13.Атмосфера.Складі будова.

Атмосфера — це повітряна оболонка, яка оточує Землю і пов'язана з нею силою тяжіння. Атмосфера бере участь у добовому обертанні й річному русі нашої планети. Повітря атмосфери — суміш газів, у якому перебувають в завислому стані рідкі (краплинки води) і тверді частинки (дим, пил). Газовий склад атмосфери є незмінним до висоти 100—110 км, що зумовлюється рівновагою в природі. Об'ємні частки газів становлять: азот — 78 %, кисень — 21 %, інертні гази (аргон, ксенон, криптон) — 0,9 %, вуглець — 0,03 %. Крім того, в атмосфері завжди присутня водяна пара.

Крім біологічних процесів, кисень, азот і вуглець беруть активну участь у хімічному вивітрюванні гірських порід. Дуже важливою є роль озону 03, який поглинає більшу частину ультрафіолетового випромінювання Сонця, що у великих дозах є небезпечним для живих організмів. Тверді частинки, яких особливо багато над містами, слугують ядрами конденсації (навколо них утворюються краплі води і сніжинки).

14.Нагрівання атмосфери.

Теплота від земної поверхні передається в атмосферу через молекулярну теплопровідність, проте вона істотно на нагріванні повітря не впливає, оскільки її величина незначна. Вирішальне значення мають конвекція, турбулентне перемішування і конденсація водяної пари. Конвекція — перенесення теплоти у верхні шари повітря. Повітря, як поганий провідник теплоти, нагрівається тільки у нижньому приземному шарі і піднімається вгору, поступаючись місцем новим масам повітря. Так виникають конвективні (вертикальні) течії.

Турбулентне перемішування зумовлене виникненням у повітрі завихрень, тобто, неупорядкованих рухів окремих невеликих мас, які рухаються вгору і, потрапивши в умови безперервного зниження тиску, розширюються. На таке підняття витрачається певна робота і відповідно певна кількість енергії, тому повітря адіабатно охолоджується. Адіабатні процеси, це такі, за яких зміни температури відбуваються без теплообміну з навколишнім середовищем, а лише за рахунок перетворення внутрішньої енергії в роботу і роботи у внутрішню енергію.

15.Вода в атмосфері.Атмосферні опади.

У повітрі завжди є водяна пара. Водяна пара — це безбарвний невидимий газ. Хмари складаються з дрібнісіньких краплинок води і є результатом переходу водяної пари з газоподібного стану в рідкий — у воду. Такий перехід газу в рідину називається конденсацією, а зворотний перехід рідкої води у водяну пару має назву випаровування. Конденсація і випаровування тісно пов'язані зі змінами температури повітря.

Певний об'єм простору — порожнього чи наповненого повітрям, може вмістити в себе тільки відповідну кількість водяної пари. Тому випаровування буде тривати лише доти, поки водяна пара не досягне стану насиченості, тобто такого стану, коли цей простір уже не спроможний увібрати більше вологи.

Виявляється, що кількість водяної пари, яка потрібна для того, щоб "наситити" нею простір, не завжди однакова, — вона змінюється залежно від зміни температури повітря. Чим вища температура, тим більше потрібно водяної пари аби наситити даний простір.

При температурі нижче 0 °С вода в атмосфері може перебувати не вдвох, а в трьох станах — газоподібному (водяна пара), рідкому (вода) і твердому (лід). Рідкі краплі можуть плавати в повітрі навіть при від'ємній температурі, тобто нижче 0 °С, все-таки не замерзаючи; у цьому випадку вода перебуватиме в переохолодженому стані, хоч, як правило, вона починає замерзати вже при 0 °С. При морозі конденсація дуже ускладнюється через здатність льоду притягувати до себе вологу.

При температурі 10 °С морозу 1 м3 повітря, коли немає поблизу льоду, може містити до 2,35 г водяної пари. Якщо ж у цей об'єм повітря внести кусок льоду, то на його поверхні починає утворюватися білий сніговий наліт і кількість водяної пари в повітрі зменшиться до 2,19 г. Отже, при морозі місткість простору для водяної пари залежить не тільки від температури, а й від того, чи стикається це повітря з льодом чи ні. За присутності льоду ця місткість зменшується, і повітря насичується меншою кількістю водяної пари.

Атмосферні опади та їх утворення

Атмосферні опади — це вода в рідкому і твердому стані, що випадає з хмар, а також та, яка виділяється з повітря на земну поверхню і на предмети. Із хмар атмосферні опади випадають у вигляді дощу, снігу, крупи, граду, мряки, мокрого снігу, льодового дощу. З повітря виділяються на ґрунті на наземні предмети роса, рідкий наліт, іній, твердий наліт, мряка. До атмосферних опадів належить також гололід.

Хмари складаються з дуже дрібних краплинок води або кристалів льоду, що плавають у повітрі. Ці краплинки та кристалики такі малі, що під дією ваги лише повільно опускаються.

Коли хмарні краплі і кристали збільшуються і стають важчі, вони починають падати швидше, і з хмари випадає дощ або сніг. Основною умовою утворення опадів є одночасна наявність у повітрі твердої, рідкої і газоподібної води, яка перебуває у змішаних хмарах. Крапельки в хмарах можуть зберігатися в рідкому стані і при температурі нижче 0 °С, але частіше при низьких температурах утворюються кристалики льоду або сніжинки. При температурі від -7 до -18 °С хмари складаються одночасно з льодових кристаликів і водяних крапель. Досягаючи розмірів від 0,05 до 0,1 мм, краплинки води в хмарах не можуть більше перебувати у повітрі і падають на землю у вигляді атмосферних опадів.

При від'ємних температурах водяні крапельки випаровують вологу, а льодові кристалики конденсують її. Збільшуючись, вони палають, приєднуючи до себе інші крапельки води, які приморожуються до кристалів. Зимою такі кристалики падають на земну поверхню у вигляді снігу або крупи, а літом внаслідок танення в нижніх шарах атмосфери — у вигляді дощових крапель різної величини (діаметром від 0,05 до 7 мм). Під час грози вони можуть випадати у вигляді граду.