Какая часть всего воздуха содержится в тропосфере
Тропосфе́ра (др.-греч. τρόπος «поворот, изменение» + σφαῖρα «шар») — нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8—10 км, в умеренных широтах до 10—12 км, на экваторе — 16—18 км[1][2].
Благодаря своим свойствам, приповерхностные слои тропосферы высотой до нескольких десятков метров являются основной средой обитания многих живых организмов: растений, животных и человека[3].
Термин «тропосфера», как обозначение нижней части земной атмосферы, возник в 1908 году благодаря французскому метеорологу Леону Тейсерену де Бору[4].
Составляющие элементы[править | править код]
Слой тропосферы, непосредственно прилегающий к земной поверхности, называется пограничным слоем атмосферы. Его толщина варьируется от нескольких сотен метров до двух-трёх километров. Эта часть тропосферы находится под постоянным воздействием условий текущего состояния земной поверхности[5]. Над пограничным слоем атмосферы расположена так называемая свободная атмосфера, на которую термическое и аэродинамическое влияние подстилающего ландшафта обычно пренебрежимо мало. Однако, в экваториальных районах влияние земной поверхности может простираться на всю толщу тропосферы[1].
Часть тропосферы, в пределах которой на земной поверхности возможно зарождение ледников, называется хионосфера[6].
Свойства тропосферы[править | править код]
Тропосфера неоднородна в вертикальном направлении вдоль земной поверхности. Ее электрические параметры меняются при изменении метеорологических условий. В тропосфере происходит рефракция радиоволн, поэтому распространение земных радиоволн зависит от состояния тропосферы. Тропосфера обуславливает распространение тропосферных радиоволн, которое связано с рассеянием и отражением радиоволн от неоднородностей тропосферы.
Средняя по планете температура в нижних слоях тропосферы (на поверхности Земли) составляет примерно 15°, а в верхней части тропосферы она снижается до —63°. При подъёме в тропосфере на 100 метров давление воздуха падает примерно на 10 миллибар[4], а температура понижается в среднем на 0,65 градуса. Верхний слой тропосферы, в котором снижение температуры с высотой прекращается, называют тропопаузой[1].
В тропосфере сосредоточено более 80 % всей массы всех атмосферных газов, включая практически весь атмосферный водяной пар и большую часть атмосферных примесей. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, формируются и атмосферные фронты, благодаря так называемой бароклинной неустойчивости развиваются циклоны и антициклоны, а также другие процессы, определяющие погоду и климат[1].
Происходящие в тропосфере процессы обусловлены, прежде всего, конвекцией.
В тропосфере часто встречаются так называемые температурные инверсии, которые могут наблюдаться как в приземном слое, так и в свободной атмосфере[2].
Следующий, расположенный выше тропосферы, слой атмосферы называется стратосфера.
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 3 4 Курганский, 2016, с. 433.
- ↑ 1 2 Хромов, Мамонтова, 1974, Тропосфера, с. 494.
- ↑ БСЭ, 1977, с. 247.
- ↑ 1 2 Philander, 2008, Troposphere, p. 983.
- ↑ Philander, 2008, Troposphere, p. 984.
- ↑ Хионосфера — статья из Большой советской энциклопедии (3-е издание)
Литература[править | править код]
- С. П. Хромов, Л. И. Мамонтова. Метеорологический словарь. — 3-e. — Л. : «Гидрометеоиздат», 1974. — УДК 551.5(03)(G).
- Тропосфера / М. В. Курганский // Телевизионная башня — Улан-Батор [Электронный ресурс]. — 2016. — С. 433. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 32). — ISBN 978-5-85270-369-9.
- Тропосфера // Тихоходки — Ульяново. — М. : Советская энциклопедия, 1977. — С. 247. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 26).
- Тропосфера — статья из Большой советской энциклопедии (3-е издание)
- Encyclopedia of Global Warming and Climate Change : [англ.] / S. G. Philander. — Los Angeles, London, New Delhi, Singapore : SAGE, 2008. — P. 983. — ISBN 978-1-4129-5878-3.
Ссылки[править | править код]
- Структура атмосферы (в том числе тропосферы) и особенности проявления её элементов.
Источник
Тропосфера – это один из слоев атмосферы Земли. Она имеет наибольшее влияние на планету и лучше всего изучена человеком. Какой состав имеет тропосфера? Какими свойствами она обладает?
Слои атмосферы
Газовая оболочка нашей планеты называется атмосферой. Она словно обволакивает Землю. В нижней части она соприкасается с земной корой и поверхностью гидросферы, в верхней части – соединяется с космическим пространством.
Атмосфера движется вместе с планетой и удерживается около неё благодаря силам гравитации. Её свойства, такие как плотность, состав, температура, влажность, неодинаковы на разных уровнях. В зависимости от их характера газовую оболочку разделяют на несколько зон – слоев. Какими слоями обладает атмосфера?
Тропосфера является самым нижним. Здесь формируется погода, возникают облака. Дальше следует стратосфера. В ней содержится много озона, который задерживает часть ультрафиолетового излучения, делая его менее опасным для нас. Самым холодным слоем является мезосфера. Температура в нем опускается ниже -90 градусов.
Примерно с высоты 90 и до 500 километров находится термосфера. Именно в этом слое происходит полярное сияние. Из-за большого количества ионизированных атомов мезосфера и термосфера объединяются под названием “ионосфера”. Последний слой – экзосфера. Он сильно разрежен и не имеет четкой внешней границы, плавно сливаясь с межпланетным пространством.
Тропосфера
Тропосфера – это слой атмосферы, который начинается от самой поверхности Земли. Он оказывает на планету наибольшее влияние. Высота тропосферы зависит от географической широты. В полярных регионах она заканчивается на высоте 10 километров, в экваториальных областях её верхняя граница достигает 18 километров.
Нижняя часть тропосферы называется планетарным пограничным уровнем. Его толщина составляет от одного до двух километров. Здесь происходит наиболее активное взаимодействие воздушной оболочки с гидросферой и твердой земной поверхностью.
К стратосфере тропосфера не примыкает напрямую. Между ними есть промежуточный слой – тропопауза, толщина которого составляет от нескольких сотен метров до двух километров. Температура в нем не изменяется с высотой, в отличие от тропосферы. Высота слоя может изменяться: с циклонами она уменьшается, с антициклонами – увеличивается.
Состав
Тропосфера – это наиболее весомая часть атмосферы. На неё приходится больше 75 % массы газовой оболочки. Тропосфера содержит почти все количество водяного пара атмосферы (98 %). Остальные слои практически лишены этой составляющей.
На нижнем, приземном уровне слоя находится 99 % аэрозолей, присутствующих в газовой оболочке. Они представляют собой мелкие частицы, поднятые с поверхности земли воздушными массами: пыль, молекулы дыма, споры растений, морская соль.
Воздух тропосферы сильно насыщен кислородом и азотом. Они участвуют в круговороте веществ в природе и являются основными компонентами, которые необходимы для поддержания жизни на Земле. Всего в атмосфере на кислород приходится 21 % массы, а на азот – 78 %.
В тропосфере большое содержание аргона и углекислого газа, по сравнению с другими слоями. Кроме того, в ней содержатся и остальные составляющие атмосферы (неон, аммиак, ксенон, радон, гелий, водород, озон и т. д.), но в незначительных количествах.
Физические свойства
Основными физическими параметрами слоя являются плотность, влажность, температура и давление. Эти свойства являются важным фактором для формирования климата и погоды на Земле. В различных местностях и разных широтах их показатели неодинаковы.
Поверхность планеты, в особенности Мировой океан, аккумулирует солнечное тепло и отдает его воздуху. Поэтому внизу температура в тропосфере больше. Влажность также повышена в нижних участках слоя и уменьшается с высотой. Это влияет и на температуру – на каждые сто метров подъема в высоту она уменьшается на 0,65 градуса, пока не достигнет тропопаузы.
Плотность и давление также уменьшаются с высотой. Например, давление в верхней части слоя в 6-7 раз меньше, чем на уровне моря. Плотность уменьшается чуть медленнее, но её изменения тоже заметны.
Воздух становится разреженным и содержит меньше кислорода и азота на единицу объема. Из-за этого в горах, как правило, дышать труднее, а долгое пребывание на больших высотах проявляется кислородным голоданием.
Формирование погоды
Тропосфера – это слой атмосферы, который активнее всего взаимодействует с поверхностью Земли. Её физические свойства влияют на погоду на планете.
Разница в давлении, плотности и температуре создает движения воздуха. Более холодные и плотные воздушные массы стремятся к области с меньшей плотностью и температурой. За счет этого формируются фронты, циклоны и антициклоны, определяющие погоду.
Ветер в тропосфере усиливается с высотой. На границе с тропопаузой он в три раза выше, чем у земной поверхности. Он обеспечивает циркуляцию атмосферы, двигаясь как в меридианном, так и в широтном направлении.
Ветер участвует также в переносе влаги и аэрозолей. В тропосфере их удерживают парниковые газы (метан, озон, углекислый газ), не позволяя подниматься выше. Они накапливаются в атмосфере, способствуя формированию различных типов облаков. А их конденсация приводит к выпадению осадков.
Источник
Общее
Земная атмосфера являет собой газовою оболочку планеты. Нижняя граница атмосферы проходит возле поверхности земли (гидросфера и земная кора), а верхняя граница является область соприкасающеюся космического пространства (122 км). В себе атмосфера содержит много разных элементов. Основные из них: 78% азот, 20% кислород, 1% аргон, углекислый газ, галий неона, водород и тд. Интересные факты можно посмотреть в конце статьи или перейдя по ссылке.
Атмосфера имеет четко выраженные слои воздуха. Слои воздуха отличаются между собой температурой, разностью газов и их плотностью и давлением. Нужно отметить, что слои стратосфера и тропосфера защищают Землю от солнечной радиации. В высших слоях живой организм может получить смертельную дозу ультрафиолетового солнечного спектра. Для быстрого перехода к нужному слою атмосферы, нажмите на соответствующий слой:
Тропосфера и тропопауза
Тропосфера — температура, давление, высота
Верхняя граница держится на отметке 8 — 10 км примерно. В умеренных широтах 16 — 18 км, а в полярных 10 — 12 км. Тропосфера — это нижний главный слой атмосферы. В этом слое находится более 80% всей массы атмосферного воздуха и близко 90% всей водяной пары. Именно в тропосфере возникают конвекция и турбулентность, образуются облака, происходят циклоны. Температура понижается с ростом высоты. Градиент: 0,65 °/100 м. Нагретая земля и вода нагревают прилагающий воздух. Нагретый воздух поднимается в верх, охлаждается и образует облака. Температура в верхних границах слоя может достигать — 50/70 °C.
Именно в этом слое происходят изменения климатических погодных условий. В нижнюю границу тропосферы называют приземным, так как он имеет много летучих микроорганизмов и пыли. Скорость ветра увеличивается с увеличением высоты в этом слое.
Тропопауза
Это переходной слой тропосферы к стратосфере. Здесь прекращается зависимость снижения температуры с повышением высоты. Тропопауза — минимальная высота, где вертикальный градиент температуры падает до 0,2°C/100 м. Высота тропопаузы зависит от сильных климатических проявлений, таких как циклоны. Над циклонами высота тропопаузы понижается, а над антициклонами повышается.
Стратосфера и Стратопауза
Высота слоя стратосферы примерно от 11 до 50 км. Присутствует незначительное изменение температуры на высоте 11 — 25 км. На высоте 25 — 40 км наблюдается инверсия температуры, от 56,5 поднимается до 0,8°C. От 40 км до 55 температура держится на отметке 0°C. Эту область называют — Стратопаузой.
В Стратосфере наблюдают воздействие солнечной радиации на молекулы газа, они диссоциируют на атомы. В этом слое нету почти водяного пара. Современные сверхзвуковые коммерческие самолёты летают на высоте до 20 км из-за стабильных полетных условий. Высотные метеозонды поднимаются на высоту 40 км. Здесь присутствуют устойчивые воздушные течения, скорость их достигает 300 км/ч. Также в этом слое сосредоточен озон, слой который поглощает ультрафиолетовые лучи.
Мезосфера и Мезопауза — состав, реакции, температура
Слой мезосферы начинается примерно на высоте 50 км и заканчивается на отметке 80 — 90 км. Температуры понижается с повышением высоты примерно 0,25-0,3°C/100 м. Основным энергетическим действием здесь является лучистый теплообмен. Сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов (имеет 1 или 2 непарных электронная) т.к. они реализуют свечение атмосферы.
Почти все метеоры сгорают в мезосфере. Ученые назвали эту зону — Игноросферой. Эту зону тяжело исследовать, так как аэродинамическая авиация здесь очень плохая из-за плотности воздуха, которая здесь в 1000 раз меньше чем на Земле. А для запуска искусственных спутников плотность еще очень высокая. Исследования проводят с помощью метеорологических ракет, но это извращенность. Мезопауза переходной слой между мезосферой и термосферой. Имеет температуру минимум -90°C.
Линия Кармана
Линию кармана называют границей между атмосферой Земли и космосом. Согласно международной авиационной федерацией (ФАИ) высота этой границы — 100 км. Такое определения дали в честь американского ученого Теодора Фон Кармана. Он определил, что примерно на этой высоте плотность атмосферы настолько мала, что аэродинамическая авиация здесь становится невозможная, так как скорость летательного устройства должна быть большей первой космической скорости. На такой высоте теряет смысл понятие звуковой барьер. Здесь управлять летательным аппаратом можно лишь за счет реактивных сил.
Термосфера и Термопауза
Верхняя граница этого слоя примерно 800 км. Температура растёт примерно до высоты 300 км где достигает порядка 1500 К. Выше температура остается неизменной. В этом слое происходит полярное сияние — происходит в следствии воздействия солнечной радиации на воздуха. Также этот процесс называют ионизацией атмосферного кислорода.
Из-за малой разряженности воздуха полёты выше линии Кармана реализуемы только по баллистических траекториях. Все пилотируемые орбитальные полеты (кроме полетов на Луну) происходят в этом слое атмосферы.
Экзосфера — плотность, температура, высота
Высота экзосферы выше 700 км. Здесь газ сильно разрежён,и происходит процесс диссипации — утечка частиц в межпланетное пространство. Скорость таких частиц может достигать 11,2 км/сек. Рост солнечной активности приводит к расширению толщины этого слоя.
Интересные факты
- Газовая оболочка не улетает в космос из-за земного притяжения. Воздух состоит из частиц, которые имеют свою массу. Из закона тяготения можно вынести то, что каждый объект обладающий массой притягивается к Земли.
- Закон Буйс-Баллота гласит, что если находиться в Северном полушарии и встать спиной к ветру, то справа будет располагаться зона высокого давления, а слева — низкого. В Южном же полушарии все будет наоборот.
Источник
Давайте разберёмся, что это такое? Как известно нашу планету окружает оболочка, которая состоит преимущественно из газов. Атмосфера Земли представляет собой именно эту оболочку. Стоит отметить, что она относится к одной из так называемых геосфер.
Важно, что атмосфера планеты является как бы её продолжением. Потому как газовая масса движется вместе с Землёй. И лишь постепенно, можно сказать, плавно перетекает в космическое пространство.
Схема атмосферы Земли
Из чего состоит атмосфера Земли
Оказывается, атмосфера планеты Земля возникла благодаря двум факторам:
- падения космических объектов на поверхность нашей планеты. А точнее испарение веществ, из которых состоят эти тела;
- дегазация земной мантии. Проще говоря, газовые выделения, которые происходят при извержениях вулканов.
Однако, важную роль сыграло наличие воды, флоры и фауны на планете. Потому что всё это привело к появлению биосферы, а также изменению атмосферы.
По данным учёных, в состав атмосферы входят газы и разные примеси. Например, такие, как пыль, частицы воды, кристаллы льда, морские соли и продукты горения.
Атмосфера Земли и её строение
Безусловно, что окружающая нас газовая сфера является не просто тонким слоем воды и воздуха планеты. Это некое облачное одеяло. Оно укрывает и защищает нас от воздействия сил космоса. На данный момент, выделили определённые слои, из которых состоит атмосфера Земли. Ниже рассмотрим их подробнее.
Тропосфера
Это основной, к тому же, нижний слой воздушной оболочки. Вдобавок, в его составе более 80% общей массы воздуха, и примерно 90% всего водяного пара, который есть во всей атмосфере. С учётом географической широты верхняя граница данной окружной части может располагаться на высоте от 8 до 18 км.
Интересно, что в тропосфере ярко выражены конвекция и турбулентность. Более того, именно в этой части происходит образование облаков, создание циклонов и антициклонов. Также учёные отметили характерную особенность данного атмосферного слоя: чем выше — тем меньше температура воздуха.
Между прочим, нижняя зона тропосферы является пограничным слоем. По толщине он примерно 1-2 км. Как оказалось, он тесно связан с поверхностью нашей планеты. Действительно, в нём свойства и состояние земной сферы оказывают влияние на всю окружающую оболочку.
Тропосфера
Тропопауза
Так называют переходную область между тропосферой и стратосферой. Проще говоря, плавное перевоплощение от одного к другому. Интересно, что здесь отмечается приостановка понижения температуры воздуха с повышением высоты.
Стратосфера как область атмосферы Земли
Данный атмосферный участок находится на высоте от 11 до 50 км. Важно, что именно тут лежит озоновый слой. А он, как известно, оберегает нас от ультрафиолетового излучения.
Сратосфера составляет примерно 20% общей массы земной оболочки.
Характерной особенностью является то, что в нижней части (11-25 км) наблюдается небольшое изменение температуры, а в верхней (25-40 км), наоборот, её активное повышение. К слову сказать, верхнюю часть называют областью инверсии.
Стратосфера
Стратопауза
Что примечательно, на уровне 40 км температура равняется 00С, и сохраняется до 55 км. Эта территория носит название стратопауза. Между прочим, она представляет край стратосферы, и переход от неё к мезосфере.
Мезосфера
Собственно, она берёт своё начало на уровне 50 км. А верхняя граница её располагается на 80-90 км. По данным учёных, температура в мезосфере снижается с повышением высоты. Однако здесь протекает лучистый теплообмен. Кроме того, сложные фотохимические процессы порождают свечение атмосферы Земли.
Доля мезосферы относительно общей массы составляет не больше 0,3%.
Мезосферные серебристые облака
Мезопауза
Это переходный участок от мезосферы до термосферы. Стоит отметить, что температурный фон минимальный (примерно -90°С).
Линия Кармана
На самом деле, это точка вершины над уровнем моря. К тому же, её принято принимать за границу участка от атмосферы Земли до самого космоса. Установлено, что линия Кармана лежит на высоте 100 км от уровня моря.
Линия кармана
Атмосфера Земли и её термосфера
Можно сказать, что она является самым верхней границей воздушной зоны планеты (приблизительно 800 км). Но температура всей области разная. Например, до 200-300 км наблюдается её повышение до 1500 К, а после держится в одном значении.
Полярное сияние из космоса
Интересно, что на этом участке отмечают полярные сияния. По всей вероятности они появляются в результате ионизации воздуха. Которые, в свою очередь, возникают под действием радиации Солнца и космического излучения. Между прочим, главные и основные области ионосферы располагаются как раз здесь.
Кроме того, на высоте выше 300 км присутствует большое количество атомарного кислорода.
К удивлению, верхняя граница термосферы может изменяться в размерах. Это связано, главным образом, с солнечной активностью. Так, к примеру, в момент низкой активности происходит его уменьшение, и наоборот.
От общей атмосферной массы Земли на термосферу приходится чуть меньше 0,05%.
Термопауза
Собственно говоря, это область, которая расположена сверху от термосферы. Здесь наблюдается небольшое поглощение излучения Солнца. Притом установлено, что температура остаётся неизменной.
Экзосфера
По-другому её также называют сферой рассеяния. Более того, она является внешней частью термосферы. В данной зоне в вышей степени разреженный газ. По этой причине происходит утечка его элементов в космос.
На уровне 2000-3000 км экзосфера медленно сливается с межпланетной территорией. Поэтому часто этот участок называют ближнекосмическим вакуумом. В нём пространство заполнено редкими частицами газа, в основном атомами водорода.
Спутники системы GPS и ГЛОНАСС находятся в экзосфере
Из чего ещё состоит атмосфера Земли
Помимо территориальных воздушных земельных слоев, различают ионосферу и нейтросферу. Они делятся по электрическим свойствам. Как уже было сказано, ионосфера преимущественно находится в термосфере. И связана она с ионизацией воздуха. Но что такое нейтросфера понятно не всем. Проще говоря, это нижняя часть атмосферного слоя. В ней преобладают незаряженные частицы воздуха Земли.
Прорыв через атмосферу
Более того, в окружающей нас воздушной оболочке, учёные выделили две области:
1) Гетеросфера — участок, где силы гравитации влияют на газы. Таким образом происходит их небольшое перемешивание. По этой причине состав гетеросферы переменный.
2) Гомосфера — область под гетеросферой, где отмечают сильно перемешанные газы. Поэтому состав однородный.
Вдобавок существует граница между этими зонами. Её называют турбопаузой. Её территория простирается на высоте 120 км.
Как видно, атмосфера планеты Земля довольно интересная по своей структуре. Хотя нельзя сказать, что прямо сложная. По всей вероятности, мы её довольно хорошо изучили. Но Вселенная и природа всегда преподносят нам сюрпризы.
Источник: Kosmosgid.ru
Источник