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대기 성층권 대류권 다음은 무엇입니까? 지구 대기

대기의 구성.우리 행성의 공기 껍질 - 대기태양의 자외선이 살아있는 유기체에 미치는 유해한 영향으로부터 지구 표면을 보호합니다. 또한 먼지와 운석과 같은 우주 입자로부터 지구를 보호합니다.

대기는 가스의 기계적 혼합물로 구성됩니다. 부피의 78%는 질소, 21%는 산소, 1% 미만은 헬륨, 아르곤, 크립톤 및 기타 불활성 가스입니다. 공기 중의 산소와 질소의 양은 실질적으로 변하지 않습니다. 질소는 다른 물질과 거의 결합하지 않으며 산소는 매우 활동적이고 호흡, 산화 및 연소에 소비되지만 식물에 의해 지속적으로 보충되기 때문입니다.

약 100km 높이까지 이러한 가스의 비율은 거의 변하지 않습니다. 이것은 공기가 지속적으로 혼합된다는 사실 때문입니다.

이러한 가스 외에도 대기에는 약 0.03%의 이산화탄소가 포함되어 있으며 일반적으로 지구 표면 근처에 집중되어 있고 고르지 않게 분포되어 있습니다. 도시, 산업 센터 및 화산 활동 지역에서는 그 양이 증가합니다.

대기에는 항상 수증기와 먼지와 같은 일정량의 불순물이 있습니다. 수증기의 함량은 공기의 온도에 따라 달라집니다. 온도가 높을수록 공기가 더 많은 수증기를 보유합니다. 공기 중에 수증기가 존재하기 때문에 무지개, 햇빛의 굴절 등과 같은 대기 현상이 가능합니다.

화력 발전소 등에서 연료의 불완전 연소와 함께 화산 폭발, 모래 및 먼지 폭풍 중에 먼지가 대기로 유입됩니다.

대기의 구조.대기의 밀도는 고도에 따라 변합니다. 지표면에서 가장 높고 위로 올라갈수록 감소합니다. 따라서 5.5km의 고도에서 대기의 밀도는 2배이고 11km의 고도에서는 표층보다 4배 적습니다.

가스의 밀도, 구성 및 특성에 따라 대기는 5개의 동심원 층으로 나뉩니다(그림 34).

쌀. 34.대기의 수직 단면(대기 성층)

1. 최하층이라고 합니다 대류권.그것의 상부 경계는 극에서 8-10km, 적도에서 16-18km의 고도에서 실행됩니다. 대류권은 대기 전체 질량의 최대 80%와 거의 모든 수증기를 포함합니다.

대류권의 공기 온도는 높이에 따라 100m마다 0.6°C씩 감소하고 상한선에서는 -45-55°C입니다.

대류권의 공기는 끊임없이 혼합되어 서로 다른 방향으로 움직입니다. 여기에서만 안개, 비, 강설, 뇌우, 폭풍 등이 관찰됩니다. 기상 조건.

2. 위에 위치 천장, 50-55km 높이까지 확장됩니다. 성층권의 공기 밀도와 압력은 무시할 수 있습니다. 희박한 공기는 대류권과 동일한 가스로 구성되어 있지만 더 많은 오존을 포함합니다. 가장 높은 오존 농도는 15-30km의 고도에서 관찰됩니다. 성층권의 온도는 높이에 따라 상승하고 상부 경계에서 0 °C 이상에 도달합니다. 이것은 오존이 태양 에너지의 단파장 부분을 흡수하여 공기가 가열되기 때문입니다.

3. 성층권 위에 거짓말 중간권, 80km 높이까지 확장됩니다. 그 안에서 온도가 다시 떨어지고 -90 ° C에 도달합니다. 그곳의 공기 밀도는 지구 표면보다 200배나 적습니다.

4. 중간권 위는 열권(80 ~ 800km). 이 층의 온도는 다음과 같이 상승합니다: 고도 150km에서 220°C; 600km에서 1500°C의 고도에서. 대기 가스(질소 및 산소)는 이온화된 상태입니다. 단파 태양 복사의 작용으로 개별 전자가 원자 껍질에서 분리됩니다. 결과적으로 이 레이어에서 - 전리층하전 입자 층이 나타납니다. 가장 밀도가 높은 층은 고도 300-400km입니다. 밀도가 낮기 때문에 태양 광선이 흩어지지 않아 하늘이 검고 별과 행성이 밝게 빛납니다.

전리층에는 극광,지구 자기장에 교란을 일으키는 강력한 전류가 생성됩니다.

5. 800km 이상에서는 외피가 위치합니다. 외권.외기권에서 개별 입자의 이동 속도는 임계 속도인 11.2mm/s에 근접하므로 개별 입자는 지구의 중력을 극복하고 세계 공간으로 탈출할 수 있습니다.

분위기의 가치.우리 행성의 삶에서 대기의 역할은 매우 큽니다. 그것 없이는 지구는 죽었을 것입니다. 대기는 강렬한 가열 및 냉각으로부터 지구 표면을 보호합니다. 그 영향은 온실에서 유리의 역할에 비유할 수 있습니다. 태양 광선을 받아들이고 열이 빠져나가는 것을 막는 것입니다.

대기는 태양의 단파 및 미립자 복사로부터 살아있는 유기체를 보호합니다. 대기는 기상 현상이 발생하는 환경이며 모든 인간 활동. 이 껍질에 대한 연구는 기상 관측소에서 수행됩니다. 낮과 밤, 날씨에 관계없이 기상학자는 낮은 대기 상태를 모니터링합니다. 하루에 네 번, 그리고 매시간 많은 관측소에서 대기의 온도, 기압, 대기 습도, 흐림, 풍향 및 속도, 강수량, 전기 및 소리 현상을 측정합니다. 기상 관측소는 남극 대륙과 열대 우림, 높은 산, 광대한 툰드라 지역 등 모든 곳에 있습니다. 특별히 건조된 선박을 통해 바다에 대한 관측도 이루어지고 있습니다.

30대부터. 20 세기 관찰은 자유로운 분위기에서 시작되었습니다. 그들은 25-35km 높이까지 올라가는 라디오 존데를 발사하기 시작했으며 무선 장비의 도움으로 온도, 압력, 공기 습도 및 풍속에 대한 정보를 지구로 전송합니다. 요즘에는 기상 로켓과 위성도 널리 사용됩니다. 후자는 지구 표면과 구름의 이미지를 전송하는 텔레비전 설비를 가지고 있습니다.

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5. 지구의 공기 껍질§ 31. 대기 가열

지구 대기의 구조와 구성은 우리 행성 개발의 특정 기간 동안 항상 일정한 값은 아니 었습니다. 오늘날 총 "두께"가 1.5-2.0,000km인 이 요소의 수직 구조는 다음과 같은 여러 주요 레이어로 표시됩니다.

대류권.
대류권.
천장.
성층권.
중간권과 중간계절.
열권.
외권.

대기의 기본 요소

대류권은 강한 수직 및 수평 이동, 날씨, 강수 현상, 기후 조건. 극지방 (최대 15km)을 제외하고 거의 모든 곳에서 행성 표면에서 7-8km까지 확장됩니다. 대류권에서는 고도 1km당 약 6.4°C의 점진적인 온도 감소가 있습니다. 이 수치는 위도와 계절에 따라 다를 수 있습니다.

이 부분에서 지구 대기의 구성은 다음 요소와 그 비율로 표시됩니다.

질소 - 약 78%;

산소 - 거의 21%;

아르곤 - 약 1%;

이산화탄소 - 0.05% 미만.

최대 90km 높이의 단일 구성

또한 먼지, 물방울, 수증기, 연소 생성물, 얼음 결정, 해염, 많은 에어로졸 입자 등이 이곳에서 발견될 수 있으며, 이러한 지구 대기의 구성은 높이 약 90km까지 관찰되므로 공기는 대류권뿐만 아니라 상층에서도 화학적 조성이 거의 동일합니다. 그러나 분위기는 근본적으로 다릅니다. 물리적 특성. 공통 화학 조성을 갖는 층을 동종구(homosphere)라고 합니다.

지구 대기에는 어떤 다른 요소가 있습니까? 크립톤(약 1.14 x 10 -4), 크세논(8.7 x 10 -7), 수소(5.0 x 10 -5), 메탄(약 1.7 x 10 - 4), 아산화질소(5.0 x 10 -5) 등. 나열된 성분의 질량 백분율로 보면 아산화질소와 수소가 가장 많고 헬륨, 크립톤 등이 그 뒤를 잇는다.

다양한 대기층의 물리적 특성

대류권의 물리적 특성은 행성 표면에 대한 부착과 밀접한 관련이 있습니다. 여기에서 적외선 형태로 반사된 태양열은 열전도 및 대류 과정을 포함하여 다시 위로 보내집니다. 그렇기 때문에 지구 표면에서 멀어질수록 온도가 떨어집니다. 이 현상은 성층권 높이(11-17km)까지 관찰되며, 온도는 34-35km 수준까지 실질적으로 변하지 않고 다시 50km 높이까지 온도가 상승합니다. 성층권의 상부 경계). 성층권과 대류권 사이에는 대류권의 얇은 중간층(최대 1-2km)이 있으며 적도 위에서 약 영하 70°C 이하의 일정한 온도가 관찰됩니다. 극지방 위의 대류권계면은 여름에 영하 45°C까지 "따뜻해지며" 겨울에는 이곳의 기온이 -65°C 정도 변동합니다.

지구 대기의 가스 구성에는 오존과 같은 중요한 요소가 포함됩니다. 대기 상부의 원자 산소로부터 햇빛의 영향으로 가스가 형성되기 때문에 표면 근처에는 상대적으로 적습니다 (10의 1/6 승). 특히, 대부분의 오존은 고도 약 25km에 있으며 전체 "오존 스크린"은 극 지방에서 7-8km, 적도에서 18km에서 최대 50km 영역에 위치합니다. 일반적으로 행성 표면 위.

대기는 태양 복사로부터 보호합니다.

지구 대기의 공기 구성은 생명 유지에 매우 중요한 역할을 합니다. 화학 원소그리고 구성은 지구 표면과 그 위에 사는 사람, 동물 및 식물에 대한 태양 복사의 접근을 성공적으로 제한합니다. 예를 들어, 수증기 분자는 8~13마이크론 범위의 길이를 제외한 거의 모든 범위의 적외선을 효과적으로 흡수합니다. 반면 오존은 파장 3100A까지 자외선을 흡수한다. 오존의 얇은 층(행성 표면에 놓으면 평균 3mm)이 없으면 수심 10m 이상의 물과 지하 동굴, 태양 복사가 도달하지 않는 곳에서 거주할 수 있습니다. .

성층권에서 섭씨 0도

대기의 다음 두 수준인 성층권과 중간권 사이에는 놀라운 층인 성층계면이 있습니다. 그것은 대략 오존 최대 높이에 해당하며 여기에서 인간에게 비교적 편안한 온도인 약 0°C가 관찰됩니다. 성층권 위의 중간권 (고도 50km 어딘가에서 시작하여 고도 80-90km에서 끝남)에서 다시 지구 표면에서 거리가 멀어짐에 따라 온도가 떨어집니다 (최대 마이너스 70-80 ° 씨). 중간권에서 유성은 보통 완전히 타 버립니다.

열권에서 - 플러스 2000K!

열권에서 지구 대기의 화학적 조성(약 85-90km에서 800km의 고도에서 중간 휴지 이후에 시작됨)은 태양의 영향으로 매우 희박한 "공기"층의 점진적인 가열과 같은 현상의 가능성을 결정합니다. 방사능. 행성의 "공기 담요"의 이 부분에서 산소의 이온화(300km 이상은 원자 산소임)와 산소 원자의 분자로의 재결합과 관련하여 얻어지는 200~2000K의 온도가 발생합니다. , 다량의 열 방출과 함께. 열권은 오로라가 발생하는 곳입니다.

열권 위에는 빛과 빠르게 움직이는 수소 원자가 우주 공간으로 탈출할 수 있는 대기의 바깥층인 외기권이 있습니다. 여기에서 지구 대기의 화학적 구성은 하층의 개별 산소 원자, 중간의 헬륨 원자, 상층의 거의 전적으로 수소 원자로 더 많이 표현됩니다. 여기에서 고온이 우세합니다-약 3000K이며 대기압이 없습니다.

지구의 대기는 어떻게 형성되었을까?

그러나 위에서 언급했듯이 행성이 항상 그러한 대기 구성을 갖는 것은 아닙니다. 전체적으로 이 요소의 기원에 대한 세 가지 개념이 있습니다. 첫 번째 가설은 대기가 원시행성 구름에서 강착되는 과정에서 취해졌다고 가정합니다. 그러나 오늘날 이 이론은 상당한 비판을 받고 있는데, 그러한 기본 대기가 우리 행성계의 별에서 나오는 태양 "바람"에 의해 파괴되었음이 틀림없기 때문입니다. 또한 너무 높은 온도로 인해 휘발성 원소가 지구형 그룹과 같은 행성 형성 영역에 머물 수 없다고 가정합니다.

두 번째 가설에 의해 제안된 바와 같이 지구의 1차 대기의 구성은 근처에서 도착한 소행성과 혜성에 의한 표면의 적극적인 폭격으로 인해 형성되었을 수 있습니다. 태양계개발 초기 단계에서. 이 개념을 확인하거나 반박하는 것은 매우 어렵습니다.

IDG RAS에서 실험

가장 그럴듯한 가설은 약 40억년 전에 지각 맨틀에서 가스가 방출되어 대기가 생겼다고 믿는 세 번째 가설입니다. 이 개념은 "Tsarev 2"라는 실험 과정에서 러시아 과학 아카데미의 지질학 및 지구 화학 연구소에서 유성 물질 샘플을 진공 상태에서 가열했을 때 테스트되었습니다. 그런 다음 H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 등과 같은 가스의 방출이 기록되었으므로 과학자들은 지구의 기본 대기의 화학적 구성에 물과 이산화탄소, 불화수소 증기가 포함되어 있다고 올바르게 가정했습니다. (HF), 일산화탄소 가스(CO), 황화수소(H 2 S), 질소 화합물, 수소, 메탄(CH 4), 암모니아 증기(NH 3), 아르곤 등 1차 대기의 수증기가 수권의 형성, 이산화탄소는 유기물과 암석에 더 많은 결합 상태로 밝혀졌고 질소는 현대 공기의 구성으로 전달되었으며 다시 퇴적암과 유기물로 전달되었습니다.

지구의 주요 대기의 구성은 허용하지 않을 것입니다. 현대인필요한 양의 산소가 없었기 때문에 호흡 장치없이 그 안에 있어야합니다. 이 요소는 우리 행성에서 가장 오래된 주민인 청록색 및 기타 조류의 광합성 과정의 발달과 관련하여 15억년 전에 상당한 양으로 나타났습니다.

최소 산소

지구 대기의 구성이 초기에 거의 무산소 상태였다는 사실은 쉽게 산화되지만 산화되지 않는 흑연(탄소)이 가장 오래된(Katarchean) 암석에서 발견된다는 사실로 알 수 있습니다. 그 후, 소위 줄무늬 철광석이 나타났습니다. 여기에는 풍부한 산화철의 중간층이 포함되어 있으며, 이는 행성에 분자 형태의 강력한 산소 공급원이 나타나는 것을 의미합니다. 그러나 이러한 요소는 주기적으로 만 발견되었으며 (아마도 동일한 조류 또는 다른 산소 생산자가 무산소 사막의 작은 섬으로 나타남) 나머지 세계는 혐기성이었습니다. 후자는 흔적없이 흐름에 의해 처리되는 자갈 형태로 쉽게 산화되는 황철석이 발견되었다는 사실에 의해 뒷받침됩니다. 화학 반응. 흐르는 물은 공기가 잘 통하지 않기 때문에 선캄브리아기 대기에는 오늘날의 산소 구성 성분의 1% 미만이 포함되어 있다는 견해가 발전했습니다.

공기 구성의 혁신적인 변화

대략 원생대(18억년 전)의 한가운데에 세계가 호기성 호흡으로 전환했을 때 "산소 혁명"이 일어났습니다. 혐기성 호흡) 에너지 단위. 산소 측면에서 지구 대기의 구성은 현대의 1%를 초과하기 시작했고 오존층이 나타나기 시작하여 유기체를 방사선으로부터 보호했습니다. 예를 들어 삼엽충과 같은 고대 동물과 같이 두꺼운 껍질 아래에 "숨겨진"것은 그녀에게서 왔습니다. 그때부터 우리 시대까지 주요 "호흡기" 요소의 내용물은 점차적으로 천천히 증가하여 지구상의 다양한 생명체 발달을 제공했습니다.

지구의 대기는 우리 행성의 가스 봉투입니다. 아래쪽 경계는 지각과 수권 수준을 통과하고 위쪽 경계는 우주 공간의 지구 근처 영역을 통과합니다. 대기에는 약 78%의 질소, 20%의 산소, 최대 1%의 아르곤, 이산화탄소, 수소, 헬륨, 네온 및 기타 가스가 포함되어 있습니다.

이 흙 껍질은 명확하게 정의된 레이어링이 특징입니다. 대기층은 온도의 수직적 분포와 다양한 수준에서 다양한 가스 밀도에 의해 결정됩니다. 지구 대기에는 대류권, 성층권, 중간권, 열권, 외권과 같은 층이 있습니다. 전리층은 별도로 구별됩니다.

대기 전체 질량의 최대 80%는 대기의 하부 표면층인 대류권입니다. 극지방의 대류권은 열대 지역에서 지구 표면 위 최대 8-10km, 최대 16-18km에 위치합니다. 대류권과 위에 있는 성층권 사이에는 전이층인 대류권계면이 있습니다. 대류권에서는 고도가 높아질수록 온도가 낮아지고 기압은 고도가 높아질수록 낮아집니다. 대류권의 평균 온도 구배는 100m당 0.6°C이며, 이 껍질의 다른 수준에서의 온도는 태양 복사의 흡수와 대류 효율에 의해 결정됩니다. 거의 모든 인간 활동은 대류권에서 일어난다. 최대 높은 산들대류권을 넘어 가지 마십시오. 항공 운송만이 이 껍데기의 위쪽 경계를 작은 높이로 건너 성층권에 있을 수 있습니다. 대부분의 수증기는 거의 모든 구름의 형성을 결정하는 대류권에 포함되어 있습니다. 또한 지구 표면에서 형성되는 거의 모든 에어로졸(먼지, 연기 등)은 대류권에 집중되어 있다. 대류권의 하층 경계에서는 온도와 공기 습도의 일일 변동이 표현되며 풍속은 일반적으로 감소합니다 (고도에 따라 증가). 대류권에는 기단이 수평 방향으로 기단으로 가변적으로 나뉘는데, 이는 구역과 형성 영역에 따라 여러 가지 특성이 다릅니다. 대기 전선에서-기단 사이의 경계-특정 기간 동안 특정 지역의 날씨를 결정하는 사이클론과 안티 사이클론이 형성됩니다.

성층권은 대류권과 중간권 사이의 대기층입니다. 이 층의 한계 범위는 지구 표면에서 8-16km에서 50-55km입니다. 성층권에서 공기의 가스 조성은 대류권과 거의 같습니다. 구별되는 특징– 수증기 농도 감소 및 오존 함량 증가. 자외선의 공격적인 영향으로부터 생물권을 보호하는 대기의 오존층은 20~30km 수준입니다. 성층권에서 온도는 높이에 따라 상승하며 온도 값은 대류권에서와 같이 대류(기단의 움직임)가 아닌 태양 복사에 의해 결정됩니다. 성층권의 공기 가열은 오존이 자외선을 흡수하기 때문입니다.

중간권은 성층권 위로 80km 높이까지 확장됩니다. 이 대기층은 높이가 높아짐에 따라 온도가 0 ° C에서 -90 ° C로 감소하는 특징이 있으며 대기 중 가장 추운 지역입니다.

중간권 위에는 최대 500km 높이의 열권이 있습니다. 중간권 경계에서 외기권까지 온도는 약 200K에서 2000K까지 다양합니다. 500km 수준까지 공기 밀도는 수십만 배 감소합니다. 열권의 대기 구성 요소의 상대적 구성은 대류권의 표층과 유사하지만 고도가 높아짐에 따라 더 많은 산소가 원자 상태로 전달됩니다. 열권의 특정 비율의 분자와 원자는 이온화된 상태에 있으며 여러 층에 분포되어 있으며 전리층의 개념으로 통합됩니다. 열권의 특성은 지리적 위도, 태양 복사량, 시간 및 날짜에 따라 광범위하게 변합니다.

대기의 상층은 외기권입니다. 이것은 대기의 가장 얇은 층입니다. 외기권에서 입자의 평균 자유 경로는 너무 커서 입자가 행성 간 공간으로 자유롭게 탈출할 수 있습니다. 외기권의 질량은 대기 전체 질량의 1천만분의 1이다. 외기권의 아래쪽 경계는 450-800km 수준이고 위쪽 경계는 입자의 농도가 우주 공간과 동일한 영역으로 지구 표면에서 수천 킬로미터 떨어져 있습니다. 외기권은 이온화된 가스인 플라즈마로 구성되어 있습니다. 또한 외기권에는 우리 행성의 방사선대가 있습니다.

비디오 프레젠테이션 - 지구 대기층:

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푸른 행성...

이 주제는 첫 번째 사이트 중 하나에 나타나기로 되어 있었습니다. 결국 헬리콥터는 대기 항공기입니다. 지구의 대기- 말하자면 그들의 서식지 :-). ㅏ 공기의 물리적 특성이 서식지의 품질을 결정하십시오 :-). 이것이 기본 중 하나입니다. 그리고 항상 기초가 먼저 쓰여집니다. 하지만 이제서야 깨달았습니다. 그러나 아시다시피 늦지 않는 것이 좋습니다 ... 이 문제를 다루지 만 야생에 빠지지 않고 불필요한 어려움 :-).

그래서… 지구의 대기. 이것은 우리 푸른 행성의 기체 껍질입니다. 모두가 이 이름을 알고 있습니다. 왜 파란색? 단순히 햇빛(스펙트럼)의 "파란색"(파란색과 보라색뿐만 아니라) 구성 요소가 대기 중에 가장 잘 분산되기 때문에 푸르스름한 푸른색을 띠며 때로는 약간의 보라색(물론 맑은 날에는 :-)) .

지구 대기의 구성.

분위기의 구성은 상당히 넓습니다. 본문에 모든 구성 요소를 나열하지는 않겠습니다. 이에 대한 좋은 설명이 있습니다.이 모든 가스의 구성은 이산화탄소(CO 2 )를 제외하고 거의 일정합니다. 또한 대기에는 반드시 증기, 떠 다니는 물방울 또는 얼음 결정 형태의 물이 포함되어 있습니다. 물의 양은 일정하지 않고 온도와 기압에 따라 약간 다릅니다. 또한 지구의 대기 (특히 현재 대기)에도 일정량이 포함되어 있습니다. "모든 종류의 오물"이라고 말하고 싶습니다 :-). 이들은 SO 2, NH 3, CO, HCl, NO이며 수은 증기 Hg도 있습니다. 사실, 이 모든 것이 소량입니다. 감사합니다 :-).

지구의 대기표면 위의 높이에서 서로를 따르는 여러 구역으로 나누는 것이 일반적입니다.

지구에 가장 가까운 첫 번째는 대류권입니다. 이것은 가장 낮고 말하자면 생명의 주요 계층입니다. 다른 종류의. 전체 질량의 80%를 함유하고 있다. 대기(부피로는 전체 대기의 약 1%만 차지하지만) 그리고 모든 대기 물의 약 90%를 차지합니다. 모든 바람, 구름, 비, 눈 🙂의 대부분은 거기에서 나옵니다. 대류권은 약 18km의 고도까지 확장됩니다. 열대 위도극지방에서는 최대 10km. 공기 온도는 100m마다 약 0.65º 상승하면서 떨어집니다.

대기 구역.

두 번째 영역은 성층권입니다. 나는 대류권과 성층권 사이에 또 다른 좁은 지역인 대류권계면이 구별된다고 말해야 합니다. 높이에 따른 온도 강하를 멈춥니다. 대류권계면은 평균 1.5~2km의 두께를 가지고 있으나 그 경계가 불분명하고 대류권이 성층권과 겹치는 경우가 많다.

따라서 성층권의 평균 높이는 12km에서 50km입니다. 최대 25km의 온도는 변경되지 않고 (약 -57ºC), 최대 40km 어딘가에서 약 0ºC까지 상승하고 최대 50km까지 변경되지 않습니다. 성층권은 지구 대기의 비교적 조용한 부분입니다. 실제로 악천후가 없습니다. 유명한 오존층이 15-20km에서 55-60km의 고도에 위치한 것은 성층권에 있습니다.

그 다음에는 온도가 약 0ºC로 유지되는 작은 경계층 성층권계면이 이어지고 다음 구역은 중간권입니다. 그것은 80-90km의 고도까지 확장되며 온도는 약 80ºC로 떨어집니다. 중간권에서는 일반적으로 작은 유성이 보이며 그 안에서 빛나기 시작하고 타 버립니다.

다음으로 좁은 간격은 중간계면과 그 너머 열권 영역입니다. 높이는 최대 700-800km입니다. 여기에서 온도가 다시 상승하기 시작하고 약 300km의 고도에서 1200ºC 정도의 값에 도달할 수 있습니다. 이후에는 일정하게 유지됩니다. 전리층은 약 400km 높이까지 열권 내부에 있습니다. 여기서 공기는 태양복사에 노출되어 강하게 이온화되며 높은 전기전도도를 갖는다.

다음, 일반적으로 마지막 영역은 외기권입니다. 이것은 소위 스캐터 존입니다. 여기에는 주로 매우 희박한 수소와 헬륨(수소가 우세함)이 존재합니다. 약 3000km의 고도에서 외기권은 우주 진공에 가깝습니다.

어딘지 그렇네요. 왜? 이러한 레이어는 다소 조건부이기 때문입니다. 고도, 가스 구성, 물, 온도, 이온화 등의 다양한 변화가 가능합니다. 또한 지구 대기의 구조와 상태를 정의하는 더 많은 용어가 있습니다.

예를 들어 호모피어와 헤테로피어. 첫 번째는 대기 가스가 잘 혼합되어 있고 구성이 매우 균일합니다. 두 번째는 첫 번째 위에 있으며 실제로 그러한 혼합이 없습니다. 가스는 중력에 의해 분리됩니다. 이들 층 사이의 경계는 고도 120km에 위치하며 이를 터보포즈(turbopause)라고 한다.

용어로 마무리합시다. 그러나 대기의 경계가 해발 100km의 고도에 위치한다는 것이 일반적으로 인정된다는 점을 분명히 덧붙일 것입니다. 이 경계를 카르만 라인이라고 합니다.

대기의 구조를 설명하기 위해 두 장의 사진을 더 추가하겠습니다. 그러나 첫 번째는 독일어로 되어 있지만 완전하고 이해하기 쉽습니다 :-). 그것은 확대되고 잘 고려될 수 있습니다. 두 번째는 고도에 따른 대기 온도의 변화를 보여줍니다.

지구 대기의 구조.

고도에 따른 기온의 변화.

현대 유인 궤도 우주선은 약 300-400km의 고도에서 비행합니다. 그러나 이것은 더 이상 항공이 아닙니다. 물론 지역은 어떤 의미에서밀접하게 관련되어 있으며 확실히 이야기하겠습니다 :-).

항공 구역은 대류권입니다. 현대 대기 항공기는 성층권의 낮은 층에서도 비행할 수 있습니다. 예를 들어, MIG-25RB의 실용 천장은 23000m입니다.

성층권에서의 비행.

그리고 정확히 공기의 물리적 특성대류권은 비행 방법, 항공기 제어 시스템의 효율성, 대기의 난기류가 비행에 미치는 영향, 엔진 작동 방식을 결정합니다.

첫 번째 주요 속성은 기온. 가스 역학에서는 섭씨 단위 또는 켈빈 단위로 결정할 수 있습니다.

온도 t1주어진 높이에서 시간섭씨 눈금이 결정됩니다.

t 1 \u003d t-6.5N, 어디 티지면의 공기 온도입니다.

켈빈 척도의 온도를 절대 온도이 척도에서 0은 절대 0입니다. 절대 영도에서는 분자의 열 운동이 멈춥니다. 켈빈 눈금의 절대 영도는 섭씨 눈금의 -273º에 해당합니다.

이에 따라 온도 티높이 시간켈빈 척도에서 다음과 같이 결정됩니다.

T \u003d 273K + t-6.5H

기압. 대기압은 기존 대기(atm.) 측정 시스템에서 파스칼(N / m 2) 단위로 측정됩니다. 기압과 같은 것도 있습니다. 이것은 수은 기압계를 사용하여 수은 밀리미터 단위로 측정한 압력입니다. 기압(해수면 압력)은 760mmHg입니다. 미술. 표준이라고. 물리학에서는 1atm. 760mmHg와 같습니다.

공기 밀도. 공기 역학에서 가장 일반적으로 사용되는 개념은 공기의 질량 밀도입니다. 이것은 부피 1m3의 공기 질량입니다. 공기의 밀도는 높이에 따라 변하고 공기는 더 희박해집니다.

공기 습도. 공기 중의 물의 양을 나타냅니다. "라는 개념이 있습니다. 상대습도". 이것은 주어진 온도에서 가능한 최대 수증기 질량의 비율입니다. 0%의 개념, 즉 공기가 완전히 건조할 때 일반적으로 실험실에서만 존재할 수 있습니다. 반면에 습도 100%는 매우 현실적입니다. 이것은 공기가 흡수할 수 있는 모든 물을 흡수했음을 의미합니다. 절대적으로 "풀 스펀지"와 같은 것. 상대 습도가 높으면 공기 밀도가 감소하고 상대 습도가 낮으면 공기 밀도가 높아집니다.

항공기 비행은 서로 다른 대기 조건에서 이루어지기 때문에 하나의 비행 모드에서 비행 및 공기역학적 매개변수가 다를 수 있습니다. 따라서 이러한 매개 변수를 올바르게 평가하기 위해 도입했습니다. 국제표준대기(ISA). 고도 상승에 따른 공기 상태의 변화를 보여줍니다.

습도가 0인 공기 상태의 주요 매개변수는 다음과 같습니다.

압력 P = 760mmHg. 미술. (101.3kPa);

온도 t = +15°C(288K);

질량 밀도 ρ \u003d 1.225 kg / m 3;

ISA의 경우 (위에서 언급한 바와 같이 :-)) 대류권의 온도가 고도 100미터마다 0.65º씩 떨어진다고 가정합니다.

표준 대기(예: 최대 10000m).

ISA 테이블은 기기 교정, 탐색 및 엔지니어링 계산에 사용됩니다.

공기의 물리적 특성또한 비활성, 점도 및 압축성과 같은 개념을 포함합니다.

관성은 정지 상태 또는 균일한 직선 운동의 변화에 저항하는 능력을 특징짓는 공기의 특성입니다. . 관성의 척도는 공기의 질량 밀도입니다. 높을수록 항공기가 움직일 때 매체의 관성과 항력이 높아집니다.

점도. 기체가 움직일 때 공기에 대한 마찰 저항을 결정합니다.

압축성은 압력 변화에 따른 공기 밀도의 변화를 측정합니다. 항공기의 저속(최대 450km/h)에서는 기류가 주변을 흐를 때 압력 변화가 없지만 고속에서는 압축성 효과가 나타나기 시작합니다. 초음속에 미치는 영향은 특히 두드러집니다. 이것은 공기 역학의 별도 영역이며 별도의 기사에 대한 주제입니다 :-).

글쎄, 지금은 그게 다인 것 같습니다 ... 이 약간 지루한 열거를 끝낼 때입니다. 그러나 생략 할 수는 없습니다 :-). 지구의 대기, 해당 매개변수, 공기의 물리적 특성장치 자체의 매개 변수만큼 항공기에 중요하며 언급하지 않는 것이 불가능했습니다.

지금은 다음 회의와 더 흥미로운 주제까지 🙂 …

추신 후식으로 MIG-25PU 쌍둥이가 성층권으로 비행하는 동안 조종석에서 촬영한 비디오를 시청하는 것이 좋습니다. 그런 비행에 돈이있는 관광객이 촬영 한 것 같습니다 :-). 대부분을 통해 촬영 바람막이 유리. 하늘색에 주목...

대기의 두께는 지구 표면에서 약 120km입니다. 대기 중 공기의 총 질량은 (5.1-5.3) 10 18 kg입니다. 이 중 건조한 공기의 질량은 5.1352 ± 0.0003 · 10 · 18kg이고 총 수증기 질량은 평균 1.27 · · · · · 16kg입니다.

대류권계면

대류권에서 성층권으로의 전이층, 높이에 따른 온도 감소가 멈추는 대기층.

천장

고도 11~50km에 위치한 대기층. 11-25km 층(성층권의 하부층)에서 약간의 온도 변화와 25-40km 층에서 -56.5에서 0.8°(상부 성층권 또는 반전 영역)로의 증가가 일반적입니다. 약 40km의 고도에서 약 273K(거의 0°C)의 값에 도달한 온도는 약 55km의 고도까지 일정하게 유지됩니다. 온도가 일정한 이 지역을 성층계면이라고 하며 성층권과 중간권 사이의 경계입니다.

성층권

성층권과 중간권 사이의 대기 경계층. 수직 온도 분포에 최대값이 있습니다(약 0 °C).

중간권

지구의 대기

지구의 대기 경계

열권

상한선은 약 800km입니다. 온도는 200-300km의 고도로 상승하여 1500K 정도의 값에 도달한 후 높은 고도까지 거의 일정하게 유지됩니다. 자외선 및 x-레이 태양 복사 및 우주 복사의 영향으로 공기가 이온화됩니다("극광"). 전리층의 주요 영역은 열권 내부에 있습니다. 300km 이상의 고도에서는 원자 산소가 우세합니다. 열권의 상한선은 주로 태양의 현재 활동에 의해 결정됩니다. 활동이 적은 기간(예: 2008-2009년)에는 이 레이어의 크기가 눈에 띄게 감소합니다.

체온계

열권 위의 대기 영역. 이 지역에서는 태양 복사열의 흡수가 미미하고 온도가 높이에 따라 실제로 변하지 않습니다.

외기권(산란권)

최대 100km 높이의 대기는 균질하고 잘 혼합된 가스 혼합물입니다. 더 높은 층에서 높이의 가스 분포는 분자 질량에 따라 달라지며 더 무거운 가스의 농도는 지구 표면에서 멀어짐에 따라 더 빨리 감소합니다. 가스 밀도의 감소로 인해 온도는 성층권의 0°C에서 중간권의 -110°C로 떨어집니다. 그러나 200~250km 고도에서 개별 입자의 운동 에너지는 ~150°C의 온도에 해당합니다. 200km 이상에서는 시간과 공간에서 온도와 가스 밀도의 상당한 변동이 관찰됩니다.

약 2000-3500km의 고도에서 외기권은 점차적으로 소위 우주 진공 근처, 행성 간 가스의 매우 희박한 입자, 주로 수소 원자로 채워져 있습니다. 그러나이 가스는 행성 간 물질의 일부일뿐입니다. 다른 부분은 혜성 및 유성 기원의 먼지와 같은 입자로 구성됩니다. 극도로 희박한 먼지와 같은 입자 외에도 태양 및 은하 기원의 전자기 및 미립자 복사가 이 공간으로 침투합니다.

대류권은 대기 질량의 약 80%를 차지하고 성층권은 약 20%를 차지합니다. 중간권의 질량은 0.3% 이하이고 열권은 전체 대기 질량의 0.05% 미만입니다. 대기의 전기적 특성에 따라 중성구와 전리층이 구분됩니다. 현재 대기권은 고도 2000-3000km까지 확장되는 것으로 알려져 있습니다.

대기 중의 가스 구성에 따라 방출합니다. 호모피어그리고 이종권. 이종권- 이것은 그러한 높이에서의 혼합이 무시할 수 있기 때문에 중력이 가스 분리에 영향을 미치는 영역입니다. 따라서 헤테로스피어의 다양한 구성을 따른다. 그 아래에는 호모피어(homosphere)라고 하는 대기의 잘 혼합되고 균일한 부분이 있습니다. 이 층들 사이의 경계를 터보포즈(turbopause)라고 하며 고도 약 120km에 있습니다.

대기의 생리적 및 기타 특성

이미 해발 5km 고도에서 훈련받지 않은 사람은 산소 결핍증에 걸리고 적응하지 않으면 사람의 성능이 크게 저하됩니다. 이것은 대기의 생리적 영역이 끝나는 곳입니다. 약 115km까지 대기에 산소가 포함되어 있지만 고도 9km에서는 인간의 호흡이 불가능해집니다.

대기는 우리가 숨쉬는 데 필요한 산소를 제공합니다. 그러나 높이 올라갈수록 대기의 전체 압력이 떨어지기 때문에 산소의 분압도 그에 따라 감소합니다.

희박한 공기층에서는 소리의 전파가 불가능합니다. 고도 60~90km까지 공기 저항과 양력을 사용하여 제어된 공기역학적 비행을 할 수 있습니다. 그러나 100-130km의 고도에서 시작하여 모든 조종사에게 친숙한 M 번호와 방음벽의 개념은 의미를 잃습니다. 순전히 탄도 비행 영역이 시작되는 조건부 카르만 라인을 통과합니다. 반응력을 통해서만 제어할 수 있습니다.

100km 이상의 고도에서 대기는 또한 대류(즉, 공기 혼합을 통해)에 의해 열 에너지를 흡수, 전도 및 전달하는 능력과 같은 또 다른 놀라운 특성이 없습니다. 이것은 장비의 다양한 요소, 궤도 우주 정거장의 장비가 일반적으로 비행기에서 수행되는 방식으로 에어 제트 및 에어 라디에이터의 도움으로 외부에서 냉각될 수 없음을 의미합니다. 일반적으로 우주에서와 같이 이러한 높이에서 열을 전달하는 유일한 방법은 열복사입니다.

대기 형성의 역사

가장 일반적인 이론에 따르면 지구의 대기는 시간이 지남에 따라 세 가지 다른 구성으로 되어 있습니다. 처음에는 행성 간 공간에서 포획한 가벼운 가스(수소 및 헬륨)로 구성되었습니다. 이 소위 1차 대기(약 40억년 전). 다음 단계에서 활발한 화산 활동으로 인해 대기가 수소 이외의 가스(이산화탄소, 암모니아, 수증기)로 포화되었습니다. 이것이 방법입니다 2차 대기(우리 시대보다 약 30억 년 앞서). 이 분위기는 회복적이었습니다. 또한 대기의 형성 과정은 다음 요인에 의해 결정되었습니다.

가벼운 가스(수소 및 헬륨)가 행성간 공간으로 누출됨;
자외선, 번개 방전 및 기타 요인의 영향으로 대기에서 발생하는 화학 반응.

점차적으로 이러한 요인들이 형성되었습니다. 3차 분위기, 훨씬 낮은 수소 함량과 훨씬 높은 질소 및 이산화탄소 함량(암모니아 및 탄화수소의 화학 반응의 결과로 형성됨)을 특징으로 합니다.

질소

많은 양의 질소 N 2 의 형성은 30억년 전부터 시작된 광합성의 결과로 행성 표면에서 오기 시작한 분자 산소 O 2에 의한 암모니아-수소 대기의 산화 때문입니다. 질소 N2는 질산염 및 기타 질소 함유 화합물의 탈질화 결과 대기 중으로 방출됩니다. 질소는 오존에 의해 NO로 산화됩니다. 상층대기.

질소 N 2는 특정 조건(예: 번개 방전 중)에서만 반응을 시작합니다. 전기 방전 중 오존에 의한 분자 질소의 산화는 질소 비료의 산업적 생산에 소량 사용됩니다. 낮은 에너지 소비로 산화시켜 생물학적으로 전환 활성 형태시아노박테리아(남조류)와 소위 콩류와 뿌리줄기 공생을 형성하는 결절 박테리아가 있습니다. 녹비.

산소

대기의 구성은 산소 방출과 이산화탄소 흡수와 함께 광합성의 결과로 지구에 살아있는 유기체의 출현과 함께 급격하게 변화하기 시작했습니다. 처음에는 암모니아, 탄화수소, 해양에 포함된 철의 철 형태 등 환원된 화합물의 산화에 산소가 사용되었습니다. 이 단계가 끝나면 대기의 산소 함량이 증가하기 시작했습니다. 점차적으로 산화 특성을 가진 현대적인 분위기가 형성되었습니다. 이로 인해 대기, 암석권 및 생물권에서 발생하는 많은 과정에서 심각하고 급격한 변화가 발생했기 때문에 이 사건을 산소 재앙이라고 불렀습니다.

희가스

대기 오염

안에 최근에인간은 대기의 진화에 영향을 미치기 시작했습니다. 그의 활동의 결과는 이전 지질 시대에 축적된 탄화수소 연료의 연소로 인해 대기 중 이산화탄소 함량이 지속적으로 크게 증가했습니다. 엄청난 양의 CO 2 가 광합성 과정에서 소비되고 세계 해양에 흡수됩니다. 이 가스는 탄산염 암석의 분해를 통해 대기로 들어가고 유기물화산 활동과 인간의 생산 활동으로 인해 식물과 동물 기원의. 지난 100년 동안 대기 중 CO2 함량은 10% 증가했으며 주요 부분(3600억 톤)은 연료 연소에서 나옵니다. 연료 연소의 증가율이 계속된다면, 향후 200~300년 안에 대기 중 CO2의 양이 두 배가 되어 지구 기후 변화로 이어질 수 있습니다.

연료 연소는 오염 가스(СО, SO 2)의 주요 원인입니다. 이산화황은 상층 대기에서 대기 산소에 의해 SO3로 산화되고, 이는 다시 수증기 및 암모니아와 상호작용하고, 생성된 황산(H2SO4)과 황산암모늄((NH4)2SO4)은 소위 형태의 지구 표면. 산성비. 내연 기관을 사용하면 질소 산화물, 탄화수소 및 납 화합물(테트라에틸 납 Pb(CH 3 CH 2) 4))로 인해 심각한 대기 오염이 발생합니다.

대기의 에어로졸 오염은 두 가지 자연적 원인(화산 폭발, 먼지 폭풍, 바닷물및 식물 꽃가루 등), 인간의 경제 활동(광석 및 건축 자재 채광, 연료 연소, 시멘트 생산 등). 고체 입자가 대기 중으로 집중적으로 대규모로 제거되는 것은 지구 기후 변화의 가능한 원인 중 하나입니다.

또한보십시오

Jacchia(대기 모델)

노트

연결

문학

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