Атмосфера Земли

1.

Атмосфера Земли
Атмосфе́ра Земли́ (от. др.-греч. ἀτμός —
пар и σφαῖρα — шар) — газовая оболочка,
окружающая планету Земля, одна из
геосфер. Внутренняя поверхность
атмосферы покрывает гидросферу и
частично земную кору, внешняя
переходит в околоземную часть
космического пространства.

2.

Свойства атмосферы Земли
• Верхняя граница атмосферы принята условно на расстоянии в 10001200 км от поверхности Земли. Именно эта часть атмосферы Земли
вращается вместе с планетой вокруг своей оси и вокруг Солнца,
плавно переходя в космическое пространство на уровне экзосферы.
• Нижняя граница находится на поверхности планеты. Атмосфера
связана с другими геосферами тепловлагообменном, её газы есть в
почве, воде, в живых организмах.
• Для человека космос начинается уже на высоте в 19-20 км. Из-за
низкого давления на этом уровне температура кипения воды
сравнивается с температурой тела человека (36,6°С), что приводит к
закипанию внутренней среды организма.
• Атмосфера Земли вместе с планетой вращается против часовой
стрелки – с запада на восток. Из-за вращения она, как и Земля,
приобретает форму эллипсоида, то есть у экватора её толщина
больше, чем у полюсов. Источником энергии для процессов,
происходящих в воздушной оболочке является электромагнитное
излучение Солнца.

3.

Толщина атмосферы Земли ….
Толщина
слоя
газовой
оболочки
над Землей
около
100- 120 км

4.

5.

Состав и свойства атмосферы
• Состав защитной оболочки: Азот – 78%. Кислород – 20,9%. Смесь
прочих газов – 1,1% (озон, аргон, неон, гелий, метан, криптон,
водород, ксенон, углекислый газ, водяные пары). Газовая смесь
выполняет важную функцию – поглощение излишнего
количества солнечной энергии.
• Состав атмосферы изменяются в зависимости от высоты.
Так на высоте 65 км от поверхности Земли азота в ней будет
содержаться уже 86%, кислорода – всего 19%.
• Значение атмосферы для жизни на земле крайне велико, так как
она предохраняет планету от столкновения с космическими
телами ( входя в плотные слои атмосферы они разрушаются и
сгорают), обеспечивает оптимальные показатели для
формирования и развития жизни (газовый состав атмосферы
благоприятен для живых организмов).

6.

Крупный циклон в атмосфере над
Карибским морем
Верхняя граница
атмосферы

7.

Атмосферные процессы
В атмосфере наблюдаются следующие процессы:
теплообмен
испарение и конденсация влаги (образование облаков)
массоперенос (ветры, ураганы, см ерчи)
присутствие примесей (пыль, аэрозоли)
оптические феномены (полярные сияния, галло)
акустические явления (гром)
электрические разряды (молнии)
магнитные поля (атмосферно электричество)
распространение электромагнитных колебаний
протекание всевозможных химических реакций
сгорание небесных тел (метеоры и метеориты)

8.

Атмосферные явления
Электрические заряды, накопленные в облаках пара, поляризуются, затем
возникает разрядка энергии между облаков и между облаками и земной поверхностью.
Торнадо (смерч)
и молния
Смерчи возникают
в зоне активного
смешения теплого и
холодного воздуха

9.

Циклонический вихрь - буря над Кубой

10.

Вид на крупный циклон со спутника
«Глаз циклона»

11.

ТРОПОСФЕРА – слой жизни
• Тропосфера – это самый нижний слой атмосферы, толщина
которого над полюсами составляет 8-10 км, в умеренных
широтах 10-12 км, а над экватором 16-18 км.
• Воздух в тропосфере нагревается от земной поверхности, т. е.
от суши и воды. Температура воздуха в этом слое с высотой
понижается в среднем на 0,6 °С на каждые 100 м. (это ГРАДИЕНТ)
• У верхней границы тропосферы темп. достигает -55 °С. При этом
в районе экватора на верхней границе тропосферы температура
воздуха составляет -70 °С, а в районе Северного полюса -65 °С.
• В тропосфере сосредоточено около 80 % массы атмосферы.
В ней находится почти весь водяной пар, возникают грозы, бури,
облака и осадки, а также происходит вертикальное (конвекция)
и горизонтальное (ветер) перемещение воздуха. Можно сказать,
что погода в основном формируется в тропосфере.

12.

СТРАТОСФЕРА
• Стратосфера – это слой атмосферы, расположенный над
тропосферой на высоте от 8 до 50 км. Цвет неба в этом слое
кажется фиолетовым, что объясняется разреженностью
воздуха, из-за которой солнечные лучи почти не
рассеиваются. В стратосфере сосредоточено 20 % массы
атмосферы.
• Воздух в этом слое разрежен, практически нет водяного пара,
а потому облаков и осадков почти не образуется. Однако в
стратосфере наблюдаются устойчивые воздушные течения,
скорость которых достигает аж 300 км/ч.
• В этом слое сосредоточен озон. Тот самый озон, который
поглощает ультрафиолетовые лучи, не пропуская их к Земле и
тем самым защищая живые организмы на нашей планете.
Благодаря озону температура воздуха на верхней границе
стратосферы находится в пределах от -50 до 4-55 °С.
• Между стратосферой и следующим слоем расположена
переходная зона — стратопауза.

13.

ТЕРМОСФЕРА
• Над мезосферой, на высоте 100 километров над уровнем моря,
проходит линия Кармана — условная граница между Землей и
космосом. Хотя там и присутствуют газы, которые вращаются
вместе с Землей и технически входят в атмосферу, их количество
выше линии Кармана несоизмеримо мало. Поэтому любой полет,
который выходит за высоту 100 километров, уже считается
космическим.
• Термосфера поднимается до высоты 800 километров и отличается
чрезвычайно высокой температурой — на высоте 400 километров
она достигает максимума в 1800°C! (Очень высокая энергия
разреженных молекул. Здесь почти вакуум).
• Но космические аппараты остаются целыми в термосфере !
• Все дело в разреженности газов в верхней атмосфере. Давление в
термосфере в 1.000.000 меньше чем у поверхности Земли!

14.

ЭКЗОСФЕРА
• Экзосфера — внешний слой атмосферы, расположенный выше
1000 км. Этот слой еще называют сферой рассеивания, так как
частицы газов движутся здесь с большой скоростью и могут
рассеиваться в космическое пространство.
• Размеры экзосферы Земли невероятно велики — она
перерастает в корону Земли, геокорону, которая растянута до
100 тысяч километров от планеты. Она очень разрежена —
концентрация частиц в миллионы раз меньше плотности
обычного воздуха.
• Именно в экзосфере происходит выветривание атмосферы
Земли — потеря самых легких частиц воздуха. Из-за большого
расстояния от гравитационного центра планеты частички легко
отрываются от общей газовой массы и выходят на собственные
орбиты.
• Это явление называется диссипацией атмосферы. Наша
планета ежесекундно теряет 3 килограмма водорода и 50
грамм гелия из атмосферы. Только эти частицы достаточно
легки, чтобы покинуть общую газовую массу.

15.

Значение атмосферы Земли
• Атмосфера является наиболее легкой геосферой Земли, тем не
менее ее влияние на многие земные процессы очень велико.
• Благодаря атмосфере стало возможно зарождение и
существование жизни на земной поверхности. Современные
животные не могут обходиться без кислорода, а большинство
растений, водорослей и цианобактерий — без углекислого
газа.
• Кислород используется животными для дыхания, углекислый
газ — растениями в процессе фотосинтеза, благодаря чему
создаются необходимые растениям для жизнедеятельности
сложные органические вещества, такие как, разнообразные
соединения углерода, углеводы, аминокислоты, жирные
кислоты.
• Важной для нормальной жизнедеятельности организмов на
Земле является роль атмосферы как защитника нашей планеты
от ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца,
космических лучей, метеоров.

16.

Защитная роль атмосферы
Подавляющую часть излучения задерживают верхние слои
атмосферы — стратосфера и мезосфера. В результате этого
проявляются такие электрические явления, как полярные сияния.
Остальная, меньшая часть излучения, рассеивается.
Атмосфера сглаживает суточные колебания и служит регулятором
сезонных колебаний температур, сохраняя поверхность Земли
от чрезмерного нагревания днём и охлаждения ночью.
Атмосфера, благодаря наличию в её составе водяного пара,
углекислого газа, метана и озона, легко пропускает солнечные
лучи, нагревающие её нижние слои и подстилающую поверхность,
но задерживает обратное тепловое (ИК) излучение от земной
поверхности в виде длинноволновой радиации. Эта особенность
атмосферы называется парниковым эффектом. Без него
суточные колебания температур нижних слоёв атмосферы
достигали бы колоссальных величин: до 200° С и сделали бы
невозможным существование жизни в том виде, в котором мы её
знаем.

17.

Эмиссия парниковых газов СО2 и СH4 (метан)

18.

19.

Нагрев земной поверхности
Вследствие шарообразности планеты, разные участки на Земле
нагреваются неравномерно. Низкие широты нашей планеты, т.е.
области субтропиков и тропиков, получают от Солнца значительно
больше тепла больше чем средние и высокие широты , особенно
Арктика и Антарктика.
Вследствие разной отражающей способности поверхности Земли
(альбедо), по-разному нагреваются материки и океаны.
Материки и нагреваются и охлаждаются гораздо быстрее.
Океаны долго поглощают тепло, но в тоже время и также долго его
отдают. Теплый воздух над материком более легкий, поэтому
поднимается вверх. Его место у поверхности занимает холодный,
более тяжелый воздух подтекающий с океанов. Так образуется
ветер (бриз, дующий с моря на сушу) и формируется погода.
А ветер в свою очередь приводит к процессам физического и
химического выветривания, последние из которых формируют
экзогенные формы рельефа (эрозионные, аккумулятивные).

20.

Облака
• Вода на Земле существует не только в необъятном океане
и многочисленных реках. Около 5,2 ×10^15 млн тонн воды
находится в атмосфере (пар и капли).
• Вода присутствует практически везде — доля пара в
воздухе колеблется от 0,1% до 2,5% объема в зависимости
от температуры и местоположения. Больше всего воды
собрано в облаках, где она хранится не только в виде газа,
но и в маленьких капельках и ледяных кристаллах.
Концентрация воды в тучах достигает 10г/м3.
• Объем некоторых облаков достигает несколько
кубических километров, а масса воды в них
соответственно исчисляется десятками и сотнями тонн.
• Облака бывают разных видов и свойств.
• Появление определенных типов облаков может быть
основой прогноза погоды.

21.

Типзация облаков

22.

23.

Облака над Норвегией

24.

Аномалии погоды
Снег в Сахаре , январь 2021