Mărimea exactă a atmosferei este necunoscută, deoarece limita sa superioară nu este clar vizibilă. Cu toate acestea, structura atmosferei a fost studiată suficient pentru ca toată lumea să își facă o idee despre cum este structurată învelișul gazos al planetei noastre.

Oamenii de știință care studiază fizica atmosferei o definesc ca fiind regiunea din jurul Pământului care se rotește cu planeta. FAI oferă următoarele definiție:

• Granița dintre spațiu și atmosferă trece de-a lungul liniei Karman. Această linie, conform definiției aceleiași organizații, este o altitudine deasupra nivelului mării situată la o altitudine de 100 km.

Tot ce este deasupra acestei linii este spațiu cosmic. Atmosfera se mută treptat în spațiul interplanetar, motiv pentru care există idei diferite despre dimensiunea ei.

Cu limita inferioară a atmosferei totul este mult mai simplu - trece de-a lungul suprafeței Scoarta terestra iar suprafața apei Pământului – hidrosfera. În acest caz, granița, s-ar putea spune, se contopește cu suprafața pământului și a apei, deoarece particulele de acolo sunt și particule de aer dizolvate.

Ce straturi ale atmosferei sunt incluse în dimensiunea Pământului?

Fapt interesant: iarna este mai jos, vara este mai mare.

În acest strat apar turbulențe, anticicloni și cicloni și se formează norii. Această sferă este responsabilă pentru formarea vremii, aproximativ 80% din toate masele de aer sunt situate în ea.

Tropopauza este un strat în care temperatura nu scade odată cu înălțimea. Deasupra tropopauzei, la o altitudine peste 11 și până la 50 km se află. Stratosfera conține un strat de ozon, despre care se știe că protejează planeta de razele ultraviolete. Aerul din acest strat este subțire, ceea ce explică nuanța violetă caracteristică a cerului. Viteza fluxurilor de aer aici poate ajunge la 300 km/h. Între stratosferă și mezosferă există o stratopauză - o sferă de limită în care are loc temperatura maximă.

Următorul strat este . Se extinde la înălțimi de 85-90 de kilometri. Culoarea cerului în mezosferă este neagră, astfel încât stelele pot fi observate chiar și dimineața și după-amiaza. Acolo au loc cele mai complexe procese fotochimice, în timpul cărora are loc strălucirea atmosferică.

Între mezosferă și stratul următor, există o mezopauză. Este definit ca un strat de tranziție în care se observă o temperatură minimă. Mai sus, la o altitudine de 100 de kilometri deasupra nivelului mării, se află linia Karman. Deasupra acestei linii se află termosfera (limită de altitudine 800 km) și exosfera, care este numită și „zona de dispersie”. La o altitudine de aproximativ 2-3 mii de kilometri trece în vidul spațial apropiat.

Având în vedere că stratul superior al atmosferei nu este clar vizibil, dimensiunea lui exactă este imposibil de calculat. În plus, în diferite țări există organizații care aderă la opinii diferite pe acest punctaj. Trebuie remarcat faptul că Linia Karman poate fi considerat limita atmosferei pământului doar în mod condiționat, deoarece diferite surse folosesc diferiți markeri de limită. Astfel, în unele surse puteți găsi informații că limita superioară trece la o altitudine de 2500-3000 km.

NASA folosește marcajul de 122 de kilometri pentru calcule. Nu cu mult timp în urmă, au fost efectuate experimente care au clarificat granița ca fiind situată la aproximativ 118 km.

ATMOSFERA Pământului(greacă atmos steam + sphaira sphere) - o înveliș gazos care înconjoară Pământul. Masa atmosferei este de aproximativ 5,15 10 15 Semnificația biologică a atmosferei este enormă. În atmosferă, schimbul de masă și energie are loc între natura vie și cea neînsuflețită, între floră și faună. Azotul atmosferic este absorbit de microorganisme; din dioxid de carbon iar apa, folosind energia Soarelui, plantele sintetizeaza substante organice si elibereaza oxigen. Prezența unei atmosfere asigură conservarea apei pe Pământ, care este și o condiție importantă pentru existența organismelor vii.

Studiile efectuate folosind rachete geofizice de mare altitudine, sateliți artificiali Pământului și stații automate interplanetare au stabilit că atmosfera pământului se întinde pe mii de kilometri. Limitele atmosferei sunt instabile, sunt influențate de câmpul gravitațional al Lunii și de presiunea fluxului razelor solare. Deasupra ecuatorului, în regiunea umbrei pământului, atmosfera atinge altitudini de aproximativ 10.000 km, iar deasupra polilor limitele ei sunt la 3.000 km distanță de suprafața pământului. Cea mai mare parte a atmosferei (80-90%) este situată la altitudini de până la 12-16 km, ceea ce se explică prin natura exponențială (neliniară) a scăderii densității (rarefacție) a mediului gazos pe măsură ce altitudinea crește. deasupra nivelului mării.

Existența majorității organismelor vii în condiții naturale este posibilă în limitele și mai înguste ale atmosferei, până la 7-8 km, unde are loc combinația necesară de factori atmosferici precum compoziția gazelor, temperatura, presiunea și umiditatea. Mișcarea și ionizarea aerului, precipitațiile și starea electrică a atmosferei sunt, de asemenea, de importanță igienă.

Compoziția gazelor

Atmosfera este un amestec fizic de gaze (Tabelul 1), în principal azot și oxigen (78,08 și 20,95 vol.%). Raportul gazelor atmosferice este aproape același până la altitudini de 80-100 km. Constanța părții principale a compoziției de gaz a atmosferei este determinată de echilibrarea relativă a proceselor de schimb de gaze între natura vie și cea neînsuflețită și amestecarea continuă a maselor de aer în direcțiile orizontale și verticale.

Tabelul 1. CARACTERISTICI ALE COMPOZIȚIEI CHIMICE A AERULUI ATMOSFERIC USC DE LA SUPRAFAȚA PĂMÂNTULUI

Compoziția gazelor	Concentrație în volum, %
Oxigen
Dioxid de carbon
Oxid de azot
Dioxid de sulf	0 până la 0,0001
	De la 0 la 0,000007 vara, de la 0 la 0,000002 iarna
Dioxid de azot	De la 0 la 0,000002
Monoxid de carbon

La altitudini de peste 100 km, există o modificare a procentului de gaze individuale asociate cu stratificarea difuză a acestora sub influența gravitației și a temperaturii. În plus, sub influența ultravioletelor cu lungime de undă scurtă și a razelor X la o altitudine de 100 km sau mai mult, moleculele de oxigen, azot și dioxid de carbon se disociază în atomi. La altitudini mari aceste gaze se găsesc sub formă de atomi puternic ionizați.

Conținutul de dioxid de carbon din atmosfera diferitelor regiuni ale Pământului este mai puțin constant, ceea ce se datorează parțial distribuției inegale a marilor întreprinderi industriale care poluează aerul, precum și distribuției neuniforme a vegetației și bazinelor de apă pe Pământ care absorb. dioxid de carbon. De asemenea, variabil în atmosferă este și conținutul de aerosoli (vezi) - particule suspendate în aer cu dimensiuni variind de la câțiva milimicroni la câteva zeci de microni - formate ca urmare a erupțiilor vulcanice, a exploziilor artificiale puternice și a poluării de la întreprinderile industriale. Concentrația de aerosoli scade rapid cu altitudinea.

Cea mai variabilă și importantă dintre componentele variabile ale atmosferei este vaporii de apă, a căror concentrație la suprafața pământului poate varia de la 3% (la tropice) la 2 × 10 -10% (în Antarctica). Cu cât temperatura aerului este mai mare, cu atât mai multă umiditate, celelalte lucruri fiind egale, poate fi în atmosferă și invers. Cea mai mare parte a vaporilor de apă este concentrată în atmosferă la altitudini de 8-10 km. Conținutul de vapori de apă din atmosferă depinde de influența combinată a evaporării, condensului și transportului orizontal. La altitudini mari, din cauza scaderii temperaturii si a condensarii vaporilor, aerul este aproape uscat.

Atmosfera Pământului, pe lângă oxigenul molecular și atomic, conține și cantități mici de ozon (vezi), a cărui concentrație este foarte variabilă și variază în funcție de altitudine și perioada anului. Majoritatea ozonului este conținut în regiunea polară spre sfârșitul nopții polare, la o altitudine de 15-30 km, cu o scădere bruscă în sus și în jos. Ozonul apare ca urmare a efectului fotochimic al radiației solare ultraviolete asupra oxigenului, în principal la altitudini de 20-50 km. Moleculele de oxigen diatomic se dezintegrează parțial în atomi și, unind moleculele necompuse, formează molecule triatomice de ozon (o formă polimerică, alotropă de oxigen).

Prezența în atmosferă a unui grup de așa-numite gaze inerte (heliu, neon, argon, kripton, xenon) este asociată cu apariția continuă a proceselor naturale de dezintegrare radioactivă.

Semnificația biologică a gazelor atmosfera este foarte grozava. Pentru cele mai multe organisme pluricelulare un anumit conţinut de oxigen molecular într-un gaz sau mediu acvatic este un factor indispensabil în existența lor, determinând eliberarea de energie din respirație în timpul materie organică, creat inițial în timpul fotosintezei. Nu este o coincidență că limitele superioare ale biosferei (parte a suprafeței globși partea inferioară a atmosferei unde există viață) sunt determinate de prezența suficientului oxigen. În procesul de evoluție, organismele s-au adaptat la un anumit nivel de oxigen din atmosferă; o modificare a conținutului de oxigen, fie în scădere, fie în creștere, are un efect advers (vezi Răul de altitudine, Hiperoxie, Hipoxie).

Forma alotropică de ozon a oxigenului are, de asemenea, un efect biologic pronunțat. La concentrații care nu depășesc 0,0001 mg/l, ceea ce este tipic pentru zonele de stațiune și coastele mării, ozonul are un efect de vindecare - stimulează respirația și activitatea cardiovasculară și îmbunătățește somnul. Odată cu creșterea concentrației de ozon, apare efectul său toxic: iritație oculară, inflamație necrotică a membranelor mucoase ale tractului respirator, exacerbare a bolilor pulmonare, nevroze autonome. Combinându-se cu hemoglobina, ozonul formează methemoglobină, ceea ce duce la perturbarea funcției respiratorii a sângelui; transferul de oxigen de la plămâni la țesuturi devine dificil și se dezvoltă sufocarea. Oxigenul atomic are un efect advers similar asupra organismului. Ozonul joacă un rol semnificativ în crearea regimurilor termice ale diferitelor straturi ale atmosferei datorită absorbției extrem de puternice a radiației solare și a radiațiilor terestre. Ozonul absoarbe cel mai intens razele ultraviolete și infraroșii. Razele solare cu lungimi de undă mai mici de 300 nm sunt aproape complet absorbite de ozonul atmosferic. Astfel, Pământul este înconjurat de un fel de „ecran de ozon” care protejează multe organisme de efectele nocive ale radiațiilor ultraviolete de la Soare. Azotul din aerul atmosferic este important semnificație biologicăîn primul rând ca sursă a așa-zisului. azot fix - o resursă de hrană vegetală (și în cele din urmă animală). Semnificația fiziologică a azotului este determinată de participarea sa la crearea nivelului de presiune atmosferică necesar proceselor de viață. În anumite condiții de schimbare a presiunii, azotul joacă un rol major în dezvoltarea unui număr de tulburări în organism (vezi Boala de decompresie). Sunt controversate ipotezele că azotul slăbește efectul toxic al oxigenului asupra organismului și este absorbit din atmosferă nu numai de microorganisme, ci și de animalele superioare.

Gazele inerte ale atmosferei (xenon, cripton, argon, neon, heliu) la presiunea parțială pe care o creează în condiții normale pot fi clasificate drept gaze indiferente din punct de vedere biologic. Cu o creștere semnificativă a presiunii parțiale, aceste gaze au un efect narcotic.

Prezența dioxidului de carbon în atmosferă asigură acumularea de energie solară în biosferă prin fotosinteza compușilor complecși ai carbonului, care apar, se schimbă și se descompun continuu în timpul vieții. Acest sistem dinamic menţinută de activitatea algelor şi a plantelor terestre care captează energie lumina soareluiși folosindu-l pentru a transforma dioxidul de carbon (vezi) și apa în diverși compuși organici cu eliberarea de oxigen. Extinderea ascendentă a biosferei este limitată parțial de faptul că, la altitudini de peste 6-7 km, plantele care conțin clorofilă nu pot trăi din cauza presiunii parțiale scăzute a dioxidului de carbon. Dioxidul de carbon este, de asemenea, foarte activ din punct de vedere fiziologic, deoarece joacă un rol important în reglarea proceselor metabolice, a activității centralei. sistem nervos, respirația, circulația sângelui, regimul de oxigen al organismului. Totuși, această reglare este mediată de influența dioxidului de carbon produs de organismul însuși, și nu care provine din atmosferă. În țesuturile și sângele animalelor și oamenilor, presiunea parțială a dioxidului de carbon este de aproximativ 200 de ori mai mare decât presiunea sa în atmosferă. Și numai cu o creștere semnificativă a conținutului de dioxid de carbon din atmosferă (mai mult de 0,6-1%) se observă tulburări în organism, desemnate prin termenul de hipercapnie (vezi). Eliminarea completă a dioxidului de carbon din aerul inhalat nu poate avea un efect negativ direct asupra corpului uman și animalelor.

Dioxidul de carbon joacă un rol în absorbția radiațiilor cu undă lungă și în menținerea „efectului de seră” care crește temperaturile la suprafața Pământului. Se studiază și problema influenței asupra condițiilor termice și a altor condiții atmosferice a dioxidului de carbon, care pătrunde în aer în cantități uriașe ca deșeuri industriale.

Vaporii de apă atmosferici (umiditatea aerului) afectează și corpul uman, în special schimbul de căldură cu mediul.

Ca urmare a condensării vaporilor de apă în atmosferă, se formează nori și cad precipitații (ploaie, grindină, zăpadă). Vaporii de apă, împrăștiind radiația solară, participă la crearea regimului termic al Pământului și a straturilor inferioare ale atmosferei și la formarea condițiilor meteorologice.

Presiunea atmosferică

Presiunea atmosferică (barometrică) este presiunea exercitată de atmosferă sub influența gravitației pe suprafața Pământului. Mărimea acestei presiuni în fiecare punct al atmosferei este egală cu greutatea coloanei de aer de deasupra cu o singură bază, extinzându-se deasupra locului de măsurare până la limitele atmosferei. Presiunea atmosferică se măsoară cu un barometru (cm) și se exprimă în milibari, în newtoni pe metru pătrat sau înălțimea coloanei de mercur într-un barometru în milimetri, redusă la 0° și valoarea normală a accelerației gravitației. În tabel Tabelul 2 prezintă cele mai utilizate unități de măsură a presiunii atmosferice.

Schimbările de presiune apar din cauza încălzirii neuniforme a maselor de aer situate deasupra pământului și apei la diferite latitudini geografice. Pe măsură ce temperatura crește, densitatea aerului și presiunea pe care o creează scade. O acumulare uriașă de aer în mișcare rapidă cu presiune scăzută (cu o scădere a presiunii de la periferie la centrul vortexului) se numește ciclon, cu presiune mare (cu o creștere a presiunii spre centrul vortexului) - un anticiclon. Pentru prognoza meteo, sunt importante modificările neperiodice ale presiunii atmosferice care apar în mase vaste în mișcare și sunt asociate cu apariția, dezvoltarea și distrugerea anticiclonilor și cicloanelor. Modificări deosebit de mari ale presiunii atmosferice sunt asociate cu mișcarea rapidă a ciclonilor tropicali. În acest caz, presiunea atmosferică se poate schimba cu 30-40 mbar pe zi.

Scăderea presiunii atmosferice în milibari pe o distanță de 100 km se numește gradient barometric orizontal. De obicei, gradientul barometric orizontal este de 1-3 mbar, dar în ciclonii tropicali crește uneori la zeci de milibari la 100 km.

Odată cu creșterea altitudinii, presiunea atmosferică scade logaritmic: la început foarte brusc, apoi din ce în ce mai puțin vizibil (Fig. 1). Prin urmare, curba de modificare a presiunii barometrice este exponențială.

Scăderea presiunii pe unitatea de distanță verticală se numește gradient barometric vertical. Adesea folosesc valoarea sa inversă - etapa barometrică.

Deoarece presiunea barometrică este suma presiunilor parțiale ale gazelor care formează aerul, este evident că odată cu creșterea altitudinii, odată cu scăderea presiunii totale a atmosferei, presiunea parțială a gazelor care formează aerul. scade de asemenea. Presiunea parțială a oricărui gaz din atmosferă este calculată prin formula

unde P x ​​este presiunea parțială a gazului, P z este presiunea atmosferică la înălțimea Z, X% este procentul de gaz a cărui presiune parțială trebuie determinată.

Orez. 1. Modificarea presiunii barometrice în funcție de altitudinea deasupra nivelului mării.

Orez. 2. Modificări ale presiunii parțiale a oxigenului din aerul alveolar și saturația sângelui arterial cu oxigen în funcție de modificările de altitudine la respirația aerului și oxigenului. Respirația oxigenului începe la o altitudine de 8,5 km (experiment într-o cameră de presiune).

Orez. 3. Curbe comparative ale valorilor medii ale conștiinței active la o persoană în minute la diferite altitudini după o ascensiune rapidă în timp ce respiră aer (I) și oxigen (II). La altitudini de peste 15 km, conștiința activă este la fel de afectată atunci când respiră oxigen și aer. La altitudini de până la 15 km, respirația cu oxigen prelungește semnificativ perioada de conștiință activă (experiment într-o cameră de presiune).

Deoarece compoziția procentuală a gazelor atmosferice este relativ constantă, pentru a determina presiunea parțială a oricărui gaz trebuie doar să cunoașteți presiunea barometrică totală la o altitudine dată (Fig. 1 și Tabelul 3).

Tabelul 3. TABELUL ATMOSFEREI STANDARD (GOST 4401-64) 1

Înălțimea geometrică (m)	Temperatura		Presiune barometrică			Presiunea parțială a oxigenului (mmHg)
				mmHg Artă.

1 Dată sub formă prescurtată și completată cu coloana „Presiunea parțială a oxigenului”.

La determinarea presiunii parțiale a unui gaz în aer umed, este necesar să se scadă presiunea (elasticitatea) vaporilor saturați din valoarea presiunii barometrice.

Formula pentru determinarea presiunii parțiale a gazului în aerul umed va fi ușor diferită de cea a aerului uscat:

unde pH 2 O este presiunea vaporilor de apă. La t° 37°, presiunea vaporilor de apă saturați este de 47 mm Hg. Artă. Această valoare este utilizată la calcularea presiunilor parțiale ale gazelor din aer alveolar în condiții de sol și de mare altitudine.

Efectul tensiunii arteriale ridicate și scăzute asupra organismului. Modificările presiunii barometrice în sus sau în jos au o varietate de efecte asupra corpului animalelor și oamenilor. Efectul presiunii crescute este asociat cu acțiunea fizică și chimică mecanică și penetrantă a mediului gazos (așa-numitele efecte de compresie și penetrare).

Efectul de compresie se manifesta prin: compresie volumetrica generala cauzata de o crestere uniforma a fortelor mecanice de presiune asupra organelor si tesuturilor; mecanonarcoză cauzată de compresia volumetrică uniformă la presiune barometrică foarte mare; presiune locală neuniformă asupra țesuturilor care limitează cavitățile care conțin gaz atunci când există o legătură întreruptă între aerul exterior și aerul din cavitate, de exemplu, urechea medie, cavitățile paranazale (vezi Barotrauma); o creștere a densității gazelor în sistemul respirator extern, ceea ce determină o creștere a rezistenței la mișcările respiratorii, în special în timpul respirației forțate ( stresul exercitat, hipercapnie).

Efectul de penetrare poate duce la efectul toxic al oxigenului și al gazelor indiferente, o creștere a conținutului cărora în sânge și țesuturi provoacă o reacție narcotică; primele semne ale unei tăieturi atunci când se utilizează un amestec de azot-oxigen la oameni apar la o presiune de 4-8 atm. O creștere a presiunii parțiale a oxigenului reduce inițial nivelul de funcționare al sistemelor cardiovasculare și respiratorii din cauza opririi influenței de reglare a hipoxemiei fiziologice. Când presiunea parțială a oxigenului în plămâni crește cu mai mult de 0,8-1 ata, apare efectul său toxic (leziune a țesutului pulmonar, convulsii, colaps).

Efectele de penetrare și compresie ale presiunii crescute a gazului sunt utilizate în medicina clinică în tratamentul diferitelor boli cu afectarea generală și locală a aportului de oxigen (vezi Baroterapie, Oxigenoterapia).

O scădere a presiunii are un efect și mai pronunțat asupra organismului. În condițiile unei atmosfere extrem de rarefiate, principalul factor patogenetic care duce la pierderea cunoștinței în câteva secunde și la moarte în 4-5 minute este scăderea presiunii parțiale a oxigenului în aerul inhalat și apoi în alveolar. aer, sânge și țesuturi (Fig. 2 și 3). Hipoxia moderată determină dezvoltarea reacțiilor adaptative ale sistemelor respirator și hemodinamic, care vizează menținerea alimentării cu oxigen în primul rând organelor vitale (creier, inimă). Cu o lipsă pronunțată de oxigen, procesele oxidative sunt inhibate (datorită enzimelor respiratorii), iar procesele aerobe de producere a energiei în mitocondrii sunt perturbate. Acest lucru duce mai întâi la perturbarea funcțiilor organelor vitale și apoi la deteriorarea structurală ireversibilă și moartea corpului. Dezvoltarea reacțiilor adaptative și patologice, modificările stării funcționale a corpului și performanța umană atunci când presiunea atmosferică scade este determinată de gradul și rata de scădere a presiunii parțiale a oxigenului din aerul inhalat, durata șederii la altitudine, intensitatea muncii efectuate și starea inițială a corpului (vezi Răul de altitudine).

O scădere a presiunii la altitudini (chiar dacă este exclusă deficiența de oxigen) provoacă tulburări grave în organism, unite prin conceptul de „tulburări de decompresie”, care includ: flatulență la altitudine mare, barotită și barozinuzită, boala de decompresie la altitudine mare și -emfizem tisular de altitudine.

Flatulența de mare altitudine se dezvoltă din cauza expansiunii gazelor în tractul gastrointestinal cu o scădere a presiunii barometrice pe peretele abdominal atunci când se ridică la altitudini de 7-12 km sau mai mult. Eliberarea gazelor dizolvate în conținutul intestinal este, de asemenea, de o anumită importanță.

Expansiunea gazelor duce la întinderea stomacului și a intestinelor, ridicarea diafragmei, modificări ale poziției inimii, iritații ale aparatului receptor al acestor organe și apariția reflexelor patologice care afectează respirația și circulația sângelui. Durerea ascuțită în zona abdominală apare adesea. Fenomene similare apar uneori printre scafandri când se ridică de la adâncime la suprafață.

Mecanismul de dezvoltare a barotitei și barozinuzitei, manifestat printr-o senzație de congestie și, respectiv, durere în urechea medie sau cavitățile paranazale, este similar cu dezvoltarea flatulenței de mare altitudine.

O scădere a presiunii, pe lângă expansiunea gazelor conținute în cavitățile corpului, determină și eliberarea de gaze din lichide și țesuturi în care acestea au fost dizolvate în condiții de presiune la nivelul mării sau la adâncime și formarea de bule de gaz în corpul.

Acest proces de eliberare a gazelor dizolvate (în primul rând azot) determină dezvoltarea bolii de decompresie (vezi).

Orez. 4. Dependența punctului de fierbere al apei de altitudinea deasupra nivelului mării și presiunea barometrică. Numerele de presiune sunt situate sub numerele de altitudine corespunzătoare.

Pe măsură ce presiunea atmosferică scade, punctul de fierbere al lichidelor scade (Fig. 4). La o altitudine de peste 19 km, unde presiunea barometrică este egală cu (sau mai mică decât) elasticitatea vaporilor saturați la temperatura corpului (37°), poate apărea „fierberea” fluidului interstițial și intercelular al corpului, rezultând în vene mari, în cavitatea pleurei, stomacului, pericardului, în țesutul gras lax, adică în zonele cu presiune hidrostatică și interstițială scăzută, se formează bule de vapori de apă și se dezvoltă emfizemul tisular de mare altitudine. „Fierberea” la altitudine mare nu afectează structurile celulare, fiind localizată doar în lichidul intercelular și sânge.

Bulele de abur masive pot bloca inima și circulația sângelui și pot perturba funcționarea sistemelor și organelor vitale. Aceasta este o complicație gravă a înfometării acute de oxigen care se dezvoltă la altitudini mari. Prevenirea emfizemului tisular la altitudine mare poate fi realizată prin crearea unei contrapresiuni externe asupra corpului, folosind echipamente de înaltă altitudine.

Procesul de scădere a presiunii barometrice (decompresie) sub anumiți parametri poate deveni un factor dăunător. În funcție de viteză, decompresia este împărțită în lină (lentă) și explozivă. Acesta din urmă are loc în mai puțin de 1 secundă și este însoțit de o bubuitură puternică (ca la tragere) și formarea de ceață (condensarea vaporilor de apă datorită răcirii aerului în expansiune). În mod obișnuit, decompresia explozivă are loc la altitudini atunci când geamul unei cabine sub presiune sau al costumului sub presiune se sparge.

În timpul decompresiei explozive, plămânii sunt primii afectați. O creștere rapidă a presiunii în exces intrapulmonar (cu mai mult de 80 mm Hg) duce la întinderea semnificativă a țesutului pulmonar, care poate provoca ruptura plămânilor (dacă se extind de 2,3 ori). Decompresia explozivă poate provoca, de asemenea, leziuni ale tractului gastrointestinal. Cantitatea de presiune în exces care apare în plămâni va depinde în mare măsură de rata de expirare a aerului din ei în timpul decompresiei și de volumul de aer din plămâni. Este deosebit de periculos dacă căile aeriene superioare sunt închise în momentul decompresiei (în timpul înghițirii, ținerii respirației) sau dacă decompresia coincide cu faza de inhalare profundă, când plămânii sunt umpluți cu o cantitate mare de aer.

Temperatura atmosferică

Temperatura atmosferei scade inițial odată cu creșterea altitudinii (în medie de la 15° la sol la -56,5° la o altitudine de 11-18 km). Gradientul vertical de temperatură în această zonă a atmosferei este de aproximativ 0,6° la fiecare 100 m; se modifică pe parcursul zilei și anului (Tabelul 4).

Tabelul 4. MODIFICĂRI ÎN GRADIENTUL VERTICAL DE TEMPERATURĂ PENTRU BANDA DE MEDIU A TERITORIULUI URSS

Orez. 5. Modificări ale temperaturii atmosferice la diferite altitudini. Limitele sferelor sunt indicate prin linii punctate.

La altitudini de 11 - 25 km, temperatura devine constantă și se ridică la -56,5°; apoi temperatura începe să crească, atingând 30-40° la o altitudine de 40 km, și 70° la o altitudine de 50-60 km (Fig. 5), ceea ce este asociat cu absorbția intensă a radiației solare de către ozon. De la o altitudine de 60-80 km, temperatura aerului scade din nou ușor (la 60°), apoi crește progresiv și este de 270° la o altitudine de 120 km, 800° la 220 km, 1500° la o altitudine de 300 km. , și

la granița cu spațiul cosmic - mai mult de 3000°. Trebuie remarcat faptul că, datorită rarefării mari și a densității scăzute a gazelor la aceste altitudini, capacitatea lor de căldură și capacitatea de a încălzi corpurile mai reci este foarte nesemnificativă. În aceste condiții, transferul de căldură de la un corp la altul are loc numai prin radiație. Toate schimbările considerate de temperatură în atmosferă sunt asociate cu absorbția energiei termice de la Soare de către masele de aer - direct și reflectat.

În partea inferioară a atmosferei de lângă suprafața Pământului, distribuția temperaturii depinde de afluxul radiației solare și, prin urmare, are un caracter preponderent latitudinal, adică liniile de temperatură egală - izoterme - sunt paralele cu latitudinile. Deoarece atmosfera din straturile inferioare este încălzită de suprafața pământului, modificarea temperaturii orizontale este puternic influențată de distribuția continentelor și oceanelor, ale căror proprietăți termice sunt diferite. De obicei, cărțile de referință indică temperatura măsurată în timpul observațiilor meteorologice din rețea cu un termometru instalat la o înălțime de 2 m deasupra suprafeței solului. Cele mai ridicate temperaturi (până la 58°C) sunt observate în deșerturile Iranului, iar în URSS - în sudul Turkmenistanului (până la 50°), cele mai scăzute (până la -87°) în Antarctica și în URSS - în zonele Verkhoyansk și Oymyakon (până la -68 ° ). Iarna, gradientul vertical de temperatură în unele cazuri, în loc de 0,6°, poate depăși 1° la 100 m sau chiar poate lua sens negativ. În timpul zilei, în sezonul cald, poate fi egal cu multe zeci de grade la 100 m. Există, de asemenea, un gradient de temperatură orizontal, care se referă de obicei la o distanță de 100 km normală izotermei. Mărimea gradientului de temperatură orizontal este de zecimi de grad la 100 km, iar în zonele frontale poate depăși 10° la 100 m.

Corpul uman este capabil să mențină homeostazia termică (vezi) într-un interval destul de restrâns de fluctuații ale temperaturii aerului exterior - de la 15 la 45 °. Diferențele semnificative de temperatură atmosferică în apropierea Pământului și la altitudini necesită utilizarea de protecție specială mijloace tehnice pentru a asigura echilibrul termic între corpul uman și mediul extern în timpul zborurilor la mare altitudine și în spațiu.

Modificările caracteristice ale parametrilor atmosferici (temperatura, presiunea, compoziția chimică, starea electrică) fac posibilă împărțirea condiționată a atmosferei în zone sau straturi. troposfera- cel mai apropiat strat de Pământ, a cărui limită superioară se extinde până la 17-18 km la ecuator, până la 7-8 km la poli și până la 12-16 km la latitudinile mijlocii. Troposfera se caracterizează printr-o scădere exponențială a presiunii, prezența unui gradient vertical constant de temperatură, mișcări orizontale și verticale ale maselor de aer și modificări semnificative ale umidității aerului. Troposfera conține cea mai mare parte a atmosferei, precum și o parte semnificativă a biosferei; Aici apar toate tipurile principale de nori, se formează mase de aer și fronturi, se dezvoltă cicloni și anticicloni. În troposferă, din cauza reflectării razelor solare de către stratul de zăpadă al Pământului și a răcirii straturilor de aer de suprafață, are loc o așa-numită inversiune, adică o creștere a temperaturii în atmosferă de jos în sus în loc de scăderea obișnuită.

În timpul sezonului cald, în troposferă are loc amestecul constant turbulent (dezordonat, haotic) al maselor de aer și transferul de căldură prin curenți de aer (convecție). Convecția distruge ceața și reduce praful din stratul inferior al atmosferei.

Al doilea strat al atmosferei este stratosferă.

Pornește din troposferă într-o zonă îngustă (1-3 km) cu o temperatură constantă (tropopauză) și se extinde până la altitudini de aproximativ 80 km. O caracteristică a stratosferei este subțirea progresivă a aerului, intensitatea extrem de mare a radiațiilor ultraviolete, absența vaporilor de apă, prezența unor cantități mari de ozon și creșterea treptată a temperaturii. Conținutul ridicat de ozon provoacă o serie de fenomene optice (miraje), provoacă reflexia sunetelor și are un efect semnificativ asupra intensității și compoziției spectrale radiatie electromagnetica. În stratosferă există un amestec constant de aer, astfel încât compoziția sa este similară cu cea a troposferei, deși densitatea sa la limitele superioare ale stratosferei este extrem de scăzută. Vânturile predominante în stratosferă sunt de vest, iar în zona superioară are loc o tranziție către vânturile de est.

Al treilea strat al atmosferei este ionosferă, care începe din stratosferă și se extinde până la altitudini de 600-800 km.

Caracteristicile distinctive ale ionosferei sunt rarefierea extremă a mediului gazos, concentrația mare de ioni moleculari și atomici și electroni liberi, precum și temperatura ridicată. Ionosfera influențează propagarea undelor radio, determinând refracția, reflectarea și absorbția acestora.

Principala sursă de ionizare în straturile înalte ale atmosferei este radiația ultravioletă de la Soare. În acest caz, electronii sunt eliminați din atomii de gaz, atomii se transformă în ioni pozitivi, iar electronii eliminați rămân liberi sau sunt capturați de molecule neutre pentru a forma ioni negativi. Ionizarea ionosferei este influențată de meteoriți, radiații corpusculare, de raze X și gamma de la Soare, precum și de procesele seismice ale Pământului (cutremure, erupții vulcanice, explozii puternice), care generează unde acustice în ionosferă, crescând amplitudinea și viteza oscilațiilor particulelor atmosferice și promovarea ionizării moleculelor și atomilor de gaz (vezi Aeroionizare).

Conductivitatea electrică în ionosferă, asociată cu concentrația mare de ioni și electroni, este foarte mare. Conductivitatea electrică crescută a ionosferei joacă un rol important în reflectarea undelor radio și apariția aurorelor.

Ionosfera este regiunea de zboruri ale sateliților Pământului artificial și intercontinentale rachete balistice. În prezent, medicina spațială studiază posibilele efecte ale condițiilor de zbor din această parte a atmosferei asupra corpului uman.

Al patrulea strat exterior al atmosferei - exosfera. De aici, gazele atmosferice sunt dispersate în spațiu datorită disipării (depășirea forțelor gravitaționale de către molecule). Apoi are loc o tranziție treptată de la atmosferă la spațiul interplanetar. Exosfera diferă de aceasta din urmă prin prezența unui număr mare de electroni liberi, formând a 2-a și a 3-a centură de radiație a Pământului.

Împărțirea atmosferei în 4 straturi este foarte arbitrară. Astfel, după parametrii electrici, întreaga grosime a atmosferei este împărțită în 2 straturi: neutronosfera, în care predomină particulele neutre, și ionosfera. Pe baza temperaturii, se disting troposfera, stratosfera, mezosfera si termosfera, separate prin tropopauza, stratosfera si respectiv mezopauza. Stratul atmosferei situat intre 15 si 70 km si caracterizat printr-un continut ridicat de ozon se numeste ozonosfera.

În scopuri practice, este convenabil să se utilizeze atmosfera standard internațională (MCA), pentru care sunt acceptate următoarele condiții: presiunea la nivelul mării la t° 15° este egală cu 1013 mbar (1,013 X 10 5 nm 2, sau 760 mm Hg); temperatura scade cu 6,5° la 1 km la un nivel de 11 km (stratosfera condiționată), apoi rămâne constantă. În URSS, a fost adoptată atmosfera standard GOST 4401 - 64 (Tabelul 3).

Precipitare. Deoarece cea mai mare parte a vaporilor de apă atmosferici este concentrată în troposferă, procesele de tranziții de fază ale apei care provoacă precipitații au loc predominant în troposferă. Norii troposferici acoperă de obicei aproximativ 50% din întreaga suprafață a pământului, în timp ce norii din stratosferă (la altitudini de 20-30 km) și din apropierea mezopauzei, numiți sidefați și respectiv noctilucenți, sunt observați relativ rar. Ca urmare a condensării vaporilor de apă în troposferă, se formează nori și au loc precipitații.

Pe baza naturii precipitațiilor, precipitațiile sunt împărțite în 3 tipuri: grele, torențiale și burnițe. Cantitatea de precipitații este determinată de grosimea stratului de apă căzută în milimetri; Precipitațiile sunt măsurate folosind pluviometre și pluviometre. Intensitatea precipitațiilor este exprimată în milimetri pe minut.

Distribuția precipitațiilor în anotimpuri și zile individuale, precum și pe teritoriu, este extrem de neuniformă, ceea ce se datorează circulației atmosferice și influenței suprafeței Pământului. Astfel, pe Insulele Hawaii cade în medie 12.000 mm pe an, iar în cele mai uscate zone din Peru și Sahara, precipitațiile nu depășesc 250 mm, iar uneori nu cad timp de câțiva ani. În dinamica anuală a precipitaţiilor se disting următoarele tipuri: ecuatorială - cu precipitaţii maxime după echinocţiul de primăvară şi toamnă; tropical - cu precipitații maxime vara; muson - cu un vârf foarte pronunțat vara și iarna uscată; subtropical - cu precipitații maxime iarna și vara uscată; latitudini temperate continentale - cu precipitații maxime vara; latitudini maritime temperate – cu precipitatii maxime iarna.

Întregul complex atmosferico-fizic de factori climatici și meteorologici care alcătuiesc vremea este utilizat pe scară largă pentru a promova sănătatea, întărirea și în scopuri medicinale (vezi Climatoterapia). Împreună cu aceasta, s-a stabilit că fluctuațiile bruște ale acestor factori atmosferici pot afecta negativ procesele fiziologice din organism, determinând dezvoltarea diferitelor stări patologice și exacerbarea bolilor numite reacții meteotrope (vezi Climatopatologie). De o importanță deosebită în această privință sunt perturbările atmosferice frecvente pe termen lung și fluctuațiile bruște bruște ale factorilor meteorologici.

Reacțiile meteorotrope sunt observate mai des la persoanele care suferă de boli ale sistemului cardiovascular, poliartrită, astm bronșic, ulcer peptic și boli de piele.

Bibliografie: Belinsky V. A. și Pobiyaho V. A. Aerology, L., 1962, bibliogr.; Biosfera și resursele sale, ed. V. A. Kovdy, M., 1971; Danilov A.D. Chimia ionosferei, Leningrad, 1967; Kolobkov N.V. Atmosfera și viața ei, M., 1968; Kalitin N.H. Fundamentele fizicii atmosferice aplicate în medicină, Leningrad, 1935; Matveev L. T. Fundamentele meteorologiei generale, Fizica atmosferei, Leningrad, 1965, bibliogr.; Minkh A. A. Air ionization and its hygienic signification, M., 1963, bibliogr.; aka, Metode de cercetare igienica, M., 1971, bibliogr.; Tverskoy P.N. Curs de meteorologie, L., 1962; Umansky S.P. Man in Space, M., 1970; Hvostikov I. A. Straturile înalte ale atmosferei, Leningrad, 1964; X r g i a n A. X. Fizica atmosferei, L., 1969, bibliogr.; Khromov S.P. Meteorologie și climatologie pentru facultățile geografice, Leningrad, 1968.

Efectul tensiunii arteriale ridicate și scăzute asupra organismului- Armstrong G. Medicină aviatică, trad. din engleză, M., 1954, bibliogr.; Zaltsman G.L. Fundamentele fiziologice ale șederii unei persoane în condiții de presiune ridicată a gazelor din mediu, L., 1961, bibliogr.; Ivanov D.I. și Khromushkin A.I. Sisteme de susținere a vieții umane în timpul zborurilor la mare altitudine și în spațiu, M., 1968, bibliogr.; Isakov P.K. și colab.Teoria și practica medicinei aviatice, M., 1971, bibliogr.; Kovalenko E. A. și Chernyakov I. N. Tissue oxygen under extreme flight factors, M., 1972, bibliogr.; Miles S. Medicina subacvatica, trad. din engleză, M., 1971, bibliogr.; Busby D. E. Medicină clinică spațială, Dordrecht, 1968.

I. N. Cernyakov, M. T. Dmitriev, S. I. Nepomnyashchy.

Compoziția atmosferei.Învelișul de aer al planetei noastre - atmosfera protejează suprafața pământului de efectele nocive ale radiațiilor ultraviolete de la Soare asupra organismelor vii. Ea protejează Pământul de particule cosmice- praf și meteoriți.

Atmosfera este formată dintr-un amestec mecanic de gaze: 78% din volumul său este azot, 21% oxigen și mai puțin de 1% este heliu, argon, cripton și alte gaze inerte. Cantitatea de oxigen și azot din aer este practic neschimbată, deoarece azotul aproape că nu se combină cu alte substanțe, iar oxigenul, care, deși este foarte activ și cheltuit pentru respirație, oxidare și ardere, este reîncărcat constant de plante.

Până la o altitudine de aproximativ 100 km, procentul acestor gaze rămâne practic neschimbat. Acest lucru se datorează faptului că aerul este amestecat în mod constant.

Pe lângă gazele menționate, atmosfera conține circa 0,03% dioxid de carbon, care de obicei este concentrat în apropierea suprafeței pământului și este distribuit neuniform: în orașe, centre industriale și zone de activitate vulcanică, cantitatea acestuia crește.

Există întotdeauna o anumită cantitate de impurități în atmosferă - vapori de apă și praf. Conținutul de vapori de apă depinde de temperatura aerului: cu cât temperatura este mai mare, cu atât aerul poate reține mai mulți vapori. Datorită prezenței apei vaporoase în aer, sunt posibile fenomene atmosferice precum curcubeele, refracția luminii solare etc.

Praful intră în atmosferă în timpul erupțiilor vulcanice, furtunilor de nisip și praf, în timpul arderii incomplete a combustibilului la centralele termice etc.

Structura atmosferei. Densitatea atmosferei se modifică odată cu altitudinea: este cea mai mare la suprafața Pământului și scade pe măsură ce se ridică. Astfel, la o altitudine de 5,5 km, densitatea atmosferei este de 2 ori, iar la o altitudine de 11 km, este de 4 ori mai mică decât în ​​stratul de suprafață.

În funcție de densitatea, compoziția și proprietățile gazelor, atmosfera este împărțită în cinci straturi concentrice (Fig. 34).

Orez. 34. Secțiunea verticală a atmosferei (stratificarea atmosferei)

1. Stratul inferior se numește troposfera. Limita sa superioară trece la o altitudine de 8-10 km la poli și 16-18 km la ecuator. Troposfera conține până la 80% din masa totală a atmosferei și aproape toți vaporii de apă.

Temperatura aerului din troposferă scade odată cu înălțimea cu 0,6 °C la fiecare 100 m și la limita sa superioară este de -45-55 °C.

Aerul din troposferă este amestecat constant și se mișcă în direcții diferite. Doar aici se observă cețe, ploi, ninsori, furtuni, furtuni și alte fenomene meteorologice.

2. Situat deasupra stratosferă, care se extinde la o altitudine de 50-55 km. Densitatea și presiunea aerului în stratosferă sunt neglijabile. Aerul subțire este format din aceleași gaze ca și în troposferă, dar conține mai mult ozon. Cea mai mare concentrație de ozon se observă la o altitudine de 15-30 km. Temperatura din stratosferă crește odată cu altitudinea și la limita sa superioară atinge 0 °C și mai mult. Acest lucru se datorează faptului că ozonul absoarbe energia undelor scurte de la soare, determinând încălzirea aerului.

3. Se află deasupra stratosferei mezosfera, extinzându-se la o altitudine de 80 km. Acolo temperatura scade din nou și ajunge la -90 °C. Densitatea aerului acolo este de 200 de ori mai mică decât la suprafața Pământului.

4. Deasupra mezosferei se află termosferă(de la 80 la 800 km). Temperatura din acest strat crește: la o altitudine de 150 km până la 220 °C; la o altitudine de 600 km până la 1500 °C. Gazele atmosferice (azot și oxigen) sunt în stare ionizată. Sub influența radiației solare cu unde scurte, electronii individuali sunt separați de învelișurile atomilor. Ca rezultat, în acest strat - ionosferă apar straturi de particule încărcate. Stratul lor cel mai dens este situat la o altitudine de 300-400 km. Datorită densității scăzute, razele soarelui nu sunt împrăștiate acolo, așa că cerul este negru, stelele și planetele strălucesc puternic pe el.

În ionosferă există lumini polare, Se formează curenți electrici puternici care provoacă perturbări în câmpul magnetic al Pământului.

5. Peste 800 km este învelișul exterior - exosfera. Viteza de mișcare a particulelor individuale în exosferă se apropie de critică - 11,2 mm/s, astfel încât particulele individuale pot depăși gravitația și pot scăpa în spațiul cosmic.

Sensul atmosferei. Rolul atmosferei în viața planetei noastre este excepțional de mare. Fără ea, Pământul ar fi mort. Atmosfera protejează suprafața Pământului de încălzirea și răcirea extremă. Efectul său poate fi asemănat cu rolul sticlei în sere: permiterea trecerii razelor solare și prevenirea pierderilor de căldură.

Atmosfera protejează organismele vii de radiațiile de unde scurte și corpusculare de la Soare. Atmosfera este mediul în care apar fenomene meteorologice, cu care este asociată toată activitatea umană. Studiul acestei cochilii se realizează la stațiile meteorologice. Zi și noapte, în orice vreme, meteorologii monitorizează starea stratului inferior al atmosferei. De patru ori pe zi, iar la multe stații pe oră, se măsoară temperatura, presiunea, umiditatea aerului, notează înnorabilitatea, direcția și viteza vântului, cantitatea de precipitații, fenomenele electrice și sonore din atmosferă. Stațiile meteorologice sunt amplasate peste tot: în Antarctica și în pădurile tropicale, pe munții înalți și în întinderi vaste de tundra. De asemenea, se efectuează observații asupra oceanelor de pe nave special construite.

Din anii 30. secolul XX observaţiile au început în atmosfera liberă. Au început să lanseze radiosonde care se ridică la o înălțime de 25-35 km și, folosind echipamente radio, transmit pe Pământ informații despre temperatură, presiune, umiditatea aerului și viteza vântului. În zilele noastre, rachetele meteorologice și sateliții sunt de asemenea folosiți pe scară largă. Acestea din urmă au instalații de televiziune care transmit imagini ale suprafeței pământului și norilor.

| |
5. Învelișul de aer al pământului§ 31. Încălzirea atmosferei

Meteorologia se ocupă de variațiile pe termen lung, iar climatologia se ocupă de variațiile pe termen lung.

Grosimea atmosferei este de 1500 km de suprafața Pământului. Masa totală a aerului, adică amestecul de gaze care formează atmosfera, este de 5,1-5,3 * 10^15 tone. Masa moleculară a aerului curat uscat este de 29. Presiunea la 0 ° C la nivelul mării este de 101.325. Pa, sau 760 mm. rt. Artă.; temperatura critică - 140,7 °C; presiune critică 3,7 MPa. Solubilitatea aerului în apă la 0 °C este de 0,036%, la 25 °C - 0,22%.

Starea fizică a atmosferei este determinată. Parametrii de bază ai atmosferei: densitatea aerului, presiunea, temperatura și compoziția. Pe măsură ce altitudinea crește, densitatea aerului scade. Temperatura se modifică, de asemenea, odată cu schimbările de altitudine. Verticala se caracterizează prin temperaturi și proprietăți electrice diferite, condiții diferite de aer. În funcție de temperatura din atmosferă, se disting următoarele straturi principale: troposferă, stratosferă, mezosferă, termosferă, exosferă (sfera de împrăștiere). Regiunile de tranziție ale atmosferei dintre cochiliile vecine se numesc tropopauză, stratopauză etc.

troposfera- inferioară, principală, cea mai studiată, înălțimea în regiunile polare este de 8-10 km, în latitudini temperate până la 10-12 km, la ecuator - 16-18 km. Troposfera conține aproximativ 80-90% din masa totală a atmosferei și aproape toți vaporii de apă. La creșterea la fiecare 100 m, temperatura din troposferă scade în medie cu 0,65 °C și ajunge la -53 °C în partea superioară. Acest strat superior al troposferei se numește tropopauză. Turbulența și convecția sunt foarte dezvoltate în troposferă, partea predominantă este concentrată, apar și se dezvoltă norii.

Stratosferă- un strat al atmosferei situat la o altitudine de 11-50 km. Caracterizată printr-o ușoară modificare a temperaturii în stratul de 11-25 km (stratul inferior al stratosferei) și o creștere a stratului de 25-40 km de la -56,5 la 0,8 ° C (stratul superior al stratosferei sau regiunea de inversare). Atinsă o valoare de 273 K (0 °C) la o altitudine de aproximativ 40 km, temperatura rămâne constantă până la o altitudine de 55 km. Această regiune cu temperatură constantă se numește stratopauză și este granița dintre stratosferă și mezosferă.

În stratosferă se află stratul ozonosfera(„stratul de ozon”, la o altitudine de 15-20 până la 55-60 km), care determină limita superioară a vieții în. O componentă importantă a stratosferei și mezosferei este ozonul, care se formează ca urmare a reacțiilor fotochimice cel mai intens la o altitudine de 30 km. Masa totală de ozon ar fi, la presiune normală, un strat de 1,7-4 mm grosime, dar acest lucru este suficient pentru a absorbi radiațiile ultraviolete care distrug viața. Distrugerea ozonului are loc atunci când interacționează cu radicalii liberi, oxidul de azot și compușii care conțin halogen (inclusiv „freoni”). Ozonul - o alotropie a oxigenului, se formează ca urmare a următoarei reacții chimice, de obicei după ploaie, când compusul rezultat se ridică în straturile superioare ale troposferei; Ozonul are un miros specific.

În stratosferă, cea mai mare parte a undelor scurte a radiației ultraviolete (180-200 nm) este reținută, iar energia undelor scurte este transformată. Sub influența acestor raze, câmpurile magnetice se modifică, moleculele se dezintegrează, are loc ionizarea și are loc o nouă formare de gaze și alți compuși chimici. Aceste procese pot fi observate sub formă de aurore boreale, fulgere și alte străluciri. Aproape că nu există vapori de apă în stratosferă.

Mezosfera incepe la o altitudine de 50 km si se extinde pana la 80-90 km. la o altitudine de 75-85 km scade la -88 °C. Limita superioară a mezosferei este mezopauza.

Termosferă(o altă denumire este ionosfera) - stratul atmosferei care urmează mezosferei - începe la o altitudine de 80-90 km și se extinde până la 800 km. Temperatura aerului din termosferă crește rapid și constant și atinge câteva sute și chiar mii de grade.

Exosfera- zona de dispersie, partea exterioară a termosferei, situată peste 800 km. Gazul din exosferă este foarte rarefiat, iar de aici particulele sale se scurg în spațiul interplanetar (disipare).
Până la o altitudine de 100 km, atmosfera este un amestec omogen (monofazat), bine amestecat de gaze. În straturile superioare, distribuția gazelor pe înălțime depinde de greutățile moleculare ale acestora, concentrația de gaze mai grele scade mai repede cu distanța de la suprafața Pământului. Datorită scăderii densității gazelor, temperatura scade de la 0 °C în stratosferă la -110 °C în mezosferă. Cu toate acestea, energia cinetică a particulelor individuale la altitudini de 200-250 km corespunde unei temperaturi de aproximativ 1500 °C. Peste 200 km se observă fluctuații semnificative ale temperaturii și densității gazelor în timp și spațiu.

La o altitudine de aproximativ 2000-3000 km, exosfera se transformă treptat în așa-numitul vid din spațiul apropiat, care este umplut cu particule foarte rarefiate de gaz interplanetar, în principal atomi de hidrogen. Dar acest gaz reprezintă doar o parte din materia interplanetară. Cealaltă parte este formată din particule de praf de origine cometă și meteorică. Pe lângă aceste particule extrem de rarefiate, în acest spațiu pătrunde radiațiile electromagnetice și corpusculare de origine solară și galactică.

Troposfera reprezintă aproximativ 80% din masa atmosferei, stratosfera - aproximativ 20%; masa mezosferei nu este mai mare de 0,3%, termosfera este mai mică de 0,05% din masa totală a atmosferei. Pe baza proprietăților electrice din atmosferă, se disting neutronosfera și ionosfera. În prezent se crede că atmosfera se extinde până la o altitudine de 2000-3000 km.

În funcție de compoziția gazului din atmosferă, se disting homosferă și heterosferă. Heterosferă- aceasta este zona in care gravitatia afecteaza separarea gazelor, deoarece amestecarea lor la o asemenea înălțime este nesemnificativă. Aceasta implică o compoziție variabilă a heterosferei. Sub ea se află o parte bine amestecată, omogenă a atmosferei numită homosferă. Limita dintre aceste straturi se numește turbopauză, se află la o altitudine de aproximativ 120 km.

Presiunea atmosferică este presiunea aerului atmosferic asupra obiectelor din el și de pe suprafața pământului. Presiunea atmosferică normală este de 760 mmHg. Artă. (101.325 Pa). Pentru fiecare kilometru de creștere a altitudinii, presiunea scade cu 100 mm.

Compoziția atmosferică

Învelișul de aer al Pământului, constând în principal din gaze și diverse impurități (praf, picături de apă, cristale de gheață, săruri marine, produse de ardere), a căror cantitate nu este constantă. Principalele gaze sunt azotul (78%), oxigenul (21%) și argonul (0,93%). Concentrația gazelor care formează atmosfera este aproape constantă, cu excepția dioxidului de carbon CO2 (0,03%).

Atmosfera mai conține SO2, CH4, NH3, CO, hidrocarburi, HC1, HF, vapori de Hg, I2, precum și NO și multe alte gaze în cantități mici. Localizat constant în troposferă un numar mare de particule solide și lichide în suspensie (aerosoli).

Atmosfera Pământului este învelișul gazos al planetei noastre. Limita sa inferioară trece la nivelul scoarței terestre și al hidrosferei, iar limita sa superioară trece în regiunea apropiată a Pământului a spațiului cosmic. Atmosfera conține aproximativ 78% azot, 20% oxigen, până la 1% argon, dioxid de carbon, hidrogen, heliu, neon și alte gaze.

Învelișul acestui pământ este caracterizat de o stratificare clar definită. Straturile atmosferei sunt determinate de distribuția verticală a temperaturii și de densitățile diferite ale gazelor la diferite niveluri. Se disting următoarele straturi ale atmosferei Pământului: troposferă, stratosferă, mezosferă, termosferă, exosferă. Ionosfera este separată.

Până la 80% din masa totală a atmosferei este troposfera - stratul terestre inferior al atmosferei. Troposfera din zonele polare este situată la un nivel de până la 8-10 km deasupra suprafeței pământului, în zona tropicală - până la maximum 16-18 km. Între troposferă și stratul de deasupra stratosferei există o tropopauză - un strat de tranziție. În troposferă, temperatura scade pe măsură ce altitudinea crește și, în mod similar, presiunea atmosferică scade odată cu altitudinea. Gradientul mediu de temperatură în troposferă este de 0,6°C la 100 m diferite niveluri a unei învelișuri date este determinată de caracteristicile de absorbție a radiației solare și de eficiența convecției. Aproape toată activitatea umană are loc în troposferă. Cei mai înalți munți nu depășesc troposferă doar transportul aerian poate traversa limita superioară a acestei învelișuri la o înălțime mică și se află în stratosferă. O mare proporție de vapori de apă se găsește în troposferă, care este responsabilă pentru formarea aproape tuturor norilor. De asemenea, aproape toți aerosolii (praf, fum etc.) formați pe suprafața pământului sunt concentrați în troposferă. În stratul limită inferior al troposferei, fluctuațiile zilnice ale temperaturii și umidității aerului sunt pronunțate, iar viteza vântului este de obicei redusă (crește odată cu creșterea altitudinii). În troposferă, există o diviziune variabilă a grosimii aerului în mase de aer pe direcția orizontală, care diferă într-un număr de caracteristici în funcție de zona și zona de formare a acestora. Pe fronturile atmosferice - limitele dintre masele de aer - se formează cicloni și anticicloni, determinând vremea într-o anumită zonă pentru o anumită perioadă de timp.

Stratosfera este stratul de atmosferă dintre troposferă și mezosferă. Limitele acestui strat variază de la 8-16 km la 50-55 km deasupra suprafeței Pământului. În stratosferă, compoziția gazului aerului este aproximativ aceeași ca în troposferă. Trăsătură distinctivă– scăderea concentrației vaporilor de apă și creșterea conținutului de ozon. Strat de ozon Atmosfera, care protejează biosfera de efectele agresive ale luminii ultraviolete, se află la un nivel de 20 până la 30 km. În stratosferă, temperatura crește odată cu altitudinea, iar valorile temperaturii sunt determinate de radiația solară, și nu de convecție (mișcări ale maselor de aer), ca în troposferă. Încălzirea aerului din stratosferă se datorează absorbției radiațiilor ultraviolete de către ozon.

Deasupra stratosferei mezosfera se extinde la un nivel de 80 km. Acest strat al atmosferei se caracterizează prin faptul că temperatura scade pe măsură ce altitudinea crește de la 0 ° C la - 90 ° C. Aceasta este cea mai rece regiune a atmosferei.

Deasupra mezosferei se află termosfera până la un nivel de 500 km. De la granița cu mezosferă până la exosferă, temperatura variază de la aproximativ 200 K la 2000 K. Până la nivelul de 500 km, densitatea aerului scade de câteva sute de mii de ori. Compoziția relativă a componentelor atmosferice ale termosferei este similară cu stratul de suprafață al troposferei, dar odată cu creșterea altitudinii, mai mult oxigen devine atomic. O anumită proporție de molecule și atomi ai termosferei sunt în stare ionizată și sunt distribuite în mai multe straturi sunt uniți prin conceptul de ionosferă. Caracteristicile termosferei variază într-o gamă largă în funcție de latitudinea geografică, cantitatea de radiație solară, perioada anului și ziua.

Stratul superior al atmosferei este exosfera. Acesta este cel mai subțire strat al atmosferei. În exosferă, calea liberă medie a particulelor este atât de enormă încât particulele pot scăpa liber în spațiul interplanetar. Masa exosferei este o zece milioane din masa totală a atmosferei. Limita inferioară a exosferei este nivelul de 450-800 km, iar limita superioară este considerată a fi regiunea în care concentrația de particule este aceeași ca în spațiul cosmic - la câteva mii de kilometri de suprafața Pământului. Exosfera este formată din plasmă - gaz ionizat. De asemenea, în exosferă se află centurile de radiații ale planetei noastre.

Prezentare video - straturi ale atmosferei Pământului:

Materiale conexe: