Атмосфера Земли

рис.1 Вид Земли из космоса. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Что такое атмосфера? Ответ на этот вопрос очень прост: это газовая оболочка окружающая небесное тело. Атмосферы есть у планет, звёзд, комет и даже крупных астероидов. Характеристики атмосфер различны и зависят от размера, массы, скорости вращения и других параметров небесного тела, которое эта атмосфера окружает.

У планеты Земля также есть газовая оболочка (или геосфера) — земная атмосфера. Внутренняя её поверхность граничит с другими геосферами Земли: гидросферой и литосферой. Внешняя — с околоземным пространством.

Доказательствами существования земной атмосферы могут служить следующие:

Наличие на высотах 20-25 км. перламутровых облаков;

Наличие на высотах более 75 км. серебристых облаков;

Сгорание на высотах более 85 км. метеоров и метеоритов, которое наблюдатели называют "падающими звёздами";

На высотах более 220 км. начинается явление сумерек;

Толщина атмосферы Земли составляет 2-3 тыс.км. Нижняя граница атмосферы соприкасается с гидросферой и литосферой. Верхняя — чрезвычайно размыта и постепенно переходит в ближнекосмический вакуум.

Состоит атмосфера из смеси различных газов, называемой воздухом. Плотность, давление, влажность, температура и состав воздуха на различных высотах колеблются в широких пределах, что позволяет говорить неоднородной структуре атмосфере и выделять в ней слои. Так, в зависимости от хода температуры атмосфера делится на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. В зависимости от состава воздуха выделяют гомо- и гетеро- сферу.

Суммарная масса всего воздуха составляет одну миллионную часть Земли или 5,1-5,3×10¹⁸ кг, из которых 5,1352±0,0003×10¹⁸ кг приходится на сухой воздух и 1,27×10¹⁶ кг на водяные пары. Молярная масса сухого воздуха — 28,966. Его критическая температура - 140,7°C.

Вес оказываемый массой воздуха на тела, находящиеся на поверхности Земли либо в толще атмосферы называется атмосферным давлением. На уровне моря при 0°C среднее давление составляет 101,325 кПа или 1013,25 мб или 760 мм рт. ст. (указаны значения в разных системах).

При подъеме атмосферное давление падает. На небольших высотах — на 1 мм рт.ст. при подъёме на каждые 12 метров. На больших высотах — на 1 мм рт.ст. при подъёме на каждые 10 метров.

На высоте 5 км. атмосферное давление уже в 2 раза ниже чем у земной поверхности. На 20 км. — уже в 8 раз и составляет 47 мм рт. ст. На данной высоте начинается кипение воды и межтканевой жидкости в организме человека, поэтому находится вне герметической кабины смертельно опасно.

На значение атмосферного давления у земной поверхности оказывают влияние атмосферные вихри: циклоны и антициклоны. В первых давление падает, во вторых — повышается. Минимальное отмеченное давление у поверхности Земли наблюдалось в тайфуне Ненси в сентябре 1961 года  641,3 мм рт.ст. Максимальное — возле села Туруханск в Красноярском крае — 815,85 мм рт.ст.

 Вместе с планетой атмосфера Земли вращается в направлении с запада на восток. Вращение оказывает влияние на форму атмосферу, которая приобретает вид эллипсоида вращения. По этой причине, кстати, атмосфера у полюсов тоньше, чем у экватора.

Атмосфера оказывает огромное влияние на биосферу Земли. Как известно из астрономии космическое пространство пронизано мощным ультрафиолетовым и рентгеновским излучением Солнца, а также ещё более губительными космическими лучами. Подавляющую часть этого смертельного для всего живого излучения задерживают верхние слои атмосферы, в результате чего проявляются такие удивительные электрические явления, как полярные сияния.

Защищает газовая оболочка планеты и от гостей из космоса метеоритов, которые просто сгорают в верхних разряженных её слоях.

Велика роль атмосферы в формировании земного климата. Она регулирует сезонные колебания температур и сглаживает суточные. В нижних слоях зарождаются атмосферные вихри: циклоны и антициклоны, формируются разнородные воздушные массы со своими устойчивыми характеристиками.

С помощью газов атмосферы происходят процессы фотосинтеза и обмена энергии, являющиеся главными биологическими процессами на планете.

Кислород входящих в состав земного воздуха нужен для поддержания жизнедеятельности большинству живых организмов. Без кислорода многие животные просто бы задохнулись.

Оказывает влияние атмосфера также на другие земные геосферы. Именно благодаря атмосфере, а точнее процессам, происходящим в ней, происходит круговорот воды в природе, выпадают осадки, да и сама гидросфера в какой-то мере развивалась и развивается благодаря этим процессам. В литосфере же под воздействием ветра, процессов физического и химического выветривания, талых вод и ледников, формируются экзогенные формы рельефа

Изучением физических и химических процессов, происходящих в газовой оболочке Земли, занимаются отдельные разделы физики и химии, совокупность которых получила название физика атмосферы.

Влиянием атмосферы на жизнь и здоровье людей, изучением текущей и прогнозированием будущей погоды занимается наука метеорология. Изучением же длительных климатических изменений занимается климатология.