Людина та її середовище існування

 

Таблиця 1.1

ПРИБЛИЗНИЙ СКЛАД АТМОСФЕРИ

Елементи Вміст у нижніх шарах атмосфери, % 

за обсягом за масою

Азот 78, 084 75, 5

Кисень 20, 946 23, 14

Аргон 0, 934 1, 28

Неон 0, 0018 0, 0012

Гелій 0, 000524 0, 00007

Криптон 0, 000114 0, 0003

Водень 0, 00005 0, 000005

Вуглекислий газ 0, 034 0, 0466

Водяна пара:

у полярних широтах 0, 2 -

біля екватора 2, 6 -

Озон:

у тропосфері 0, 000001 -

у стратосфері 0, 001-0, 0001 -

Ксенон 0, 0000087 -

Метан 0, 00016 0, 00009

Окcид азоту 0, 000001 0, 0000003

Окcид вуглецю 0, 000008 0, 0000078

 

За видом взаємодії із земною поверхнею атмосферу поділяють на граничний шар (шар тертя) й вільну атмосферу. У граничному шарі, товщина якого становить 1000-1500 м, спостерігається вплив поверхні Землі на добові зміни метеорологічних елементів. У вільній атмосфері тертя немає й вплив земної поверхні майже відсутній.

За характером розподілу температури повітря за вертикаллю атмосфера поділяється на такі основні й перехідні шари (табл. 1. 2).

Залежно від географічної широти, пори року й синоптичних процесів межі цих шарів можуть мати значні відхилення від наведених середніх їх значень.

Тропосфера, нижній, найщільніший шар атмосфери, безпосередньо прилягає до земної поверхні. Товщина його в полярних районах 7-10 км, у помірних широтах 10-12 км і в тропіках 16-18 км. Фізичні якості цього шару значною мірою залежать від властивостей підстилаючої поверхні. У тропосфері зосереджено 90% усієї кількості водяної пари, що є в атмосфері.

 

Таблиця 1.2

РОЗПОДІЛ АТМОСФЕРИ НА ШАРИ

Основні шари Середня висота, км Перехідні шари

Тропосфера 0-11

Тропопауза

Стратосфера 11-50

Стратопауза

Мезосфера 50-80

Мезопауза

Термосфера 80-800

Термопауза

Екзосфера Вище 800

 

Температура в цьому шарі атмосфери зі зростанням висоти знижується в середньому на 0, 65 С через кожні 100 м. У тропосфері відбуваються найбільші зміни метеорологічних елементів як за горизонталлю, так і за вертикаллю.

Тропосферу умовно можна поділити на три шари. Нижня тропосфера (шар тертя) досягає висоти 1, 5-2 км. Тут найбільш різко відчувається тепловий і механічний вплив підстилаючої поверхні Землі. У ньому добре виражений добовий рух усіх метеорологічних елементів. У нижній тропосфері створюються тумани та хмари нижнього ярусу. Вітер у шарі тертя збільшується з висотою пропорційно натуральному логарифму висоти й повертається праворуч.

Середня тропосфера розташована на висотах 2-6 км.

Верхня тропосфера у помірних широтах простягається в шарі 6-10 км.

Перехідний, вище тропосфери, шар називається тропопаузою. Він є потужним шаром, що затримує процеси, які протікають у тропосфері. Товщина тропопаузи 0, 5-2 км. Його природу вивчено недостатньо. Тут уповільнюється зниження температури. Тропопауза захисною плівкою огортає земну кулю й відіграє позитивну роль у розвитку життя на Землі.

Стратосфера знаходиться на висотах 11-50 км над поверхнею Землі. У ній міститься основна маса озону, який затримує ультрафіолетове випромінювання Сонця, що згубно впливає на Землю. Знищення озонового шару призвело б до підвищення температури на Землі на десятки градусів, загибелі більшості живих організмів і рослин. Запуск космічних апаратів і господарська діяльність людини зумовлюють зміни в озоновому шарі, й ця проблема вимагає якнайшвидшого вирішення, адже озоновий шар (озоносфера) значно впливає на тепловий режим планети (шар між 20 і 45 км).

У стратосфері температура на висоті 11-30 км майже не змінюється й близька до температури тропопаузи (-50 – -60 С). У подальшому вона підвищується до 0 С. В стратосфері швидкість вітру досягає 6-10 м/с. і навіть більше, він переважно західного напрямку. Однак влітку на висоті понад 25 км відбувається поворот вітру із західного на східний. Тиск у стратосфері знижується від 170 до 1-2 мм рт. ст. У зв’язку з розрідженням повітря з висотою зменшується можливість застосування авіації.

Мезосфера характеризується тим, що на висотах 50-90 км спостерігається спад температури до -70 – -80 С. Вітровий режим дуже складний і недостатньо вивчений. Тиск у мезосфері незначний і становить соті частки міліметра ртутного стовпчика, разом з тим політ штучних супутників неможливий. Відсотковий вміст сухого повітря залишається незмінним.

Термосфера – потужний за товщиною шар, який досягає 90-800 км. Для нього характерне підвищення температури з висотою, яка доходить на верхній межі до 10 000С. Тиск надзвичайно низький. Тут бувають полярні сяйва. У цьому шарі найбільша кількість космічних апаратів, запущених людиною. Склад повітря змінюється. На висотах близько 200 км переважає молекулярний азот, а вище 200 км – кисень, який під дією короткохвильового випромінювання розпадається на атоми та іони. У шарі вище 600 км основним компонентом атмосфери є гелій. Тому термосферу ще називають іоносферою. Термосфера є фізичною межею атмосфери.

Екзосфера -верхній шар атмосфери завтовшки 800-20 000 км, де, згідно з розрахунковими даними, температура повітря коливається в межах від 750 до