широтах до 2,5% у экватора, а в отдельных случаях колеблется почти от 0 до 4%. В связи с этим становится переменным и процентное соотношение других газов во влажном воздухе.
Общая масса атмосферы составляет немного более 5•1015 т. Это примерно в миллион раз меньше массы Земного шара. При этом половина всей массы атмосферы находится в нижних 5 км, 3/4 – в нижних 10 км и 95% – в нижних 20 км.

Атмосфера состоит из нескольких концентрических слоев, отличающихся по температурным и иным условиям. Нижняя часть атмосферы до высоты 10-15 км, носит название тропосферы. В ней сосредоточено 4/5 всей массы атмосферного воздуха. Для тропосферы характерно падение температуры с высотой в среднем на 0,6°/100 м.
Самый нижний тонкий слой тропосферы (в несколько метров или десятков метров высотой), носит название приземного слоя. Физические процессы в этом слое отличаются своеобразием, вследствие близости к земной поверхности. Слой от земной поверхности до высоты порядка 1000 м называется слоем трения. В этом слое под влиянием земной поверхности скорость ветра ослаблена по сравнению с вышележащими слоями.
Выше тропосферы до высоты 50-55 км лежит стратосфера, характеризующаяся ростом температуры с высотой. Переходный слой между тропосферой со стратосферой носит название тропопаузы. Преимущественно в стратосфере содержится атмосферный озон, поэтому ее также называют озоносферой. Рост температуры с высотой в стратосфере объясняется поглощением солнечной радиации озоном.
Над стратосферой, примерно до высоты 80 км, лежит слой мезосферы. Здесь температура с высотой падает до нескольких десятков градусов ниже нуля.
Верхняя часть атмосферы над мезосферой, характеризуется очень высокими температурами и носит название термосферы. В ней различают две части: ионосферу, которая простирается до высоты порядка тысячи километров и лежащую над ней экзосферу, переходящую в земную корону. Ионосфера отличается очень сильной ионизацией воздуха.
В экзосфере отдельные частицы могут иметь скорости, достаточные чтобы преодолеть притяжение земли и вылететь из атмосферы в мировое пространство. Поэтому экзосферу называют еще сферой рассеяния.
С помощью ракет и спутников удалось установить, что водород, ускользающий из экзосферы, образует вокруг Земли земную корону, простирающуюся более чем до 20000 км. Плотность газа, однако, в ней ничтожно мала.

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу