Из каких слоев состоит атмосфера, особенности структуры

Что представляет собой атмосфера Земли

Земная атмосфера образована смесью газов — воздухом. Его основные компоненты — азот и кислород в примерном соотношении четыре к одному. В меньших концентрациях содержатся аргон, углекислый газ, неон, гелий, метан, криптон, водород, закись азота, ксенон, двуокись серы и азота, озон, аммиак. 

Современная наука установила, что потоки энергии из глубоких слоев Солнца проникают в космическое пространство за орбиту нашей планеты до внешних пределов Солнечной системы. Этот солнечный ветер обтекает магнитное поле Земли и формирует сферическую оболочку земной атмосферы с нижней, земной, и верхней, внешней и открытой со стороны межпланетного пространства, границей.

В атмосферном слое высотой до 95 км (гомосфере) содержание основных газов постоянно. Чем дальше от Земли (гетеросфера), тем более изменчив этот состав.

Слои атмосферы по порядку от поверхности Земли

Схема строения земной оболочки состоит из основных и переходных слоев в соответствии с характером изменения температуры с высотой.  

Тропосфера. Самый нижний и самый плотный слой атмосферы расположен от поверхности Земли до высоты 8 км над полюсами, 10 км в умеренных широтах и 18 км в тропиках. С каждым километром вверх температура понижается на 6 градусов, растет и сила ветра. Приграничный слой называют «кухней погоды»: здесь формируются метеорологические явления и зарождаются осадки, туманы, грозы.

Тропосфера содержит до 75-80 процентов всей массы атмосферы и большую часть атмосферного водяного пара. Последнее обстоятельство стало причиной формирования облаков. Если же облака состоят из ледяных кристаллов, то могут встречаться и в более высоких слоях.

Знакомые авиапилотам турбулентность и мощные воздушные течения тоже берут начало на этих высотах. В переходном слое толщиной от нескольких сотен метров до 2 км, тропопаузе, замедляется или вовсе прекращается падение температуры.  

Стратосфера. Простирается до 50 км в высоту, с высотой растет и температура за счет молекул озона. В озоносфере сосредоточена пятая часть массы атмосферы. Водяного пара здесь уже почти нет, нет и условий для образования обычных облаков. Заканчивается стратопаузой.

Мезосфера. В оболочке выше переходной стратопаузы, доходящей до высоты 80–85 км, происходит понижение температуры до минимальных показателей в атмосфере. Рекорд в –110°С был зарегистрирован метеорологическими ракетами, запущенными с американо-канадской установки в Форт-Черчилле.

Мезопауза совпадает с нижней границей области активного поглощения рентгеновского и коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца, что сопровождается нагреванием и ионизацией газа.

Термосфера. Слой непрерывного повышения температуры до 600 км в высоту. Чем выше — тем ниже становится давление и плотность газа. Термопауза расположена над термосферой, отстоит от земной поверхности примерно на 650 км. В ней температура перестает повышаться.

Основные характеристики ионосферы — высокая наэлектризованность, как от зеркала отражающая длинные и средние радиоволны, резкие колебания магнитного поля и свечение разреженных газов от электрически заряженных, летящих от Солнца частиц. Так образуются полярные сияния.

Экзосфера. Внешний слой атмосферы, который простирается до 2-3 тыс. км.

Значение атмосферы в жизни Земли

Воздух. Кислород, содержащийся в газовой смеси земной атмосферы, необходим для дыхания всем живым организмам планеты, для химических реакций, непрерывно протекающих в их клетках, тканях и органах. В процессе реакций с участием кислорода сгорают вещества, поступившие с пищей, и высвобождается заключенная в них энергия, направляемая на синтез веществ, сокращение мышцы, работу внутренних органов.

Часть микроорганизмов использует для жизнедеятельности азот, также содержащийся в воздухе. При участии углекислого газа происходит процесс фотосинтеза растений, живет биосфера планеты. 

Защита. Атмосфера, как барьер, принимает и смягчает действие космического излучения и обеспечивает условия для развития и существования жизни на Земле. Озоновый слой стратосферы служит своеобразной солнечной батареей, аккумулирующей солнечную энергию, и одновременно защитным зонтиком от жесткого ультрафиолета.

Обеспечение. Углекислый газ поглощает инфракрасное излучение Земли и возвращает обратно львиную его долю. Так образуется воздушное «покрывало», которое не дает планете остыть и поддерживает оптимальную для жизни температуру.

Водяные пары в виде облаков в холодное и ночное время не допускают снижения температуры воздуха и земной поверхности. В теплое и дневное время они не допускают накаливания поверхности солнечными лучами, и смягчают климат в целом. 

Атмосферы других планет солнечной системы, краткое описание

Наблюдения современной эпохи показали, что газовые атмосферы других планет Солнечной системы значительно отличаются от земной. 

Атмосфера ближайшей к Солнцу Венеры состоит из углекислого газа, не выпускает наружу тепло горячей звезды и создает парниковый эффект до +500°С на поверхности.

Температура поверхности Марса в определенное время суток более приемлема, но оболочка из смеси углекислого газа и незначительных примесей азота, аргона, кислорода и водяного пара не пригодна для дыхания человека.

Оболочки Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна преимущественно схожи: водород, гелий с добавлением метана, аммиака, сероводорода и воды. При этом плотность газов в оболочке Сатурна высока настолько, что ученым доступны для наблюдения только ее верхние слои с облаками из замерзшего аммиака и сверхураганным ветром порывами до 1500 км в час.

Единственным источником тепла и энергии самой холодной планеты системы, Урана, является Солнце. Яркая характеристика Нептуна (окрашенная в синий цвет атмосфера) вызвана способностью метана поглощать красную часть света. В разреженной атмосфере Меркурия давление у поверхности в 500 млрд раз меньше, чем у Земли.