Урок 7. атмосфера. состав и строение — География — 6 класс

География, 6 класс

Урок 07. Атмосфера. Состав и строение

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке

1. Урок посвящён изучению воздушной оболочки Земли – атмосфере.
2. В ходе урока школьники познакомятся со строением атмосферы.
3. Узнают состав атмосферы.

Тезаурус

Атмосфера – воздушная оболочка Земли.

Тропосфера – нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8–10 км, в умеренных широтах до 10 – 12 км, а на экваторе – 18 – 19 км.

Стратосфера – слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км.

Озоновый слой – часть стратосферы на высоте от 20 до 25 км, самый тонкий и лёгкий слой в атмосфере, защищает от ультрафиолетового излучения.

Основная и дополнительная литература по теме

1. География. 5 – 6 класс / А. И. Алексеев, В. В. Николина, Е. К. Липкина и др. – М.: Просвещение, 2019.
2. Сайт: Научно-популярная энциклопедия. Вода России. http://water-rf.ru/.
3. Сайт: География. https://geographyofrussia.com/mirovoj-okean-i-ego-chasti/.
4. Сайт: Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов www.school-collection.edu.ru.
5. Сайт: Издательство «Просвещение» www.prosv.ru.
6. Сайт: Российская версия международного проекта Сеть творческих учителей www.it-n.ru.
7. Сайт: Российский общеобразовательный Портал www.school.edu.ru.
8. Сайт: Федерация Интернет-образования, сетевое объединение методистов www.som.fio.ru.
9. Сайт. Мир океана. http://www.seapeace.ru.
10. Сайт. Гидрометцентр России. https://meteoinfo.ru.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Сегодня мы начинаем изучать новую оболочку Земли. Оболочку, которая защищает нашу планету от губительного влияния у три фиолетовых лучей и поступающих от солнца от летящих на землю метеоритов от перегревания и переохлаждения.

Воздушная оболочка Земли называется атмосферой. Сила притяжения Земли удерживает её вокруг себя и не даёт рассеяться в космосе. Воздух атмосферы – это смесь различных газов. Больше всего в составе воздуха азота и кислорода Кислород необходим человеку для жизни и хозяйственной деятельности. Чистый воздух самое главное условие жизни человека и всего живого. Атмосфера состоит из слоёв: тропосфера, стратосферы и ионосферы. Состав и свойства воздуха в них различаются.

Тропосфера – самый важный для человека нижний слой атмосферы. Выше находится стратосфера, которая переходит в верхние слои атмосферы. В нижней части стратосферы находится озоновый слой, где в небольших концентрациях содержится газ озон. Озоновый слой выполняет важную функцию задерживает ультрафиолетовые лучи.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

Задание 1. Установите соответствие между явлением и его определением.

Варианты ответов:

Правильный вариант ответа:

Задание 2. Рассортируйте по группам.

Варианты ответов:

Расположена на высоте 20 – 50 км.

Здесь могут летать только ракеты.

Расположена на высоте 50 – 80 км.

Это промежуточный слой.

С высотой (20 – 30 км) происходит повышение температуры.

Правильный вариант:

Границы биосферы — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Границы биосферы определяются наличием живых организмов или «следами» их жизнедеятельности.

Биосфера включает верхнюю часть литосферы, всю гидросферу и нижнюю часть атмосферы.

Живое вещество образовало ничтожно тонкий слой в общей массе геосфер Земли. Его масса составляет \(2420\) млрд тонн, что более чем в \(2000\) раз меньше массы самой лёгкой оболочки Земли — атмосферы. Но эта ничтожная масса живого вещества встречается практически повсюду: в настоящее время живые существа отсутствуют лишь в областях обширного оледенения и в кратерах действующих вулканов.

Живые организмы распространены в геологических оболочках Земли неравномерно.

Литосфера — это верхняя твёрдая оболочка Земли.

Её толщина колеблется в пределах \(50\)–\(200\) км. Распространение жизни в ней ограничено и резко уменьшается с глубиной. Подавляющее количество видов сосредоточено в верхнем слое, имеющем толщину в несколько десятков сантиметров. Некоторые виды проникают в глубину на несколько метров или десятков метров (роющие животные — кроты, черви; бактерии; корни растений).

Наибольшая глубина, на которой были обнаружены некоторые виды бактерий, составляет \(3\)–\(4\) км (в подземных водах и нефтеносных горизонтах). Распространению жизни вглубь литосферы препятствуют различные факторы. Проникновение растений невозможно из-за отсутствия света. Для всех форм жизни существенными препонами служат постоянно возрастающие с глубиной плотность среды и температура горных пород.

Гидросфера — водная оболочка Земли, представляет собой совокупность океанов, морей, озёр и рек.

В отличие от литосферы и атмосферы она полностью освоена живыми организмами. Даже на дне Мирового океана, на глубинах более \(11\) км (самая глубокая впадина Мирового океана — Марианская — \(11022\) м) были обнаружены разнообразные виды живых существ (животные, бактерии). Однако основная масса видов обитает в гидросфере в пределах \(150\)–\(200\) м от поверхности. Это связано с тем, что до такой глубины проникает свет. А следовательно, в более низких горизонтах невозможно существование растений и многих видов, зависящих в питании от растений. Распространение организмов на больших глубинах обеспечивается за счёт постоянного «дождя» экскрементов, остатков мёртвых организмов, падающих из верхних слоев, а также хищничества.

Атмосфера — газовая оболочка Земли, имеющая определённый химический состав: около \(78\) % азота, \(21\) % — кислорода, \(1\) % — аргона и \(0,03\) % углекислого газа.

В биосферу входят лишь самые нижние слои атмосферы. Жизнь в них не может существовать без непосредственной связи с литосферой и гидросферой. Крупные древесные растения достигают нескольких десятков метров в высоту, располагая вверх свои кроны. На сотни метров поднимаются летающие животные — насекомые, птицы, летучие мыши. Некоторые виды хищных птиц поднимаются на \(3\)–\(5\) км над поверхностью Земли, высматривая свою добычу. Наконец, восходящими воздушными потоками пассивно заносятся на десятки километров вверх бактерии, споры растений, грибов, семена. Однако все перечисленные летающие организмы или занесённые бактерии лишь временно находятся в атмосфере. Нет организмов, постоянно живущих в воздухе.

Верхней границей биосферы принято считать озоновый слой, располагающийся на высоте у полюсов — \(8\)–\(10\) км, у экватора — \(17\)–\(18\) км, над остальными территориями — \(20\)–\(25\) км над поверхностью Земли. Он защищает всё живое на нашей планете от мощного ультрафиолетового солнечного излучения, в значительной мере поглощая эти лучи. Выше озонового слоя существование жизни невозможно.

Таким образом, основная часть видов живых организмов сосредоточена на границах атмосферы и литосферы, атмосферы и гидросферы, образуя относительно «тонкую плёнку жизни» на поверхности нашей планеты.

Источники:

http://побиологии.рф

http://biofile.ru/bio/22496.html

БИОСФЕРА | Энциклопедия Кругосвет

БИОСФЕРА, оболочка Земли, в пределах которой существует жизнь. Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (15–20 км), верхнюю часть литосферы и всю гидросферу. Нижняя граница опускается в среднем на 2–3 км на суше и на 1–2 км ниже дна океана. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Э.Зюсс в 1875, тогда как основы учения о биосфере, которые актуальны и в современной науке, были разработаны В.И.Вернадским.

Биосфера состоит из живого, или биотического, и неживого, или абиотического, компонентов. Биотический компонент – это вся совокупность живых организмов (по Вернадскому – «живое вещество»). Абиотический компонент – сочетание энергии, воды, определенных химических элементов и других неорганических условий, в которых существуют живые организмы.

Жизнь в биосфере зависит от потока энергии и круговорота веществ между биотическим и абиотическим компонентами. Круговороты веществ называются биогеохимическими циклами. Существование этих циклов обеспечивается энергией Солнца. Земля получает от Солнца ок. 1,3ґ10²⁴ калорий в год. Около 40% этой энергии излучается обратно в космос; 15% поглощается атмосферой, почвой и водой; остальная энергия – это видимый свет, первичный источник энергии для всей жизни на Земле.

Фотосинтез, хемосинтез, дыхание и брожение – основные процессы, благодаря которым поток энергии проходит через организмы. Первые два процесса обеспечивают синтез органических веществ за счет энергии света (фотосинтез) и окисления неорганических веществ (хемосинтез). В ходе дыхания и брожения органические вещества расщепляются, а заключенная в них энергия используется живыми организмами, но в конечном итоге переходит в тепло. Брожение, в отличие от дыхания, не требует кислорода.

Наглядное представление о путях прохождения энергии дают пищевые цепи. Каждое их звено – это определенный трофический уровень. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего – вторичными консументами и т.д. Продуценты – это растения, цианобактерии (синезеленые «водоросли») и некоторые другие типы бактерий. Часть энергии, связанной продуцентами в процессе фотосинтеза, расходуется при собственном дыхании, другая часть сохраняется в их клетках и тканях и доступна для консументов. Разность между скоростью фотосинтеза и скоростью дыхания фотосинтезирующих организмов называется чистой первичной продукцией. В чистую первичную продукцию переходит всего ок. 0,1% солнечной энергии, достигающей поверхности Земли. Однако за год абсолютное количество чистой первичной продукции составляет 6ґ10²⁰ калорий, что соответствует 165 млрд. т органического вещества.

Организмы, не способные к фотосинтезу или хемосинтезу, – это гетеротрофы, или консументы. К ним относятся животные, грибы, большая часть бактерий и немногие растения, утратившие способность к фотосинтезу. Консументы зависят прямо (травоядные) или косвенно (хищники) от величины чистой первичной продукции как источника энергии и веществ. Прохождение энергии через живое вещество представляет собой путь от света к продуцентам, далее к консументам, а от тех и других – к теплу. Этот путь – поток, а не круговорот, поскольку в виде тепла энергия рассеивается в окружающей среде и не может снова использоваться для фотосинтеза. Таким образом, энергетический поток через живое вещество – это процесс потери накопленной организмами энергии.

Другой важнейший аспект существования жизни на Земле – биогеохимические циклы, в которые вовлечены вода и основные биогенные химические элементы – C, H, O, N, P, S, Fe, Mg, Mo, Mn, Cu, Zn, Ca, Na, K и др. Все циклы состоят из двух фаз: органической (во время которой вещество или элемент находится в составе живых организмов) и неорганической. Последовательные переходы вещества из одной фазы в другую совершаются бесчисленное число раз. Так, например, ежегодно проходит через органическую фазу и возвращается в неорганическую 1/7 часть всего углекислого газа и 1/4500 часть кислорода атмосферы; подсчитано, что вся вода оборачивается за 2 млн. лет.
См. также ЦИКЛ УГЛЕРОДА.

Жизнь невозможна без воды. Вода – источник водорода, одного из важнейших элементов, входящего в состав живых организмов. Метаболические реакции в организмах происходят в жидкой фазе, и вода является той средой, с которой организмы потребляют биогенные элементы и с которой удаляются конечные продукты метаболизма (шлаки). Вода составляет от 50 до 95% веса живых организмов. В круговороте воды важную роль играет процесс испарения в растениях. Через корни растения поглощают воду и получают растворенные в ней соли. Через листья происходит испарение воды. В течение вегетационного периода зерновые культуры на площади 1 га испаряют ок. 4 000 000 л воды, но только 0,4% этого количества используется непосредственно в процессе фотосинтеза. Для получения 1 кг зерна требуется ок. 500 л воды. Очевидно, что растениям необходимо громадное количество воды, а поскольку консументы питаются растениями, их суммарные потребности в воде намного выше того количества, которое они поглощают непосредственно. Например, человеку для физиологических нужд требуется ок. 2,1 л воды в день, но для получения съедаемого им за день количества пищи нужны еще 10 000 л воды.

Поддержание динамического равновесия между биотическим и абиотическим компонентами биосферы является необходимым условием существования всех форм жизни. Воздействие человека на биосферу, сопровождающееся ухудшением качества воды, сведением лесов или выбросом в атмосферу загрязняющих веществ, может создать угрозу жизни на Земле.

См. также ЗЕМЛЯ; ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

Географическая оболочка Земли

Географическая оболочка – понятие условное, собирательное.

В нее входят:

1. Земная кора.
2. Две нижние части атмосферы – тропосфера и стратосфера.
3. Гидросфера или водная оболочка Земли.
4. Биосфера – совокупность всего живого на Земле.
5. Ноосфера или антропосфера – часть биосферы, связанная с разумной деятельностью человека.

Разберемся с каждым пунктом по отдельности.

Пункт первый – земная кора.

Наша планета состоит из трех слоев.

Земная кора – это верхний твердый слой, толщина которого варьируется от 5 до 75 км. Под океанами земная кора наиболее тонкая, а в горных участках материков – наиболее толстая. Только в этом слое могут существовать живые организмы. Если сравнить Землю с яйцом, сваренным вкрутую, то земная кора – это скорлупа.

Ниже земной коры находится другой твердый слой, который называется «мантией». Толщина мантии составляет около 2900–3000 км. В курином яйце аналогом мантии является белок.
Под мантией находится ядро (условный «желток»), состоящее из двух частей – жидкой внешней и твердой внутренней. Радиус ядра составляет приблизительно 3500 км. Предположительно, ядро состоит из железо-никелевого сплава, температура которого во внутренней части ядра достигает 5400 °C. Мы говорим «предположительно», поскольку точных данных о мантии и ядре Земли на сегодняшний день нет, все знания о них получены косвенным путем. Относительно хорошо изучена только земная кора.

Пункт второй – тропосфера и стратосфера.

Тропосфера – это нижний, наиболее изученный слой атмосферы нашей планеты. Высота тропосферы варьируется от 8–10 км в полярных областях, до 16–18 км на экваторе. В умеренных широтах высота тропосферы составляет 10–12 км.

В тропосфере сосредоточено более 80 % всей массы атмосферного воздуха и большая часть водяных паров. Здесь формируются атмосферные фронты, возникают облака и происходят другие процессы, определяющие погоду и климат на нашей планете. Все эти процессы главным образом обусловлены конвекцией – явлением переноса теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками самого вещества. Теплый воздух поднимается вверх, а холодный опускается вниз. Точно так же ведут себя слои воды с разной температурой. Можно сказать, что воздушные массы с разной температурой находятся в состоянии постоянной борьбы. Недаром же переходная зона между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами (разной температурой) называется атмосферным фронтом.

Над тропосферой на высоте от 11 до 50 км расположена стратосфера. Здесь находится озоновый слой или «озоносфера», состоящий из озона – трехатомной модификации кислорода (О3). Озоновый слой поглощает коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца, которая губительна для всего живого. Жизнь на нашей планете смогла выйти из воды на сушу лишь после того, как был образован озоновый «щит». Выше озонового слоя никакой жизни не существует. Озон можно обнаружить на высоте от 15 до 60 км, но максимальная концентрация его наблюдается на высоте 25–35 км.

Пункт третий – гидросфера.

Гидросфера представляет собой совокупность всей воды на планете – рек, морей, океанов, континентальных водоемов, подземных источников, болот и ледяных покровов. Общий объем воды в гидросфер– около 96 %! – сосредоточена в океанах и морях. До 2 % воды «законсервировано» в ледниках, примерно 1,7 % приходится на подземные воды и всего 0,02 % приходится на поверхностные воды суши. Несмотря на столь малую долю в общей массе гидросферы поверхностные воды суши играют важнейшую роль в жизни человека, являясь основным источником водоснабжения, а также орошения и обводнения земель.

Пункт четвертый – биосфера.

Биосферу также называют «оболочкой» – живой оболочкой нашей планеты. Все живое на Земле образует биосферу. Биосфера представляет собой одну из частей географической оболочки, но она является связующим звеном между остальными частями.

Биосфера включает в себя:

• всю гидросферу, поскольку во всех водоемах присутствует жизнь в той или иной форме;
• тропосферу и нижнюю часть стратосферы, расположенную под озоновым слоем атмосферы. Не удивляйтесь насчет стратосферы – микроорганизмы можно найти в воздухе на высоте до 18 км от поверхности Земли.
• земную кору. Наиболее богато населена различными организмами педосфера – почвенная оболочка Земли. Почти вся жизнь в земной коре сосредоточена на глубине нескольких метров, но отдельные бактерии могут жить на глубине до четырех километров. Ниже этого уровня жизнь становится невозможной, поскольку температура среды достигает 100 °C и выше.

Пункт пятый – ноосфера.

Ноосфера представляет собой часть биосферы, но ее нужно выделять из биосферы, поскольку в основе ее лежит разумное начало. Ноосфера объединяет все, что создано в результате деятельности человека. Само слово «ноосфера» переводится с греческого как «сфера разума». Деятельность человека отличается от деятельности животных своей разумностью и целенаправленностью. Пример – стадо слонов может проложить тропу через дебри, но это будет сделано неосознанно и слоны не могут поддерживать проложенную тропу в «рабочем» состоянии. Человек же прокладывает дороги осознанно, с определенной целью и после прокладки поддерживает их в пригодном для пользования состоянии – расчищает от завалов, выравнивает и т. п.

Между частями географической оболочки осуществляется активный и непрерывный обмен веществом и энергией. В результате испарения с поверхности океана и суши в атмосферу поступает вода. Через трещины и поры вглубь земной коры проникают вода и воздух. Твердые частицы попадают с поверхности Земли в атмосферу с помощью ветров или во время извержения вулканов. Живые организмы после смерти формируют почвенный слой. Поверхность Земли поглощает солнечное тепло и часть его отдает в атмосферу, нагревая нижние слои воздуха. Люди роют каналы, выравнивают рельеф, строят дамбы, рассеивают облака… Все эти связи позволяют рассматривать географическую оболочку как единое целое.

Географическую оболочку также называют «земной оболочкой». В зарубежной географической литературе географическую оболочку могут называть «геосферой».

О литосфере, атмосфере, гидросфере и биосфере будет более подробно сказано ниже, в соответствующих главах.

Строение атмосферы

Строение атмосферы

по С.П. Хромову

Тропосфера

Атмосфера состоит из нескольких концентрических слоев, отличающихся один от другого по температурным и иным условиям. Нижняя часть атмосферы, до высоты 10-15 км, в которой сосредоточено 4/5 всей массы атмосферного воздуха, носит название тропосферы. Для нее характерно, что температура здесь с высотой падает в среднем на 0,6°/100 м (в отдельных случаях распределение температуры по вертикали варьирует в широких пределах). В тропосфере содержится почти весь водяной пар атмосферы и возникают почти все облака. Сильно развита здесь и турбулентность, особенно вблизи земной поверхности, а также в так называемых струйных течениях в верхней части тропосферы.

Высота, до которой простирается тропосфера, над каждым местом Земли меняется изо дня в день. Кроме того, даже в среднем она различна под разными широтами и в разные сезоны года. В среднем годовом тропосфера простирается над полюсами до высоты около 9 км, над умеренными широтами до 10-12 км и над экватором до 15-17 км. Средняя годовая температура воздуха у земной поверхности около +26° на экваторе и около -23° на северном полюсе. На верхней границе тропосферы над экватором средняя температура около -70°, над северным полюсом зимой около -65°, а летом около -45°.

Давление воздуха на верхней границе тропосферы соответственно ее высоте в 5-8 раз меньше, чем у земной поверхности. Следовательно, основная масса атмосферного воздуха находится именно в тропосфере. Процессы, происходящие в тропосфере, имеют непосредственное и решающее значение для погоды и климата у земной поверхности.

Самый нижний, тонкий слой тропосферы, в несколько метров (или десятков метров) высотой, непосредственно примыкающий к земной поверхности, носит название приземного слоя. Вследствие близости к земной поверхности физические процессы в этом слое отличаются известным своеобразием. Здесь особенно резко выражены изменения температуры в течение суток.

Стратосфера и мезосфера

Над тропосферой до высоты 50-55 км лежит стратосфера, характеризующаяся тем, что температура в ней в среднем растет с высотой. Переходный слой между тропосферой и стратосферой (толщиной 1-2 км) носит название тропопаузы.

Выше были приведены данные о температуре на верхней границе тропосферы. Эти температуры характерны и для нижней стратосферы. Таким образом, температура воздуха в нижней стратосфере над экватором всегда очень низкая; притом летом много ниже, чем над полюсом.

Нижняя стратосфера более или менее изотермична. Но, начиная с высоты около 25 км, температура в стратосфере быстро растет с высотой, достигая на высоте около 50 км максимальных, притом положительных значений (от +10 до +30°). Вследствие возрастания температуры с высотой турбулентность в стратосфере мала.

Водяного пара в стратосфере ничтожно мало. Однако на высотах 20-25 км наблюдаются иногда в высоких широтах очень тонкие, так называемые перламутровые облака. Днем они не видны, а ночью кажутся светящимися, так как освещаются солнцем, находящимся под горизонтом. Эти облака состоят из переохлажденных водяных капелек. Стратосфера характеризуется еще тем, что преимущественно в ней содержится атмосферный озон, о чем было сказано выше. С этой точки зрения она может быть названа озоносферой. Рост температуры с высотой в стратосфере объясняется именно поглощением солнечной радиации озоном.
Над стратосферой лежит слой мезосферы, примерно до 80 км. Здесь температура с высотой падает до нескольких десятков градусов ниже нуля. На высотах, близких к верхней границе мезосферы (75-90 км), наблюдаются еще особого рода облака, также освещаемые солнцем в ночные часы, так называемые серебристые. Наиболее вероятно, что они состоят из ледяных кристаллов.

Ионосфера

Верхняя часть атмосферы, над мезосферой, характеризуется очень высокими температурами и потому носит название термосферы. В ней различаются, однако, две части: ионосфера, простирающаяся от мезосферы до высот порядка тысячи километров, и лежащая над нею внешняя часть — экзосфера, переходящая в земную корону.

Воздух в ионосфере чрезвычайно разрежен. На высотах 300-750 км его средняя плотность порядка 10^-8-10^-10 г/м³. Но и при такой малой плотности каждый кубический сантиметр воздуха на высоте 300 км еще содержит около одного миллиарда молекул или атомов, а на высоте 600 км — свыше 10 миллионов.

Ионосфера, как говорит само название, характеризуется очень сильной степенью ионизации воздуха. Как уже говорилось, содержание ионов здесь во много раз больше, чем в нижележащих слоях, несмотря на сильную общую разреженность воздуха. Эти ионы представляют собой в основном заряженные атомы кислорода, заряженные молекулы окиси азота и свободные электроны. Их содержание на высотах 100-400 км — порядка 10¹⁵-10⁶ на кубический сантиметр.

В ионосфере выделяется несколько слоев, или областей, с максимальной ионизацией, в особенности на высотах 100-120 км и 200-400 км. Но и в промежутках между этими слоями степень ионизации атмосферы остается очень высокой. Положение ионосферных слоев и концентрация ионов в них все время меняются. Спорадические скопления электронов с особенно большой концентрацией носят название электронных облаков.
От степени ионизации зависит электропроводность атмосферы. Поэтому в ионосфере электропроводность воздуха в общем в 10¹² раз больше, чем у земной поверхности. Радиоволны испытывают в ионосфере поглощение, преломление и отражение. Волны длиной более 20 м вообще не могут пройти сквозь ионосферу: они отражаются уже электронными слоями небольшой концентрации в нижней части ионосферы. Средние и короткие волны отражаются вышележащими ионосферными слоями.

Именно вследствие отражения от ионосферы возможна дальняя связь на коротких волнах. Многократное отражение от ионосферы и земной по-верхности позволяет коротким волнам зигзагообразно распространяться на большие расстояния, огибая поверхность Земного шара. Так как положение и концентрация ионосферных слоев непрерывно меняются, меняются и условия поглощения, отражения и распространения радиоволн. Поэтому для надежной радиосвязи необходимо непрерывное изучение состояния ионосферы.

В ионосфере наблюдаются полярные сияния и близкое к ним по природе свечение ночного неба — постоянная люминесценция атмосферного воздуха, а также резкие колебания магнитного поля — ионосферные магнитные бури.

Ионизация в ионосфере обязана своим существованием действию ультрафиолетовой радиации Солнца. Ее поглощение молекулами атмосферных газов приводит к возникновению заряженных атомов и свободных электронов, о чем говорилось выше. Колебания магнитного поля в ионосфере и полярные сияния зависят от колебаний солнечной активности. С изменениями солнечной активности связаны изменения в потоке корпускулярной радиации, идущей от Солнца в земную атмосферу. А именно корпускулярная радиация имеет основное значение для указанных ионосферных явлений.

Температура в ионосфере растет с высотой до очень больших значений. На высотах около 800 км она достигает 1000°.

Говоря о высоких температурах ионосферы, имеют в виду то, что частицы атмосферных газов движутся там с очень большими скоростями. Однако плотность воздуха в ионосфере так мала, что тело, находящееся в ионосфере, например летящий спутник, не будет нагреваться путем теплообмена с воздухом. Температурный режим спутника будет зависеть от непосредственного поглощения им солнечной радиации и от отдачи его собственного излучения в окружающее пространство.

Экзосфера

Атмосферные слои выше 800-1000 км выделяются под названием экзосферы (внешней атмосферы). Скорости движения частиц газов, особенно легких, здесь очень велики, а вследствие чрезвычайной разреженности воздуха на этих высотах частицы могут облетать Землю по эллиптическим орбитам, не сталкиваясь между собою. Отдельные частицы могут при этом иметь скорости, достаточные для того, чтобы преодолеть силу тяжести. Для незаряженных частиц критической скоростью будет 11,2 км/сек. Такие особенно быстрые частицы могут, двигаясь по гиперболическим траекториям, вылетать из атмосферы в мировое пространство, «ускользать», рассеиваться. Поэтому экзосферу называют еще сферой рассеяния.

Ускользанию подвергаются преимущественно атомы водорода, который является господствующим газом в наиболее высоких слоях экзосферы.

Тест: Как называется воздушная оболочка Земли: а литосфера б атмосфера в биосфера г гидросфера

Срезовая
работа по природоведению в 5 классе.

Вариант
1.

Тест:

1. Как
   называется воздушная оболочка Земли:

а)
литосфера б) атмосфера в)биосфера
г)гидросфера

2. Продолжи
   выражение:

В
состав воздуха входят — …

3. Какой
   учёный доказал существование кислорода
   в воздухе:

а)
В.В.Докучаев б) Аристотель в) Д.Пристли
г)Н.Армстронг

4. Какой
   газ защищает нас от губительных для
   всего живого – ультрафиолетовых лучей:

а)
кислород б)углекислый газ в)гелий г)озон

5. Какое
   свойство воздуха используется при
   работе с кессоном:

а)иметь
вес б)занимать пространство в)сжимаемость
г)упругость

6. Благодаря
   какому свойству воздуха машинист
   останавливает поезд:

а)
сжимаемость б)иметь вес в)занимать
пространство г)оказывать давления

7. Взвешивая
   воздух, учёные установили, что 1 кубический
   метр весит:

а)
1290г б)1390г в)1290кг г)1390кг

8. Где
   выше атмосферное давление:

а)на
вершине горы б)у её основания

9. Какой
   учёный доказал существование атмосферного
   давления:

а)
В.В.Докучаев б) Аристотель в) Д.Пристли
г)Э.Торричели

10. Какая
    жидкость входит в состав барометра для
    измерения атмосферного давления:

а)медный
купорос б)сироп в)вода г)ртуть

11. За
    состоянием атмосферного давления
    постоянное наблюдение ведётся на:

а)обсерваториях
б) метеорологических станциях

12. Состояние
    нижнего слоя атмосферы в данное время
    в данном месте:

а)метеорология
б) климат в)изотерма г) погода

13. Соотнеси
    признаки:

14. Приведите
    примеры поговорок о погоде. Объясните
    их происхождение.

Срезовая
работа по природоведению в 5 классе.

Вариант
2.

Тест:

1. Воздушная
   оболочка Земли — это:

а)
литосфера б) атмосфера в)биосфера
г)гидросфера

2. Продолжи
   выражение:

Воздух
– это ….

3. Какой
   учёный доказал существование атмосферного
   давления:

а)
В.В.Докучаев б) Аристотель в) Д.Пристли
г)Э.Торричели

4. Как
   называют смесь дыма, тумана и пыли:

а)планета
б) звезда в)комета г) смог

5. Какое
   свойство воздуха используется при
   работе с водолазным колоколом:

а)иметь
вес б)занимать пространство в)сжимаемость
г)упругость

6. Благодаря
   какому свойству воздуха в автобусе
   закрываются двери:

а)
сжимаемость б)иметь вес в)занимать
пространство г)оказывать давления

7. Взвешивая
   воздух, учёные установили, что 1 кубический
   метр весит:

а)
1290г б)1390г в)1290кг г)1390кг

8. Туристы
   и альпинисты, совершающие восхождения
   на высочайшие горные вершины на себе
   испытывают:

а)уменьшение
давления б)повышения давления

9. Прибор
   для измерения атмосферного давления:

а)барометр
б)телескоп в)луноход г)компас

10. За
    состоянием атмосферного давления
    постоянное наблюдение ведётся на:

а)
метеорологических станциях б)обсерваториях

11. Состояние
    нижнего слоя атмосферы в данное время
    в данном месте:

а)метеорология
б) климат в)изотерма г) погода

12. Соотнеси
    признаки:

    Погода	Признаки
    Устойчивая погода	А) Сильная роса Б) Дым из трубы стелется к земле В) серое небо вечером Г) высокие кучевые облака

13. Приведите
    примеры примет. Объясните их происхождение.

строение, порядок, высота и краткая характеристика

Автор Nat WorldВремя чтения 3 мин.Просмотры 135Опубликовано 2017-08-12Обновлено 2019-06-07

Газовая оболочка, окружающая нашу планету Земля, известная как атмосфера, состоит из пяти основных слоев. Эти слои берут начало на поверхности планеты, от уровня моря (иногда ниже) и поднимаются до космического пространства в следующей последовательности:

• Тропосфера;
• Стратосфера;
• Мезосфера;
• Термосфера;
• Экзосфера.

Схема основных слоев атмосферы Земли

В промежутке между каждым из этих основных пяти слоев находятся переходные зоны, называемые «паузами», где происходят изменения температуры, состава и плотности воздуха. Вместе с паузами, атмосфера Земли в общей сложности включает 9 слоев.

Тропосфера: где происходит погода

Из всех слоев атмосферы тропосфера является тем, с которым мы больше всего знакомы (осознаете ли вы это или нет), так как мы живем на ее дне — поверхности планеты. Она окутывает поверхность Земли и простирается вверх на несколько километров. Слово тропосфера означает «изменение шара». Очень подходящее название, так как этот слой, где происходит наша повседневная погода.

Начиная с поверхности планеты, тропосфера поднимается на высоту от 6 до 20 км. Нижняя треть слоя, ближайшая к нам, содержит 50% всех атмосферных газов. Это единственная часть всего состава атмосферы, которая дышит. Благодаря тому, что воздух нагревается снизу земной поверхностью, поглощающей тепловую энергию Солнца, с увеличением высоты температура и давление тропосферы понижаются.

На вершине находится тонкий слой, называемый тропопаузой, который является всего лишь буфером между тропосферой и стратосферой.

Стратосфера: дом озона

Стратосфера — следующий слой атмосферы. Он простирается от 6-20 км до 50 км над земной поверхностью Земли. Это слой, в котором летают большинство коммерческих авиалайнеров и путешествуют воздушные шары.

Здесь воздух не течет вверх и вниз, а движется параллельно поверхности в очень быстрых воздушных потоках. По мере того, как вы поднимаетесь, температура увеличивается, благодаря обилию природного озона (O₃) — побочного продукта солнечной радиации и кислорода, который обладает способностью поглощать вредные ультрафиолетовые лучи солнца (любое повышение температуры с высотой в метеорологии, известно как «инверсия»).

Поскольку стратосфера имеет более теплые температуры внизу и более прохладные наверху, конвекция (вертикальные перемещения воздушных масс) встречается редко в этой части атмосферы. Фактически, вы можете рассматривать из стратосферы бушующую в тропосфере бурю, поскольку слой действует как «колпачок» для конвекции, через который не проникают штормовые облака.

После стратосферы снова следует буферный слой, на этот раз называемый стратопаузой.

Мезосфера: средняя атмосфера

Мезосфера находится примерно на расстоянии 50-80 км от поверхности Земли. Верхняя область мезосферы является самым холодным естественным местом на Земле, где температура может опускаться ниже -143° C.

Термосфера: верхняя атмосфера

После мезосферы и мезопаузы следует термосфера, расположенная между 80 и 700 км над поверхностью планеты, и содержит менее 0,01% всего воздуха в атмосферной оболочке. Температуры здесь достигают до +2000° C, но из-за сильной разреженности воздуха и нехватки молекул газа для переноса тепла, эти высокие температуры воспринимаются, как очень холодные.

Экзосфера: граница атмосферы и космоса

На высоте около 700-10000 км над земной поверхностью находится экзосфера — внешний край атмосферы, граничащий с космосом. Здесь метеорологические спутники вращаются вокруг Земли.

Как насчет ионосферы?

Ионосфера не является отдельным слоем, а на самом деле этот термин используется для обозначения атмосферы на высоте от 60 до 1000 км. Она включает в себя самые верхние части мезосферы, всю термосферу и часть экзосферы. Ионосфера получила свое название, потому что в этой части атмосферы излучение Солнца ионизируется, когда проходит магнитные поля Земли на севере и юге. Это явления наблюдается с земли как северное сияние.

Стратосфера | UCAR Center for Science Education

На этой диаграмме показаны некоторые особенности стратосферы.
Кредит: Рэнди Рассел, UCAR

Стратосфера — это слой атмосферы Земли. Это второй слой атмосферы, когда вы поднимаетесь вверх. Тропосфера, самый нижний слой, находится прямо под стратосферой. Следующий более высокий слой над стратосферой — это мезосфера.

Нижняя часть стратосферы находится на высоте около 10 км (6,2 мили или около 33000 футов) над землей в средних широтах.Вершина стратосферы находится на высоте 50 км (31 миля). Высота нижней части стратосферы зависит от широты и времен года. Нижняя граница стратосферы может достигать 20 км (12 миль или 65 000 футов) около экватора и всего 7 км (4 мили или 23 000 футов) на полюсах зимой. Нижняя граница стратосферы называется тропопаузой; верхняя граница называется стратопаузой.

Озон, необычный тип молекулы кислорода, которого относительно много в стратосфере, нагревает этот слой, поскольку он поглощает энергию поступающего ультрафиолетового излучения Солнца.Температура повышается по мере продвижения вверх через стратосферу. Это прямо противоположно поведению в тропосфере, в которой мы живем, где температура падает с увеличением высоты. Из-за этой температурной стратификации в стратосфере мало конвекции и перемешивания, поэтому слои воздуха там довольно стабильны. Коммерческие реактивные самолеты летают в нижних слоях стратосферы, чтобы избежать турбулентности, характерной для нижних слоев тропосферы.

Стратосфера очень сухая; воздух там содержит мало водяного пара.Из-за этого в этом слое мало облаков; почти все облака находятся в нижней, более влажной тропосфере. Исключением являются полярные стратосферные облака (PSC). Зимой в нижней стратосфере вблизи полюсов появляются ЦОП. Они встречаются на высотах от 15 до 25 км (от 9,3 до 15,5 миль) и образуются только тогда, когда температура на этих высотах опускается ниже -78 ° C. Они, по-видимому, способствуют образованию печально известных дыр в озоновом слое, «обнадеживая». определенные химические реакции, разрушающие озон.PSC также называют перламутровыми облаками.

В верхней части стратосферы воздух примерно в тысячу раз тоньше, чем на уровне моря. Из-за этого реактивные самолеты и метеозонды достигают максимальной рабочей высоты в стратосфере.

Из-за отсутствия вертикальной конвекции в стратосфере материалы, попадающие в стратосферу, могут оставаться там в течение длительного времени. Так обстоит дело с химическими веществами, разрушающими озон, называемыми CFC (хлорфторуглероды). Крупные вулканические извержения и крупные удары метеоритов могут выбросить частицы аэрозоля в стратосферу, где они могут задерживаться на месяцы или годы, иногда изменяя глобальный климат Земли.Ракетные запуски выбрасывают выхлопные газы в стратосферу, что приводит к неопределенным последствиям.

Различные типы волн и приливов в атмосфере влияют на стратосферу. Некоторые из этих волн и приливов переносят энергию из тропосферы вверх в стратосферу; другие переносят энергию из стратосферы в мезосферу. Волны и приливы влияют на потоки воздуха в стратосфере, а также могут вызывать региональный нагрев этого слоя атмосферы.

В стратосфере возникает редкий тип электрического разряда, отчасти напоминающий молнию.Эти «синие струи» появляются над грозами и простираются от нижней части стратосферы до высот 40 или 50 км (от 25 до 31 мили).

Экзосфера | UCAR Center for Science Education

Экзосфера — это самая верхняя часть атмосферы Земли, которая постепенно растворяется в космическом вакууме. Воздух в экзосфере чрезвычайно разрежен — во многих отношениях он почти такой же, как безвоздушная пустота космического пространства.

Слой непосредственно под экзосферой — это термосфера; граница между ними называется термопаузой.Дно экзосферы иногда также называют экзобазой. Высота нижней границы экзосферы варьируется. Когда Солнце активно около пика цикла солнечных пятен, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение от Солнца нагревают и «раздувают» термосферу, поднимая высоту термопаузы до высоты около 1000 км (620 миль) над поверхностью Земли. Когда Солнце менее активно во время нижней точки цикла солнечных пятен, солнечное излучение менее интенсивно, и термопауза отступает примерно на 500 км (310 миль) от поверхности Земли.

Не все ученые согласны с тем, что экзосфера действительно является частью атмосферы. Некоторые ученые считают термосферу самой верхней частью атмосферы Земли и думают, что экзосфера на самом деле всего лишь часть космоса. Однако другие ученые – считают экзосферу частью атмосферы нашей планеты.

Поскольку экзосфера постепенно уходит в космическое пространство, четкой верхней границы этого слоя нет. Согласно одному из определений крайнего предела экзосферы, самый верхний край атмосферы Земли находится на расстоянии около 190 000 км (120 000 миль), примерно на полпути от Луны.На таком расстоянии радиационное давление солнечного света оказывает на атомы водорода большую силу, чем сила притяжения Земли. Слабое свечение ультрафиолетового излучения, рассеянного атомами водорода в верхних слоях атмосферы, было обнаружено спутниками на высоте 100 000 км (62 000 миль). Эта область УФ-свечения называется геокороной.

Под экзосферой молекулы и атомы атмосферных газов постоянно сталкиваются друг с другом. Однако воздух в экзосфере настолько разрежен, что такие столкновения очень редки.Атомы и молекулы газа в экзосфере движутся по «баллистическим траекториям», напоминающим полет по дуге брошенного шара (или выстрела пушечного ядра!), Когда он постепенно изгибается к Земле под действием силы тяжести. Большинство частиц газа в экзосфере движутся по криволинейным траекториям, никогда не сталкиваясь с другим атомом или молекулой, и в конечном итоге возвращаются в нижние слои атмосферы из-за силы тяжести. Однако некоторые из более быстрых частиц не возвращаются на Землю — вместо этого они улетают в космос! Таким образом, каждый год небольшая часть нашей атмосферы «утекает» в космос.

Хотя экзосфера технически является частью атмосферы Земли, во многих отношениях она является частью космического пространства. Многие спутники, в том числе Международная космическая станция (МКС), вращаются внутри экзосферы или ниже. Например, средняя высота МКС составляет около 330 км (205 миль), в термосфере она находится на ниже экзосферы! Хотя атмосфера в термосфере и экзосфере очень, очень тонкая, воздуха все еще достаточно, чтобы вызвать небольшую силу сопротивления на спутниках, которые вращаются внутри этих слоев.Эта сила сопротивления постепенно замедляет космические корабли на их орбитах, так что они в конечном итоге выпадут с орбиты и сгорают при повторном входе в атмосферу, если не будет предпринято что-то, чтобы вернуть их вверх. МКС ежемесячно теряет около 2 км (1,2 мили) в высоте из-за такого «орбитального распада», и для удержания ее на орбите необходимо периодически повышать ее с помощью ракетных двигателей.

атмосфера | Национальное географическое общество

Мы живем на дне невидимого океана, называемого атмосферой, слоя газов, окружающих нашу планету.Азот и кислород составляют 99 процентов газов в сухом воздухе, при этом аргон, углекислый газ, гелий, неон и другие газы составляют мельчайшие порции. Водяной пар и пыль также являются частью атмосферы Земли. У других планет и спутников очень разные атмосферы, а у некоторых вообще нет атмосферы.

Атмосфера настолько обширна, что мы ее почти не замечаем, но ее вес равен слою воды глубиной более 10 метров (34 фута), покрывающему всю планету. В нижних 30 километрах (19 миль) атмосферы содержится около 98 процентов ее массы.Атмосфера — воздух — на больших высотах намного тоньше. В космосе нет атмосферы.

Ученые говорят, что многие газы в нашей атмосфере были выброшены в воздух ранними вулканами. В то время вокруг Земли было бы мало или совсем не было свободного кислорода. Свободный кислород состоит из молекул кислорода, не связанных с другими элементами, такими как углерод (для образования углекислого газа) или водород (для образования воды).

Свободный кислород мог быть добавлен в атмосферу примитивными организмами, возможно, бактериями, во время фотосинтеза.Фотосинтез — это процесс, который растение или другой автотроф использует для производства пищи и кислорода из углекислого газа и воды. Позже более сложные формы растительной жизни добавили в атмосферу больше кислорода. Кислород в сегодняшней атмосфере, вероятно, накапливался за миллионы лет.

Атмосфера действует как гигантский фильтр, не пропускающий большую часть ультрафиолетового излучения и пропускающий согревающие солнечные лучи. Ультрафиолетовое излучение вредно для живых существ и вызывает солнечные ожоги. С другой стороны, солнечное тепло необходимо для всего живого на Земле.

Атмосфера Земли имеет слоистую структуру. От земли к небу слоями являются тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Другой слой, называемый ионосферой, простирается от мезосферы до экзосферы. За пределами экзосферы находится космическое пространство. Границы между слоями атмосферы четко не определены и меняются в зависимости от широты и сезона.

Тропосфера

Тропосфера — это самый нижний слой атмосферы.В среднем тропосфера простирается от земли примерно до 10 километров (6 миль) в высоту, от примерно 6 километров (4 миль) на полюсах до более чем 16 километров (10 миль) на экваторе. Верх тропосферы летом выше, чем зимой.

Почти вся погода развивается в тропосфере, потому что она содержит почти весь водяной пар атмосферы. В тропосфере образуются облака, от низкорасположенного тумана до гроз и высокогорных перистых облаков. Воздушные массы, области систем высокого и низкого давления, перемещаются ветрами в тропосфере.Эти погодные системы приводят к ежедневным изменениям погоды, а также к сезонным погодным условиям и климатическим системам, таким как Эль-Ниньо.

Воздух в тропосфере становится разреженным с увеличением высоты. Например, на вершине Эвереста в Непале молекул кислорода меньше, чем на пляже на Гавайях. Вот почему альпинисты часто используют баллоны с кислородом при восхождении на высокие вершины. Из-за разреженного воздуха вертолетам трудно маневрировать на больших высотах. Фактически, вертолет не мог приземлиться на Эверест до 2005 года.

По мере того, как воздух в тропосфере истончается, температура понижается. Вот почему на вершинах гор обычно намного холоднее, чем в долинах под ними. Ученые привыкли думать, что температура продолжает падать по мере увеличения высоты за пределами тропосферы. Но данные, собранные с помощью метеозондов и ракет, показали, что это не так. В нижних слоях стратосферы температура остается почти постоянной. По мере увеличения высоты в стратосфере температура фактически увеличивается.

Солнечное тепло легко проникает в тропосферу.Этот слой также поглощает тепло, которое отражается от земли в процессе, называемом парниковым эффектом. Парниковый эффект необходим для жизни на Земле. Самые распространенные парниковые газы в атмосфере — это углекислый газ, водяной пар и метан.

Быстро движущиеся высокогорные ветры, называемые реактивными потоками, кружат вокруг планеты около верхней границы тропосферы. Реактивные потоки чрезвычайно важны для авиационной отрасли. Самолеты экономят время и деньги, летая в реактивных струях, а не в нижней тропосфере, где воздух более густой.

Стратосфера
Тропосфера имеет тенденцию к внезапным и резким изменениям, но стратосфера спокойна. Стратосфера простирается от тропопаузы, верхней границы тропосферы, до примерно 50 километров (32 миль) над поверхностью Земли.

В стратосфере дуют сильные горизонтальные ветры, но с небольшой турбулентностью. Это идеально подходит для самолетов, которые могут летать в этой части атмосферы.

Стратосфера очень сухая, а облака редки.Те, что формируются, тонкие и тонкие. Их называют перламутровыми облаками. Иногда их называют перламутровыми облаками, потому что их цвета похожи на цвета внутри раковины моллюска.

Стратосфера имеет решающее значение для жизни на Земле, потому что она содержит небольшое количество озона, формы кислорода, которая предотвращает попадание вредных ультрафиолетовых лучей на Землю. Область в стратосфере, где находится эта тонкая озоновая оболочка, называется озоновым слоем. Озоновый слой стратосферы неравномерен и тоньше около полюсов.Количество озона в атмосфере Земли неуклонно сокращается. Ученые связывают использование химических веществ, таких как хлорфторуглероды (CFC), с разрушением озонового слоя.

Мезосфера

Мезосфера простирается от стратопаузы (верхней границы стратосферы) до примерно 85 километров (53 миль) над поверхностью Земли. Здесь снова начинают падать температуры.

В мезосфере самые низкие температуры в атмосфере, опускающиеся до -120 градусов по Цельсию (-184 градуса по Фаренгейту или 153 кельвина).В мезосфере также находятся самые высокие облака атмосферы. В ясную погоду их иногда можно увидеть в виде серебристых клочков сразу после захода солнца. Их называют серебристыми облаками или сияющими ночью облаками. Мезосфера настолько холодная, что серебристые облака на самом деле представляют собой замороженный водяной пар — ледяные облака.

Падающие звезды — огненное выгорание метеоров, пыли и камней из космоса — видны в мезосфере. Большинство падающих звезд размером с песчинку сгорают перед попаданием в стратосферу или тропосферу.Однако некоторые метеориты размером с гальку или даже валун. Их внешние слои горят, когда они мчатся через мезосферу, но они достаточно массивны, чтобы провалиться через нижние слои атмосферы и упасть на Землю в виде метеоритов.

Мезосфера — наименее изученная часть атмосферы Земли. Она слишком высока для работы самолетов или метеозондов, но слишком низка для космических аппаратов. Зондирующие ракеты предоставили метеорологам и астрономам единственные важные данные об этой важной части атмосферы.Зондирующие ракеты — это беспилотные исследовательские инструменты, которые собирают данные во время суборбитальных полетов.

Возможно, из-за того, что мезосфера так мало изучена, она является домом для двух метеорологических загадок: спрайтов и эльфов. Спрайты — это красноватые вертикальные электрические разряды, которые появляются высоко над грозами, в верхних слоях стратосферы и мезосферы. Эльфы — это тусклые, галообразные разряды, которые появляются еще выше в мезосфере.

Ионосфера

Ионосфера простирается от верхней половины мезосферы до экзосферы.Этот атмосферный слой проводит электричество.

Ионосфера названа в честь ионов, созданных энергичными частицами солнечного света и космического пространства. Ионы — это атомы, в которых количество электронов не равно количеству протонов, что придает атому положительный (меньше электронов, чем протонов) или отрицательный (больше электронов, чем протонов) заряд. Ионы создаются в виде мощных рентгеновских лучей, а ультрафиолетовые лучи сбивают электроны с атомов.

Ионосфера — слой свободных электронов и ионов — отражает радиоволны.Гульельмо Маркони, «отец беспроводной связи», помог доказать это в 1901 году, когда отправил радиосигнал из Корнуолла, Англия, в Сент-Джонс, Ньюфаундленд, Канада. Эксперимент Маркони продемонстрировал, что радиосигналы не распространяются по прямой линии, а отражаются от атмосферного слоя — ионосферы.

Ионосфера разбита на отдельные слои, называемые слоями D, E, F1 и F2. Как и все другие части атмосферы, эти слои меняются в зависимости от сезона и широты. На самом деле изменения в ионосфере происходят ежедневно.Слой с низким D, который поглощает высокочастотные радиоволны, и слой E фактически исчезают ночью, что означает, что радиоволны могут достигать более высоких уровней в ионосфере. Вот почему радиостанции AM могут каждую ночь увеличивать радиус действия на сотни километров.

Ионосфера также отражает частицы солнечного ветра, потока сильно заряженных частиц, выбрасываемых Солнцем. Эти электрические дисплеи создают полярные сияния (световые дисплеи), называемые северным и южным сиянием.

Термосфера

Термосфера — самый толстый слой атмосферы.Здесь находятся только самые легкие газы — в основном кислород, гелий и водород.

Термосфера простирается от мезопаузы (верхней границы мезосферы) до 690 километров (429 миль) над поверхностью Земли. Здесь тонко рассеянные молекулы газа поглощают рентгеновское и ультрафиолетовое излучение. Этот процесс поглощения разгоняет молекулы в термосфере до больших скоростей и высоких температур. Температура в термосфере может подняться до 1500 градусов по Цельсию (2732 градуса по Фаренгейту, или 1773 кельвина).

Хотя температура очень высокая, тепла мало. Как такое возможно? Тепло создается, когда молекулы возбуждаются и передают энергию от одной молекулы к другой. Тепло происходит в зоне высокого давления (представьте себе кипящую воду в кастрюле). Поскольку в термосфере очень мало давления, теплопередача мала.

Космический телескоп Хаббла и Международная космическая станция (МКС) вращаются вокруг Земли в термосфере. Хотя термосфера является вторым по высоте слоем атмосферы Земли, работающие здесь спутники находятся на «низкой околоземной орбите».”

Экзосфера

Область колебаний между термосферой и экзосферой называется турбопаузой. Самый нижний уровень экзосферы называется экзобазой. На верхней границе экзосферы ионосфера сливается с межпланетным пространством или пространством между планетами.

Экзосфера расширяется и сжимается при контакте с солнечными бурями. Во время солнечных бурь частицы выбрасываются в космос в результате взрывных событий на Солнце, таких как солнечные вспышки и корональные выбросы массы (CME).

Солнечные бури могут сжимать экзосферу до высоты всего 1000 километров (620 миль) над Землей. Когда солнце спокойно, экзосфера может простираться на 10 000 километров (6214 миль).

Водород, самый легкий элемент во Вселенной, доминирует в тонкой атмосфере экзосферы. Присутствуют только следовые количества гелия, углекислого газа, кислорода и других газов.

Многие метеорологические спутники вращаются вокруг Земли в экзосфере. Нижняя часть экзосферы включает низкую околоземную орбиту, а средняя околоземная орбита находится выше в атмосфере.

Верхняя граница экзосферы видна на спутниковых снимках Земли. Это нечеткое синее освещение, которое окружает Землю, называется геокорона.

Внеземные атмосферы

У всех планет в нашей солнечной системе есть атмосферы. Большинство этих атмосфер радикально отличаются от земных, хотя содержат многие из тех же элементов.

В солнечной системе есть два основных типа планет: планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс) и газовые гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).

Атмосфера планет земной группы в чем-то похожа на атмосферу Земли. Атмосфера Меркурия содержит только тонкую экзосферу, в которой преобладают водород, гелий и кислород. Атмосфера Венеры намного толще, чем у Земли, что мешает четкому обзору планеты. В его атмосфере преобладает углекислый газ и кружатся облака серной кислоты. В атмосфере Марса также преобладает углекислый газ, хотя, в отличие от Венеры, она довольно тонкая.

Газовые гиганты состоят из газов.Их атмосфера почти полностью состоит из водорода и гелия. Присутствие метана в атмосферах Урана и Нептуна придает планетам ярко-синий цвет.

В нижних слоях атмосферы Юпитера и Сатурна облака из воды, аммиака и сероводорода образуют четкие полосы. Быстрый ветер отделяет полосы светлого цвета, называемые зонами, от полос темного цвета, называемых поясами. Другие погодные явления, такие как циклоны и молнии, создают закономерности в зонах и поясах. Большое красное пятно Юпитера — это многовековой циклон, крупнейший шторм в Солнечной системе.

Спутники некоторых планет имеют собственные атмосферы. Самый большой спутник Сатурна, Титан, имеет плотную атмосферу, состоящую в основном из азота и метана. То, как солнечный свет расщепляет метан в ионосфере Титана, помогает придать Луне оранжевый цвет.

Большинство небесных тел, включая все астероиды в поясе астероидов и нашу собственную луну, не имеют атмосферы. Отсутствие атмосферы на Луне означает, что на ней нет погоды. Из-за отсутствия ветра или воды, которые могли бы их разрушить, многие кратеры на Луне существовали сотни и даже тысячи лет.

То, как устроена атмосфера небесного тела и из чего она состоит, позволяет астробиологам предполагать, какой вид жизни может поддерживать планета или луна. Таким образом, атмосфера является важным маркером в освоении космоса.

Атмосфера планеты или луны должна содержать определенные химические вещества, чтобы поддерживать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Эти химические вещества включают водород, кислород, азот и углерод. Хотя Венера, Марс и Титан имеют одинаковые атмосферные газы, в Солнечной системе нет ничего, кроме Земли, с атмосферой, способной поддерживать жизнь.Атмосфера Венеры слишком плотная, Марса слишком тонкая, а Титана слишком холодная.

NWS JetStream — Слои атмосферы

Газовая оболочка, окружающая Землю, изменяется снизу вверх. Пять отдельных слоев были идентифицированы с использованием …

• тепловые характеристики (перепады температур),
• химический состав,
• и
• плотность.

Каждый из слоев ограничен «паузами», где происходят наибольшие изменения тепловых характеристик, химического состава, движения и плотности.

Пять основных слоев атмосферы

Экзосфера

Это самый внешний слой атмосферы. Она простирается от верха термосферы до 6 200 миль (10 000 км ) над землей. В этом слое атомы и молекулы уходят в космос, а спутники вращаются вокруг Земли. Внизу экзосферы находится термопауза, расположенная на высоте около 375 миль (600 км) над землей.

Между примерно 53 милями (85 км) и 375 милями (600 км) находится термосфера.Этот слой известен как верхняя атмосфера. Хотя газы термосферы все еще очень тонкие, они становятся все более плотными по мере того, как человек спускается к Земле.

Таким образом, поступающее высокоэнергетическое ультрафиолетовое и рентгеновское излучение от солнца начинает поглощаться молекулами в этом слое и вызывает значительное повышение температуры.

Из-за этого поглощения температура увеличивается с высотой. Начиная с -184 ° F (-120 ° C ) в нижней части этого слоя, температура может достигать 3600 ° F (2000 ° C) в верхней части.

Однако, несмотря на высокую температуру, этот слой атмосферы все равно будет ощущаться нашей кожей очень холодным из-за очень тонкой атмосферы. Высокая температура указывает на количество энергии, поглощаемой молекулами, но при таком небольшом количестве в этом слое общего количества молекул недостаточно, чтобы нагреть нашу кожу.

Поднимите его на МАКС! Ионосфера

Мезосфера

Этот слой простирается от примерно 31 мили (50 км) над поверхностью Земли до 53 миль (85 км).При спуске газы, включая молекулы кислорода, продолжают уплотняться. Таким образом, при спуске температура повышается до примерно 5 ° F (-15 ° C) в нижней части этого слоя.

Газы в мезосфере теперь достаточно толстые, чтобы замедлять метеоры, летящие в атмосферу, где они сгорают, оставляя огненные следы в ночном небе. И стратосфера (следующий слой ниже), и мезосфера считаются средней атмосферой. Граница перехода, которая отделяет мезосферу от стратосферы, называется стратопаузой.

Стратосфера

Стратосфера простирается примерно на 31 милю (50 км) до любой точки на высоте от 4 до 12 миль (от 6 до 20 км) над поверхностью Земли. Этот слой содержит 19 процентов атмосферных газов, но очень мало водяного пара.

В этой области температура увеличивается с высотой. Тепло вырабатывается в процессе образования озона, и это тепло отвечает за повышение температуры от среднего значения -60 ° F (-51 ° C) в тропопаузе до максимального значения примерно 5 ° F (-15 ° C) в условиях тропопаузы. вершина стратосферы.

Это повышение температуры с высотой означает, что более теплый воздух располагается над более холодным. Это предотвращает «конвекцию», поскольку нет вертикального движения газов вверх. Таким образом, расположение нижней части этого слоя легко увидеть по вершинам кучево-дождевых облаков, имеющим форму наковальни.

Тропосфера

Известный как нижняя атмосфера, в этом регионе бывает почти вся погода. Тропосфера начинается на поверхности Земли и простирается от 4 до 12 миль (от 6 до 20 км) в высоту.

Высота тропосферы варьируется от экватора до полюсов. На экваторе он составляет около 11-12 миль (18-20 км), на 50 ° с.ш. и 50 ° ю.ш. , 5½ миль, а на полюсах — чуть меньше четырех миль.

Поскольку плотность газов в этом слое уменьшается с высотой, воздух становится тоньше. Следовательно, температура в тропосфере также понижается с высотой в ответ. По мере того, как человек поднимается выше, температура в тропопаузе падает со средней примерно 62 ° F (17 ° C) до -60 ° F (-51 ° C).

Профиль средней температуры для нижних слоев атмосферы

слоев атмосферы | Физическая география

Атмосфера слоистая, что соответствует тому, как температура атмосферы изменяется с высотой. Понимая, как температура изменяется с высотой, мы можем многое узнать о том, как устроена атмосфера. В то время как погода имеет место в более низкой атмосфере, интересные вещи, такие как красивое полярное сияние, происходят выше в атмосфере.Почему поднимается теплый воздух? Молекулы газа могут свободно перемещаться, и если они не удерживаются, как в атмосфере, они могут занимать больше или меньше места.

• Когда молекулы газа холодные, они медлительны и не занимают столько места. При том же количестве молекул в меньшем пространстве и плотность воздуха, и давление выше.
• Когда молекулы газа теплые, они энергично движутся и занимают больше места. Плотность и давление воздуха ниже.

Более теплый и легкий воздух обладает большей плавучестью, чем более прохладный воздух над ним, поэтому он поднимается вверх.Затем более холодный воздух опускается вниз, потому что он плотнее, чем воздух под ним. Это конвекция, которая была описана в главе «Тектоника плит».

Самым разительно изменяющимся с высотой свойством является температура воздуха. В отличие от изменений давления и плотности, которые уменьшаются с высотой, изменения температуры воздуха нерегулярны. Изменение температуры с расстоянием называется температурным градиентом .

Атмосфера делится на слои в зависимости от того, как температура в этом слое изменяется с высотой, то есть температурного градиента слоя.Температурный градиент каждого слоя разный. В одних слоях температура увеличивается с высотой, а в других — уменьшается. Температурный градиент в каждом слое определяется источником тепла в слое. Большинство важных процессов в атмосфере происходит в двух нижних слоях: тропосфере и стратосфере.

Тропосфера

Температура тропосферы является самой высокой у поверхности Земли и уменьшается с высотой.В среднем градиент температуры тропосферы составляет 6,5 ° C на 1 000 м (3,6 ° F на 1 000 футов) высоты. Что является источником тепла для тропосферы?

Поверхность Земли является основным источником тепла для тропосферы, хотя почти все это тепло исходит от Солнца. Скалы, почва и вода на Земле поглощают солнечный свет и излучают его обратно в атмосферу в виде тепла. Температура также выше у поверхности из-за большей плотности газов. Чем выше сила тяжести, тем выше температура.

Обратите внимание, что в тропосфере более теплый воздух находится ниже более холодного. Как вы думаете, к чему это приведет? Это состояние нестабильно. Теплый воздух у поверхности поднимается вверх, а холодный воздух выше в тропосфере опускается. Итак, воздух в тропосфере сильно перемешивается. Это смешивание приводит к изменению температурного градиента в зависимости от времени и места. Подъем и опускание воздуха в тропосфере означает, что вся погода на планете происходит в тропосфере.

Иногда наблюдается инверсия температуры , температура воздуха в тропосфере увеличивается с высотой, и теплый воздух располагается поверх холодного.Инверсии очень стабильны и могут длиться несколько дней или даже недель. Они образуют:

• Над сушей ночью или зимой, когда земля холодная. Холодная земля охлаждает воздух, который находится над ней, делая этот низкий слой воздуха более плотным, чем воздух над ним.
• Рядом с побережьем, где холодная морская вода охлаждает воздух над ней. Когда этот более плотный воздух движется вглубь суши, он скользит под более теплым воздухом над землей.

Поскольку температурные инверсии стабильны, они часто улавливают загрязнители и создают нездоровые условия воздуха в городах.В верхней части тропосферы находится тонкий слой, температура в котором не меняется с высотой. Это означает, что более холодный и плотный воздух тропосферы задерживается под более теплым и менее плотным воздухом стратосферы. Воздух из тропосферы и стратосферы редко смешивается.

Стратосфера

Пепел и газ от крупного извержения вулкана могут прорваться в стратосферу , слой над тропосферой. Попав в стратосферу, он остается там в течение многих лет, потому что между двумя слоями очень мало перемешивания.Пилоты любят летать в нижних слоях стратосферы, потому что там нет турбулентности воздуха.

В стратосфере температура увеличивается с высотой. Что является источником тепла для стратосферы? Непосредственным источником тепла для стратосферы является Солнце. Воздух в стратосфере стабилен, потому что более теплый и менее плотный воздух располагается над более холодным и более плотным воздухом. В результате внутри слоя происходит небольшое перемешивание воздуха.

Озоновый слой находится в стратосфере на высоте от 15 до 30 км (от 9 до 19 миль).Толщина озонового слоя меняется в зависимости от сезона и широты. Озоновый слой чрезвычайно важен, потому что газообразный озон в стратосфере поглощает большую часть вредного ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца. Благодаря этому озоновый слой защищает жизнь на Земле. Ультрафиолетовый свет высокой энергии проникает в клетки и повреждает ДНК, что приводит к их гибели (что мы знаем как сильный солнечный ожог). Организмы на Земле не приспособлены к сильному ультрафиолетовому излучению, которое убивает или повреждает их. Без озонового слоя, отражающего ультрафиолетовое и ультрафиолетовое излучение, самая сложная жизнь на Земле не прожила бы долго.

Мезосфера

Температура в мезосфере уменьшается с высотой. Поскольку в мезосфере мало молекул газа, способных поглощать солнечное излучение, источником тепла является стратосфера внизу. Мезосфера очень холодная, особенно в ее верхней части, около -90 градусов по Цельсию (-130 градусов по Фаренгейту).

Воздух в мезосфере имеет чрезвычайно низкую плотность: 99,9% массы атмосферы находится ниже мезосферы. В результате давление воздуха очень низкое.Человек, путешествующий по мезосфере, получит серьезные ожоги от ультрафиолета, поскольку озоновый слой, обеспечивающий защиту от ультрафиолета, находится в стратосфере ниже. Для дыхания кислорода почти не было. Что еще более странно, кровь незащищенного путешественника закипает при нормальной температуре тела из-за очень низкого давления.

Термосфера

Плотность молекул в термосфере настолько мала, что одна молекула газа может пройти около 1 км, прежде чем столкнется с другой молекулой.Поскольку передается так мало энергии, воздух кажется очень холодным. Внутри термосферы находится ионосфера . Ионосфера получила свое название от солнечного излучения, которое ионизирует молекулы газа, создавая положительно заряженный ион и один или несколько отрицательно заряженных электронов. Освобожденные электроны перемещаются в ионосфере в виде электрических токов. Из-за свободных ионов ионосфера имеет много интересных характеристик. Ночью радиоволны отражаются от ионосферы и возвращаются обратно на Землю. Вот почему ночью вы часто можете поймать AM-радиостанцию ​​далеко от источника.

Радиационные пояса Ван Аллена представляют собой две кольцевидные зоны из сильно заряженных частиц, которые расположены за пределами атмосферы в магнитосфере . Частицы возникают в результате солнечных вспышек и летят на Землю с солнечным ветром. Попав в ловушку магнитного поля Земли, они следуют вдоль силовых линий поля. Эти линии проходят от экватора до Северного полюса, а также до Южного полюса, а затем возвращаются к экватору.

Когда из-за массивных солнечных бурь пояса Ван Аллена становятся перегруженными частицами, в результате появляется самая впечатляющая особенность ионосферы — ночное сияние , полярное сияние .Частицы вращаются по спирали вдоль силовых линий магнитного поля к полюсам. Заряженные частицы возбуждают молекулы кислорода и азота, заставляя их загораться. Каждый газ излучает свет определенного цвета.

Не существует реальной внешней границы экзосферы , самого внешнего слоя атмосферы; молекулы газа в конце концов становятся настолько редкими, что в какой-то момент их больше нет. За пределами атмосферы — солнечный ветер. Солнечный ветер состоит из высокоскоростных частиц, в основном протонов и электронов, быстро движущихся от Солнца.

Не существует реальной внешней границы экзосферы , самого внешнего слоя атмосферы; молекулы газа в конце концов становятся настолько редкими, что в какой-то момент их больше нет. За пределами атмосферы — солнечный ветер. Солнечный ветер состоит из высокоскоростных частиц, в основном протонов и электронов, быстро движущихся от Солнца.

Снимая слои атмосферы

Атмосфера Земли — наш естественный щит от суровых условий космоса, включая все, от метеоров и падающих спутников до смертоносного ультрафиолетового излучения Солнца.Он также содержит воздух, которым мы дышим, погодные условия, которые мы переживаем, и помогает регулировать планетарные температуры.

Атмосфера состоит из слоев газов, называемых «воздухом», которые окружают планету и удерживаются земной гравитацией.

«Воздух» — это общее название, данное комбинации газов, используемых организмами для дыхания и фотосинтеза. По объему сухой воздух содержит 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,039% углекислого газа и меньшие количества различных других газов, а также различные количества водяного пара.Однако состав воздуха и атмосферное давление в атмосфере неодинаковы и различаются на разных высотах, давая атмосфере 5 различных основных слоев.

Слои атмосферы:

Тропосфера:
Начиная с поверхности Земли, тропосфера простирается примерно на семь миль вверх. Это слой, в котором мы живем, и он содержит большую часть того, что мы считаем «атмосферой», включая воздух, которым мы дышим, и почти всю погоду и облака, которые мы видим.В тропосфере температура воздуха снижается по мере того, как вы поднимаетесь.

Стратосфера:
Этот слой существует на высоте от семи до 31 мили над поверхностью Земли. В отличие от тропосферы внизу, температура воздуха фактически увеличивается с высотой, что приводит к стратификации воздуха. По возможности, коммерческие реактивные самолеты летают в нижних слоях стратосферы, чтобы избежать турбулентности, характерной для тропосферы, из-за конвекции.

Мезосфера:
Третий слой атмосферы Земли, мезосфера, простирается от 31 до 50 миль в высоту (высота, на которой вы являетесь астронавтом У.С. стандартов). Считается одним из самых холодных мест на Земле, средняя температура составляет около -120 ° F. В этом слое сгорает большинство метеоров при входе в атмосферу Земли, и это самая высокая высота, на которой может образоваться облако.

Термосфера:
Родина линии Кармана, охватывающая область от 50 до 440 миль над поверхностью Земли, термосфера — это второй и последний слой атмосферы. Термосфера — это место, где высокоэнергетическое ультрафиолетовое и рентгеновское излучение начинает поглощаться, вызывая сильные колебания температуры.В значительной степени зависит от солнечной активности, температура здесь может варьироваться от -184 ° F до 3630 ° F. Однако, несмотря на высокие температуры, этот слой атмосферы все равно будет очень холодным для нашей кожи из-за очень тонкой атмосферы.
В термосфере кривизна Земли становится отчетливо ясной, и космические путешественники начинают ощущать «невесомость». Из-за сильно ионизированной атмосферы, присутствующей в термосфере, здесь также происходит явление, известное как полярные сияния.

Экзосфера:
Последний слой атмосферы Земли, где она постепенно уступает место космическому пространству, — это экзосфера. Этот слой простирается от примерно 440 миль над Землей до почти 6200 миль. Атмосфера в экзосфере невероятно тонкая и больше не ведет себя как обычный газ. Атомы и молекулы настолько удалены друг от друга, что могут путешествовать на сотни миль, не сталкиваясь друг с другом. Этот слой содержит большую часть спутников на низкой околоземной орбите.

слоев атмосферы

Земля окружена атмосферой, состоящей из воздуха или газов, которая защищает планету и способствует жизни.Большая часть нашей атмосферы расположена близко к поверхности Земли, где она наиболее плотная. Он состоит из пяти отдельных слоев. Давайте посмотрим на каждого, от самого близкого до самого дальнего от Земли.

Тропосфера

Ближайший к Земле слой атмосферы — тропосфера. Он начинается на поверхности Земли и простирается на расстояние от 4 до 12 миль (от 6 до 20 км). Этот слой известен как нижняя атмосфера. Здесь бывает погода и воздух, которым дышат люди. Воздух нашей планеты на 79 процентов состоит из азота и чуть менее 21 процента из кислорода; оставшееся небольшое количество состоит из углекислого газа и других газов.Температура тропосферы понижается с высотой.

Стратосфера

Выше тропосферы находится стратосфера, простирающаяся примерно на 50 км над поверхностью Земли. В этом слое существует озоновый слой, и ученые отправляют метеозонд. Самолеты летают в нижних слоях стратосферы, чтобы избежать турбулентности в тропосфере. Температура в стратосфере повышается, но все еще остается ниже нуля.

Мезосфера

Примерно на высоте от 31 до 53 миль (от 50 до 85 км) над поверхностью Земли находится мезосфера, где воздух особенно разрежен, а молекулы находятся на большом расстоянии друг от друга.Температура в мезосфере достигает минимума -130 градусов по Фаренгейту (-90 C). Этот слой трудно изучать напрямую; метеозонды не могут добраться до него, а метеорологические спутники вращаются над ним. Стратосфера и мезосфера известны как средние атмосферы.

Термосфера

Термосфера поднимается на несколько сотен миль над поверхностью Земли, от 56 миль (90 км) до 311-621 миль (500–1000 км). Солнце здесь очень сильно влияет на температуру; днем может быть на 360 градусов по Фаренгейту жарче (500 C), чем ночью.Температура увеличивается с высотой и может достигать 3600 градусов по Фаренгейту (2000 C). Тем не менее, воздух будет холодным, потому что горячие молекулы находятся так далеко друг от друга. Этот слой известен как верхняя атмосфера, и именно здесь происходят полярные сияния (северное и южное сияние).

Экзосфера

От верха термосферы до высоты 6200 миль (10 000 км) над Землей простирается экзосфера, где находятся метеорологические спутники. В этом слое очень мало атмосферных молекул, которые могут улететь в космос.Некоторые ученые не согласны с тем, что экзосфера является частью атмосферы, и вместо этого классифицируют ее как часть космического пространства. Четкой верхней границы, как в других слоях, нет.

Паузы

Между каждым слоем атмосферы проходит граница. Выше тропосферы — тропопауза, над стратосферой — стратопауза, над мезосферой — мезопауза, а над термосферой — термопауза. В этих «паузах» происходит максимальное изменение между «сферами».

Ионосфера

Ионосфера на самом деле не слой атмосферы, а области в слоях, где есть ионизированные частицы (электрически заряженные ионы и свободные электроны), особенно расположенные в мезосфере и термосфере. Высота слоев ионосферы меняется в течение дня и от сезона к сезону.

.