Поняття про атмосферу.
Атмосфера - це газова оболонка (повітря), навколишнє земну кулю і пов'язана з ним силою тяжіння. Вона являє собою суміш газів, водяної пари і домішок (аерозолів). По складу повітря біля поверхні землі містить 78% азоту (N2) і близько 21% кисню (О2), тобто на ці два елементи припадає близько 99% обсягу повітря. Помітна частка належить аргону (Аr) - 0,9%. Важливі складові частини атмосфери - озон (О3), вуглекислий газ (СО2), а також водяна пара. Значення цих газів визначається перш за все тим, що вони дуже сильно поглинають променисту енергію і тим самим істотно впливають на температурний режим поверхні землі і атмосфери.
Вуглекислий газ є однією з найважливіших складових частин живлення рослин. Він надходить в атмосферу в результаті процесів горіння, дихання живих організмів і гниття, витрачається ж в процесі засвоєння його рослинами.
Озон, велика частина якого зосереджена в так званому озоновому шарі (озоновий екран), служить природним поглиначем ультрафіолетового випромінювання Сонця, згубного для живих організмів.
До складу атмосферного повітря входять також численні зважені в ньому тверді і рідкі домішки - так звані аерозолі. Вони мають природне і штучне (антропогенне) походження (пил, сажа, попіл, кристалики льоду і морської солі, крапельки води, мікроорганізми і т.д.).
Сучасний склад повітря Землі встановився принаймні кілька сотень мільйонів років тому і залишався незмінним до тих пір, поки різко НЕ зросла виробнича діяльність людини. У поточному столітті відзначається збільшення вмісту СО2 по всій земній кулі приблизно на 10 - 12%.
Атмосфера має складну будову. Відповідно до зміни температури з висотою виділяють чотири шари: тропосферу (до 12 км), стратосферу (до 50 до м), верхні шари атмосфери, в які входять мезосфера (до 80 км) і термосфера, поступово переходить в міжпланетний простір. У тропосфері і мезосфері температура повітря з висотою знижується, а в стратосфері і термосфере, навпаки, підвищується (рис. IV.1).
Тропосфера - нижній шар атмосфери, висота якого змінюється від 8 км над полюсами до 17 км над екватором (в середньому 12 км). У ній зосереджено до 4/5 всієї маси атмосфери і майже всю водяну пару. У складі повітря переважають азот, кисень, аргон і вуглекислий газ. Повітря тропосфери нагрівається від земної поверхні - поверхні води і суші. У тропосфері повітря постійно перемішується. Конденсуються водяні пари, утворюються тумани і хмари, випадають дощі, відбуваються грози і бурі. Температура з висотою убуває в середньому на 0,6 ° С на кожні 100 м, а на верхній межі вона становить -70 ° С в районі екватора і -65 ° С над Північним полюсом.
Стратосфера - другий шар атмосфери, розташований над тропосферою. Він простягається до висоти 50 км. Гази в стратосфері постійно перемішуються, в нижній її частині спостерігаються стійкі так звані струменеві течії повітря швидкістю до 300 км / ч. Колір неба в стратосфері видається не блакитним, як в тропосфері, а фіолетовим. Це пояснюється розрідженістю повітря, в результаті якої сонячні промені майже не розсіюються. У стратосфері дуже мало водяної пари, немає активних процесів облакообразованія і опадів. Зрідка в стратосфері на висоті »30 км в високих широтах виникають тонкі яскраві хмари, звані перламутровими. Саме в стратосфері, приблизно на висоті 20-30 км виділяється шар максимальної концентрації озону - озоновий шар (озоновий екран, озоносфера). Завдяки озону температура в стратосфері і на верхній межі виявляється в межах +50 + 55 ° С.
Вище стратосфери розташовуються високі шари атмосфери - мезосфера і термосферу.
Мезосфера - середня сфера простягається від 40-45 до 80-85 км. Колір неба в мезосфері здається чорним, вдень і вночі видно яскраві немерехтливе зірки. Температура знижується до 75-90 ° С нижче нуля.
Термосфера простягається від мезосфери і вище. Її верхню межу припускають на висоті 800 км. Переважно складається з іонів, що утворилися під впливом космічних променів, дію яких на молекули газу призводить до їх розпаду на заряджені частинки атомів. Шар іонів в термосфере називають іоносферою, для якої характерна висока наелектризованість і від якої, як від дзеркала, відбиваються довгі і середні радіохвилі. У іоносфері виникають полярні сяйва - світіння розріджених газів під впливом електрично заряджених летять від Сонця частинок.
Термосфера характеризується наростаючим підвищенням температури: на висоті 150 км вона досягає 220-240 ° С; на висоті 500-600 км перевищує 1500 ° С.
Вище термосфери (тобто вище 800 км) розташована зовнішня сфера, сфера розсіювання - екзосфера, що тягнеться до декількох тисяч кілометрів.
Умовно вважається, що атмосфера простягається до висоти 3000 км.