5. Строение атмосферы

Атмосфера состоит из следующих слоев:тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера. Переходные области атмосферы между сосоедними оболочками называются соответственно тропопауза, стратопауза, мезопауза, термопауза

Тропосфера. Нижний слой атмосферы, в котором темпе­ратура в среднем убывает с высотой, называется тропосферой. В тропиках этот слой простирается от земной поверхности до высо­ты 15—17 км, в умеренных широтах обоих полушарий — до высоты 10—12 км и над полюсами — до 8-9 км.

В тропосфере среднегодовая температура в экваториальных широтах убывает с высотой от +26°С у земной поверхности до —80°С на вершине тропосферы, в умеренных широтах от +3 до —54 — —58°С (50° с.ш.) и над Северным полюсом от —23 до —60°С зимой и —48°С летом. Температура убывает с ростом высоты, со средним вертикальным градиентом 0,60°С/100 м. В тропосфере сосредоточено 4/5 всей массы ат­мосферного воздуха, в ней содержится почти весь водяной пар атмосферы и возникают почти все облака. Давление воздуха на верхней границе тропосферы в 3—10 раз меньше, чем у земной поверхности. Верхняя граница тропосферы, т.е. тонкий переходный слой толщиной 1—2 км, называется тропопаузой.Зимой тропопауза ниже, чем летом.

Стратосфера. Слой атмосферы, распологающийся до 50—55 км. В нижних слоях стратосферы (от тро­попаузы и до 25 км) температура постоянна или весьма медленно растет с высотой, но начиная с 34—36 км, происходит довольно быст­рое возрастание температуры с высотой, которое продолжается до 50 км, где расположена верхняя граница стратосферы, называе­мая стратопаузой..

Водяного пара в стратосфере ничтожно мало. Однако на вы­сотах 22—24 км в высоких широтах наблюдаются так называемые перламутровые облака. Облака состоят из переохлажденных капель. Состав воздуха стратосферы отличается от тропосферного только примесью озона. С озоном связан рост температуры в стратосфере, поскольку именно озон поглощает солнечную радиа­цию.

Мезосфера. простирается от стратопаузы до высоты примерно 80-82 км. В мезосфере температура снова понижается с высотой, иногда до —110°С в ее верхней части. Вследствие быстрого падения темпе­ратуры с высотой в мезосфере сильно развита турбулентность.

В верхней части мезосферы образуются так называемые серебри­стые облака, состоящие из кристаллов, форма кото­рых свидетельствует о существовании в мезосфере волн и вихрей. Верхней границей мезосферы является переходный слой — мезопауза, лежащая на высоте около 82 км. На мезопаузе давление воздуха примерно в 1000 раз меньше, чем у земной поверхности.

Таким образом, в тропосфере, стратосфере и мезосфере, вместе взятых, до высоты 80 км заключается больше, чем 99,5% всей массы атмосферы. На вышележащие слои приходится всего 0,5% от массы атмосферы..

Термосфера (другое название ионосфера). Верхняя часть атмосферы, которая простира­ется над мезосферой до высоты 800 км. В термосфере тем­пература очень резко возрастает с высотой, она превышает 1500°С на высоте 200—250 км. На больших высотах дальнейший рост температуры с высотой уже не наблюдается. Лишь в областях ярких полярных сияний температура ненадолго повы­шается до 3000°С.

Выше 300 км состав возду­ха заметно меняется: появляется атомарный кислород, исчезают диоксид углерода и аргон, воздух сильно ионизирован, поэтому эта часть термосферы от мезопаузы до высоты 800—1000 км назы­вается ионосферой. Содержание ионов здесь во много раз больше, чем в нижних слоях, несмотря на сильную общую разреженность воздуха.

Экзосфера. Атмосферные слои выше 800—1000 км (внешняя атмосфера). Скорости движения частиц газов, особенно легких, здесь очень велики достигают до 11000 м/с). Такие особенно быстрые частицы покидают атмосферу и улетают в мировое пространство. Ускользанию подвергаются преиму­щественно атомы водорода и гелия, которые являются господствую­щими газами в наиболее высоких слоях атмосферы. Экзосфера заканчива­ется на высотах 2000 - 3000 км.

Водород, преодолевающий земное притяжение, образует вокруг Земли корону, простирающуюся до 20000 км. плот­ность газа в ней хотя и ничтожна, но все же в 10 раз больше чем в межпланетном пространстве. Поскольку на движение заряжен­ных частиц здесь оказывает влияние магнитное поле Земли, эта область называется также магнитосферой.

Около Земли находятся пояса радиации, в которых резко повышается концентрация электрически заряженных частиц. Внутренний пояс находится внутри Земной короны, на высотах 2000 - 5000 км, внешний - на высотах от 13000 до 80000 км, изучены они еще слабо.