Föld légköre

Légkör(tól től. másik görögἀτμός - gőz és σφαῖρα - labda) - gáz shell ( geoszféra) körülveszik a bolygót föld. Belső felülete fedett hidroszféraés részben ugat, a külső a világűr földközeli részével határos.

A fizika és a kémia azon részeinek összességét, amelyek a légkört tanulmányozzák, általában nevezik légkörfizika. A légkör határozza meg időjárás a Föld felszínén az időjárás tanulmányozásával foglalkozik meteorológiaés hosszú távú variációk éghajlat - klimatológia.

A légkör szerkezete

A légkör szerkezete

Troposzféra

Felső határa a sarkvidéken 8-10 km, a mérsékelt öviben 10-12 km, a trópusi szélességeken 16-18 km magasságban van; alacsonyabb télen, mint nyáron. A légkör alsó, fő rétege. A légköri levegő teljes tömegének több mint 80%-át és a légkörben jelenlévő összes vízgőz körülbelül 90%-át tartalmazza. magasan fejlett a troposzférában légörvényés konvekció, felmerülhet felhők, fejleszteni ciklonokés anticiklonok. A hőmérséklet az átlagos függőleges magasság növekedésével csökken gradiens 0,65°/100 m

A Föld felszínén a "normál körülményeknek" számítanak: sűrűség 1,2 kg/m3, légnyomás 101,35 kPa, hőmérséklet plusz 20 °C és relatív páratartalom 50%. Ezek a feltételes mutatók tisztán mérnöki értékkel bírnak.

Sztratoszféra

A légkör 11-50 km magasságban található rétege. Jellemzője a hőmérséklet enyhe változása a 11-25 km-es rétegben (a sztratoszféra alsó rétegében) és a 25-40 km-es rétegben -56,5-ről 0,8 ° -ra. TÓL TŐL(felső sztratoszféra vagy régió inverziók). A körülbelül 273 K (majdnem 0 °C) érték elérése után körülbelül 40 km-es magasságban a hőmérséklet körülbelül 55 km-es magasságig állandó marad. Ezt az állandó hőmérsékletű tartományt ún sztratopausaés ez a határ a sztratoszféra és mezoszféra.

Sztratopauza

A légkör határrétege a sztratoszféra és a mezoszféra között. A függőleges hőmérséklet-eloszlásban van egy maximum (kb. 0 °C).

Mezoszféra

Föld légköre

Mezoszféra 50 km-es magasságban kezdődik és 80-90 km-ig terjed. A hőmérséklet a magassággal csökken, átlagos függőleges gradiens (0,25-0,3)°/100 m. A fő energiafolyamat a sugárzó hőátadás. Összetett fotokémiai folyamatok, amelyek magukban foglalják szabad radikálisok, rezgéssel gerjesztett molekulák stb., meghatározzák a légkör izzását.

mezopauza

Átmeneti réteg a mezoszféra és a termoszféra között. A függőleges hőmérséklet-eloszlásban van egy minimum (kb. -90 °C).

Karman vonal

Tengerszint feletti magasság, amelyet hagyományosan a Föld légköre és az űr közötti határként fogadnak el.

Termoszféra

fő cikk: Termoszféra

A felső határ körülbelül 800 km. A hőmérséklet 200-300 km magasságig emelkedik, ahol eléri az 1500 K nagyságrendű értéket, ami után szinte állandó marad a nagy magasságokig. Az ultraibolya és röntgen napsugárzás és a kozmikus sugárzás hatására a levegő ionizációja következik be (" auroras”) - fő területek ionoszféra feküdjön a termoszférában. 300 km feletti magasságban az atomi oxigén dominál.

Légköri rétegek 120 km magasságig

Exoszféra (szóródó gömb)

Exoszféra- szórási zóna, a termoszféra külső része, 700 km felett található. Az exoszférában lévő gáz nagyon ritka, ezért részecskéi a bolygóközi térbe szivárognak. disszipáció).

100 km magasságig a légkör homogén, jól elegyített gázkeverék. A magasabb rétegekben a gázok magasságbeli eloszlása ​​molekulatömegüktől függ, a nehezebb gázok koncentrációja a Föld felszínétől való távolság növekedésével gyorsabban csökken. A gázsűrűség csökkenése miatt a hőmérséklet a sztratoszférában 0 °C-ról -110 °C-ra csökken a mezoszférában. Az egyes részecskék kinetikus energiája azonban 200-250 km magasságban ~1500 °C hőmérsékletnek felel meg. 200 km felett jelentős hőmérséklet- és gázsűrűség-ingadozások figyelhetők meg időben és térben.

Körülbelül 2000-3000 km magasságban az exoszféra fokozatosan átmegy az ún. közeli űrvákuum, amely bolygóközi gáz rendkívül ritka részecskéivel, főleg hidrogénatomokkal van tele. De ez a gáz csak egy része a bolygóközi anyagnak. A másik rész üstökös és meteor eredetű porszerű részecskékből áll. Ebbe a térbe a rendkívül ritka porszerű részecskék mellett nap- és galaktikus eredetű elektromágneses és korpuszkuláris sugárzás is behatol.

A troposzféra a légkör tömegének körülbelül 80%-át, a sztratoszféra körülbelül 20%-át teszi ki; a mezoszféra tömege nem több, mint 0,3%, a termoszféra kevesebb, mint 0,05% a légkör teljes tömegének. A légkör elektromos tulajdonságai alapján megkülönböztetjük a neutroszférát és az ionoszférát. Jelenleg úgy gondolják, hogy a légkör 2000-3000 km magasságig terjed.

A légkörben lévő gáz összetételétől függően bocsátanak ki homoszféraés heteroszféra. heteroszféra - ez az a terület, ahol a gravitáció befolyásolja a gázok elválasztását, mivel ilyen magasságban elhanyagolható a keveredésük. Ebből következik a heteroszféra változó összetétele. Alatta a légkör jól elegyített, homogén része, az ún homoszféra. E rétegek közötti határt ún turbópauzát, körülbelül 120 km magasságban fekszik.

Fizikai tulajdonságok

A légkör vastagsága körülbelül 2000-3000 km távolságra van a Föld felszínétől. Teljes súly levegő- (5,1-5,3) × 10 18 kg. Moláris tömeg tiszta száraz levegő 28.966. Nyomás 0 °C-on a tengerszinten 101.325 kPa; kritikus hőmérséklet-140,7 °C; kritikus nyomás 3,7 MPa; C p 1,0048 × 10 3 J/(kg K) (0 °C-on), C v 0,7159 × 10 3 J/(kg K) (0 °C-on). A levegő oldhatósága vízben 0 °C-on - 0,036%, 25 °C-on - 0,22%.

A légkör élettani és egyéb tulajdonságai

Már 5 km-es tengerszint feletti magasságban képzetlen ember fejlődik oxigén éhezésés alkalmazkodás nélkül az emberi teljesítmény jelentősen csökken. Itt ér véget a légkör élettani zónája. Az emberi légzés 15 km-es magasságban lehetetlenné válik, bár körülbelül 115 km-ig a légkör oxigént tartalmaz.

A légkör biztosítja számunkra a légzéshez szükséges oxigént. Azonban a légkör teljes nyomásának csökkenése miatt, amikor Ön egy magasságba emelkedik, az oxigén parciális nyomása is ennek megfelelően csökken.

Az emberi tüdő folyamatosan körülbelül 3 liter alveoláris levegőt tartalmaz. Parciális nyomás Az alveoláris levegő oxigéntartalma normál légköri nyomáson 110 Hgmm. Art., szén-dioxid nyomása - 40 Hgmm. Art., és vízgőz - 47 Hgmm. Művészet. A magasság növekedésével az oxigénnyomás csökken, és a vízgőz és a szén-dioxid össznyomása a tüdőben szinte állandó marad - körülbelül 87 Hgmm. Művészet. Az oxigén áramlása a tüdőbe teljesen leáll, ha a környező levegő nyomása ezzel az értékkel egyenlő lesz.

Körülbelül 19-20 km magasságban a légköri nyomás 47 Hgmm-re csökken. Művészet. Ezért ezen a magasságon a víz és az intersticiális folyadék forrni kezd az emberi testben. A túlnyomásos kabinon kívül ilyen magasságokban a halál szinte azonnal bekövetkezik. Így az emberi fiziológia szempontjából az „űr” már 15-19 km-es magasságban kezdődik.

A sűrű levegőrétegek – a troposzféra és a sztratoszféra – megvédenek bennünket a sugárzás káros hatásaitól. A levegő elegendő ritkítása esetén 36 km-nél nagyobb magasságban az ionizáló hatás intenzíven hat a szervezetre. sugárzás- elsődleges kozmikus sugarak; 40 km-nél nagyobb magasságban a napspektrum emberre veszélyes ultraibolya része működik.

Ahogy egyre magasabbra emelkedünk a Föld felszíne fölé, fokozatosan gyengülünk, majd teljesen eltűnünk, a légkör alsóbb rétegeiben olyan számunkra ismerős jelenségek figyelhetők meg, mint a hangterjedés, az aerodinamika kialakulása. emelőerőés ellenállás, hőátadás konvekció satöbbi.

Ritkább légrétegekben, terjedés hang lehetetlennek bizonyul. 60-90 km-es magasságig továbbra is lehetséges a légellenállás és az emelés alkalmazása az irányított aerodinamikus repüléshez. De 100-130 km-es magasságtól kezdve minden pilóta számára ismerős fogalmak számok Més hanggát elvesztik értelmüket, ott átmegy a feltételes Karman vonal amelyen túl kezdődik a tisztán ballisztikus repülés szférája, amely csak reaktív erők felhasználásával irányítható.

100 km feletti magasságban a légkör egy másik figyelemre méltó tulajdonságától is meg van fosztva - a hőenergia konvekcióval (azaz levegő keverésével) történő elnyelésének, vezetésének és átvitelének képességétől. Ez azt jelenti, hogy az orbitális űrállomás különböző berendezési elemeit, berendezéseit nem lehet majd kívülről úgy hűteni, ahogy azt egy repülőgépen szokták - légsugarak és légradiátorok segítségével. Ilyen magasságban, mint az űrben általában, a hőátadás egyetlen módja az hősugárzás.

A légkör összetétele

A száraz levegő összetétele

A Föld légköre főleg gázokból és különféle szennyeződésekből (por, vízcseppek, jégkristályok, tengeri sók, égéstermékek) áll.

A légkört alkotó gázok koncentrációja a víz (H 2 O) és a szén-dioxid (CO 2) kivételével szinte állandó.

A száraz levegő összetétele
Nitrogén
Oxigén
Argon
Víz
Szén-dioxid
Neon
Hélium
Metán
Kripton
Hidrogén
Xenon
Dinitrogén-oxid

A táblázatban feltüntetett gázokon kívül a légkör SO 2, NH 3, CO, ózon, szénhidrogének, HCl, HF, párok hg, I 2 és NEMés sok más gáz kisebb mennyiségben. A troposzféra folyamatosan nagyszámú lebegő szilárd és folyékony részecskét tartalmaz ( festékszóró).

A légkör kialakulásának története

A legelterjedtebb elmélet szerint a Föld légköre négy különböző összetételű volt az idők során. Kezdetben könnyű gázokból állt ( hidrogénés hélium) a bolygóközi térből rögzítették. Ez az ún elsődleges légkör(mintegy négymilliárd éve). A következő szakaszban az aktív vulkáni tevékenység a légkör telítődéséhez vezetett a hidrogéntől eltérő gázokkal (szén-dioxid, ammónia, gőz). Így másodlagos légkör(mintegy hárommilliárd évvel napjaink előtt). Ez a légkör helyreállító volt. Továbbá a légkör kialakulásának folyamatát a következő tényezők határozták meg:

könnyű gázok (hidrogén és hélium) szivárgása be bolygóközi tér;

kémiai reakciók, amelyek a légkörben ultraibolya sugárzás, villámkisülés és néhány egyéb tényező hatására lejátszódnak.

Fokozatosan ezek a tényezők vezettek a kialakulásához harmadlagos légkör, amelyet jóval alacsonyabb hidrogén- és sokkal magasabb nitrogén- és szén-dioxid-tartalom jellemez (amely ammóniából és szénhidrogénekből kémiai reakciók eredményeként keletkezik).

Nitrogén

A nagy mennyiségű N 2 képződése az ammónia-hidrogén atmoszféra molekuláris O 2 általi oxidációjának köszönhető, amely 3 milliárd évvel ezelőtt a fotoszintézis eredményeként kezdett el a bolygó felszínéről származni. A nitrátok és más nitrogéntartalmú vegyületek denitrifikációja következtében N 2 is a légkörbe kerül. A nitrogént az ózon NO-vá oxidálja a felső légkörben.

A nitrogén N 2 csak meghatározott körülmények között lép reakcióba (például villámkisülés során). A molekuláris nitrogén elektromos kisülések során ózon általi oxidációját a nitrogénműtrágyák ipari gyártása során használják. Alacsony energiafelhasználással oxidálható és biológiailag aktív formává alakítható cianobaktériumok (kék-zöld algák)és a rhizobiálist alkotó csomóbaktériumok szimbiózis Val vel hüvelyesek növények, ún. zöldtrágya.

Oxigén

A légkör összetétele gyökeresen megváltozott a megjelenésével élő organizmusok, ennek eredményeként fotoszintézis oxigén felszabadulása és szén-dioxid felszívódása kíséri. Kezdetben az oxigént redukált vegyületek oxidációjára költötték - ammónia, szénhidrogének, oxidok mirigy Az óceánok tartalmazzák stb. Ennek a szakasznak a végén a légkör oxigéntartalma növekedni kezdett. Fokozatosan modern, oxidáló tulajdonságokkal rendelkező légkör alakult ki. Mivel ez számos ben lezajló folyamatban komoly és hirtelen változásokat okozott légkör, litoszféraés bioszféra, ennek az eseménynek a neve Oxigén katasztrófa.

Alatt Fanerozoikum a légkör összetétele és az oxigéntartalom megváltozott. Elsősorban a szerves üledékes kőzetek lerakódási sebességével korreláltak. Tehát a szén felhalmozódásának időszakában a légkör oxigéntartalma láthatóan észrevehetően meghaladta a modern szintet.

Szén-dioxid

A légkör CO 2 -tartalma a vulkáni tevékenységtől és a földhéjban zajló kémiai folyamatoktól, de leginkább a bioszintézis intenzitásától és a szerves anyagok bomlásának intenzitásától függ. bioszféra föld. A bolygó szinte teljes jelenlegi biomasszája (kb. 2,4 × 10 12 tonna ) a légköri levegőben lévő szén-dioxid, nitrogén és vízgőz hatására képződik. Eltemetve óceán, ban ben mocsarakés be erdők szerves anyag válik szén, olajés földgáz. (cm. A szén geokémiai körforgása)

nemesgázok

Inert gázok forrása - argon, héliumés kripton- vulkánkitörések és radioaktív elemek bomlása. A Föld egésze, és különösen a légkör kimerült inert gázokban az űrhöz képest. Úgy gondolják, hogy ennek oka a gázok folyamatos szivárgása a bolygóközi térbe.

Légszennyeződés

A közelmúltban a légkör alakulását kezdte befolyásolni emberi. Tevékenységének eredménye a légkör szén-dioxid-tartalmának állandó jelentős növekedése a korábbi geológiai korszakokban felhalmozódott szénhidrogén üzemanyagok elégetése következtében. Hatalmas mennyiségű CO 2 fogy el a fotoszintézis során, és a világ óceánjai elnyelik. Ez a gáz a karbonátos kőzetek, valamint a növényi és állati eredetű szerves anyagok bomlása, valamint a vulkanizmus és az emberi termelő tevékenység következtében kerül a légkörbe. Az elmúlt 100 év során a légkör CO 2-tartalma 10%-kal nőtt, ennek túlnyomó része (360 milliárd tonna) az üzemanyag elégetéséből származik. Ha a tüzelőanyag elégetésének növekedési üteme folytatódik, akkor a következő 50-60 évben a légkörben lévő CO 2 mennyisége megkétszereződik, és globális klímaváltozás.

A tüzelőanyag elégetése a fő forrása mindkét szennyező gáznak ( ÍGY, NEM, ÍGY 2 ). A kén-dioxidot a légköri oxigén oxidálja ÍGY 3 a felső atmoszférában, amely viszont kölcsönhatásba lép a vízgőzzel és az ammóniával, és a keletkező kénsav (H 2 ÍGY 4 ) és ammónium-szulfát ((NH 4 ) 2 ÍGY 4 ) vissza a Föld felszínére egy ún. savas eső. Használat belső égésű motorok jelentős légszennyezéshez vezet nitrogén-oxidokkal, szénhidrogénekkel és ólomvegyületekkel ( tetraetil-ólom Pb(CH 3 CH 2 ) 4 ) ).

A légkör aeroszolos szennyezését mind természetes okok (vulkánkitörés, porviharok, tengervízcseppek és növényi pollen beszivárgása stb.), mind az emberi gazdasági tevékenység (érc- és építőanyag-bányászat, tüzelőanyag-égetés, cementgyártás stb.) okozzák. .). A szilárd részecskék intenzív, nagy léptékű eltávolítása a légkörbe a bolygó éghajlatváltozásának egyik lehetséges oka.

A LÉGKÖR FELÉPÍTÉSE

Légkör(más görög ἀτμός - gőz és σφαῖρα - labda) - a Föld bolygót körülvevő gáznemű héj (geoszféra). Belső felülete a hidroszférát és részben a földkérget fedi, külső felülete pedig a világűr földközeli részével határos.

Fizikai tulajdonságok

A légkör vastagsága körülbelül 120 km-re van a Föld felszínétől. A légkör teljes levegőtömege (5,1-5,3) 10 18 kg. Ebből a száraz levegő tömege (5,1352 ± 0,0003) 10 18 kg, a vízgőz össztömege átlagosan 1,27 10 16 kg.

A tiszta száraz levegő moláris tömege 28,966 g/mol, a levegő sűrűsége a tengerfelszínen körülbelül 1,2 kg/m 3 . A nyomás 0 °C-on a tengerszinten 101,325 kPa; kritikus hőmérséklet - -140,7 ° C; kritikus nyomás - 3,7 MPa; C p 0 °C-on - 1,0048 10 3 J/(kg K), C v - 0,7159 10 3 J/(kg K) (0 °C-on). A levegő oldhatósága vízben (tömeg szerint) 0 ° C-on - 0,0036%, 25 ° C-on - 0,0023%.

A "normál körülmények" a Föld felszínén: sűrűség 1,2 kg / m 3, légköri nyomás 101,35 kPa, hőmérséklet plusz 20 ° C és relatív páratartalom 50%. Ezek a feltételes mutatók tisztán mérnöki értékkel bírnak.

A légkör szerkezete

A légkör réteges szerkezetű. A légkör rétegei a levegő hőmérsékletében, sűrűségében, a levegőben lévő vízgőz mennyiségében és egyéb tulajdonságaiban különböznek egymástól.

Troposzféra(ógörög τρόπος - "fordulás", "változás" és σφαῖρα - "labda") - a légkör alsó, leginkább tanulmányozott rétege, 8-10 km magas a sarki régiókban, 10-12 km a mérsékelt szélességeken, az Egyenlítőnél - 16-18 km.

A troposzférában való emelkedés során a hőmérséklet 100 méterenként átlagosan 0,65 K-t csökken, és a felső részen eléri a 180-220 K-t. A troposzférának ezt a felső rétegét, amelyben a hőmérséklet magasságcsökkenése megáll, tropopauzának nevezzük. A troposzféra feletti légkör következő rétegét sztratoszférának nevezzük.

A légköri levegő össztömegének több mint 80%-a a troposzférában koncentrálódik, a turbulencia és a konvekció erősen fejlett, a vízgőz túlnyomó része koncentrálódik, felhők keletkeznek, légköri frontok is kialakulnak, ciklonok és anticiklonok alakulnak ki, valamint egyéb az időjárást és az éghajlatot meghatározó folyamatok. A troposzférában lezajló folyamatok elsősorban a konvekciónak köszönhetőek.

A troposzférának azt a részét, amelyen belül a földfelszínen gleccserek képződhetnek, chionoszférának nevezzük.

tropopauza(a görög τροπος - fordulat, változás és παῦσις - megállás, megszűnés) - a légkör azon rétege, amelyben a hőmérséklet csökkenése a magassággal megáll; átmeneti réteg a troposzférából a sztratoszférába. A földi légkörben a tropopauza 8-12 km (tengerszint feletti) magasságban található a sarki régiókban és 16-18 km-rel az Egyenlítő felett. A tropopauza magassága függ az évszaktól (nyáron magasabb a tropopauza, mint télen) és a ciklonális aktivitástól (ciklonokban alacsonyabb, anticiklonokban magasabb)

A tropopauza vastagsága több száz métertől 2-3 kilométerig terjed. A szubtrópusokon tropopauza szakadások figyelhetők meg az erős sugáráramlások miatt. A tropopauza bizonyos területeken gyakran megsemmisül és újra kialakul.

Sztratoszféra(latin rétegből - padló, réteg) - a légkör egy rétege, amely 11-50 km magasságban található. A 11-25 km-es rétegben (a sztratoszféra alsó rétegében) a hőmérséklet enyhe változása, a 25-40 km-es rétegben -56,5-ről 0,8 °C-ra (a felső sztratoszféraréteg vagy inverziós régió) jellemző a hőmérséklet enyhe változása. Körülbelül 40 km-es magasságban elérve a 273 K (majdnem 0 °C) értéket, a hőmérséklet körülbelül 55 km-es magasságig állandó marad. Ezt az állandó hőmérsékletű régiót sztratopauzának nevezik, és ez a határ a sztratoszféra és a mezoszféra között. A levegő sűrűsége a sztratoszférában tízszer és százszor kisebb, mint a tengerszinten.

A sztratoszférában található az ózonszféra réteg ("ózonréteg") (15-20-55-60 km magasságban), amely meghatározza a bioszférában az élet felső határát. Az ózon (O 3 ) fotokémiai reakciók eredményeként a legintenzívebben ~30 km-es magasságban keletkezik. Az O 3 össztömege normál nyomáson 1,7-4,0 mm vastag réteg lenne, de még ez is elegendő a nap életre káros ultraibolya sugárzásának elnyelésére. Az O 3 pusztulása akkor következik be, amikor szabad gyökökkel, NO-val, halogéntartalmú vegyületekkel (beleértve a "freonokat") kölcsönhatásba lép.

Az ultraibolya sugárzás rövid hullámhosszú részének (180-200 nm) nagy része a sztratoszférában megmarad, és a rövidhullámok energiája átalakul. E sugarak hatására a mágneses mezők megváltoznak, a molekulák felbomlanak, ionizálódnak, új gázok és egyéb kémiai vegyületek keletkeznek. Ezek a folyamatok északi fények, villámok és egyéb izzások formájában figyelhetők meg.

A sztratoszférában és a magasabb rétegekben a napsugárzás hatására a gázmolekulák disszociálnak - atomokká (80 km felett CO 2 és H 2 disszociál, 150 km felett - O 2, 300 km felett - N 2). 200-500 km-es magasságban a gázok ionizációja is megtörténik az ionoszférában, 320 km magasságban a töltött részecskék (O + 2, O - 2, N + 2) koncentrációja ~ 1/300 semleges részecskék koncentrációja. A légkör felső rétegeiben szabad gyökök vannak - OH, HO 2 stb.

A sztratoszférában szinte nincs vízgőz.

A sztratoszférába történő repülések az 1930-as években kezdődtek. Széles körben ismert az első sztratoszférikus ballonon (FNRS-1) végzett repülés, amelyet Auguste Picard és Paul Kipfer 1931. május 27-én hajtott végre 16,2 km-es magasságba. A modern harci és szuperszonikus kereskedelmi repülőgépek általában 20 km-es magasságig repülnek a sztratoszférában (bár a dinamikus plafon sokkal magasabb is lehet). A nagy magasságú időjárási léggömbök akár 40 km-re emelkednek; a pilóta nélküli léggömb rekordja 51,8 km.

Az utóbbi időben az Egyesült Államok katonai köreiben nagy figyelmet szentelnek a sztratoszféra 20 km feletti rétegeinek, amelyeket gyakran "előtérnek" neveznek (Eng. « közeli tér» ). Feltételezhető, hogy a pilóta nélküli léghajók és a napenergiával működő repülőgépek (mint például a NASA Pathfinder) képesek lesznek hosszú ideig körülbelül 30 km-es magasságban maradni, és nagyon nagy területeken képesek megfigyelni és kommunikálni, miközben alacsony a légvédelem sebezhetősége. rendszerek; az ilyen eszközök sokszor olcsóbbak lesznek, mint a műholdak.

Sztratopauza- a légkör rétege, amely két réteg, a sztratoszféra és a mezoszféra közötti határ. A sztratoszférában a hőmérséklet a magassággal emelkedik, és a sztratopauza az a réteg, ahol a hőmérséklet eléri a maximumot. A sztratopauza hőmérséklete 0 °C körül van.

Ez a jelenség nemcsak a Földön figyelhető meg, hanem más légkörrel rendelkező bolygókon is.

A Földön a sztratopauza 50-55 km tengerszint feletti magasságban található. A légköri nyomás körülbelül 1/1000-e a tengerszinti nyomásnak.

Mezoszféra(a görög μεσο- - „középső” és σφαῖρα - „labda”, „gömb” szóból) - a légkör rétege 40-50-80-90 km magasságban. Jellemzője a hőmérséklet növekedése a magassággal; a maximális (körülbelül +50°C) hőmérséklet kb. 60 km magasságban található, ezután a hőmérséklet –70°-ra vagy –80°C-ra csökken. A hőmérséklet ilyen csökkenése a napsugárzás (sugárzás) ózon általi energetikai elnyelésével jár. A kifejezést a Földrajzi és Geofizikai Unió 1951-ben fogadta el.

A mezoszféra, valamint az alsó légköri rétegek gázösszetétele állandó, körülbelül 80% nitrogént és 20% oxigént tartalmaz.

A mezoszférát az alatta lévő sztratoszférától a sztratopausa, a fedő termoszférától a mezopauza választja el. A mezopauza alapvetően egybeesik a turbopauzával.

A meteorok világítani kezdenek, és általában teljesen kiégnek a mezoszférában.

A mezoszférában noktilucens felhők jelenhetnek meg.

A repülések számára a mezoszféra egyfajta "holt zóna" - a levegő túl ritka ahhoz, hogy repülőgépeket vagy léggömböket támogasson (50 km-es magasságban a levegő sűrűsége 1000-szer kisebb, mint a tengerszinten), és ugyanakkor az idő túl sűrű a mesterséges repülésekhez. műholdak ilyen alacsony pályán. A mezoszféra közvetlen vizsgálatát főként szuborbitális meteorológiai rakéták segítségével végzik; általában a mezoszférát rosszabbul tanulmányozták, mint a légkör többi rétegét, amellyel kapcsolatban a tudósok „ignoroszférának” nevezték.

mezopauza

mezopauza Az atmoszférának a mezoszférát és a termoszférát elválasztó rétege. A Földön 80-90 km tengerszint feletti magasságban található. A mezopauza hőmérsékleti minimuma körülbelül -100 ° C. Lent (kb. 50 km magasságból indulva) magassággal csökken a hőmérséklet, fent (kb. 400 km magasságig) ismét emelkedik. A mezopauza egybeesik a röntgensugárzás aktív elnyelési tartományának alsó határával és a Nap legrövidebb hullámhosszú ultraibolya sugárzásával. Ezen a magasságon ezüstös felhők figyelhetők meg.

A mezopauza nemcsak a Földön létezik, hanem más légkörrel rendelkező bolygókon is.

Karman vonal- tengerszint feletti magasság, amelyet hagyományosan a Föld légköre és az űr közötti határként fogadnak el.

A Fédération Aéronautique Internationale (FAI) meghatározása szerint a Karman-vonal 100 km-es tengerszint feletti magasságban található.

A magasságot Theodor von Karman magyar származású amerikai tudósról nevezték el. Ő volt az első, aki megállapította, hogy körülbelül ezen a magasságon a légkör annyira megritkul, hogy a repülés lehetetlenné válik, mivel a megfelelő felhajtóerő megteremtéséhez szükséges repülőgép sebessége nagyobb lesz, mint az első kozmikus sebesség, és ezért a nagyobb sebesség elérése érdekében. tengerszint feletti magasságok esetén az asztronautika eszközeit kell használni.

A Föld légköre a Karman-vonalon túl folytatódik. A föld légkörének külső része, az exoszféra 10 000 km vagy annál nagyobb magasságig terjed, ilyen magasságban a légkör főként hidrogénatomokból áll, amelyek elhagyhatják a légkört.

A Karman Line elérése volt az első feltétele az Ansari X Prize-nek, hiszen ez az alapja annak, hogy a repülést űrrepülésként ismerjék el.

Foglalkozik meteorológiával, és hosszú távú variációkkal - klimatológiával.

A légkör vastagsága 1500 km a Föld felszínétől. A levegő teljes tömege, vagyis a légkört alkotó gázkeverék 5,1-5,3 * 10 ^ 15 tonna. A tiszta, száraz levegő molekulatömege 29. A nyomás 0 °C-on tengerszinten 101 325 Pa, vagy 760 mm. rt. Művészet.; kritikus hőmérséklet - 140,7 °C; kritikus nyomás 3,7 MPa. A levegő oldhatósága vízben 0 ° C-on 0,036%, 25 ° C-on - 0,22%.

Meghatározzák a légkör fizikai állapotát. A légkör fő paraméterei: levegő sűrűsége, nyomása, hőmérséklete és összetétele. A magasság növekedésével a levegő sűrűsége csökken. A hőmérséklet is változik a magasság változásával. A vertikális eltérő hőmérsékleti és elektromos tulajdonságok, eltérő légköri viszonyok jellemzik. A légkör hőmérsékletétől függően a következő főbb rétegeket különböztetjük meg: troposzféra, sztratoszféra, mezoszféra, termoszféra, exoszféra (szórási gömb). A szomszédos héjak közötti légkör átmeneti tartományait tropopauzának, sztratopausának stb.

Troposzféra- alsó, fő, legtöbbet tanulmányozott, magassága a sarki régiókban 8-10 km, a mérsékelt szélességeken 10-12 km-ig, az Egyenlítőn - 16-18 km. A légkör teljes tömegének körülbelül 80-90%-a és szinte az összes vízgőz a troposzférában koncentrálódik. 100 méterenkénti emelkedéskor a troposzféra hőmérséklete átlagosan 0,65 ° C-kal csökken, és a felső részen eléri a -53 ° C-ot. A troposzférának ezt a felső rétegét tropopauzának nevezik. A troposzférában a turbulencia és a konvekció erősen fejlett, túlnyomó része koncentrált, felhők keletkeznek, fejlődnek.

Sztratoszféra- a légkör rétege, amely 11-50 km magasságban található. A 11-25 km-es rétegben (a sztratoszféra alsó rétegében) a hőmérséklet enyhe változása, a 25-40 km-es rétegben pedig -56,5-ről 0,8 °C-ra (a sztratoszféra felső rétege vagy az inverziós régió) emelkedik. tipikus. Körülbelül 40 km-es magasságban elérve a 273 K (0 °C) értéket, a hőmérséklet 55 km magasságig állandó marad. Ezt az állandó hőmérsékletű régiót sztratopauzának nevezik, és ez a határ a sztratoszféra és a mezoszféra között.

A réteg a sztratoszférában található ózonoszféra("ózonréteg", 15-20-55-60 km magasságban), amely meghatározza az élet felső határát. A sztratoszféra és a mezoszféra fontos alkotóeleme az ózon, amely fotokémiai reakciók eredményeként képződik legintenzívebben 30 km-es magasságban. Az ózon össztömege normál nyomáson 1,7-4 mm vastag réteg lenne, de még ez is elegendő az életre káros ultraibolya elnyeléséhez. Az ózon pusztulása akkor következik be, amikor kölcsönhatásba lép szabad gyökökkel, nitrogén-oxiddal, halogéntartalmú vegyületekkel (beleértve a „freonokat”). Az ózon - az oxigén allotrópiája - a következő kémiai reakció eredményeként képződik, általában eső után, amikor a kapott vegyület a troposzféra felső rétegeibe emelkedik; az ózonnak sajátos szaga van.

Az ultraibolya sugárzás rövid hullámhosszú részének (180-200 nm) nagy része a sztratoszférában megmarad, és a rövidhullámok energiája átalakul. E sugarak hatására a mágneses mezők megváltoznak, a molekulák felbomlanak, ionizálódnak, új gázok és egyéb kémiai vegyületek keletkeznek. Ezek a folyamatok északi fények, villámok és más izzások formájában figyelhetők meg. A sztratoszférában szinte nincs vízgőz.

Mezoszféra 50 km-es magasságban kezdődik és 80-90 km-ig terjed. 75-85 km magasságig -88 °С-ra süllyed. A mezoszféra felső határa a mezopauza.

Termoszféra(más néven ionoszféra) - a légkör mezoszférát követő rétege - 80-90 km magasságban kezdődik és 800 km-ig terjed. A termoszférában a levegő hőmérséklete gyorsan és folyamatosan emelkedik, és eléri a több száz, sőt több ezer fokot is.

Exoszféra- szóródási zóna, a termoszféra külső része, 800 km felett található. Az exoszférában lévő gáz nagyon ritka, ezért részecskéi a bolygóközi térbe szivárognak (disszipáció).
100 km magasságig a légkör homogén (egyfázisú), jól kevert gázelegy. A magasabb rétegekben a gázok magasságbeli eloszlása ​​molekulatömegüktől függ, a nehezebb gázok koncentrációja a Föld felszínétől való távolság növekedésével gyorsabban csökken. A gázsűrűség csökkenése miatt a hőmérséklet a sztratoszférában 0 °C-ról a mezoszférában -110 °C-ra csökken. Az egyes részecskék kinetikus energiája azonban 200-250 km magasságban megközelítőleg 1500 °C hőmérsékletnek felel meg. 200 km felett jelentős hőmérséklet- és gázsűrűség-ingadozások figyelhetők meg időben és térben.

Körülbelül 2000-3000 km magasságban az exoszféra fokozatosan átmegy az úgynevezett közeli űrvákuumba, amelyet bolygóközi gáz rendkívül ritka részecskéi, főként hidrogénatomok töltenek meg. De ez a gáz csak egy része a bolygóközi anyagnak. A másik rész üstökös és meteor eredetű porszerű részecskékből áll. E rendkívül ritka részecskék mellett ebbe a térbe behatol a nap- és galaktikus eredetű elektromágneses és korpuszkuláris sugárzás.

A troposzféra a légkör tömegének körülbelül 80%-át, a sztratoszféra körülbelül 20%-át teszi ki; a mezoszféra tömege nem több, mint 0,3%, a termoszféra kevesebb, mint 0,05% a légkör teljes tömegének. A légkör elektromos tulajdonságai alapján megkülönböztetjük a neutroszférát és az ionoszférát. Jelenleg úgy gondolják, hogy a légkör 2000-3000 km magasságig terjed.

A légkörben lévő gáz összetételétől függően homoszférát és heteroszférát különböztetnek meg. heteroszféra- ez az a terület, ahol a gravitáció befolyásolja a gázok elválasztását, mert. keveredésük ezen a magasságon elhanyagolható. Ebből következik a heteroszféra változó összetétele. Alatta a légkör egy jól kevert, homogén része, az úgynevezett homoszféra fekszik. E rétegek közötti határt turbópauzának nevezik, és körülbelül 120 km-es magasságban fekszik.

Légköri nyomás - a légköri levegő nyomása a benne lévő tárgyakra és a föld felszínére. A normál légköri nyomás 760 Hgmm. Művészet. (101 325 Pa). Minden kilométeres magasságnövekedés után a nyomás 100 mm-rel csökken.

A légkör összetétele

A Föld levegőhéja, amely főként gázokból és különféle szennyeződésekből (por, vízcseppek, jégkristályok, tengeri sók, égéstermékek) áll, amelyek mennyisége nem állandó. A fő gázok a nitrogén (78%), az oxigén (21%) és az argon (0,93%). A légkört alkotó gázok koncentrációja szinte állandó, a szén-dioxid CO2 kivételével (0,03%).

A légkör kis mennyiségben tartalmaz még SO2-t, CH4-et, NH3-t, CO-t, szénhidrogéneket, HC1-et, HF-et, Hg-gőzt, I2-t, valamint NO-t és sok más gázt. A troposzférában folyamatosan nagy mennyiségű lebegő szilárd és folyékony részecskék (aeroszol) találhatók.

A Föld légköre léghéj.

Egy speciális golyó jelenlétét a földfelszín felett az ókori görögök bizonyították, ők gőz- vagy gázgömbnek nevezték a légkört.

Ez a bolygó egyik geoszférája, amely nélkül nem létezhetne minden élet.

Hol van a légkör

Az atmoszféra a bolygókat a Föld felszínétől kezdve sűrű légréteggel veszi körül. Érintkezésbe kerül a hidroszférával, lefedi a litoszférát, és messzire eljut a világűrbe.

Miből áll a légkör?

A Föld légrétege főleg levegőből áll, amelynek össztömege eléri az 5,3 * 1018 kilogrammot. Ezek közül a beteg rész száraz levegő, és sokkal kevesebb vízgőz.

A tenger felett a légkör sűrűsége 1,2 kilogramm köbméterenként. A légkör hőmérséklete elérheti a -140,7 fokot, a levegő nulla hőmérsékleten oldódik vízben.

A légkör több rétegből áll:

• Troposzféra;
• tropopauza;
• Sztratoszféra és sztratopausa;
• Mezoszféra és mezopauza;
• Egy speciális tengerszint feletti vonal, amelyet Karman-vonalnak neveznek;
• Termoszféra és termopauza;
• Diszperziós zóna vagy exoszféra.

Minden rétegnek megvannak a maga sajátosságai, össze vannak kötve és biztosítják a bolygó léghéjának működését.

A légkör határai

A légkör legalsó széle a hidroszférán és a litoszféra felső rétegein halad keresztül. A felső határ az exoszférában kezdődik, amely 700 kilométerre található a bolygó felszínétől, és eléri az 1,3 ezer kilométert.

Egyes jelentések szerint a légkör eléri a 10 ezer kilométert. A tudósok egyetértettek abban, hogy a levegőréteg felső határa a Karman-vonal legyen, mivel itt már nem lehet repülni.

Az ezen a területen végzett folyamatos kutatásoknak köszönhetően a tudósok azt találták, hogy a légkör 118 kilométeres magasságban érintkezik az ionoszférával.

Kémiai összetétel

A Föld ezen rétege gázokból és gázszennyeződésekből áll, amelyek közé tartoznak az égési maradékok, tengeri só, jég, víz, por. A légkörben megtalálható gázok összetétele és tömege szinte soha nem változik, csak a víz és a szén-dioxid koncentrációja változik.

A víz összetétele a szélességtől függően 0,2 és 2,5 százalék között változhat. További elemek a klór, nitrogén, kén, ammónia, szén, ózon, szénhidrogének, sósav, hidrogén-fluorid, hidrogén-bromid, hidrogén-jodid.

Külön részt foglal el a higany, a jód, a bróm, a nitrogén-oxid. Ezenkívül folyékony és szilárd részecskék, amelyeket aeroszolnak neveznek, megtalálhatók a troposzférában. A bolygó egyik legritkább gáza, a radon a légkörben található.

Kémiai összetételét tekintve a nitrogén a légkör több mint 78% -át foglalja el, az oxigén - csaknem 21%, a szén-dioxid - 0,03%, az argon - csaknem 1%, a teljes anyagmennyiség kevesebb, mint 0,01%. A levegő ilyen összetétele akkor alakult ki, amikor a bolygó csak felkelt és fejlődni kezdett.

Az ember megjelenésével, aki fokozatosan áttért a termelésre, megváltozott a kémiai összetétel. Különösen a szén-dioxid mennyisége növekszik folyamatosan.

Légköri funkciók

A levegőrétegben lévő gázok sokféle funkciót látnak el. Először is elnyelik a sugarakat és a sugárzó energiát. Másodszor, befolyásolják a hőmérséklet kialakulását a légkörben és a Földön. Harmadszor, életet biztosít és annak útját a Földön.

Ezenkívül ez a réteg hőszabályozást biztosít, amely meghatározza az időjárást és az éghajlatot, a hőeloszlás módját és a légköri nyomást. A troposzféra segít szabályozni a légtömegek áramlását, meghatározni a víz mozgását és a hőcsere folyamatait.

A légkör folyamatosan kölcsönhatásban van a litoszférával, hidroszférával, geológiai folyamatokat biztosítva. Legfontosabb funkciója a meteorit eredetű por, az űr és a nap befolyása elleni védelem.

Adat

• Az oxigén biztosítja a Földön a szilárd kőzet szerves anyagának lebontását, ami nagyon fontos a kibocsátások, a kőzetek bomlása és az élőlények oxidációja szempontjából.
• A szén-dioxid hozzájárul a fotoszintézis létrejöttéhez, valamint hozzájárul a napsugárzás rövid hullámainak átviteléhez, a hosszú hőhullámok elnyeléséhez. Ha ez nem történik meg, akkor az úgynevezett üvegházhatás figyelhető meg.
• A légkörrel kapcsolatos egyik fő probléma a szennyezés, amely a vállalkozások munkája és a járművek kibocsátása miatt következik be. Ezért számos országban speciális környezetvédelmi szabályozást vezettek be, nemzetközi szinten pedig speciális mechanizmusokat vezetnek be a kibocsátások és az üvegházhatás szabályozására.

Az atmoszféra (más görög szóból ἀτμός - gőz és σφαῖρα - labda) egy gáznemű héj (geoszféra), amely körülveszi a Föld bolygót. Belső felülete a hidroszférát és részben a földkérget fedi, külső felülete pedig a világűr földközeli részével határos.

A fizika és kémia azon részeinek összességét, amelyek a légkört tanulmányozzák, általában légkörfizikának nevezik. A légkör határozza meg az időjárást a Föld felszínén, a meteorológia az időjárás vizsgálatával, a klimatológia pedig a hosszú távú klímaváltozásokkal.

Fizikai tulajdonságok

A légkör vastagsága körülbelül 120 km-re van a Föld felszínétől. A légkör teljes levegőtömege (5,1-5,3) 1018 kg. Ebből a száraz levegő tömege (5,1352 ± 0,0003) 1018 kg, a vízgőz össztömege átlagosan 1,27 1016 kg.

A tiszta száraz levegő moláris tömege 28,966 g/mol, a levegő sűrűsége a tengerfelszín közelében körülbelül 1,2 kg/m3. A nyomás 0 °C-on a tengerszinten 101,325 kPa; kritikus hőmérséklet - -140,7 ° C (~ 132,4 K); kritikus nyomás - 3,7 MPa; Cp 0 °C-on - 1,0048 103 J/(kg K), Cv - 0,7159 103 J/(kg K) (0 °C-on). A levegő oldhatósága vízben (tömeg szerint) 0 ° C-on - 0,0036%, 25 ° C-on - 0,0023%.

A Föld felszínén a "normál körülményeknek" számítanak: sűrűség 1,2 kg/m3, légnyomás 101,35 kPa, hőmérséklet plusz 20 °C és relatív páratartalom 50%. Ezek a feltételes mutatók tisztán mérnöki értékkel bírnak.

Kémiai összetétel

A Föld légköre a vulkánkitörések során felszabaduló gázok következtében keletkezett. Az óceánok és a bioszféra megjelenésével a vízzel, növényekkel, állatokkal és ezek bomlástermékeivel a talajban és a mocsarakban történő gázcsere miatt is kialakult.

Jelenleg a Föld légköre főleg gázokból és különféle szennyeződésekből (por, vízcseppek, jégkristályok, tengeri sók, égéstermékek) áll.

A légkört alkotó gázok koncentrációja a víz (H2O) és a szén-dioxid (CO2) kivételével szinte állandó.

A száraz levegő összetétele

Nitrogén
Oxigén
Argon
Víz
Szén-dioxid
Neon
Hélium
Metán
Kripton
Hidrogén
Xenon
Dinitrogén-oxid

A táblázatban feltüntetett gázokon kívül a légkör kis mennyiségben tartalmaz még SO2-t, NH3-t, CO-t, ózont, szénhidrogéneket, HCl-t, HF-et, Hggőzt, I2-t, valamint NO-t és sok más gázt. A troposzférában folyamatosan nagy mennyiségű lebegő szilárd és folyékony részecskék (aeroszol) találhatók.

A légkör szerkezete

Troposzféra

Felső határa a sarkvidéken 8-10 km, a mérsékelt öviben 10-12 km, a trópusi szélességeken 16-18 km magasságban van; alacsonyabb télen, mint nyáron. A légkör alsó, fő rétege a teljes légköri levegőtömeg több mint 80%-át és a légkörben jelenlévő összes vízgőz körülbelül 90%-át tartalmazza. A troposzférában a turbulencia és a konvekció erősen fejlett, felhők jelennek meg, ciklonok és anticiklonok alakulnak ki. A hőmérséklet a magassággal csökken, átlagosan 0,65°/100 m függőleges gradiens mellett

tropopauza

A troposzférából a sztratoszférába vezető átmeneti réteg, a légkör azon rétege, amelyben a hőmérséklet magasságcsökkenése megáll.

Sztratoszféra

A légkör 11-50 km magasságban található rétege. A 11-25 km-es rétegben (a sztratoszféra alsó rétegében) a hőmérséklet enyhe változása, a 25-40 km-es rétegben -56,5-ről 0,8 °C-ra (a felső sztratoszféraréteg vagy inverziós régió) jellemző a hőmérséklet enyhe változása. Körülbelül 40 km-es magasságban elérve a 273 K (majdnem 0 °C) értéket, a hőmérséklet körülbelül 55 km-es magasságig állandó marad. Ezt az állandó hőmérsékletű régiót sztratopauzának nevezik, és ez a határ a sztratoszféra és a mezoszféra között.

Sztratopauza

A légkör határrétege a sztratoszféra és a mezoszféra között. A függőleges hőmérséklet-eloszlásban van egy maximum (kb. 0 °C).

Mezoszféra

A mezoszféra 50 km-es magasságban kezdődik és 80-90 km-ig terjed. A hőmérséklet a magassággal csökken, átlagos függőleges gradiens (0,25-0,3)°/100 m. A fő energiafolyamat a sugárzó hőátadás. Komplex fotokémiai folyamatok, amelyekben szabad gyökök, vibrációs gerjesztésű molekulák stb. vesznek részt, légköri lumineszcenciát okoznak.

mezopauza

Átmeneti réteg a mezoszféra és a termoszféra között. A függőleges hőmérséklet-eloszlásban van egy minimum (kb. -90 °C).

Karman vonal

Tengerszint feletti magasság, amelyet hagyományosan a Föld légköre és az űr közötti határként fogadnak el. A FAI meghatározása szerint a Karman-vonal 100 km-es tengerszint feletti magasságban található.

A Föld légkörének határa

Termoszféra

A felső határ körülbelül 800 km. A hőmérséklet 200-300 km magasságig emelkedik, ahol eléri az 1500 K nagyságrendű értéket, ami után szinte állandó marad a nagy magasságokig. Az ultraibolya és röntgen napsugárzás és a kozmikus sugárzás hatására a levegő ionizálódik („poláris fények”) - az ionoszféra fő területei a termoszférában találhatók. 300 km feletti magasságban az atomi oxigén dominál. A termoszféra felső határát nagyrészt a Nap aktuális aktivitása határozza meg. Alacsony aktivitású időszakokban - például 2008-2009-ben - ennek a rétegnek a mérete észrevehetően csökken.

Termopauza

A légkör termoszféra feletti tartománya. Ebben a régióban a napsugárzás elnyelése jelentéktelen, és a hőmérséklet valójában nem változik a magassággal.

Exoszféra (szóródó gömb)

Exoszféra - szórási zóna, a termoszféra külső része, 700 km felett található. Az exoszférában lévő gáz nagyon ritka, ezért részecskéi a bolygóközi térbe szivárognak (disszipáció).

100 km magasságig a légkör homogén, jól elegyített gázkeverék. A magasabb rétegekben a gázok magasságbeli eloszlása ​​molekulatömegüktől függ, a nehezebb gázok koncentrációja a Föld felszínétől való távolság növekedésével gyorsabban csökken. A gázsűrűség csökkenése miatt a hőmérséklet a sztratoszférában 0 °C-ról -110 °C-ra csökken a mezoszférában. Az egyes részecskék kinetikus energiája azonban 200-250 km magasságban ~150 °C hőmérsékletnek felel meg. 200 km felett jelentős hőmérséklet- és gázsűrűség-ingadozások figyelhetők meg időben és térben.

Körülbelül 2000-3500 km-es magasságban az exoszféra fokozatosan átmegy az úgynevezett közeli űrvákuumba, amelyet bolygóközi gáz rendkívül ritka részecskéi, főként hidrogénatomok töltenek meg. De ez a gáz csak egy része a bolygóközi anyagnak. A másik rész üstökös és meteor eredetű porszerű részecskékből áll. Ebbe a térbe a rendkívül ritka porszerű részecskék mellett nap- és galaktikus eredetű elektromágneses és korpuszkuláris sugárzás is behatol.

A troposzféra a légkör tömegének körülbelül 80%-át, a sztratoszféra körülbelül 20%-át teszi ki; a mezoszféra tömege nem több, mint 0,3%, a termoszféra kevesebb, mint 0,05% a légkör teljes tömegének. A légkör elektromos tulajdonságai alapján megkülönböztetjük a neutroszférát és az ionoszférát. Jelenleg úgy gondolják, hogy a légkör 2000-3000 km magasságig terjed.

A légkörben lévő gáz összetételétől függően homoszférát és heteroszférát különböztetnek meg. A heteroszféra olyan terület, ahol a gravitáció hatással van a gázok szétválására, mivel ilyen magasságban elhanyagolható a keveredésük. Ebből következik a heteroszféra változó összetétele. Alatta a légkör egy jól kevert, homogén része, az úgynevezett homoszféra található. E rétegek közötti határt turbópauzának nevezik, és körülbelül 120 km-es magasságban fekszik.

A légkör egyéb tulajdonságai és az emberi szervezetre gyakorolt ​​hatások

Már 5 km-es tengerszint feletti magasságban az edzetlen emberben oxigénéhezés alakul ki, és alkalmazkodás nélkül az ember teljesítménye jelentősen csökken. Itt ér véget a légkör élettani zónája. Az emberi légzés 9 km-es magasságban lehetetlenné válik, bár körülbelül 115 km-ig a légkör oxigént tartalmaz.

A légkör biztosítja számunkra a légzéshez szükséges oxigént. Azonban a légkör teljes nyomásának csökkenése miatt, amikor Ön egy magasságba emelkedik, az oxigén parciális nyomása is ennek megfelelően csökken.

Az emberi tüdő folyamatosan körülbelül 3 liter alveoláris levegőt tartalmaz. Az oxigén parciális nyomása az alveoláris levegőben normál légköri nyomáson 110 Hgmm. Art., szén-dioxid nyomása - 40 Hgmm. Art., és vízgőz - 47 Hgmm. Művészet. A magasság növekedésével az oxigénnyomás csökken, és a vízgőz és a szén-dioxid össznyomása a tüdőben szinte állandó marad - körülbelül 87 Hgmm. Művészet. Az oxigén áramlása a tüdőbe teljesen leáll, ha a környező levegő nyomása ezzel az értékkel egyenlő lesz.

Körülbelül 19-20 km magasságban a légköri nyomás 47 Hgmm-re csökken. Művészet. Ezért ezen a magasságon a víz és az intersticiális folyadék forrni kezd az emberi testben. A túlnyomásos kabinon kívül ilyen magasságokban a halál szinte azonnal bekövetkezik. Így az emberi fiziológia szempontjából az „űr” már 15-19 km-es magasságban kezdődik.

A sűrű levegőrétegek – a troposzféra és a sztratoszféra – megvédenek bennünket a sugárzás káros hatásaitól. A levegő elegendő ritkításával 36 km-nél nagyobb magasságban az ionizáló sugárzás, az elsődleges kozmikus sugarak intenzív hatást gyakorolnak a testre; 40 km-nél nagyobb magasságban a napspektrum emberre veszélyes ultraibolya része működik.

Ahogy egyre magasabbra emelkedünk a Föld felszíne fölé, a légkör alsóbb rétegeiben olyan számunkra ismerős jelenségek figyelhetők meg, mint a hangterjedés, az aerodinamikai felhajtó és légellenállás kialakulása, a konvekciós hőátadás stb. ., fokozatosan gyengül, majd teljesen eltűnik.

A ritka levegőrétegekben a hang terjedése lehetetlen. 60-90 km-es magasságig továbbra is lehetséges a légellenállás és az emelés alkalmazása az irányított aerodinamikus repüléshez. Ám 100-130 km-es magasságból kiindulva az M szám és a hangsorompó fogalma, amelyet minden pilóta ismer, elveszti értelmét: áthalad a feltételes Karman vonal, amelyen túl a tisztán ballisztikus repülés területe kezdődik, amely csak reaktív erők segítségével vezérelhető.

100 km feletti magasságban a légkör egy másik figyelemre méltó tulajdonságától is meg van fosztva - a hőenergia konvekcióval (azaz levegő keverésével) történő elnyelésének, vezetésének és átvitelének képességétől. Ez azt jelenti, hogy az orbitális űrállomás különböző berendezési elemeit, berendezéseit nem lehet majd kívülről úgy hűteni, ahogy azt egy repülőgépen szokták - légsugarak és légradiátorok segítségével. Ezen a magasságon és általában az űrben a hőátadás egyetlen módja a hősugárzás.

A légkör kialakulásának története

A legelterjedtebb elmélet szerint a Föld légköre három különböző összetételű volt az idők során. Kezdetben könnyű gázokból (hidrogén és hélium) állt, amelyeket a bolygóközi térből fogtak be. Ez az úgynevezett elsődleges légkör (mintegy négymilliárd évvel ezelőtt). A következő szakaszban az aktív vulkáni tevékenység a légkör hidrogéntől eltérő gázokkal (szén-dioxid, ammónia, vízgőz) való telítéséhez vezetett. Így alakult ki a másodlagos légkör (körülbelül hárommilliárd évtől napjainkig). Ez a légkör helyreállító volt. Továbbá a légkör kialakulásának folyamatát a következő tényezők határozták meg:

• könnyű gázok (hidrogén és hélium) szivárgása a bolygóközi térbe;
• kémiai reakciók, amelyek a légkörben ultraibolya sugárzás, villámkisülés és néhány egyéb tényező hatására lejátszódnak.

Fokozatosan ezek a tényezők egy harmadlagos légkör kialakulásához vezettek, amelyet jóval alacsonyabb hidrogéntartalom, valamint jóval magasabb nitrogén- és szén-dioxid-tartalom jellemez (amely az ammónia és szénhidrogének kémiai reakcióinak eredményeként képződik).

Nitrogén

A nagy mennyiségű nitrogén N2 képződése az ammónia-hidrogén atmoszféra molekuláris oxigén O2 általi oxidációjának köszönhető, amely 3 milliárd évvel ezelőtt a fotoszintézis eredményeként kezdett kijönni a bolygó felszínéről. A nitrogén N2 a nitrátok és más nitrogéntartalmú vegyületek denitrifikációja következtében is a légkörbe kerül. A nitrogént az ózon NO-vá oxidálja a felső légkörben.

A nitrogén N2 csak meghatározott körülmények között lép reakcióba (például villámkisülés során). A molekuláris nitrogén elektromos kisülések során ózon általi oxidációját kis mennyiségben használják fel a nitrogénműtrágyák ipari gyártása során. Alacsony energiafelhasználással oxidálhatják és biológiailag aktív formává alakíthatják a hüvelyesekkel rizobiális szimbiózist alkotó cianobaktériumok (kék-zöld algák) és gócbaktériumok, az ún. zöldtrágya.

Oxigén

A légkör összetétele radikálisan megváltozni kezdett az élő szervezetek Földön való megjelenésével, a fotoszintézis eredményeként, amelyet oxigén felszabadulás és szén-dioxid felszívódás kísér. Kezdetben az oxigént redukált vegyületek oxidációjára költötték – ammónia, szénhidrogének, az óceánokban található vas vas formái stb. Ennek a szakasznak a végén a légkör oxigéntartalma növekedni kezdett. Fokozatosan modern, oxidáló tulajdonságokkal rendelkező légkör alakult ki. Mivel ez a légkörben, a litoszférában és a bioszférában lezajló számos folyamatban komoly és hirtelen változásokat okozott, ezt az eseményt oxigénkatasztrófának nevezték.

A fanerozoikum idején a légkör összetétele és oxigéntartalma megváltozott. Elsősorban a szerves üledékes kőzetek lerakódási sebességével korreláltak. Tehát a szén felhalmozódásának időszakában a légkör oxigéntartalma láthatóan észrevehetően meghaladta a modern szintet.

Szén-dioxid

A légkör CO2-tartalma a vulkáni tevékenységtől és a földhéjban zajló kémiai folyamatoktól függ, de leginkább a bioszintézis intenzitásától és a szerves anyagok bomlásának intenzitásától a Föld bioszférájában. A bolygó szinte teljes jelenlegi biomasszája (körülbelül 2,4 1012 tonna) a légköri levegőben lévő szén-dioxid, nitrogén és vízgőz hatására keletkezik. Az óceánba, mocsarakba és erdőkbe temetve a szerves anyagok szénné, olajává és földgázzá alakulnak.

nemesgázok

Az inert gázok - argon, hélium és kripton - forrása a vulkánkitörések és a radioaktív elemek bomlása. A Föld egésze, és különösen a légkör kimerült inert gázokban az űrhöz képest. Úgy gondolják, hogy ennek oka a gázok folyamatos szivárgása a bolygóközi térbe.

Légszennyeződés

Az utóbbi időben az ember elkezdte befolyásolni a légkör fejlődését. Tevékenységének eredménye a légkör szén-dioxid-tartalmának állandó növekedése volt a korábbi geológiai korszakokban felhalmozódott szénhidrogén üzemanyagok elégetése következtében. A fotoszintézis során hatalmas mennyiségű CO2 fogyasztódik el, és a világ óceánjai elnyelik. Ez a gáz a karbonátos kőzetek, valamint a növényi és állati eredetű szerves anyagok bomlása, valamint a vulkanizmus és az emberi termelő tevékenység következtében kerül a légkörbe. Az elmúlt 100 év során a légkör CO2-tartalma 10%-kal nőtt, ennek túlnyomó része (360 milliárd tonna) az üzemanyag elégetéséből származik. Ha a tüzelőanyag-égetés növekedési üteme folytatódik, akkor a következő 200-300 évben a légkörben lévő CO2 mennyisége megduplázódik, és globális klímaváltozáshoz vezethet.

A tüzelőanyag elégetése a szennyező gázok (CO, NO, SO2) fő forrása. A kén-dioxidot a levegő oxigénje SO3-ra, a nitrogén-oxidot NO2-vé oxidálja a felső légkörben, amelyek viszont kölcsönhatásba lépnek a vízgőzzel, és a keletkező kénsav H2SO4 és salétromsav HNO3 ún. hívott. savas eső. A belső égésű motorok használata jelentős légszennyezéshez vezet nitrogén-oxidokkal, szénhidrogénekkel és ólomvegyületekkel (tetraetil-ólom) Pb(CH3CH2)4.

A légkör aeroszolos szennyezését mind természetes okok (vulkánkitörés, porviharok, tengervízcseppek és növényi pollen beszivárgása stb.), mind az emberi gazdasági tevékenység (érc- és építőanyag-bányászat, tüzelőanyag-égetés, cementgyártás stb.) okozzák. .). A szilárd részecskék intenzív, nagy léptékű eltávolítása a légkörbe a bolygó éghajlatváltozásának egyik lehetséges oka.

(262 alkalommal látogatott meg, ma 1 látogatás)