Wie hoch ist die Temperatur in den dichten Schichten der Atmosphäre? §32

Der Raum ist voller Energie. Energie füllt den Raum ungleichmäßig aus. Es gibt Orte seiner Konzentration und Entladung. Auf diese Weise können Sie die Dichte abschätzen. Der Planet ist ein geordnetes System mit einer maximalen Materiedichte im Zentrum und einer allmählichen Abnahme der Konzentration zur Peripherie hin. Wechselwirkungskräfte bestimmen den Zustand der Materie, die Form, in der sie vorliegt. Die Physik beschreibt den Aggregatzustand von Stoffen: fest, flüssig, gasförmig usw.

Die Atmosphäre ist die gasförmige Umgebung, die den Planeten umgibt. Die Erdatmosphäre ermöglicht freie Bewegung und lässt Licht durch, wodurch Raum geschaffen wird, in dem Leben gedeiht.

Der Bereich von der Erdoberfläche bis zu einer Höhe von etwa 16 Kilometern (vom Äquator bis zu den Polen ist der Wert kleiner, hängt auch von der Jahreszeit ab) wird Troposphäre genannt. Die Troposphäre ist eine Schicht, in der etwa 80 % der gesamten atmosphärischen Luft und fast der gesamte Wasserdampf konzentriert sind. Hier finden die Prozesse statt, die das Wetter prägen. Druck und Temperatur nehmen mit der Höhe ab. Der Grund für den Abfall der Lufttemperatur ist ein adiabatischer Prozess: Bei der Expansion kühlt das Gas ab. An der oberen Grenze der Troposphäre können die Werte -50, -60 Grad Celsius erreichen.

Als nächstes kommt die Stratosphäre. Es erstreckt sich bis zu 50 Kilometer. In dieser Schicht der Atmosphäre steigt die Temperatur mit der Höhe und erreicht am höchsten Punkt einen Wert von etwa 0 °C. Der Temperaturanstieg wird durch den Prozess der Absorption ultravioletter Strahlen durch die Ozonschicht verursacht. Strahlung löst eine chemische Reaktion aus. Sauerstoffmoleküle zerfallen in einzelne Atome, die sich mit normalen Sauerstoffmolekülen zu Ozon verbinden können.

Strahlung der Sonne mit Wellenlängen zwischen 10 und 400 Nanometern wird als Ultraviolett klassifiziert. Je kürzer die Wellenlänge der UV-Strahlung ist, desto große Gefahr es repräsentiert für lebende Organismen. Nur ein kleiner Teil der Strahlung erreicht die Erdoberfläche und den weniger aktiven Teil ihres Spektrums. Diese Eigenschaft der Natur ermöglicht es dem Menschen, eine gesunde Sonnenbräune zu bekommen.

Nächste Schicht Die Atmosphäre wird Mesosphäre genannt. Grenzwerte von ca. 50 km bis 85 km. In der Mesosphäre ist die Konzentration von Ozon, das UV-Energie einfangen könnte, gering, sodass die Temperatur mit der Höhe wieder zu sinken beginnt. Am Höhepunkt sinkt die Temperatur auf -90 °C, einige Quellen geben einen Wert von -130 °C an. Die meisten Meteoroiden verglühen in dieser Atmosphärenschicht.

Die Schicht der Atmosphäre, die sich von einer Höhe von 85 km bis zu einer Entfernung von 600 km von der Erde erstreckt, wird Thermosphäre genannt. Die Thermosphäre ist die erste, die der Sonnenstrahlung ausgesetzt ist, einschließlich des sogenannten Vakuum-Ultravioletts.

Vakuum UV verzögert Luftumgebung, wodurch diese Schicht der Atmosphäre auf enorme Temperaturen erhitzt wird. Da der Druck hier jedoch extrem niedrig ist, hat dieses scheinbar heiße Gas auf Objekte nicht die gleiche Wirkung wie unter Bedingungen auf der Erdoberfläche. Im Gegenteil, Gegenstände, die in einer solchen Umgebung platziert werden, kühlen ab.

In einer Höhe von 100 km verläuft die konventionelle Linie „Karman-Linie“, die als Beginn des Weltraums gilt.

Polarlichter kommen in der Thermosphäre vor. In dieser Schicht der Atmosphäre interagiert der Sonnenwind Magnetfeld Planeten.

Die letzte Schicht der Atmosphäre ist die Exosphäre, eine äußere Hülle, die sich über Tausende von Kilometern erstreckt. Die Exosphäre ist praktisch ein leerer Ort, allerdings ist die Zahl der hier wandernden Atome um eine Größenordnung größer als im interplanetaren Raum.

Ein Mann atmet Luft. Der Normaldruck beträgt 760 Millimeter Quecksilbersäule. In einer Höhe von 10.000 m beträgt der Druck etwa 200 mm. rt. Kunst. In einer solchen Höhe kann man wahrscheinlich zumindest für kurze Zeit atmen, aber das erfordert Vorbereitung. Der Staat wird eindeutig handlungsunfähig sein.

Gaszusammensetzung der Atmosphäre: 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff, etwa ein Prozent Argon; der Rest ist ein Gasgemisch, das den kleinsten Anteil der Gesamtmenge ausmacht.

Die Atmosphäre ist die gasförmige Hülle unseres Planeten, die sich mit der Erde dreht. Das Gas in der Atmosphäre wird Luft genannt. Die Atmosphäre steht in Kontakt mit der Hydrosphäre und bedeckt teilweise die Lithosphäre. Die Obergrenzen sind jedoch schwer zu bestimmen. Es wird allgemein angenommen, dass sich die Atmosphäre etwa dreitausend Kilometer nach oben erstreckt. Dort fließt es sanft in den luftleeren Raum.

Chemische Zusammensetzung der Erdatmosphäre

Die Bildung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre begann vor etwa vier Milliarden Jahren. Anfangs bestand die Atmosphäre nur aus leichten Gasen – Helium und Wasserstoff. Die ersten Voraussetzungen für die Entstehung einer Gashülle um die Erde waren Wissenschaftlern zufolge Vulkanausbrüche, die neben Lava große Mengen an Gasen ausstießen. Anschließend begann der Gasaustausch mit Wasserräumen, mit lebenden Organismen und mit den Produkten ihrer Aktivitäten. Die Zusammensetzung der Luft veränderte sich allmählich und moderne Form vor mehreren Millionen Jahren aufgezeichnet.

Die Hauptbestandteile der Atmosphäre sind Stickstoff (ca. 79 %) und Sauerstoff (20 %). Der restliche Anteil (1 %) stammt aus folgenden Gasen: Argon, Neon, Helium, Methan, Kohlendioxid, Wasserstoff, Krypton, Xenon, Ozon, Ammoniak, Schwefel- und Stickstoffdioxide, Lachgas und Kohlenmonoxid, die darin enthalten sind ein Prozent.

Darüber hinaus enthält die Luft Wasserdampf und Feinstaub (Pollen, Staub, Salzkristalle, Aerosolverunreinigungen).

IN In letzter Zeit Wissenschaftler stellen keine qualitative, sondern eine quantitative Veränderung einiger Luftinhaltsstoffe fest. Und der Grund dafür ist der Mensch und seine Aktivitäten. Allein in den letzten 100 Jahren ist der Kohlendioxidgehalt deutlich gestiegen! Dies ist mit vielen Problemen behaftet, von denen der Klimawandel das globalste ist.

Entstehung von Wetter und Klima

Die Atmosphäre spielt eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung des Klimas und Wetters auf der Erde. Viel hängt von der Menge des Sonnenlichts, der Beschaffenheit des Untergrunds und der atmosphärischen Zirkulation ab.

Schauen wir uns die Faktoren der Reihe nach an.

1. Die Atmosphäre überträgt die Wärme der Sonnenstrahlen und absorbiert schädliche Strahlung. Darüber, dass die Sonnenstrahlen auffallen verschiedene Bereiche Die alten Griechen kannten die Erde aus verschiedenen Blickwinkeln. Das Wort „Klima“ selbst bedeutet in der Übersetzung aus dem Altgriechischen „Hang“. Am Äquator fallen die Sonnenstrahlen also fast senkrecht ein, weshalb es hier sehr heiß ist. Je näher an den Polen, desto größer ist der Neigungswinkel. Und die Temperatur sinkt.

2. Durch die ungleichmäßige Erwärmung der Erde bilden sich Luftströmungen in der Atmosphäre. Sie werden nach ihrer Größe klassifiziert. Die kleinsten (Zehner und Hunderte von Metern) sind lokale Winde. Es folgen Monsune und Passatwinde, Zyklone und Antizyklone sowie planetarische Frontalzonen.

Alle diese Luftmassen sind ständig in Bewegung. Einige von ihnen sind ziemlich statisch. Zum Beispiel Passatwinde, die aus den Subtropen in Richtung Äquator wehen. Die Bewegung anderer hängt weitgehend davon ab Luftdruck.

3. Der Atmosphärendruck ist ein weiterer Einflussfaktor auf die Klimabildung. Dies ist der Luftdruck auf der Erdoberfläche. Bekanntermaßen bewegen sich Luftmassen von einem Gebiet mit hohem Luftdruck in ein Gebiet mit niedrigerem Luftdruck.

Insgesamt sind 7 Zonen zugeordnet. Äquator - Zone niedriger Druck. Darüber hinaus herrscht auf beiden Seiten des Äquators bis zu den dreißiger Breiten ein Hochdruckgebiet. Von 30° auf 60° – wieder Unterdruck. Und von 60° bis zu den Polen herrscht eine Hochdruckzone. Zwischen diesen Zonen zirkulieren Luftmassen. Diejenigen, die vom Meer an Land kommen, bringen Regen und schlechtes Wetter, und diejenigen, die von den Kontinenten wehen, bringen klares und trockenes Wetter. An Orten, an denen Luftströmungen kollidieren, bilden sich Zonen atmosphärische Front, die durch Niederschlag und schlechtes, windiges Wetter gekennzeichnet sind.

Wissenschaftler haben bewiesen, dass sogar das Wohlbefinden eines Menschen vom Luftdruck abhängt. Nach internationalen Standards beträgt der normale Luftdruck 760 mm Hg. Säule bei einer Temperatur von 0°C. Dieser Indikator wird für die Landflächen berechnet, die nahezu auf Meereshöhe liegen. Mit der Höhe nimmt der Druck ab. Daher beispielsweise für St. Petersburg 760 mm Hg. Kunst. - das ist die Norm. Aber für Moskau, das höher liegt, normaler Druck- 748 mm Hg.

Der Druck ändert sich nicht nur vertikal, sondern auch horizontal. Dies ist besonders beim Durchzug von Wirbelstürmen zu spüren.

Die Struktur der Atmosphäre

Die Atmosphäre erinnert an eine Schichttorte. Und jede Schicht hat ihre eigenen Eigenschaften.

. Troposphäre- die der Erde am nächsten gelegene Schicht. Die „Dicke“ dieser Schicht ändert sich mit der Entfernung vom Äquator. Oberhalb des Äquators erstreckt sich die Schicht 16–18 km nach oben gemäßigte Zonen- bei 10-12 km, an den Polen - bei 8-10 km.

Hier sind 80 % der gesamten Luftmasse und 90 % des Wasserdampfs enthalten. Hier bilden sich Wolken, es entstehen Zyklone und Hochdruckgebiete. Die Lufttemperatur hängt von der Höhe des Gebiets ab. Im Durchschnitt nimmt sie alle 100 Meter um 0,65° C ab.

. Tropopause- Übergangsschicht der Atmosphäre. Seine Höhe reicht von mehreren hundert Metern bis 1-2 km. Die Lufttemperatur ist im Sommer höher als im Winter. Über den Polen sind es beispielsweise im Winter -65° C. Und über dem Äquator sind es zu jeder Jahreszeit -70° C.

. Stratosphäre- Dies ist eine Schicht, deren obere Grenze in einer Höhe von 50-55 Kilometern liegt. Die Turbulenzen sind hier gering, der Wasserdampfgehalt der Luft ist vernachlässigbar. Aber es gibt viel Ozon. Seine maximale Konzentration liegt in einer Höhe von 20-25 km. In der Stratosphäre beginnt die Lufttemperatur zu steigen und erreicht +0,8° C. Dies liegt daran, dass die Ozonschicht mit ultravioletter Strahlung interagiert.

. Stratopause- eine niedrige Zwischenschicht zwischen der Stratosphäre und der darauf folgenden Mesosphäre.

. Mesosphäre- Die Obergrenze dieser Schicht beträgt 80-85 Kilometer. Hier finden komplexe photochemische Prozesse unter Beteiligung freier Radikale statt. Sie sind es, die für das sanfte blaue Leuchten unseres Planeten sorgen, das man vom Weltraum aus sehen kann.

Die meisten Kometen und Meteoriten verglühen in der Mesosphäre.

. Mesopause- die nächste Zwischenschicht, deren Lufttemperatur mindestens -90° beträgt.

. Thermosphäre- Die untere Grenze beginnt in einer Höhe von 80 - 90 km und die obere Grenze der Schicht verläuft etwa bei 800 km. Die Lufttemperatur steigt. Sie kann zwischen +500° C und +1000° C schwanken. Tagsüber betragen die Temperaturschwankungen Hunderte von Grad! Aber die Luft ist hier so dünn, dass es hier nicht angebracht ist, den Begriff „Temperatur“ so zu verstehen, wie wir ihn uns vorstellen.

. Ionosphäre- vereint Mesosphäre, Mesopause und Thermosphäre. Die Luft besteht hier hauptsächlich aus Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen sowie quasi neutralem Plasma. Die in die Ionosphäre eindringenden Sonnenstrahlen ionisieren Luftmoleküle stark. In der unteren Schicht (bis 90 km) ist der Ionisationsgrad gering. Je höher, desto stärker ist die Ionisierung. In einer Höhe von 100–110 km sind die Elektronen also konzentriert. Dies trägt dazu bei, kurze und mittlere Radiowellen zu reflektieren.

Die wichtigste Schicht der Ionosphäre ist die obere, die sich in einer Höhe von 150-400 km befindet. Seine Besonderheit besteht darin, dass es Funkwellen reflektiert, was die Übertragung von Funksignalen über große Entfernungen ermöglicht.

In der Ionosphäre tritt ein Phänomen wie das Polarlicht auf.

. Exosphäre- besteht aus Sauerstoff-, Helium- und Wasserstoffatomen. Das Gas in dieser Schicht ist sehr verdünnt und Wasserstoffatome entweichen häufig in den Weltraum. Daher wird diese Schicht „Dispersionszone“ genannt.

Der erste Wissenschaftler, der darauf hinwies, dass unsere Atmosphäre Gewicht hat, war der Italiener E. Torricelli. Ostap Bender beispielsweise beklagte in seinem Roman „Das goldene Kalb“, dass jeder Mensch von einer 14 kg schweren Luftsäule gedrückt wird! Aber der große Intrigant hat sich ein wenig geirrt. Ein Erwachsener erfährt einen Druck von 13-15 Tonnen! Aber wir spüren diese Schwere nicht, denn der atmosphärische Druck wird durch den Innendruck eines Menschen ausgeglichen. Das Gewicht unserer Atmosphäre beträgt 5.300.000.000.000.000 Tonnen. Die Zahl ist kolossal, obwohl sie nur ein Millionstel des Gewichts unseres Planeten ausmacht.

Was ist Atmosphäre? Wir leben auf der Oberfläche der Erdkruste und befinden uns gleichzeitig auf dem Grund des Luftmeeres – der Atmosphäre.

Die Atmosphäre ist die Lufthülle der Erde.

Die untere Grenze der Atmosphäre ist die Erdoberfläche. In der Nähe ist die Atmosphäre dicht, mit zunehmender Höhe wird sie jedoch immer dünner. Daher hat die Atmosphäre keine klare obere Grenze. Konventionell wird es in einer Höhe von 1000 km durchgeführt.

Die Zusammensetzung der Atmosphäre und ihre Rolle im Leben der Erde. Die Atmosphäre besteht aus einem Gasgemisch namens Luft (Abb. 80).

Reis. 80. Komposition atmosphärische Luft

Für das Leben auf der Erde am meisten wichtige Rolle gespielt von Sauerstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf und Ozon. Sauerstoffreserven in der Atmosphäre werden durch Pflanzen wieder aufgefüllt. Durch Vulkanausbrüche, die Atmung lebender Organismen und die Verbrennung von Kraftstoff reichert sich darin Kohlendioxid an. Durch die Verdunstung von Wasser gelangt Wasserdampf in die Luft. (Erinnern Sie sich an den Naturkundekurs, welche Rolle Sauerstoff und Kohlendioxid im Leben von Pflanzen und Tieren spielen.)

Schauen Sie sich die Zeichnung an. Welcher Anteil der Luft besteht aus Stickstoff, Sauerstoff und anderen Gasen?

Kohlendioxid „schützt“ zusammen mit Wasserdampf die Wärme unseres Planeten: Die Atmosphäre überträgt sie von der Sonne auf Erdoberfläche mehr Energie, als die Erde an den umgebenden Weltraum abgibt.

Ozon (von griechisch „ozo“ – riechend) entsteht aus Sauerstoff unter dem Einfluss von Sonnenlicht und elektrischen Entladungen. Es hat einen frischen Geruch, wie wir ihn nach einem Gewitter riechen. In der Atmosphäre gibt es nur sehr wenig dieses Gases, aber in einer Höhe von 20–30 km gibt es eine Luftschicht mit einem höheren Ozongehalt. Es wird Ozonschirm genannt. Es schützt wie ein Schild alle Lebewesen vor der zerstörerischen Strahlung der Sonne.

Die Atmosphäre entstand auf der Erde vor sehr langer Zeit – vor mehr als 4 Milliarden Jahren. Es entstand aus vulkanischen Gasen. Moderne Lebewesen konnten in der antiken Atmosphäre nicht atmen.

Die Bedeutung der Atmosphäre für die Erde beschränkt sich jedoch nicht darauf. Es ist vielfältiger (Abb. 81).

Reis. 81. Die Bedeutung der Atmosphäre

Neben Gasen gibt es in der atmosphärischen Luft auch feste Verunreinigungen. Durch die Zerstörung entstehen diese kleinen Partikel Felsen, Vulkanausbrüche, Sandstürme, Kraftstoffverbrennung. Einerseits verschmutzen sie die Luft, andererseits können sich ohne sie keine Wolken bilden.

Die Struktur der Atmosphäre. Die Atmosphäre ist heterogen. Es enthält Schichten, die sich in Luftdichte, Temperatur und Gaszusammensetzung unterscheiden. Die unterste Schicht ist die Troposphäre (Abb. 82).

Die Troposphäre ist die untere Schicht der Atmosphäre und erstreckt sich bis zu einer Höhe von 8–10 km über den Polen, 10–12 km in mittleren Breiten und 16–18 km über dem Äquator.

Die Troposphäre enthält mehr als 4/5 der gesamten atmosphärischen Luft. Darüber hinaus konzentriert sich mehr als die Hälfte davon bis zu einer Höhe von 5 km. Die Lufttemperatur nimmt hier mit der Höhe ab und erreicht an der Obergrenze -55°C. Die Troposphäre enthält fast die gesamte Luftfeuchtigkeit. Darin bilden sich Wolken, die Regen, Schnee und Hagel bringen. Hier herrscht eine ständige Luftbewegung und es entsteht Wind. In der Troposphäre findet menschliches und pflanzliches Leben statt.

Reis. 82. Struktur der Atmosphäre

Die Stratosphäre erstreckt sich über der Troposphäre (siehe Abb. 82). Die Stratosphäre ist eine Schicht der Atmosphäre, die bis zu einer Höhe von 55 km über der Troposphäre liegt. Die Luft in der Stratosphäre ist dünner als in der Troposphäre. Darin bilden sich fast keine Wolken, da nur sehr wenig Wasserdampf vorhanden ist. Die Lufttemperatur steigt hier mit der Höhe und liegt an der Obergrenze nahe 0°C.

Über der Stratosphäre werden mehrere weitere atmosphärische Schichten unterschieden, die sich allmählich in einen luftlosen Raum verwandeln.

Fragen und Aufgaben

1. Erzählen Sie uns anhand von Abbildung 81, welche Bedeutung die Atmosphäre für das Leben auf der Erde hat.
2. Woraus besteht atmosphärische Luft? War er schon immer so?
3. Wie heißt die Schicht der Atmosphäre, in der menschliches Leben stattfindet?
4. Welche Phänomene treten in der Troposphäre auf?

Die Atmosphäre ist die Lufthülle der Erde in 1300 km Höhe, die aus einem Gemisch verschiedener Gase besteht. Herkömmlicherweise ist die Atmosphäre in mehrere Schichten unterteilt. Die der Erde am nächsten liegende Schicht ist die Troposphäre. Darin findet menschliches und tierisches Leben statt, natürliche Prozesse im Zusammenhang mit der Aktivität der Sonne, dem Wärme- und Wasseraustausch zwischen Atmosphäre und Erde, der Bewegung von Luftmassen, Klima- und Wetterveränderungen werden intensiv durchgeführt. Auf diese Schicht folgen nacheinander Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre und Exosphäre. Ausgehend von einer Höhe von 80 km, Erdhülle wird Ionosphäre genannt, da diese Schicht stark dissoziierte Moleküle und Gasionen enthält.

Die Hauptgase der Atmosphäre sind (78,09 %), Sauerstoff (20,95 %), Argon (0,93 %), (0,03 %) und eine Reihe von Inertgasen, deren Anteil nicht mehr als ein Tausendstel Prozent beträgt. Darüber hinaus enthält die Atmosphäre verschiedene Verunreinigungen – Kohlenmonoxid, Methan, verschiedene Stickstoffderivate sowie solche, die mit Emissionen von Industriebetrieben, Öfen und Fahrzeugen in die untere Atmosphäre gelangen.

Die Ausbreitung erfolgt in der Atmosphäre Sonnenstrahlung, verursacht sowohl durch Luftmoleküle als auch durch größere Partikel in der Atmosphäre (Staub, Nebel, Rauch usw.), was dazu beiträgt, seine Intensität abzuschwächen.

Die physikalischen Eigenschaften der Atmosphäre – Atmosphärendruck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit (siehe), Windgeschwindigkeit – haben großer Einflussüber die Lebens- und menschlichen Verhältnisse. Der atmosphärische Druck entsteht durch die Lufthülle auf der Erdoberfläche. Dieser Druck auf Meereshöhe beträgt durchschnittlich 1,033 kg/cm2 oder entspricht dem Druck einer Quecksilbersäule in einer Höhe von 760 mm. Beim Aufstieg über die Erdoberfläche sinkt der Luftdruck um etwa 1 mmHg. Kunst. für alle 10-11 m Steigung. In Höhen über 3000 m entwickelt sich ein höhenunangepasster Mensch. Gesunder Mann spürt normalerweise keinen atmosphärischen Druck sowie dessen leichte Schwankungen (bis zu 10-30 mm Hg); plötzlichere Druckänderungen können Krankheiten verursachen (siehe Barotrauma, Dekompressionskrankheiten).

Die Atmosphäre erwärmt sich kaum Sonnenstrahlen Die Lufttemperatur hängt von der Temperatur der Erdoberfläche ab, sodass die erdnächsten Schichten eine höhere Temperatur aufweisen. Beim Aufstieg sinkt die Temperatur um etwa 0,6° pro 100 Höhenmeter. An der oberen Grenze der Troposphäre sinkt die Temperatur auf -56°. Die in der Atmosphäre ablaufenden Prozesse sind für die Wetter- und Klimabildung von großer Bedeutung (siehe).

Bei der Druckmessung wird die Atmosphäre als Maßeinheit verwendet.

Die Atmosphäre (von griechisch atmos – Dampf, Atem und sphaira – Kugel) ist die umgebende Lufthülle Erde. Das Leben von Menschen, Tieren und Pflanzen findet unter äußeren Bedingungen statt natürlichen Umgebung- in der Biosphäre. Die Grenze der Atmosphäre verläuft in einer Höhe von etwa 1000 km. Die Gaszusammensetzung der Atmosphäre bis zu einer Höhe von 80–100 km ist nahezu dieselbe wie an der Erdoberfläche, jedoch ist Sauerstoff höher und noch höher Stickstoff liegt nur in einem dissoziierten atomaren Zustand vor. Bis zu einer Höhe von 1000 km besteht die Atmosphäre aus Stickstoff- und Sauerstoffatomen, die ionosphärische Zone erstreckt sich viel höher (K. E. Fedorov).

In der Äquatorialebene wurden zwei Strahlungsregionen entdeckt: die erste in einer Höhe von etwa tausend Kilometern und die zweite in zweitausend Kilometern Höhe, die durch das Einfangen von Elektronen und Protonen durch das Erdmagnetfeld entstanden sind.

Die wichtigsten physikalischen Elemente der Atmosphäre: Druck, Temperatur (Tabelle), Wasserdampfmenge, Luftbewegung. Chemische Zusammensetzung der Atmosphäre: Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid und andere Gase. Aufgrund der intensiven Vermischung der atmosphärischen Luft chemische Zusammensetzung In sehr großen Höhen bleibt es ziemlich konstant.

Atmosphärendruck und Lufttemperatur in verschiedenen Höhen (Internationale Standardatmosphäre)

Höhe über dem Meeresspiegel Meer in m	Atmosphärendruck in mm Hg. Kunst. (Zahlen gerundet)	Lufttemperatur in °C
0	760,0	15,0
1 000	674,1	8,5
2 000	596,2	2,0
3 000	525,8	-4,5
4 000	462,3	-11,0
5 000	405,1	-17,5
6 000	353,8	-24,0
7 000	307,9	-30,5
8 000	266,9	-37,0
9 000	230,4	-43,5
10 000	198,2	-50,0
11 000	169,4	-56,5
12 000	144,6
13 000	123,7
14 000	105,6
15 000	90,1
16 000	77,0
17 000	65,8
18 000	56,0
19 000	48,0
20 000	41,0
21 000	35,0
22 000	30,0
23 000	25,5
24 000	21,8
25 000	18,6
26 000	16,0
27 000	13,6
28 000	11,6
29 000	10,0
30 000	8,6

Die Atmosphäre wird herkömmlicherweise in Troposphäre und Stratosphäre unterteilt. Als Grenze zwischen ihnen gilt die Höhe, bei der der Temperaturabfall aufhört (Tabelle). Die Troposphäre – die untere Schicht der Atmosphäre – erstreckt sich zusammen mit der Tropopause (2-8 km Schicht) bis zu einer Höhe von 10-15 km. Von besonders großer biologischer Bedeutung ist die Schicht der Atmosphäre, die unmittelbar an die Erde angrenzt und etwa 2 km hoch ist. Zu den natürlichen Prozessen in der Troposphäre zählen alle Prozesse, die mit der Aktivität der Sonne, dem Klima (siehe), der Bewegung von Luftmassen, dem Wetter und Schwankungen zusammenhängen meteorologische Faktoren(Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw.). Diese Schwankungen nehmen mit zunehmender Höhe (im Gebirge, bei Flugreisen) allmählich ab und verschwinden an der Grenze zur Stratosphäre (Tabelle) aufgrund der Entfernung von der Erdoberfläche, die einen erheblichen Anteil der Sonnenstrahlung empfängt und reflektiert, nahezu.

Der atmosphärische Druck ist der Druck der Luft über einem bestimmten Ort, der durch den Einfluss der Schwerkraft auf Luftpartikel entsteht. Auf Meereshöhe beträgt er durchschnittlich 1,033 kg/cm2, was einem Druck einer Quecksilbersäule von 760 mm Höhe entspricht. Mit sinkendem Atmosphärendruck sinkt auch der Sauerstoffpartialdruck in der Atmosphärenluft. Infolgedessen entwickelt der menschliche Körper in Höhen über 3000 m Phänomene, die Höhenkrankheit (oder Bergkrankheit) genannt werden (siehe Höhenkrankheit). Um die Verteilung des atmosphärischen Drucks in einem bestimmten Zeitraum zu untersuchen, werden Punkte mit demselben Druck durch verbunden geografische Karte ein Netzwerk von Isobaren, die sich beispielsweise um 5 mbar Druck voneinander unterscheiden. Der Grad der Änderung des atmosphärischen Drucks wird durch einen barometrischen Gradienten charakterisiert, der durch die Druckdifferenz pro Grad Meridian (oder 111 km) bestimmt wird. Vorübergehende (z. B. tägliche) Schwankungen des Luftdrucks an einem bestimmten Punkt der Erdoberfläche zur gleichen Jahreszeit sind gering. Druckschwankungen wirken sich auf Menschen aus, die an Rheuma, Herz-Kreislauf-Erkrankungen usw. leiden.

Lufttemperatur in andere Zeit Jahr und Tag können an verschiedenen Punkten der Erdoberfläche unterschiedlich sein. Dies bestimmt die Jahres- und Tageszyklus Temperatur an einem bestimmten Punkt; Auf einer geografischen Karte wird es durch Isothermen dargestellt – Linien, die Punkte desselben Tages, Monats oder desselben verbinden Jahrestemperatur. Die höchste offiziell gemessene Temperatur auf der Erdoberfläche beträgt +58° (Death Valley, Kalifornien), die niedrigste beträgt -68°, in der Antarktis -80°. Wenn man sich von der Erdoberfläche entfernt, sinkt die Lufttemperatur allmählich (Tabelle) um durchschnittlich 0,6° pro 100 m Anstieg. An der Grenze zwischen Troposphäre und Stratosphäre in unseren Breitengraden erreicht er -56°. Der Unterschied der Lufttemperaturen horizontal und vertikal sowie zu verschiedenen Tages- und Jahreszeiten erklärt das Auftreten und die Bewegungsrichtung von Luftmassen – Winden. Je höher die Lufttemperatur, desto mehr (bei anderen gleiche Bedingungen) Wasserdampf befindet sich in der Atmosphäre und umgekehrt. Sehr wichtig haben die Nähe von Wasserräumen, den Grad der Bodenfeuchtigkeit und die Menge atmosphärischer Niederschlag, da sie hauptsächlich Wasserdampfquellen in der Atmosphäre sind. Wenn man nach oben steigt, nimmt die Menge an Wasserdampf in der Luft ab, was hauptsächlich durch eine Abnahme ihrer Temperatur erklärt wird.

Bei sehr niedrig und bei hohe Temperaturen Luft, insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit, lokal und allgemeine Störungen Thermoregulation des menschlichen Körpers, die zu Schüttelfrost und Erfrierungen (bei niedrigen Temperaturen) oder Überhitzungserscheinungen bis hin zum Hitzschlag (bei hohen Temperaturen) führen kann. Hohe Luftfeuchtigkeit bei niedrigen Temperaturen führt zu einer erhöhten Wärmeübertragung vom Körper, Unterkühlung, während bei hohen Temperaturen ein völliger Zusammenbruch des Wärmeaustauschs des Körpers auftritt Umfeld, da es unter diesen Bedingungen schwierig ist, Wärme vom Körper nicht nur durch Leitung und Strahlung, sondern vor allem durch die Verdunstung von Feuchtigkeit von der Körperoberfläche zu übertragen. In diesem Zusammenhang sind Leistungseinbußen und thermische Schläge möglich.

Die Bewegung der Luft (Wind) in der Atmosphäre, die aufgrund des Unterschieds des atmosphärischen Drucks an verschiedenen Punkten der Erdoberfläche kontinuierlich auftritt, wird durch Richtung und Geschwindigkeit charakterisiert. Die vorherrschende Windrichtung wird bei der Planung neuer Industriebetriebe, Städte, Gemeinden und bei der Ansiedlung einzelner Gebäude (Sanatorien, Wohnhäuser etc.) berücksichtigt. Letzteres ist beispielsweise in den Polarregionen sehr wichtig, wo Gebäude zur Vermeidung von Schneeverwehungen tendenziell entlang der vorherrschenden Richtung angeordnet werden Winterzeit Winde. Auch aus hygienischer Sicht ist die Windgeschwindigkeit von großer Bedeutung. Der Wind erhöht den Wärmeverlust von der Oberfläche der menschlichen Haut umso mehr, je höher seine Geschwindigkeit ist. Dadurch sind lokale Thermoregulationsstörungen und das Auftreten von Erkältungen bis hin zu Erfrierungen bei Außendienstmitarbeitern in der kalten Jahreszeit möglich. Bei manchen Menschen kann Wind eine Reihe autonomer Störungen verursachen. Andererseits mildert Wind mit ausreichender Geschwindigkeit die Wirkung von heißem Klima und Wetter, fördert die Verdunstung von Feuchtigkeit von der Hautoberfläche, was das Wohlbefinden einer Person erheblich verbessert und die Leistung unter diesen Bedingungen erheblich beeinträchtigen kann.

Die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre ist komplex und verändert sich ständig. Über weite Gebiete bilden und bewegen sich Luftmassen, deren horizontale Ausdehnung teilweise Tausende von Kilometern erreicht. Zwischen benachbarten Luftmassen Mit unterschiedlichen meteorologischen Eigenschaften bilden sich kilometerlange Luftzwischenschichten – Fronten, die sich ständig bewegen und verändern. Der Durchgang der einen oder anderen Front durch das eine oder andere Gebiet führt zu einem starken Wetterwechsel. Die nassesten Fronten scheinen die Entstehung von Erkältungen zu begünstigen.

Siehe auch Atmosphärische Elektrizität.

Die Erdatmosphäre ist die gasförmige Hülle des Planeten. Die untere Grenze der Atmosphäre verläuft nahe der Erdoberfläche (Hydrosphäre und Erdkruste), die obere Grenze ist der Kontaktbereich zum Weltraum (122 km). Die Atmosphäre enthält viele verschiedene Elemente. Die wichtigsten sind: 78 % Stickstoff, 20 % Sauerstoff, 1 % Argon, Kohlendioxid, Neongallium, Wasserstoff usw. Interessante Fakten Sie können es am Ende des Artikels oder durch Klicken auf sehen.

Die Atmosphäre hat klar definierte Luftschichten. Die Luftschichten unterscheiden sich voneinander durch Temperatur, Gasunterschiede und deren Dichte. Es ist zu beachten, dass die Schichten der Stratosphäre und Troposphäre die Erde vor Sonneneinstrahlung schützen. In den höheren Schichten kann ein lebender Organismus eine tödliche Dosis des ultravioletten Sonnenspektrums erhalten. Um schnell zur gewünschten Atmosphärenebene zu springen, klicken Sie auf die entsprechende Ebene:

Troposphäre und Tropopause

Troposphäre – Temperatur, Druck, Höhe

Die Obergrenze liegt bei ca. 8 – 10 km. In gemäßigten Breiten beträgt sie 16 – 18 km, in polaren Breiten 10 – 12 km. Troposphäre- Dies ist die untere Hauptschicht der Atmosphäre. Diese Schicht enthält mehr als 80 % der Gesamtmasse der atmosphärischen Luft und fast 90 % des gesamten Wasserdampfs. In der Troposphäre entstehen Konvektion und Turbulenzen, Zyklone bilden sich und treten auf. Temperatur nimmt mit zunehmender Höhe ab. Gefälle: 0,65°/100 m. Erhitzte Erde und Wasser erwärmen die Umgebungsluft. Die erwärmte Luft steigt auf, kühlt ab und bildet Wolken. Die Temperatur an den oberen Grenzen der Schicht kann – 50/70 °C erreichen.

In dieser Schicht treten Klimaveränderungen auf Wetterverhältnisse. Die untere Grenze der Troposphäre wird genannt ebenerdig, da es viele flüchtige Mikroorganismen und Staub enthält. Mit zunehmender Höhe nimmt in dieser Schicht die Windgeschwindigkeit zu.

Tropopause

Dies ist die Übergangsschicht der Troposphäre zur Stratosphäre. Hier hört die Abhängigkeit von der Temperaturabnahme mit zunehmender Höhe auf. Tropopause - Mindesthöhe, wobei der vertikale Temperaturgradient auf 0,2°C/100 m sinkt. Die Höhe der Tropopause hängt von starken klimatischen Ereignissen wie Wirbelstürmen ab. Die Höhe der Tropopause nimmt oberhalb von Zyklonen ab und nimmt oberhalb von Antizyklonen zu.

Stratosphäre und Stratopause

Die Höhe der Stratosphärenschicht beträgt etwa 11 bis 50 km. In einer Höhe von 11 – 25 km kommt es zu einer leichten Temperaturänderung. In einer Höhe von 25 - 40 km wird es beobachtet Umkehrung Die Temperaturen steigen von 56,5 auf 0,8°C. Von 40 km bis 55 km bleibt die Temperatur bei 0°C. Dieser Bereich heißt - Stratopause.

In der Stratosphäre wird die Wirkung der Sonnenstrahlung auf Gasmoleküle beobachtet; sie zerfallen in Atome. In dieser Schicht befindet sich fast kein Wasserdampf. Moderne Überschall-Verkehrsflugzeuge fliegen aufgrund stabiler Flugbedingungen in Höhen von bis zu 20 km. Höhenwetterballons erreichen eine Höhe von 40 km. Hier herrschen stabile Luftströmungen, ihre Geschwindigkeit erreicht 300 km/h. Auch in dieser Schicht konzentriert Ozon, eine Schicht, die ultraviolette Strahlen absorbiert.

Mesosphäre und Mesopause – Zusammensetzung, Reaktionen, Temperatur

Die Mesosphärenschicht beginnt in etwa 50 km Höhe und endet in 80 – 90 km Höhe. Mit zunehmender Höhe nehmen die Temperaturen um ca. 0,25-0,3°C/100 m ab. Der wichtigste energetische Effekt ist hier der Strahlungswärmeaustausch. Komplexe photochemische Prozesse, an denen freie Radikale beteiligt sind (hat 1 oder 2 ungepaarte Elektronen), weil sie setzen um glühen Atmosphäre.

Fast alle Meteore verglühen in der Mesosphäre. Wissenschaftler nannten diese Zone - Ignorosphäre. Diese Zone ist schwer zu erforschen, da die aerodynamische Luftfahrt hier aufgrund der 1000-mal geringeren Luftdichte als auf der Erde sehr schlecht ist. Und um anzufangen Künstliche Satelliten Die Dichte ist immer noch sehr hoch. Geforscht wird mit Wetterraketen, aber das ist eine Perversion. MesopauseÜbergangsschicht zwischen Mesosphäre und Thermosphäre. Hat eine Temperatur von mindestens -90°C.

Karman-Linie

Taschenlinie bezeichnet die Grenze zwischen der Erdatmosphäre und dem Weltraum. Nach Angaben der International Aviation Federation (FAI) beträgt die Höhe dieser Grenze 100 km. Diese Definition wurde zu Ehren des amerikanischen Wissenschaftlers Theodore Von Karman gegeben. Er stellte fest, dass in etwa dieser Höhe die Dichte der Atmosphäre so gering ist, dass eine aerodynamische Luftfahrt hier unmöglich wird, da die Geschwindigkeit des Flugzeugs größer sein muss Fluchtgeschwindigkeit. In einer solchen Höhe verliert der Begriff einer Schallmauer seine Bedeutung. Hier, um zu verwalten Flugzeug ist nur aufgrund reaktiver Kräfte möglich.

Thermosphäre und Thermopause

Die obere Grenze dieser Schicht beträgt etwa 800 km. Die Temperatur steigt bis etwa 300 km Höhe an und erreicht dort etwa 1500 K. Oberhalb bleibt die Temperatur unverändert. In dieser Schicht kommt es vor Polar Lichter- Entsteht durch die Einwirkung der Sonnenstrahlung auf die Luft. Dieser Vorgang wird auch Ionisierung des Luftsauerstoffs genannt.

Aufgrund der geringen Luftverdünnung sind Flüge oberhalb der Karman-Linie nur entlang ballistischer Flugbahnen möglich. Alle bemannten Orbitalflüge (außer Flüge zum Mond) finden in dieser Atmosphärenschicht statt.

Exosphäre – Dichte, Temperatur, Höhe

Die Höhe der Exosphäre beträgt über 700 km. Hier wird das Gas stark verdünnt und der Prozess findet statt Dissipation— Austreten von Partikeln in interplanetarer Raum. Die Geschwindigkeit solcher Teilchen kann 11,2 km/s erreichen. Eine Zunahme der Sonnenaktivität führt zu einer Vergrößerung der Dicke dieser Schicht.

• Aufgrund der Schwerkraft fliegt die Gashülle nicht in den Weltraum. Luft besteht aus Partikeln, die eine eigene Masse haben. Aus dem Gesetz der Schwerkraft können wir schließen, dass jedes Objekt mit Masse von der Erde angezogen wird.
• Das Buys-Ballot-Gesetz besagt, dass, wenn Sie sich auf der Nordhalbkugel befinden und mit dem Rücken zum Wind stehen, rechts ein Gebiet mit hohem Druck und links ein Gebiet mit niedrigem Druck herrscht. Auf der Südhalbkugel wird alles umgekehrt sein.