บรรยากาศเปลี่ยนไปอย่างไร บรรยากาศของโลกและคุณสมบัติทางกายภาพของอากาศ

ชั้นบรรยากาศของโลกเป็นเปลือกก๊าซของโลกเรา ขอบเขตล่างผ่านที่ระดับเปลือกโลกและไฮโดรสเฟียร์และขอบเขตบนผ่านไปยังพื้นที่ใกล้โลกของอวกาศ บรรยากาศประกอบด้วยไนโตรเจนประมาณ 78% ออกซิเจน 20% อาร์กอนไม่เกิน 1% คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจน ฮีเลียม นีออนและก๊าซอื่นๆ

เปลือกโลกนี้มีลักษณะเป็นชั้นดินที่ชัดเจน ชั้นบรรยากาศถูกกำหนดโดยการกระจายตัวของอุณหภูมิในแนวดิ่งและความหนาแน่นของก๊าซในระดับต่างๆ มีชั้นบรรยากาศของโลกเช่นโทรโพสเฟียร์, สตราโตสเฟียร์, เมโซสเฟียร์, เทอร์โมสเฟียร์, เอ็กโซสเฟียร์ ชั้นไอโอโนสเฟียร์แยกออกจากกัน

มากถึง 80% ของมวลทั้งหมดของชั้นบรรยากาศคือโทรโพสเฟียร์ - ชั้นผิวด้านล่างของชั้นบรรยากาศ โทรโพสเฟียร์ในเขตขั้วโลกตั้งอยู่ที่ระดับสูงสุด 8-10 กม. เหนือพื้นผิวโลกในเขตร้อน - สูงสุด 16-18 กม. ระหว่างโทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์ที่วางอยู่คือโทรโปพอส - ชั้นการเปลี่ยนแปลง ในโทรโพสเฟียร์ อุณหภูมิจะลดลงเมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น และความดันบรรยากาศจะลดลงตามระดับความสูง ความชันของอุณหภูมิเฉลี่ยในชั้นโทรโพสเฟียร์คือ 0.6°C ต่อ 100 ม. อุณหภูมิที่ระดับต่างๆ ของเปลือกนี้ถูกกำหนดโดยการดูดกลืนรังสีดวงอาทิตย์และประสิทธิภาพของการพาความร้อน กิจกรรมของมนุษย์เกือบทั้งหมดเกิดขึ้นในโทรโพสเฟียร์ ที่สุด ภูเขาสูงอย่าไปไกลกว่าโทรโพสเฟียร์ มีเพียงการขนส่งทางอากาศเท่านั้นที่สามารถข้ามขอบเขตบนของเปลือกนี้ไปยังความสูงเล็กน้อยและอยู่ในชั้นสตราโตสเฟียร์ได้ ไอน้ำส่วนใหญ่มีอยู่ในโทรโพสเฟียร์ ซึ่งเป็นตัวกำหนดการก่อตัวของเมฆเกือบทั้งหมด นอกจากนี้ ละอองลอยเกือบทั้งหมด (ฝุ่น ควัน ฯลฯ) ที่ก่อตัวบนผิวโลกจะกระจุกตัวอยู่ในโทรโพสเฟียร์ ในขอบเขตชั้นล่างของชั้นโทรโพสเฟียร์ ความผันผวนของอุณหภูมิและความชื้นในอากาศในแต่ละวันจะแสดงขึ้น ความเร็วลมมักจะลดลง (จะเพิ่มขึ้นตามระดับความสูง) ในโทรโพสเฟียร์มีการแบ่งคอลัมน์อากาศออกเป็นมวลอากาศในแนวนอนซึ่งแตกต่างกันไปตามลักษณะต่างๆขึ้นอยู่กับสายพานและพื้นที่การก่อตัวของพวกมัน ที่แนวชั้นบรรยากาศ - ขอบเขตระหว่างมวลอากาศ - ไซโคลนและแอนติไซโคลนก่อตัวขึ้นซึ่งจะกำหนดสภาพอากาศในพื้นที่หนึ่ง ๆ ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง

สตราโตสเฟียร์เป็นชั้นบรรยากาศระหว่างชั้นโทรโพสเฟียร์และชั้นมีโซสเฟียร์ ขีดจำกัดของชั้นนี้มีตั้งแต่ 8-16 กม. ถึง 50-55 กม. เหนือพื้นผิวโลก ในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ องค์ประกอบของก๊าซในอากาศจะใกล้เคียงกับในชั้นโทรโพสเฟียร์ คุณสมบัติที่โดดเด่น– ความเข้มข้นของไอน้ำลดลงและปริมาณโอโซนเพิ่มขึ้น ชั้นโอโซนของบรรยากาศซึ่งปกป้องชีวมณฑลจากผลกระทบที่รุนแรงของแสงอัลตราไวโอเลต อยู่ที่ระดับ 20 ถึง 30 กม. ในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นตามความสูง และค่าอุณหภูมิจะถูกกำหนดโดยการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ ไม่ใช่โดยการพาความร้อน (การเคลื่อนที่ของมวลอากาศ) เช่นเดียวกับในชั้นโทรโพสเฟียร์ ความร้อนของอากาศในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์เกิดจากการดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลตโดยโอโซน

มีโซสเฟียร์ขยายเหนือสตราโตสเฟียร์ขึ้นไปที่ระดับ 80 กม. ชั้นบรรยากาศนี้มีลักษณะเฉพาะคืออุณหภูมิจะลดลงจาก 0 ° C ถึง - 90 ° C เมื่อความสูงเพิ่มขึ้นนี่คือบริเวณที่เย็นที่สุดของชั้นบรรยากาศ

เหนือ mesosphere คือเทอร์โมสเฟียร์ที่ระดับ 500 กม. จากเส้นขอบที่มีชั้นบรรยากาศชั้นบรรยากาศถึงชั้นนอกโลกอุณหภูมิจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ประมาณ 200 K ถึง 2,000 K ความหนาแน่นของอากาศจะลดลงถึงระดับ 500 กม. หลายแสนครั้ง องค์ประกอบสัมพัทธ์ของส่วนประกอบในชั้นบรรยากาศของเทอร์โมสเฟียร์นั้นคล้ายคลึงกับชั้นผิวของโทรโพสเฟียร์ แต่ด้วยระดับความสูงที่เพิ่มขึ้น ออกซิเจนจะผ่านเข้าสู่สถานะอะตอมได้มากขึ้น สัดส่วนของโมเลกุลและอะตอมของเทอร์โมสเฟียร์อยู่ในสถานะแตกตัวเป็นไอออนและกระจายเป็นหลายชั้น พวกมันถูกรวมเข้าด้วยกันโดยแนวคิดของบรรยากาศรอบไอโอโนสเฟียร์ ลักษณะของเทอร์โมสเฟียร์จะแตกต่างกันไปในช่วงกว้างขึ้นอยู่กับละติจูดทางภูมิศาสตร์ ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ ช่วงเวลาของปีและวัน

ชั้นบนสุดของชั้นบรรยากาศคือชั้นเอกโซสเฟียร์ นี่คือชั้นบรรยากาศที่บางที่สุด ในชั้นเอกโซสเฟียร์ ค่าเฉลี่ยเส้นทางอิสระของอนุภาคมีขนาดใหญ่มากจนอนุภาคสามารถหนีออกไปสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์ได้อย่างอิสระ มวลของเอกโซสเฟียร์เป็นหนึ่งในสิบล้านของมวลทั้งหมดของชั้นบรรยากาศ ขอบเขตล่างของชั้นเอกโซสเฟียร์คือระดับ 450-800 กม. และขอบเขตบนคือพื้นที่ที่มีความเข้มข้นของอนุภาคเท่ากับในอวกาศ - หลายพันกิโลเมตรจากพื้นผิวโลก ชั้นเอกโซสเฟียร์ประกอบด้วยพลาสมา ซึ่งเป็นก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออน นอกจากนี้ในชั้นนอกสุดยังมีแถบรังสีของโลกของเรา

การนำเสนอวิดีโอ - ชั้นบรรยากาศของโลก:

เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง:

บรรยากาศเป็นเปลือกก๊าซของโลกของเราที่หมุนรอบโลก ก๊าซในบรรยากาศเรียกว่าอากาศ ชั้นบรรยากาศสัมผัสกับไฮโดรสเฟียร์และปกคลุมธรณีภาคบางส่วน แต่เป็นการยากที่จะกำหนดขอบเขตบน ตามอัตภาพสันนิษฐานว่าชั้นบรรยากาศขยายขึ้นไปประมาณสามพันกิโลเมตร มันไหลอย่างราบรื่นไปสู่อวกาศที่ไม่มีอากาศหายใจ

องค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศโลก

การก่อตัวขององค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศเริ่มขึ้นเมื่อประมาณสี่พันล้านปีก่อน ในขั้นต้นบรรยากาศประกอบด้วยก๊าซเบาเท่านั้น - ฮีเลียมและไฮโดรเจน ตามที่นักวิทยาศาสตร์ข้อกำหนดเบื้องต้นเบื้องต้นสำหรับการสร้างเปลือกก๊าซรอบโลกคือการปะทุของภูเขาไฟซึ่งพร้อมกับลาวาได้ปล่อยก๊าซจำนวนมากออกมา ต่อจากนั้น การแลกเปลี่ยนก๊าซเริ่มขึ้นในช่องว่างของน้ำ กับสิ่งมีชีวิต และผลผลิตจากกิจกรรมของพวกมัน องค์ประกอบของอากาศค่อยๆ เปลี่ยนไป และในรูปแบบปัจจุบันได้รับการแก้ไขเมื่อหลายล้านปีก่อน

องค์ประกอบหลักของบรรยากาศคือไนโตรเจน (ประมาณ 79%) และออกซิเจน (20%) เปอร์เซ็นต์ที่เหลือ (1%) คิดเป็นก๊าซต่อไปนี้: อาร์กอน นีออน ฮีเลียม มีเทน คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจน คริปทอน ซีนอน โอโซน แอมโมเนีย ซัลเฟอร์ไดออกไซด์และไนโตรเจน ไนตรัสออกไซด์และคาร์บอนมอนอกไซด์รวมอยู่ในนี้ หนึ่งเปอร์เซ็นต์

นอกจากนี้ อากาศยังมีไอน้ำและฝุ่นละออง (ละอองเกสรพืช ฝุ่น ผลึกเกลือ สิ่งสกปรกที่เป็นละออง)

ใน เมื่อเร็วๆ นี้นักวิทยาศาสตร์สังเกตว่าไม่ใช่เชิงคุณภาพ แต่ การเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณส่วนผสมของอากาศ และเหตุผลนี้คือบุคคลและกิจกรรมของเขา ในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นอย่างมาก! สิ่งนี้เต็มไปด้วยปัญหามากมาย ปัญหาระดับโลกส่วนใหญ่คือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

การก่อตัวของสภาพอากาศและภูมิอากาศ

บรรยากาศมีบทบาทสำคัญในการกำหนดสภาพอากาศและสภาพอากาศบนโลก หลายอย่างขึ้นอยู่กับปริมาณแสงแดด ธรรมชาติของพื้นผิวด้านล่าง และการไหลเวียนของบรรยากาศ

มาดูปัจจัยตามลำดับกัน

1. บรรยากาศส่งความร้อนจากรังสีดวงอาทิตย์และดูดซับรังสีที่เป็นอันตราย ชาวกรีกโบราณรู้ว่ารังสีของดวงอาทิตย์ตกในส่วนต่าง ๆ ของโลกในมุมที่ต่างกัน คำว่า "ภูมิอากาศ" ในภาษากรีกโบราณแปลว่า "ความลาดชัน" ดังนั้นที่เส้นศูนย์สูตรแสงของดวงอาทิตย์จะตกเกือบเป็นแนวตั้งเพราะที่นี่ร้อนมาก ยิ่งใกล้เสามากเท่าไหร่ มุมมากขึ้นเอียง และอุณหภูมิจะลดลง

2. เนื่องจากความร้อนของโลกไม่เท่ากัน กระแสอากาศจึงก่อตัวขึ้นในชั้นบรรยากาศ จำแนกตามขนาด ที่เล็กที่สุด (หลายสิบและหลายร้อยเมตร) คือลมประจำถิ่น ตามมาด้วยมรสุมและลมค้าขาย พายุไซโคลนและแอนติไซโคลน โซนส่วนหน้าของดาวเคราะห์

มวลอากาศเหล่านี้เคลื่อนที่ตลอดเวลา บางคนค่อนข้างนิ่ง ตัวอย่างเช่น ลมค้าขายที่พัดจากเขตกึ่งร้อนไปยังเส้นศูนย์สูตร การเคลื่อนไหวของผู้อื่นขึ้นอยู่กับความกดอากาศเป็นสำคัญ

3. ความกดอากาศเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่มีอิทธิพลต่อการก่อตัวของสภาพอากาศ นี่คือความกดอากาศบนพื้นผิวโลก อย่างที่คุณทราบ มวลอากาศเคลื่อนตัวจากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปยังบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำกว่า

มีทั้งหมด 7 โซน เส้นศูนย์สูตรเป็นเขตความกดอากาศต่ำ นอกจากนี้ทั้งสองด้านของเส้นศูนย์สูตรจนถึงละติจูดที่ 30 ซึ่งเป็นพื้นที่ที่มีความกดอากาศสูง จาก 30° ถึง 60° - ความดันต่ำอีกครั้ง และจาก 60° ถึงเสา - เขตที่มีแรงดันสูง มวลอากาศไหลเวียนระหว่างโซนเหล่านี้ พายุที่พัดมาจากทะเลสู่บกทำให้เกิดฝนและสภาพอากาศเลวร้าย และพายุที่พัดมาจากทวีปต่างๆ นำมาซึ่งอากาศแจ่มใสและแห้งแล้ง ในสถานที่ที่กระแสอากาศปะทะกันจะมีการก่อตัวของโซนด้านหน้าของชั้นบรรยากาศซึ่งมีลักษณะเป็นฝนและความแปรปรวนสภาพอากาศที่มีลมแรง

นักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่าแม้แต่ความเป็นอยู่ที่ดีก็ขึ้นอยู่กับความกดอากาศ โดย มาตรฐานสากลความดันบรรยากาศปกติ - 760 มม. ปรอท คอลัมน์ที่ 0°C ตัวเลขนี้คำนวณสำหรับพื้นที่ดินที่เกือบจะราบเรียบกับระดับน้ำทะเล ความดันจะลดลงตามระดับความสูง ตัวอย่างเช่นสำหรับเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก 760 มม. ปรอท - เป็นบรรทัดฐาน แต่สำหรับมอสโกซึ่งตั้งอยู่สูงกว่า ความดันปกติ- 748 มม.ปรอท

ความดันไม่เพียงเปลี่ยนแปลงในแนวตั้งเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนในแนวนอนด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงที่พายุหมุนผ่าน

โครงสร้างของบรรยากาศ

บรรยากาศเหมือนเค้กชั้น และแต่ละชั้นมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง

. โทรโพสเฟียร์เป็นชั้นที่ใกล้โลกที่สุด "ความหนา" ของชั้นนี้จะเปลี่ยนไปเมื่อคุณเคลื่อนออกจากเส้นศูนย์สูตร เหนือเส้นศูนย์สูตรชั้นจะขยายขึ้นไป 16-18 กม. ในเขตอบอุ่น - 10-12 กม. ที่ขั้วโลก - 8-10 กม.

ที่นี่มีอากาศอยู่ 80% และไอน้ำ 90% เมฆก่อตัวที่นี่ ไซโคลนและแอนติไซโคลนเกิดขึ้น อุณหภูมิของอากาศขึ้นอยู่กับระดับความสูงของพื้นที่ โดยเฉลี่ยแล้ว อุณหภูมิจะลดลง 0.65°C ทุกๆ 100 เมตร

. วัยหมดประจำเดือน- ชั้นเปลี่ยนผ่านของชั้นบรรยากาศ มีความสูงตั้งแต่หลายร้อยเมตรถึง 1-2 กม. อุณหภูมิของอากาศในฤดูร้อนจะสูงกว่าในฤดูหนาว ตัวอย่างเช่นเหนือขั้วโลกในฤดูหนาว -65 ° C และเหนือเส้นศูนย์สูตรในเวลาใดก็ได้ของปี -70 ° C

. สตราโตสเฟียร์- นี่คือเลเยอร์ซึ่งเป็นขอบเขตบนซึ่งวิ่งที่ระดับความสูง 50-55 กิโลเมตร ความปั่นป่วนที่นี่อยู่ในระดับต่ำ ปริมาณไอน้ำในอากาศมีน้อยมาก แต่มีโอโซนมาก ความเข้มข้นสูงสุดอยู่ที่ระดับความสูง 20-25 กม. ในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์อุณหภูมิของอากาศเริ่มสูงขึ้นและสูงถึง +0.8 ° C เนื่องจากชั้นโอโซนมีปฏิสัมพันธ์กับรังสีอัลตราไวโอเลต

. สตราโตพอส- ชั้นกลางต่ำระหว่างชั้นสตราโตสเฟียร์และชั้นมีโซสเฟียร์ที่ตามมา

. มีโซสเฟียร์- ขอบเขตบนของชั้นนี้คือ 80-85 กิโลเมตร ที่นี่มีกระบวนการโฟโตเคมีคอลที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับอนุมูลอิสระ พวกเขาเป็นผู้ให้แสงสีฟ้าอันอ่อนโยนแก่โลกของเราซึ่งมองเห็นได้จากอวกาศ

ดาวหางและอุกกาบาตส่วนใหญ่เผาไหม้ในชั้นบรรยากาศ

. วัยหมดประจำเดือน- ชั้นกลางถัดไปคืออุณหภูมิของอากาศอย่างน้อย -90 °

. เทอร์โมสเฟียร์- ขอบเขตล่างเริ่มต้นที่ระดับความสูง 80 - 90 กม. และขอบเขตบนของเลเยอร์จะผ่านไปประมาณ 800 กม. อุณหภูมิของอากาศสูงขึ้น อุณหภูมิอาจเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ +500° C ถึง +1,000° C ในระหว่างวัน ความผันผวนของอุณหภูมิจะสูงถึงหลายร้อยองศา! แต่อากาศที่นี่หายากมากจนเข้าใจคำว่า "อุณหภูมิ" ตามที่เราคิดว่าไม่เหมาะสมที่นี่

. ไอโอโนสเฟียร์- รวม mesosphere, mesopause และ thermosphere อากาศที่นี่ประกอบด้วยโมเลกุลของออกซิเจนและไนโตรเจนเป็นส่วนใหญ่ เช่นเดียวกับพลาสมากึ่งกลาง รังสีของดวงอาทิตย์ที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์จะทำให้โมเลกุลของอากาศแตกตัวเป็นไอออนอย่างรุนแรง ในชั้นล่าง (สูงสุด 90 กม.) ระดับไอออไนเซชันต่ำ ยิ่งสูงก็ยิ่งแตกตัวเป็นไอออน ดังนั้นที่ระดับความสูง 100-110 กม. อิเล็กตรอนจึงเข้มข้น สิ่งนี้ก่อให้เกิดการสะท้อนของคลื่นวิทยุสั้นและกลาง

ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ที่สำคัญที่สุดคือชั้นบนซึ่งอยู่ที่ระดับความสูง 150-400 กม. ลักษณะเฉพาะของมันคือสะท้อนคลื่นวิทยุและสิ่งนี้มีส่วนช่วยในการส่งสัญญาณวิทยุในระยะทางไกล

มันอยู่ในชั้นไอโอโนสเฟียร์ที่เกิดปรากฏการณ์เช่นแสงออโรร่า

. ชั้นเอกโซสเฟียร์- ประกอบด้วยอะตอมของออกซิเจน ฮีเลียม และไฮโดรเจน ก๊าซในชั้นนี้หายากมากและบ่อยครั้งที่อะตอมของไฮโดรเจนหลุดออกไปในอวกาศ ดังนั้นชั้นนี้จึงเรียกว่า "โซนกระเจิง"

นักวิทยาศาสตร์คนแรกที่เสนอว่าบรรยากาศของเรามีน้ำหนักคือ E. Torricelli ชาวอิตาลี ตัวอย่างเช่น Ostap Bender ในนวนิยายเรื่อง "The Golden Calf" คร่ำครวญว่าแต่ละคนถูกกดด้วยเสาอากาศที่มีน้ำหนัก 14 กก.! แต่ จอมวางแผนผู้ยิ่งใหญ่ผิดนิดหน่อย ผู้ใหญ่มีแรงกดดัน 13-15 ตัน! แต่เราไม่รู้สึกถึงความหนักเบานี้เนื่องจากความดันบรรยากาศสมดุลกับความดันภายในของบุคคล น้ำหนักของบรรยากาศของเราคือ 5,300,000,000,000,000 ตัน ตัวเลขนี้ใหญ่โตแม้ว่าจะมีน้ำหนักเพียงหนึ่งในล้านของโลกของเรา

บรรยากาศ (จากภาษากรีก ατμός - "ไอน้ำ" และ σφαῖρα - "ทรงกลม") - เปลือกก๊าซ เทห์ฟากฟ้าล้อมรอบด้วยแรงโน้มถ่วง บรรยากาศ - เปลือกก๊าซของโลกประกอบด้วยส่วนผสมของก๊าซไอน้ำและฝุ่นละอองต่างๆ การแลกเปลี่ยนสสารระหว่างโลกและจักรวาลเกิดขึ้นผ่านชั้นบรรยากาศ โลกได้รับฝุ่นคอสมิกและวัตถุอุกกาบาต สูญเสียก๊าซที่เบาที่สุด: ไฮโดรเจนและฮีเลียม ชั้นบรรยากาศของโลกถูกแผ่รังสีอันทรงพลังของดวงอาทิตย์ทะลุผ่านเข้ามา ซึ่งเป็นตัวกำหนดอุณหภูมิของพื้นผิวดาวเคราะห์ ทำให้เกิดการแตกตัวของโมเลกุลของก๊าซในชั้นบรรยากาศและการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอม

ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยออกซิเจนซึ่งสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ใช้ในการหายใจ และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งพืช สาหร่าย และไซยาโนแบคทีเรียใช้ไปในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง บรรยากาศก็เช่นกัน ชั้นป้องกันดาวเคราะห์ปกป้องผู้อยู่อาศัยจากรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์

ร่างกายขนาดใหญ่ทั้งหมดมีชั้นบรรยากาศ - ดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน, ก๊าซยักษ์

องค์ประกอบของบรรยากาศ

บรรยากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซซึ่งประกอบด้วยไนโตรเจน (78.08%) ออกซิเจน (20.95%) คาร์บอนไดออกไซด์ (0.03%) อาร์กอน (0.93%) ฮีเลียม นีออน ซีนอน คริปทอน (0.01%) จำนวนเล็กน้อย คาร์บอนไดออกไซด์ 0.038% และไฮโดรเจน ฮีเลียม ก๊าซมีตระกูลอื่นๆ และสารมลพิษในปริมาณเล็กน้อย

องค์ประกอบที่ทันสมัยอากาศของโลกก่อตั้งขึ้นเมื่อกว่าร้อยล้านปีที่แล้ว แต่กิจกรรมการผลิตของมนุษย์ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วยังคงนำไปสู่การเปลี่ยนแปลง ในปัจจุบันมีปริมาณ CO 2 เพิ่มขึ้นประมาณ 10-12% ก๊าซที่ประกอบเป็นชั้นบรรยากาศทำหน้าที่ต่างๆ อย่างไรก็ตาม ความสำคัญหลักของก๊าซเหล่านี้ถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าพวกมันดูดซับพลังงานการแผ่รังสีได้อย่างมาก และมีผลอย่างมากต่อการควบคุมอุณหภูมิของพื้นผิวโลกและชั้นบรรยากาศ

องค์ประกอบเริ่มต้นของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์มักจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางเคมีและความร้อนของดวงอาทิตย์ในระหว่างการก่อตัวของดาวเคราะห์และการปลดปล่อยก๊าซภายนอกที่ตามมา จากนั้นองค์ประกอบของซองก๊าซจะพัฒนาขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยต่างๆ

บรรยากาศของดาวศุกร์และดาวอังคารส่วนใหญ่เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โดยมีไนโตรเจน อาร์กอน ออกซิเจน และก๊าซอื่นๆ เพิ่มเล็กน้อย ชั้นบรรยากาศของโลกส่วนใหญ่เป็นผลมาจากสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในนั้น ก๊าซยักษ์ที่มีอุณหภูมิต่ำ ได้แก่ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน สามารถกักเก็บก๊าซที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำเป็นส่วนใหญ่ ได้แก่ ไฮโดรเจนและฮีเลียม ในทางกลับกัน ก๊าซยักษ์ที่มีอุณหภูมิสูงเช่น Osiris หรือ 51 Pegasi b ไม่สามารถจับมันไว้ได้ และโมเลกุลของชั้นบรรยากาศของพวกมันก็กระจัดกระจายไปในอวกาศ กระบวนการนี้ช้าและต่อเนื่อง

ไนโตรเจน,เป็นก๊าซที่พบมากที่สุดในชั้นบรรยากาศ มีปฏิกิริยาทางเคมีเพียงเล็กน้อย

ออกซิเจนซึ่งแตกต่างจากไนโตรเจนตรงที่เป็นธาตุที่มีความว่องไวทางเคมีมาก หน้าที่เฉพาะของออกซิเจนคือการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารอินทรีย์ของสิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิก หินและก๊าซที่ออกซิไดซ์ต่ำกว่าที่ปล่อยออกมาสู่ชั้นบรรยากาศโดยภูเขาไฟ หากไม่มีออกซิเจน ก็จะไม่มีการสลายตัวของสารอินทรีย์ที่ตายแล้ว

โครงสร้างบรรยากาศ

โครงสร้างของบรรยากาศประกอบด้วยสองส่วน: ชั้นใน - โทรโพสเฟียร์, สตราโตสเฟียร์, มีโซสเฟียร์และเทอร์โมสเฟียร์หรือไอโอโนสเฟียร์และชั้นนอก - แมกนีโตสเฟียร์ (เอกโซสเฟียร์)

1) โทรโพสเฟียร์- นี่คือส่วนล่างของบรรยากาศซึ่งมีความเข้มข้น 3/4 เช่น ~ 80% ของชั้นบรรยากาศโลกทั้งหมด ความสูงของมันถูกกำหนดโดยความเข้มของกระแสลมในแนวตั้ง (ขึ้นหรือลง) ที่เกิดจากความร้อนของพื้นผิวโลกและมหาสมุทร ดังนั้นความหนาของโทรโพสเฟียร์ที่เส้นศูนย์สูตรคือ 16-18 กม. ที่ละติจูดพอสมควร 10-11 กม. และที่เสา - สูงถึง 8 กม. อุณหภูมิของอากาศในโทรโพสเฟียร์ที่ระดับความสูงจะลดลง 0.6ºС ทุก ๆ 100 เมตร และอยู่ในช่วงตั้งแต่ +40 ถึง -50ºС

2) สตราโตสเฟียร์ตั้งอยู่เหนือชั้นโทรโพสเฟียร์และมีความสูงไม่เกิน 50 กม. จากพื้นผิวโลก อุณหภูมิที่ระดับความสูงไม่เกิน 30 กม. จะคงที่ -50ºС จากนั้นจะเริ่มสูงขึ้นและที่ระดับความสูง 50 กม. ถึง +10ºС

ขอบเขตบนของไบโอสเฟียร์คือหน้าจอโอโซน

แผ่นกรองโอโซนเป็นชั้นของบรรยากาศภายในสตราโตสเฟียร์ ซึ่งอยู่สูงจากพื้นโลกต่างกัน และมีความหนาแน่นของโอโซนสูงสุดที่ระดับความสูง 20-26 กม.

ความสูงของชั้นโอโซนที่ขั้วโลกอยู่ที่ประมาณ 7-8 กม. ที่เส้นศูนย์สูตรที่ 17-18 กม. และความสูงสูงสุดของโอโซนอยู่ที่ 45-50 กม. เหนือหน้าจอโอโซน สิ่งมีชีวิตเป็นไปไม่ได้เนื่องจากรังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรงของดวงอาทิตย์ หากคุณบีบอัดโมเลกุลโอโซนทั้งหมด คุณจะได้ชั้นประมาณ 3 มม. รอบโลก

3) มีโซสเฟียร์– ขอบเขตบนของชั้นนี้ตั้งอยู่สูงถึง 80 กม. คุณสมบัติหลักคืออุณหภูมิลดลงอย่างรวดเร็ว -90ºС ที่ขีดจำกัดบน เมฆสีเงินประกอบด้วยผลึกน้ำแข็งจับจ้องอยู่ที่นี่

4) ไอโอโนสเฟียร์ (เทอร์โมสเฟียร์) -ตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 800 กม. และมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างมาก:

150km อุณหภูมิ +240ºС,

200km อุณหภูมิ +500ºС

600km อุณหภูมิ +1500ºС

ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ ก๊าซจะอยู่ในสภาพแตกตัวเป็นไอออน ไอออนไนซ์เกี่ยวข้องกับการเรืองแสงของก๊าซและการเกิดแสงออโรรา

ชั้นไอโอโนสเฟียร์มีความสามารถในการสะท้อนคลื่นวิทยุซ้ำๆ ซึ่งให้การสื่อสารทางวิทยุระยะไกลบนโลก

5) ชั้นเอกโซสเฟียร์- ตั้งอยู่เหนือ 800 กม. และขยายได้ถึง 3,000 กม. ที่นี่มีอุณหภูมิ >2000ºС ความเร็วของการเคลื่อนที่ของก๊าซเข้าใกล้จุดวิกฤต ~ 11.2 กม./วินาที อะตอมของไฮโดรเจนและฮีเลียมเข้าครอบงำ ซึ่งก่อตัวเป็นโคโรนาที่ส่องสว่างรอบโลก ขยายไปถึงระดับความสูง 20,000 กม.

ฟังก์ชั่นบรรยากาศ

1) การควบคุมอุณหภูมิ - สภาพอากาศและสภาพอากาศบนโลกขึ้นอยู่กับการกระจายความร้อน ความดัน

2) ช่วยชีวิต

3) ในโทรโพสเฟียร์มีการเคลื่อนที่ของมวลอากาศในแนวตั้งและแนวนอนทั่วโลกซึ่งกำหนดวัฏจักรของน้ำการถ่ายเทความร้อน

4) พื้นผิวเกือบทั้งหมด กระบวนการทางธรณีวิทยาเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ของชั้นบรรยากาศ ธรณีภาค และไฮโดรสเฟียร์

5) การป้องกัน - ชั้นบรรยากาศปกป้องโลกจากอวกาศ รังสีดวงอาทิตย์ และฝุ่นอุกกาบาต

ฟังก์ชั่นบรรยากาศ. หากไม่มีชั้นบรรยากาศ สิ่งมีชีวิตบนโลกคงเป็นไปไม่ได้ คนทุกวันบริโภค 12-15 กก. อากาศหายใจเข้าทุก ๆ นาทีตั้งแต่ 5 ถึง 100 ลิตรซึ่งเกินความต้องการอาหารและน้ำเฉลี่ยต่อวันอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ชั้นบรรยากาศยังปกป้องบุคคลจากอันตรายที่คุกคามเขาจากอวกาศได้อย่างน่าเชื่อถือ: ไม่อนุญาตให้อุกกาบาตและรังสีคอสมิกผ่านเข้าไปได้ คนเราสามารถอยู่ได้โดยปราศจากอาหารห้าสัปดาห์ ขาดน้ำห้าวัน และขาดอากาศห้านาที ชีวิตปกติของผู้คนไม่เพียงต้องการอากาศเท่านั้น แต่ยังต้องการความบริสุทธิ์ด้วย สุขภาพของผู้คน สถานะของพืชและสัตว์ ความแข็งแรงและความทนทานของโครงสร้างของอาคารและโครงสร้างขึ้นอยู่กับคุณภาพอากาศ อากาศเสียเป็นอันตรายต่อน้ำ ดิน ทะเล ดิน บรรยากาศเป็นตัวกำหนดแสงและควบคุมระบอบความร้อนของโลก ก่อให้เกิดการกระจายความร้อนบนโลก ซองก๊าซปกป้องโลกจากการเย็นและร้อนมากเกินไป หากโลกของเราไม่ได้ถูกล้อมรอบด้วยเปลือกอากาศ ภายในหนึ่งวัน แอมพลิจูดของความผันผวนของอุณหภูมิจะสูงถึง 200 องศาเซลเซียส ชั้นบรรยากาศช่วยรักษาทุกสิ่งที่อาศัยอยู่บนโลกจากรังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และรังสีคอสมิกที่ทำลายล้าง ความสำคัญของบรรยากาศในการกระจายแสงเป็นอย่างมาก อากาศของมันทำให้รังสีของดวงอาทิตย์แตกออกเป็นรังสีเล็กๆ นับล้านดวง กระจายแสงและสร้างแสงสว่างที่สม่ำเสมอ บรรยากาศทำหน้าที่เป็นตัวนำของเสียง

บรรยากาศมีโครงสร้างเป็นชั้นๆ ขอบเขตระหว่างชั้นไม่แหลมคมและความสูงขึ้นอยู่กับละติจูดและฤดูกาล โครงสร้างชั้นเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิบน ความสูงต่างกัน. สภาพอากาศเกิดขึ้นในโทรโพสเฟียร์ (ต่ำกว่าประมาณ 10 กม.: ประมาณ 6 กม. เหนือขั้วโลกและมากกว่า 16 กม. เหนือเส้นศูนย์สูตร) และขอบเขตบนของโทรโพสเฟียร์จะสูงกว่าในฤดูหนาวในฤดูร้อน

จากพื้นผิวโลกขึ้นไปชั้นเหล่านี้คือ:

โทรโพสเฟียร์

สตราโตสเฟียร์

มีโซสเฟียร์

เทอร์โมสเฟียร์

ชั้นเอกโซสเฟียร์

โทรโพสเฟียร์

ส่วนล่างของบรรยากาศสูงถึง 10-15 กม. ซึ่งมีความเข้มข้น 4/5 ของมวลอากาศในชั้นบรรยากาศทั้งหมดเรียกว่าโทรโพสเฟียร์ เป็นเรื่องปกติที่อุณหภูมิที่นี่จะลดลงตามความสูงโดยเฉลี่ย 0.6°/100 ม. (ใน แต่ละกรณีการกระจายตัวของอุณหภูมิในแนวดิ่งจะแปรผันตามช่วงกว้าง) โทรโพสเฟียร์มีไอน้ำเกือบทั้งหมดในบรรยากาศและเมฆเกือบทั้งหมดก่อตัวขึ้น นอกจากนี้ ความปั่นป่วนยังได้รับการพัฒนาอย่างสูงที่นี่ โดยเฉพาะบริเวณใกล้พื้นผิวโลก รวมถึงในกระแสน้ำที่เรียกว่าเจ็ตสตรีมในตอนบนของชั้นโทรโพสเฟียร์

ความสูงที่โทรโพสเฟียร์ขยายไปทั่วทุกแห่งบนโลกนั้นแตกต่างกันไปในแต่ละวัน นอกจากนี้ โดยเฉลี่ยแล้วก็ยังแตกต่างกันตามละติจูดและใน ฤดูกาลที่แตกต่างกันของปี. โดยเฉลี่ยแล้ว โทรโพสเฟียร์ประจำปีแผ่ขยายไปทั่วขั้วโลกจนถึงความสูงประมาณ 9 กม. เหนือละติจูดเขตอบอุ่นสูงถึง 10-12 กม. และเหนือเส้นศูนย์สูตรสูงถึง 15-17 กม. อุณหภูมิอากาศเฉลี่ยต่อปีใกล้พื้นผิวโลกอยู่ที่ประมาณ +26° ที่เส้นศูนย์สูตร และประมาณ -23° ที่ขั้วโลกเหนือ ที่ด้านบนของโทรโพสเฟียร์เหนือเส้นศูนย์สูตร อุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ -70° เหนือขั้วโลกเหนือในฤดูหนาวประมาณ -65° และในฤดูร้อนประมาณ -45°

ความกดอากาศที่ขอบด้านบนของโทรโพสเฟียร์ซึ่งสอดคล้องกับความสูงนั้นน้อยกว่าที่พื้นผิวโลก 5-8 เท่า ดังนั้นอากาศในชั้นบรรยากาศจำนวนมากจึงอยู่ในโทรโพสเฟียร์ กระบวนการที่เกิดขึ้นในโทรโพสเฟียร์มีความสำคัญโดยตรงและชี้ขาดต่อสภาพอากาศและภูมิอากาศใกล้พื้นผิวโลก

ไอน้ำทั้งหมดกระจุกตัวอยู่ในชั้นโทรโพสเฟียร์ ซึ่งเป็นสาเหตุที่เมฆทั้งหมดก่อตัวขึ้นภายในชั้นโทรโพสเฟียร์ อุณหภูมิจะลดลงตามระดับความสูง

รังสีของดวงอาทิตย์ผ่านชั้นโทรโพสเฟียร์ได้ง่าย และความร้อนที่โลกได้รับความร้อนจากรังสีดวงอาทิตย์จะสะสมอยู่ในชั้นโทรโพสเฟียร์ ก๊าซต่างๆ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และไอน้ำกักเก็บความร้อนไว้ เรียกกลไกการทำให้ชั้นบรรยากาศอุ่นขึ้นจากโลกซึ่งได้รับความร้อนจากรังสีดวงอาทิตย์ ปรากฏการณ์เรือนกระจก. เนื่องจากโลกเป็นแหล่งความร้อนของชั้นบรรยากาศ อุณหภูมิของอากาศจึงลดลงตามความสูง

ขอบเขตระหว่างโทรโพสเฟียร์ปั่นป่วนและสตราโตสเฟียร์ที่สงบเรียกว่าโทรโปพอส ที่นี่ กระแสลมที่เคลื่อนที่เร็วเรียกว่า "เจ็ตสตรีม" ก่อตัวขึ้น

ครั้งหนึ่งเคยสันนิษฐานว่าอุณหภูมิของชั้นบรรยากาศนั้นอยู่เหนือชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์เช่นกันแต่การวัดในชั้นบรรยากาศสูงพบว่าไม่เป็นเช่นนั้น: เหนือชั้นโทรโพพอสทันทีอุณหภูมิจะคงที่เกือบคงที่และจากนั้นก็เริ่มเพิ่มขึ้น แข็งแกร่ง ลมแนวนอนพัดในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์โดยไม่ก่อให้เกิดความปั่นป่วน อากาศในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์แห้งมาก ดังนั้นเมฆจึงหายาก เมฆหอยมุกก่อตัวขึ้น

สตราโตสเฟียร์มีความสำคัญมากต่อชีวิตบนโลก เพราะในชั้นนี้มีโอโซนจำนวนเล็กน้อยที่ดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรงซึ่งเป็นอันตรายต่อชีวิต โอโซนทำให้ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ร้อนขึ้นโดยการดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต

สตราโตสเฟียร์

เหนือชั้นโทรโพสเฟียร์ขึ้นไปที่ระดับความสูง 50-55 กม. มีชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ซึ่งมีอุณหภูมิโดยเฉลี่ยเพิ่มขึ้นตามความสูง ชั้นการเปลี่ยนแปลงระหว่างโทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์ (หนา 1-2 กม.) เรียกว่าโทรโปพอส

ด้านบนเป็นข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิที่ขอบเขตบนของโทรโพสเฟียร์ อุณหภูมิเหล่านี้เป็นลักษณะเฉพาะของสตราโตสเฟียร์ตอนล่างด้วย ดังนั้นอุณหภูมิของอากาศในสตราโตสเฟียร์ตอนล่างเหนือเส้นศูนย์สูตรจึงต่ำมากเสมอ นอกจากนี้ในฤดูร้อนจะต่ำกว่าเหนือขั้วโลกมาก

สตราโตสเฟียร์ตอนล่างมีอุณหภูมิความร้อนมากหรือน้อย แต่จากความสูงประมาณ 25 กม. อุณหภูมิในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามความสูง จนถึงค่าสูงสุด นอกจากนี้ ค่าบวก (จาก +10 ถึง +30 °) ที่ระดับความสูงประมาณ 50 กม. เนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นตามความสูง ความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์จึงอยู่ในระดับต่ำ

มีไอน้ำน้อยมากในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ อย่างไรก็ตามที่ระดับความสูง 20-25 กม. บางครั้งเมฆที่บางมากที่เรียกว่าหอยมุกจะสังเกตเห็นได้ที่ละติจูดสูง พวกมันมองไม่เห็นในเวลากลางวัน แต่ในเวลากลางคืนพวกมันดูเหมือนจะเรืองแสงได้ เนื่องจากพวกมันได้รับแสงสว่างจากดวงอาทิตย์ใต้เส้นขอบฟ้า เมฆเหล่านี้ประกอบด้วยหยดน้ำที่เย็นจัด สตราโตสเฟียร์ยังโดดเด่นด้วยความจริงที่ว่าส่วนใหญ่มีโอโซนในชั้นบรรยากาศดังที่ได้กล่าวมาแล้ว

มีโซสเฟียร์

เหนือชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์เป็นชั้นของชั้นมีโซสเฟียร์ ขึ้นไปประมาณ 80 กม. ที่นี่อุณหภูมิลดลงตามความสูงถึงหลายสิบองศาต่ำกว่าศูนย์ เนื่องจากการลดลงอย่างรวดเร็วของอุณหภูมิและความสูง ความปั่นป่วนได้รับการพัฒนาอย่างมากในชั้นบรรยากาศ ที่ความสูงใกล้กับขอบเขตบนของชั้นบรรยากาศ (75-90 กม.) ยังมีเมฆชนิดพิเศษซึ่งได้รับแสงสว่างจากดวงอาทิตย์ในเวลากลางคืนซึ่งเรียกว่าเมฆสีเงิน เป็นไปได้มากว่าพวกมันประกอบด้วยผลึกน้ำแข็ง

ที่ขอบบนของชั้นมีโซสเฟียร์ ความกดอากาศจะน้อยกว่าที่พื้นผิวโลกถึง 200 เท่า ดังนั้น ชั้นโทรโพสเฟียร์ สตราโตสเฟียร์ และชั้นมีโซสเฟียร์รวมกันที่ความสูง 80 กม. จึงประกอบด้วยมวลมากกว่า 99.5% ของมวลบรรยากาศทั้งหมด ชั้นที่วางซ้อนกันมีอากาศอยู่เล็กน้อย

ที่ระดับความสูงประมาณ 50 กม. เหนือพื้นโลก อุณหภูมิเริ่มลดลงอีกครั้ง ทำเครื่องหมายขอบเขตบนของสตราโตสเฟียร์และจุดเริ่มต้นของชั้นถัดไป - เมโซสเฟียร์ เมโซสเฟียร์มีอุณหภูมิที่เย็นที่สุดในชั้นบรรยากาศ: ตั้งแต่ -2 ถึง -138 องศาเซลเซียส นี่คือเมฆที่สูงที่สุด: ในวันที่อากาศแจ่มใสสามารถมองเห็นได้ในยามพระอาทิตย์ตกดิน เรียกว่า noctilucent (สว่างในเวลากลางคืน)

เทอร์โมสเฟียร์

ส่วนบนของชั้นบรรยากาศเหนือชั้นมีโซสเฟียร์มีอุณหภูมิสูงมาก จึงเรียกว่าเทอร์โมสเฟียร์ อย่างไรก็ตามมีสองส่วนที่แตกต่างกันในนั้น: ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ซึ่งทอดตัวจากชั้นบรรยากาศไปสู่ความสูงของลำดับหนึ่งพันกิโลเมตรและส่วนด้านนอกอยู่เหนือชั้นบรรยากาศชั้นนอกซึ่งผ่านเข้าสู่โคโรนาของโลก

อากาศในชั้นไอโอโนสเฟียร์นั้นหายากมาก เราได้ระบุไว้แล้วว่าที่ระดับความสูง 300-750 กม. ความหนาแน่นเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 10-8-10-10 g/m3 แต่ถึงแม้จะมีความหนาแน่นต่ำเช่นนี้ อากาศแต่ละลูกบาศก์เซนติเมตรที่ระดับความสูง 300 กม. ก็ยังคงมีโมเลกุลหรืออะตอมประมาณหนึ่งพันล้าน (109) ตัว และที่ระดับความสูง 600 กม. - มากกว่า 10 ล้าน (107) นี่เป็นลำดับความสำคัญที่มากกว่าเนื้อหาของก๊าซในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์

ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ตามชื่อของมันเอง มีลักษณะเฉพาะคือระดับไอออไนซ์ในอากาศที่รุนแรงมาก - เนื้อหาของไอออนที่นี่มีมากกว่าในชั้นที่อยู่ด้านล่างหลายเท่า แม้ว่าอากาศโดยรวมจะมีความบริสุทธิ์สูงก็ตาม ไอออนเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นอะตอมออกซิเจนที่มีประจุ โมเลกุลของไนตริกออกไซด์ที่มีประจุ และอิเล็กตรอนอิสระ เนื้อหาของพวกเขาที่ระดับความสูง 100-400 กม. อยู่ที่ประมาณ 1,015-106 ต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

ในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ มีหลายชั้นหรือหลายพื้นที่ที่มีไอออไนซ์สูงสุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ระดับความสูง 100-120 กม. และ 200-400 กม. แต่แม้ในช่วงเวลาระหว่างชั้นเหล่านี้ ระดับไอออไนเซชันของบรรยากาศยังคงสูงมาก ตำแหน่งของชั้นไอโอโนสเฟียร์และความเข้มข้นของไอออนในนั้นเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา การสะสมของอิเล็กตรอนเป็นระยะ ๆ ที่มีความเข้มข้นสูงเป็นพิเศษเรียกว่าเมฆอิเล็กตรอน

การนำไฟฟ้าของบรรยากาศขึ้นอยู่กับระดับของไอออไนเซชัน ดังนั้นในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ ค่าการนำไฟฟ้าของอากาศจึงสูงกว่าพื้นผิวโลกถึง 1,012 เท่า คลื่นวิทยุสัมผัสกับการดูดกลืน การหักเห และการสะท้อนในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ คลื่นที่ยาวกว่า 20 ม. ไม่สามารถผ่านชั้นไอโอโนสเฟียร์ได้เลย: พวกมันถูกสะท้อนโดยชั้นอิเล็กตรอนที่มีความเข้มข้นต่ำในส่วนล่างของชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ (ที่ระดับความสูง 70-80 กม.) คลื่นขนาดกลางและสั้นจะสะท้อนจากชั้นไอโอโนสเฟียร์ที่ซ้อนอยู่

เนื่องจากการสะท้อนจากชั้นไอโอโนสเฟียร์ทำให้สามารถสื่อสารระยะไกลด้วยคลื่นสั้นได้ การสะท้อนหลายครั้งจากชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์และพื้นผิวโลกทำให้คลื่นสั้นแพร่กระจายในลักษณะคดเคี้ยวไปมาในระยะทางไกลรอบพื้นผิวโลก เนื่องจากตำแหน่งและความเข้มข้นของชั้นไอโอโนสเฟียร์มีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง สภาวะการดูดกลืน การสะท้อน และการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุจึงเปลี่ยนไปด้วย ดังนั้นการสื่อสารทางวิทยุที่เชื่อถือได้จึงจำเป็นต้องมีการศึกษาสถานะของบรรยากาศรอบไอโอโนสเฟียร์อย่างต่อเนื่อง การสังเกตการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุเป็นวิธีการที่แม่นยำสำหรับการวิจัยดังกล่าว

ในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์จะมีการสังเกตแสงออโรราและแสงจากท้องฟ้ายามค่ำคืนใกล้กับพวกมันในธรรมชาติ - การเรืองแสงคงที่ของอากาศในชั้นบรรยากาศรวมถึงความผันผวนอย่างรวดเร็วในสนามแม่เหล็ก - พายุแม่เหล็กไอโอโนสเฟียร์

การแตกตัวเป็นไอออนในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์เป็นผลมาจากการแผ่รังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ การดูดซับโดยโมเลกุลของก๊าซในชั้นบรรยากาศทำให้เกิดอะตอมที่มีประจุไฟฟ้าและอิเล็กตรอนอิสระตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ความผันผวนของสนามแม่เหล็กในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์และแสงออโรร่าขึ้นอยู่กับความผันผวนของกิจกรรมแสงอาทิตย์ การเปลี่ยนแปลงการไหลของรังสีจากดวงอาทิตย์สู่ชั้นบรรยากาศของโลกนั้นสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมสุริยะ กล่าวอีกนัยหนึ่ง การแผ่รังสีของร่างกายมีความสำคัญพื้นฐานสำหรับปรากฏการณ์ไอโอโนสเฟียร์เหล่านี้

อุณหภูมิในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์จะเพิ่มขึ้นตามความสูงจนถึงค่าที่สูงมาก ที่ระดับความสูงประมาณ 800 กม. ถึง 1,000°

เมื่อพูดถึงอุณหภูมิสูงของบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ หมายความว่าอนุภาคของก๊าซในชั้นบรรยากาศเคลื่อนที่ไปที่นั่นด้วยความเร็วสูงมาก อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นของอากาศในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ต่ำมากจนวัตถุที่ตั้งอยู่ในชั้นบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ เช่น ดาวเทียมที่บินได้ จะไม่ได้รับความร้อนจากการแลกเปลี่ยนความร้อนกับอากาศ ระบอบอุณหภูมิของดาวเทียมจะขึ้นอยู่กับการดูดซับรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงและการแผ่รังสีกลับคืนสู่อวกาศโดยรอบ เทอร์โมสเฟียร์ตั้งอยู่เหนือชั้นมีโซสเฟียร์ที่ระดับความสูง 90 ถึง 500 กม. เหนือพื้นผิวโลก โมเลกุลของก๊าซที่นี่กระจัดกระจายมาก พวกมันดูดซับรังสีเอกซ์และรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นสั้น ด้วยเหตุนี้อุณหภูมิจึงสูงถึง 1,000 องศาเซลเซียส

โดยทั่วไปแล้วเทอร์โมสเฟียร์จะสอดคล้องกับบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ โดยที่ก๊าซไอออไนซ์จะสะท้อนคลื่นวิทยุกลับมายังโลก - ปรากฏการณ์นี้ทำให้สามารถสร้างการสื่อสารทางวิทยุได้

ชั้นเอกโซสเฟียร์

ชั้นบรรยากาศสูงกว่า 800-1,000 กม. ผ่านเข้าสู่ชั้นบรรยากาศนอกโลกและค่อยๆเข้าสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์ ความเร็วของอนุภาคก๊าซ โดยเฉพาะอนุภาคที่เบา จะสูงมากที่นี่ และเนื่องจากอากาศที่หายากมากที่ความสูงเหล่านี้ อนุภาคจึงสามารถบินรอบโลกในวงโคจรรูปวงรีโดยไม่ชนกัน อนุภาคแต่ละตัวจะมีความเร็วเพียงพอที่จะเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้ สำหรับอนุภาคที่ไม่มีประจุ ความเร็ววิกฤตจะอยู่ที่ 11.2 กม./วินาที อนุภาคที่เร็วเป็นพิเศษเช่นนี้สามารถเคลื่อนที่ไปตามวิถีไฮเปอร์โบลิก บินออกจากชั้นบรรยากาศสู่อวกาศ "หลบหนี" และสลายตัวไป ดังนั้นชั้นนอกจึงเรียกว่าทรงกลมที่กระเจิง

ส่วนใหญ่เป็นอะตอมไฮโดรเจนที่หลุดรอดออกมา ซึ่งเป็นก๊าซเด่นในชั้นสูงสุดของชั้นนอกโลก

เมื่อเร็ว ๆ นี้สันนิษฐานว่าชั้นนอกโลกและชั้นบรรยากาศของโลกโดยทั่วไปสิ้นสุดที่ระดับความสูง 2,000-3,000 กม. แต่การสังเกตจากจรวดและดาวเทียมได้ก่อให้เกิดแนวคิดที่ว่าไฮโดรเจนที่หลุดออกจากชั้นบรรยากาศภายนอกก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าโคโรนาภาคพื้นดินรอบโลก ซึ่งขยายออกไปมากกว่า 20,000 กม. แน่นอน ความหนาแน่นของก๊าซในโคโรนาของโลกนั้นน้อยมาก สำหรับทุก ๆ ลูกบาศก์เซนติเมตร มีอนุภาคเฉลี่ยประมาณหนึ่งพันอนุภาคเท่านั้น แต่ในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ ความเข้มข้นของอนุภาค (ส่วนใหญ่เป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน) น้อยกว่าอย่างน้อยสิบเท่า

ด้วยความช่วยเหลือของดาวเทียมและจรวดธรณีฟิสิกส์การดำรงอยู่ในส่วนบนของชั้นบรรยากาศและในพื้นที่ใกล้โลกของแถบการแผ่รังสีของโลกซึ่งเริ่มต้นที่ระดับความสูงหลายร้อยกิโลเมตรและขยายออกไปหลายหมื่นกิโลเมตรจาก พื้นผิวโลกได้รับการจัดตั้งขึ้น แถบนี้ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า - โปรตอนและอิเล็กตรอน ซึ่งถูกสนามแม่เหล็กโลกจับไว้และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมาก พลังงานของพวกมันอยู่ในลำดับของอิเล็กตรอนหลายแสนโวลต์ แถบรังสีสูญเสียอนุภาคอย่างต่อเนื่อง ชั้นบรรยากาศของโลกและถูกเติมเต็มด้วยฟลักซ์ของรังสีร่างกายจากแสงอาทิตย์

บรรยากาศ อุณหภูมิ สตราโตสเฟียร์ โทรโพสเฟียร์

บรรยากาศ (จากภาษากรีกอื่น ๆ ἀτμός - ไอน้ำ และ σφαῖρα - ลูกบอล) เป็นเปลือกก๊าซ (geosphere) ที่ล้อมรอบโลก พื้นผิวด้านในครอบคลุมไฮโดรสเฟียร์และบางส่วน เปลือกโลกด้านนอกมีพรมแดนติดกับส่วนใกล้โลกของอวกาศ

ผลรวมของส่วนต่างๆ ของฟิสิกส์และเคมีที่ศึกษาชั้นบรรยากาศ โดยทั่วไปเรียกว่า ฟิสิกส์ชั้นบรรยากาศ บรรยากาศกำหนดสภาพอากาศบนพื้นผิวโลก อุตุนิยมวิทยาเกี่ยวข้องกับการศึกษาสภาพอากาศ และภูมิอากาศวิทยาเกี่ยวข้องกับความแปรปรวนของสภาพอากาศในระยะยาว

คุณสมบัติทางกายภาพ

ความหนาของชั้นบรรยากาศประมาณ 120 กม. จากพื้นผิวโลก มวลรวมของอากาศในบรรยากาศคือ (5.1-5.3) 1,018 กก. ในจำนวนนี้มวลของอากาศแห้งคือ (5.1352 ± 0.0003) 1,018 กก. มวลรวมของไอน้ำโดยเฉลี่ย 1.27 1,016 กก.

มวลโมลาร์ของอากาศแห้งสะอาดคือ 28.966 ก./โมล ความหนาแน่นของอากาศใกล้ผิวน้ำทะเลประมาณ 1.2 กก./ลบ.ม. ความดันที่ 0 °C ที่ระดับน้ำทะเลคือ 101.325 kPa; อุณหภูมิวิกฤต - -140.7 ° C (~ 132.4 K); แรงดันวิกฤต - 3.7 MPa; Cp ที่ 0 °C - 1.0048 103 J/(กก. K), Cv - 0.7159 103 J/(กก. K) (ที่ 0 °C) ความสามารถในการละลายของอากาศในน้ำ (โดยมวล) ที่ 0 ° C - 0.0036% ที่ 25 ° C - 0.0023%

สำหรับ "สภาวะปกติ" ที่พื้นผิวโลก ความหนาแน่น 1.2 กก./ลบ.ม. ความกดอากาศ 101.35 kPa อุณหภูมิบวก 20 °C และความชื้นสัมพัทธ์ 50% ตัวบ่งชี้เงื่อนไขเหล่านี้มีค่าทางวิศวกรรมล้วนๆ

องค์ประกอบทางเคมี

ชั้นบรรยากาศของโลกเกิดขึ้นจากการปล่อยก๊าซในระหว่างการปะทุของภูเขาไฟ ด้วยการกำเนิดของมหาสมุทรและชีวมณฑล มันก็เกิดขึ้นจากการแลกเปลี่ยนก๊าซกับน้ำ พืช สัตว์ และผลผลิตจากการสลายตัวของพวกมันในดินและหนองน้ำ

ในปัจจุบัน ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยก๊าซและสิ่งเจือปนต่างๆ (ฝุ่น หยดน้ำ ผลึกน้ำแข็ง เกลือทะเล ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้) เป็นส่วนใหญ่

ความเข้มข้นของก๊าซที่ประกอบกันเป็นบรรยากาศเกือบจะคงที่ ยกเว้นน้ำ (H2O) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)

ส่วนประกอบของอากาศแห้ง

ไนโตรเจน
ออกซิเจน
อาร์กอน
น้ำ
คาร์บอนไดออกไซด์
นีออน
ฮีเลียม
มีเทน
คริปทอน
ไฮโดรเจน
ซีนอน
ไนตรัสออกไซด์

นอกจากก๊าซที่ระบุในตารางแล้ว บรรยากาศยังมี SO2, NH3, CO, โอโซน, ไฮโดรคาร์บอน, HCl, HF, Hg ไอ, I2 รวมถึง NO และก๊าซอื่นๆ อีกมากมายในปริมาณเล็กน้อย ในโทรโพสเฟียร์มีอนุภาคของแข็งและของเหลวแขวนลอย (ละอองลอย) จำนวนมากอยู่ตลอดเวลา

โครงสร้างของบรรยากาศ

โทรโพสเฟียร์

ขีดจำกัดบนอยู่ที่ระดับความสูง 8-10 กม. ในขั้วโลก 10-12 กม. ในเขตอบอุ่น และ 16-18 กม. ใน ละติจูดเขตร้อน; ในฤดูหนาวต่ำกว่าในฤดูร้อน ชั้นบรรยากาศหลักด้านล่างประกอบด้วยมวลอากาศมากกว่า 80% ของมวลบรรยากาศทั้งหมด และประมาณ 90% ของไอน้ำทั้งหมดในบรรยากาศ ในโทรโพสเฟียร์ ความปั่นป่วนและการพาความร้อนได้รับการพัฒนาอย่างมาก เมฆปรากฏขึ้น พายุไซโคลนและแอนติไซโคลนพัฒนาขึ้น อุณหภูมิจะลดลงตามความสูงโดยมีความลาดชันเฉลี่ย 0.65°/100 ม

วัยหมดประจำเดือน

ชั้นเปลี่ยนผ่านจากโทรโพสเฟียร์ถึงสตราโตสเฟียร์ซึ่งเป็นชั้นของชั้นบรรยากาศที่การลดลงของอุณหภูมิพร้อมความสูงหยุดลง

สตราโตสเฟียร์

ชั้นบรรยากาศตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 11 ถึง 50 กม. การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของอุณหภูมิในชั้น 11-25 กม. (ชั้นล่างของสตราโตสเฟียร์) และเพิ่มขึ้นในชั้น 25-40 กม. จาก -56.5 ถึง 0.8 °C (ชั้นบนของสตราโตสเฟียร์หรือบริเวณผกผัน) คือ ทั่วไป. เมื่อถึงค่าประมาณ 273 K (เกือบ 0 °C) ที่ระดับความสูงประมาณ 40 กม. อุณหภูมิจะคงที่จนถึงระดับความสูงประมาณ 55 กม. บริเวณที่มีอุณหภูมิคงที่นี้เรียกว่า stratopause และเป็นรอยต่อระหว่างชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์กับชั้นมีโซสเฟียร์

สตราโตพอส

ชั้นบรรยากาศระหว่างชั้นสตราโตสเฟียร์กับชั้นมีโซสเฟียร์ มีการกระจายอุณหภูมิสูงสุดในแนวตั้ง (ประมาณ 0 °C)

มีโซสเฟียร์

เมโซสเฟียร์เริ่มต้นที่ระดับความสูง 50 กม. และขยายได้ถึง 80-90 กม. อุณหภูมิจะลดลงตามความสูงโดยมีความลาดชันเฉลี่ย (0.25-0.3)°/100 ม. กระบวนการพลังงานหลักคือการถ่ายเทความร้อนด้วยการแผ่รังสี กระบวนการโฟโตเคมีคอลที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับอนุมูลอิสระ โมเลกุลที่กระตุ้นด้วยการสั่นสะเทือน ฯลฯ ทำให้เกิดการเรืองแสงในชั้นบรรยากาศ

วัยหมดประจำเดือน

ชั้นเปลี่ยนผ่านระหว่างมีโซสเฟียร์และเทอร์โมสเฟียร์ มีการกระจายอุณหภูมิในแนวตั้งขั้นต่ำ (ประมาณ -90 °C)

สายกรรม

ระดับความสูงเหนือระดับน้ำทะเลซึ่งเป็นที่ยอมรับตามอัตภาพว่าเป็นขอบเขตระหว่างชั้นบรรยากาศของโลกและอวกาศ ตามคำจำกัดความของ FAI Karman Line อยู่ที่ระดับความสูง 100 กม. เหนือระดับน้ำทะเล

ขอบเขตชั้นบรรยากาศของโลก

เทอร์โมสเฟียร์

ขีด จำกัด บนคือประมาณ 800 กม. อุณหภูมิสูงขึ้นถึงระดับความสูง 200-300 กม. ซึ่งถึงค่าของลำดับที่ 1,500 K หลังจากนั้นจะคงที่เกือบถึงระดับความสูง ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์จากดวงอาทิตย์และรังสีคอสมิก อากาศจะแตกตัวเป็นไอออน ("แสงขั้วโลก") - พื้นที่หลักของบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์อยู่ภายในเทอร์โมสเฟียร์ ที่ระดับความสูงมากกว่า 300 กม. อะตอมออกซิเจนจะมีอำนาจเหนือกว่า ขอบเขตบนสุดของเทอร์โมสเฟียร์นั้นถูกกำหนดโดยกิจกรรมปัจจุบันของดวงอาทิตย์เป็นส่วนใหญ่ ในช่วงที่มีกิจกรรมน้อย - ตัวอย่างเช่นในปี 2551-2552 ขนาดของชั้นนี้จะลดลงอย่างเห็นได้ชัด

เทอร์โมพอส

บริเวณชั้นบรรยากาศเหนือเทอร์โมสเฟียร์ ในภูมิภาคนี้ การดูดกลืนรังสีดวงอาทิตย์ไม่มีนัยสำคัญ และอุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลงตามความสูง

Exosphere (ทรงกลมของการกระจาย)

Exosphere - โซนกระเจิงส่วนนอกของเทอร์โมสเฟียร์ซึ่งอยู่เหนือ 700 กม. ก๊าซในชั้นเอกโซสเฟียร์นั้นหายากมาก ดังนั้นอนุภาคของก๊าซจึงรั่วไหลเข้าไปในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ (การกระจายตัว)

สูงถึง 100 กม. บรรยากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซที่เป็นเนื้อเดียวกันและผสมกันอย่างดี ในชั้นที่สูงขึ้น การกระจายของก๊าซในระดับความสูงขึ้นอยู่กับมวลโมเลกุลของพวกมัน ความเข้มข้นของก๊าซที่หนักกว่าจะลดลงเร็วขึ้นตามระยะห่างจากพื้นผิวโลก เนื่องจากความหนาแน่นของก๊าซลดลง อุณหภูมิจึงลดลงจาก 0 °C ในชั้นสตราโตสเฟียร์เป็น −110 °C ในชั้นมีโซสเฟียร์ อย่างไรก็ตาม พลังงานจลน์ของอนุภาคแต่ละตัวที่ระดับความสูง 200–250 กม. นั้นสอดคล้องกับอุณหภูมิประมาณ 150 °C สูงกว่า 200 กม. จะมีการสังเกตความผันผวนของอุณหภูมิและความหนาแน่นของก๊าซในเวลาและพื้นที่

ที่ระดับความสูงประมาณ 2,000-3500 กม. ชั้นนอกโลกจะค่อยๆผ่านเข้าไปในสิ่งที่เรียกว่าใกล้สุญญากาศในอวกาศซึ่งเต็มไปด้วยอนุภาคของก๊าซในดาวเคราะห์ที่หายากมากซึ่งส่วนใหญ่เป็นอะตอมของไฮโดรเจน แต่ก๊าซนี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของสสารระหว่างดาวเคราะห์เท่านั้น ส่วนอื่นประกอบด้วยอนุภาคคล้ายฝุ่นซึ่งมีต้นกำเนิดจากดาวหางและอุกกาบาต นอกจากอนุภาคคล้ายฝุ่นที่หายากมากแล้ว การแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและมวลสารจากดวงอาทิตย์และกาแล็กซียังแทรกซึมเข้าไปในอวกาศนี้ด้วย

โทรโพสเฟียร์มีสัดส่วนประมาณ 80% ของมวลบรรยากาศ สตราโตสเฟียร์มีสัดส่วนประมาณ 20% มวลของชั้นบรรยากาศไม่เกิน 0.3% เทอร์โมสเฟียร์น้อยกว่า 0.05% ของมวลรวมของชั้นบรรยากาศ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ นิวโทรสเฟียร์และไอโอโนสเฟียร์มีความแตกต่างกัน ปัจจุบันเชื่อกันว่าชั้นบรรยากาศขยายไปถึงระดับความสูง 2,000-3,000 กม.

โฮโมสเฟียร์และเฮเทอโรสเฟียร์นั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของก๊าซในชั้นบรรยากาศ เฮเทอโรสเฟียร์เป็นพื้นที่ที่แรงโน้มถ่วงมีผลต่อการแยกตัวของก๊าซ เนื่องจากการผสมกันที่ความสูงเช่นนี้ถือว่าน้อยมาก ดังนั้นจึงเป็นไปตามองค์ประกอบที่แปรผันของเฮเทอโรสเฟียร์ ด้านล่างเป็นชั้นบรรยากาศที่ผสมกันเป็นเนื้อเดียวกัน เรียกว่า โฮโมสเฟียร์ ขอบเขตระหว่างชั้นเหล่านี้เรียกว่า turbopause และอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 120 กม.

คุณสมบัติอื่นของบรรยากาศและผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์

เมื่ออยู่ที่ระดับความสูง 5 กม. เหนือระดับน้ำทะเลแล้วบุคคลที่ไม่ได้รับการฝึกฝนจะขาดออกซิเจนและหากไม่มีการปรับตัวประสิทธิภาพของบุคคลจะลดลงอย่างมาก นี่คือจุดที่โซนสรีรวิทยาของชั้นบรรยากาศสิ้นสุดลง การหายใจของมนุษย์เป็นไปไม่ได้ที่ระดับความสูง 9 กม. แม้ว่าชั้นบรรยากาศจะมีออกซิเจนสูงถึงประมาณ 115 กม.

บรรยากาศให้ออกซิเจนที่เราต้องการหายใจ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการลดลงของความดันรวมของบรรยากาศเมื่อคุณขึ้นสู่ที่สูง ความดันบางส่วนของออกซิเจนก็จะลดลงตามไปด้วย

ปอดของมนุษย์มีถุงลมประมาณ 3 ลิตรอยู่ตลอดเวลา ความดันบางส่วนของออกซิเจนในอากาศถุงที่ความดันบรรยากาศปกติคือ 110 มม. ปรอท ศิลปะ ความดันของคาร์บอนไดออกไซด์ - 40 มม. ปรอท ศิลปะและไอน้ำ - 47 มม. ปรอท ศิลปะ. เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ความดันออกซิเจนจะลดลง และความดันรวมของไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในปอดจะคงที่เกือบ - ประมาณ 87 มม.ปรอท ศิลปะ. การไหลของออกซิเจนเข้าสู่ปอดจะหยุดลงอย่างสมบูรณ์เมื่อความดันของอากาศโดยรอบมีค่าเท่ากับค่านี้

ที่ระดับความสูงประมาณ 19-20 กม. ความกดอากาศจะลดลงถึง 47 มม. ปรอท ศิลปะ. ดังนั้นที่ระดับความสูงนี้ น้ำและของไหลคั่นระหว่างหน้าจึงเริ่มเดือดในร่างกายมนุษย์ นอกห้องโดยสารที่มีแรงดันที่ระดับความสูงเหล่านี้ ความตายจะเกิดขึ้นแทบจะในทันที ดังนั้นจากมุมมองของสรีรวิทยาของมนุษย์ "อวกาศ" จึงเริ่มต้นขึ้นที่ระดับความสูง 15-19 กม.

ชั้นอากาศที่หนาแน่น - ชั้นโทรโพสเฟียร์และชั้นสตราโตสเฟียร์ - ปกป้องเราจากผลกระทบที่เป็นอันตรายของรังสี ด้วยการทำให้อากาศบริสุทธิ์เพียงพอที่ระดับความสูงมากกว่า 36 กม. รังสีไอออไนซ์ รังสีคอสมิกหลัก มีผลอย่างมากต่อร่างกาย ที่ระดับความสูงมากกว่า 40 กม. ส่วนรังสีอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัมแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นอันตรายต่อมนุษย์จะทำงาน

เมื่อเราลอยขึ้นสู่ความสูงที่มากขึ้นเหนือพื้นผิวโลก ปรากฏการณ์ดังกล่าวที่เราคุ้นเคยสังเกตได้ในชั้นล่างของชั้นบรรยากาศ เช่น การแพร่กระจายของเสียง การเกิดขึ้นของการยกและลากตามหลักอากาศพลศาสตร์ การถ่ายเทความร้อนโดยการพาความร้อน ฯลฯ . , ค่อย ๆ อ่อนลงแล้วหายไปอย่างสมบูรณ์.

ในชั้นอากาศที่หายาก การแพร่กระจายของเสียงเป็นไปไม่ได้ ที่ระดับความสูง 60-90 กม. ยังคงสามารถใช้แรงต้านอากาศและแรงยกสำหรับการบินแอโรไดนามิกที่ควบคุมได้ แต่เริ่มต้นจากระดับความสูง 100-130 กม. แนวคิดของหมายเลข M และกำแพงเสียงที่นักบินทุกคนคุ้นเคยจะสูญเสียความหมาย: ผ่านเส้น Karman ที่มีเงื่อนไขซึ่งเกินกว่าพื้นที่ของการบินขีปนาวุธอย่างหมดจดซึ่งเริ่มต้นขึ้น สามารถควบคุมได้โดยใช้แรงปฏิกิริยาเท่านั้น

ที่ระดับความสูงมากกว่า 100 กม. บรรยากาศยังขาดคุณสมบัติที่โดดเด่นอีกประการหนึ่ง นั่นคือความสามารถในการดูดซับ นำพา และถ่ายโอนพลังงานความร้อนโดยการพาความร้อน (เช่น โดยการผสมอากาศ) ซึ่งหมายความว่าส่วนประกอบต่างๆ ของอุปกรณ์ อุปกรณ์ต่างๆ ของสถานีอวกาศโคจรจะไม่สามารถระบายความร้อนจากภายนอกได้เหมือนปกติบนเครื่องบิน โดยใช้ไอพ่นอากาศและหม้อน้ำอากาศช่วย ที่ระดับความสูงนี้ เช่นเดียวกับในอวกาศโดยทั่วไป วิธีเดียวที่จะถ่ายเทความร้อนได้คือการแผ่รังสีความร้อน

ประวัติการก่อตัวของชั้นบรรยากาศ

ตามทฤษฎีทั่วไป ชั้นบรรยากาศของโลกมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันสามแบบในช่วงเวลาหนึ่ง เริ่มแรกประกอบด้วยก๊าซเบา (ไฮโดรเจนและฮีเลียม) ที่จับได้จากอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ นี่คือชั้นบรรยากาศปฐมภูมิ (ประมาณสี่พันล้านปีก่อน) ในขั้นต่อไป การปะทุของภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นทำให้ชั้นบรรยากาศอิ่มตัวด้วยก๊าซอื่นที่ไม่ใช่ไฮโดรเจน (คาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนีย ไอน้ำ) นี่คือลักษณะของชั้นบรรยากาศทุติยภูมิ (ประมาณสามพันล้านปีจนถึงปัจจุบัน) บรรยากาศนี้ได้รับการบูรณะ นอกจากนี้ กระบวนการสร้างบรรยากาศถูกกำหนดโดยปัจจัยต่อไปนี้:

• การรั่วไหลของก๊าซเบา (ไฮโดรเจนและฮีเลียม) สู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์
• ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลต ฟ้าผ่า และปัจจัยอื่นๆ

ปัจจัยเหล่านี้ค่อย ๆ นำไปสู่การก่อตัวของบรรยากาศระดับตติยภูมิโดยมีปริมาณไฮโดรเจนต่ำกว่ามากและมีปริมาณไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์สูงกว่ามาก (เกิดขึ้นจาก ปฏิกริยาเคมีจากแอมโมเนียและไฮโดรคาร์บอน)

ไนโตรเจน

การก่อตัวของไนโตรเจน N2 จำนวนมากเกิดจากการออกซิเดชันของบรรยากาศแอมโมเนีย-ไฮโดรเจนโดยโมเลกุลออกซิเจน O2 ซึ่งเริ่มมาจากพื้นผิวของดาวเคราะห์อันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสง เริ่มต้นเมื่อ 3 พันล้านปีก่อน ไนโตรเจน N2 ยังถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการดีไนตริฟิเคชันของไนเตรตและสารประกอบที่มีไนโตรเจนอื่นๆ ไนโตรเจนถูกออกซิไดซ์โดยโอโซนเป็น NO ชั้นบนบรรยากาศ.

ไนโตรเจน N2 เข้าสู่ปฏิกิริยาภายใต้เงื่อนไขเฉพาะเท่านั้น (เช่น ระหว่างการปล่อยฟ้าผ่า) ปฏิกิริยาออกซิเดชันของโมเลกุลไนโตรเจนด้วยโอโซนระหว่างการปล่อยกระแสไฟฟ้าจะใช้ในปริมาณเล็กน้อยในการผลิตปุ๋ยไนโตรเจนทางอุตสาหกรรม ออกซิไดซ์ด้วยการใช้พลังงานต่ำและแปลงเป็นชีวภาพ รูปแบบการใช้งานไซยาโนแบคทีเรียสามารถ (สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน) และแบคทีเรียที่ก่อตัวเป็นไรโซเบียม symbiosis กับพืชตระกูลถั่วที่เรียกว่า ปุ๋ยพืชสด

ออกซิเจน

องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศเริ่มเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงพร้อมกับการถือกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงพร้อมกับการปล่อยออกซิเจนและการดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ในขั้นต้นออกซิเจนถูกใช้ไปกับปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของสารประกอบที่ลดลง - แอมโมเนีย, ไฮโดรคาร์บอน, เหล็กรูปเหล็กที่มีอยู่ในมหาสมุทร ฯลฯ ในตอนท้ายของขั้นตอนนี้ปริมาณออกซิเจนในชั้นบรรยากาศเริ่มเพิ่มขึ้น บรรยากาศที่ทันสมัยพร้อมคุณสมบัติออกซิไดซ์ค่อยๆก่อตัวขึ้น เนื่องจากสิ่งนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงและฉับพลันในกระบวนการต่างๆ ที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ ธรณีภาคและชีวมณฑล เหตุการณ์นี้จึงเรียกว่าภัยพิบัติจากออกซิเจน

ในช่วงฟาเนโรโซอิก องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศและปริมาณออกซิเจนมีการเปลี่ยนแปลง มีความสัมพันธ์กับอัตราการทับถมของหินตะกอนอินทรีย์เป็นหลัก ดังนั้นในช่วงเวลาของการสะสมถ่านหินปริมาณออกซิเจนในชั้นบรรยากาศจึงสูงกว่าระดับปัจจุบันอย่างเห็นได้ชัด

คาร์บอนไดออกไซด์

เนื้อหาของ CO2 ในชั้นบรรยากาศขึ้นอยู่กับการระเบิดของภูเขาไฟและกระบวนการทางเคมีในเปลือกโลก แต่ที่สำคัญที่สุด - ขึ้นอยู่กับความเข้มของการสังเคราะห์ทางชีวภาพและการสลายตัวของสารอินทรีย์ในชีวมณฑลของโลก มวลชีวภาพเกือบทั้งหมดของโลกในปัจจุบัน (ประมาณ 2.4 1,012 ตัน) เกิดจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และไอน้ำที่มีอยู่ใน อากาศในชั้นบรรยากาศ. สารอินทรีย์ที่ฝังอยู่ในมหาสมุทร ในหนองน้ำ และในป่า จะกลายเป็นถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ

ก๊าซมีตระกูล

แหล่งที่มาของก๊าซเฉื่อย - อาร์กอน ฮีเลียม และคริปทอน - เกิดจากการปะทุของภูเขาไฟและการสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสี โลกโดยรวมและโดยเฉพาะอย่างยิ่งชั้นบรรยากาศมีก๊าซเฉื่อยน้อยกว่าเมื่อเทียบกับอวกาศ เป็นที่เชื่อกันว่าเหตุผลนี้เกิดจากการรั่วไหลของก๊าซอย่างต่อเนื่องในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์

มลพิษทางอากาศ

เมื่อเร็ว ๆ นี้มนุษย์เริ่มมีอิทธิพลต่อวิวัฒนาการของชั้นบรรยากาศ ผลจากกิจกรรมของเขาคือการเพิ่มขึ้นของปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนที่สะสมในยุคทางธรณีวิทยาก่อนหน้านี้ CO2 จำนวนมหาศาลถูกใช้ไปในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงและถูกดูดซับโดยมหาสมุทรของโลก ก๊าซนี้เข้าสู่ชั้นบรรยากาศผ่านการสลายตัวของหินคาร์บอเนตและ อินทรียฺวัตถุที่มาจากพืชและสัตว์ รวมทั้งจากภูเขาไฟและกิจกรรมการผลิตของมนุษย์ ในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา ปริมาณ CO2 ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้น 10% โดยส่วนหลัก (360 พันล้านตัน) มาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง หากอัตราการเติบโตของการเผาไหม้เชื้อเพลิงยังคงดำเนินต่อไป ในอีก 200-300 ปีข้างหน้า ปริมาณ CO2 ในชั้นบรรยากาศจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า และอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศโลก

การเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นแหล่งก๊าซมลพิษหลัก (CO, NO, SO2) ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนในอากาศเป็น SO3 และไนตริกออกไซด์เป็น NO2 ในชั้นบรรยากาศชั้นบน ซึ่งจะทำปฏิกิริยากับไอน้ำ ส่งผลให้กรดซัลฟิวริก H2SO4 และกรดไนตริก HNO3 ตกลงสู่พื้นผิวโลกในรูปของ เรียกว่า. ฝนกรด. การใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในทำให้เกิดมลพิษทางอากาศอย่างมีนัยสำคัญด้วยไนโตรเจนออกไซด์ ไฮโดรคาร์บอน และสารประกอบตะกั่ว (เตตระเอทิลตะกั่ว) Pb(CH3CH2)4

มลพิษจากละอองลอยในชั้นบรรยากาศเกิดจากทั้งสาเหตุทางธรรมชาติ (ภูเขาไฟระเบิด พายุฝุ่น น้ำทะเลและละอองเกสรพืช ฯลฯ) และกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ (การขุดแร่และวัสดุก่อสร้าง การเผาไหม้เชื้อเพลิง การผลิตซีเมนต์ ฯลฯ) การกำจัดอนุภาคขนาดใหญ่อย่างเข้มข้นสู่ชั้นบรรยากาศเป็นหนึ่งในวิธีการ สาเหตุที่เป็นไปได้การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศของดาวเคราะห์

(เข้าชม 262 ครั้ง เข้าชม 1 วันนี้)