ชั้นบรรยากาศคือเปลือกก๊าซของโลกของเราซึ่งหมุนไปพร้อมกับโลก ก๊าซในบรรยากาศเรียกว่าอากาศ บรรยากาศสัมผัสกับไฮโดรสเฟียร์และปกคลุมเปลือกโลกบางส่วน แต่ขีดจำกัดบนนั้นยากต่อการกำหนด เป็นที่ยอมรับกันตามอัตภาพว่าชั้นบรรยากาศขยายขึ้นไปประมาณสามพันกิโลเมตร ที่นั่นมันไหลเข้าสู่พื้นที่ที่ไม่มีอากาศได้อย่างราบรื่น

องค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศโลก

การก่อตัวขององค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศเริ่มขึ้นเมื่อประมาณสี่พันล้านปีก่อน ในตอนแรกบรรยากาศประกอบด้วยก๊าซเบาเท่านั้น ได้แก่ ฮีเลียมและไฮโดรเจน ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าข้อกำหนดเบื้องต้นเบื้องต้นสำหรับการสร้างเปลือกก๊าซรอบโลกคือการปะทุของภูเขาไฟซึ่งเมื่อรวมกับลาวาแล้วยังปล่อยก๊าซจำนวนมหาศาลออกมา ต่อจากนั้น การแลกเปลี่ยนก๊าซเริ่มต้นด้วยช่องว่างของน้ำ กับสิ่งมีชีวิต และด้วยผลผลิตจากกิจกรรมของพวกเขา องค์ประกอบของอากาศค่อยๆ เปลี่ยนไป และได้รับการแก้ไขในรูปแบบสมัยใหม่เมื่อหลายล้านปีก่อน

ส่วนประกอบหลักของบรรยากาศคือไนโตรเจน (ประมาณ 79%) และออกซิเจน (20%) เปอร์เซ็นต์ที่เหลือ (1%) ประกอบด้วยก๊าซต่อไปนี้: อาร์กอน นีออน ฮีเลียม มีเทน คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจน คริปทอน ซีนอน โอโซน แอมโมเนีย ซัลเฟอร์และไนโตรเจนไดออกไซด์ ไนตรัสออกไซด์ และคาร์บอนมอนอกไซด์ ซึ่งรวมอยู่ด้วย ในหนึ่งเปอร์เซ็นต์นี้

นอกจากนี้ อากาศยังประกอบด้วยไอน้ำและฝุ่นละออง (ละอองเกสรดอกไม้ ฝุ่น ผลึกเกลือ สิ่งเจือปนจากละอองลอย)

เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ตั้งข้อสังเกตว่าไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพ แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณในส่วนผสมอากาศบางชนิด และเหตุผลก็คือมนุษย์และกิจกรรมของเขา ในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา ระดับคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นอย่างมาก! นี่เต็มไปด้วยปัญหามากมาย ปัญหาระดับโลกที่สุดคือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

การก่อตัวของสภาพอากาศและภูมิอากาศ

บรรยากาศมีบทบาทสำคัญในการกำหนดสภาพอากาศและสภาพอากาศบนโลก ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับปริมาณแสงแดด ธรรมชาติของพื้นผิวด้านล่าง และการไหลเวียนของบรรยากาศ

มาดูปัจจัยตามลำดับกัน

1. บรรยากาศส่งผ่านความร้อนของรังสีดวงอาทิตย์และดูดซับรังสีที่เป็นอันตราย ชาวกรีกโบราณรู้ดีว่ารังสีของดวงอาทิตย์ตกบนส่วนต่างๆ ของโลกในมุมที่ต่างกัน คำว่า "ภูมิอากาศ" แปลมาจากภาษากรีกโบราณแปลว่า "ความลาดชัน" ดังนั้น ที่เส้นศูนย์สูตร รังสีดวงอาทิตย์ตกเกือบเป็นแนวตั้ง ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ที่นี่ร้อนมาก ยิ่งใกล้กับเสามากเท่าใด มุมเอียงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และอุณหภูมิก็ลดลง

2. เนื่องจากความร้อนของโลกไม่สม่ำเสมอ กระแสลมจึงเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ จำแนกตามขนาด ลมที่เล็กที่สุด (หลายสิบหลายร้อยเมตร) เป็นลมในท้องถิ่น ตามมาด้วยมรสุมและลมค้า พายุไซโคลนและแอนติไซโคลน และโซนส่วนหน้าของดาวเคราะห์

มวลอากาศทั้งหมดนี้เคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา บางส่วนค่อนข้างคงที่ ตัวอย่างเช่น ลมค้าขายที่พัดจากเขตร้อนไปยังเส้นศูนย์สูตร การเคลื่อนที่ของผู้อื่นขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศเป็นสำคัญ

3. ความกดอากาศเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่มีอิทธิพลต่อการก่อตัวของสภาพภูมิอากาศ นี่คือความกดอากาศบนพื้นผิวโลก ดังที่ทราบกันดีว่ามวลอากาศเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปยังบริเวณที่ความดันนี้ต่ำกว่า

จัดสรรไว้ทั้งหมด 7 โซน เส้นศูนย์สูตรเป็นเขตความกดอากาศต่ำ นอกจากนี้ บริเวณทั้งสองด้านของเส้นศูนย์สูตรจนถึงละติจูด 30 ยังมีบริเวณที่มีความกดอากาศสูง จาก 30° ถึง 60° - แรงดันต่ำอีกครั้ง และจากมุม 60° ถึงเสาจะเป็นบริเวณที่มีความกดอากาศสูง มวลอากาศไหลเวียนระหว่างโซนเหล่านี้ ผู้ที่มาจากทะเลสู่พื้นดินนำมาซึ่งฝนและสภาพอากาศเลวร้าย และผู้ที่พัดมาจากทวีปนำมาซึ่งสภาพอากาศที่ชัดเจนและแห้ง ในสถานที่ที่กระแสอากาศปะทะกัน โซนด้านหน้าของชั้นบรรยากาศจะก่อตัวขึ้น ซึ่งมีลักษณะของการตกตะกอนและสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวยและมีลมแรง

นักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่าแม้แต่ความเป็นอยู่ที่ดีของบุคคลนั้นก็ขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศ ตามมาตรฐานสากล ความดันบรรยากาศปกติคือ 760 มม.ปรอท คอลัมน์ที่อุณหภูมิ 0°C ตัวบ่งชี้นี้คำนวณสำหรับพื้นที่ที่ดินที่มีระดับเกือบเท่ากับระดับน้ำทะเล เมื่อระดับความสูงความดันลดลง ตัวอย่างเช่นสำหรับเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก 760 มม. ปรอท - นี่คือบรรทัดฐาน แต่สำหรับมอสโกซึ่งอยู่สูงกว่านั้น ความดันปกติอยู่ที่ 748 มม. ปรอท

ความดันไม่เพียงเปลี่ยนแปลงในแนวตั้งเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนแปลงในแนวนอนด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะรู้สึกได้ในระหว่างที่พายุไซโคลนเคลื่อนผ่าน

โครงสร้างของชั้นบรรยากาศ

บรรยากาศชวนให้นึกถึงเค้กชั้น และแต่ละชั้นก็มีลักษณะเฉพาะของตัวเอง

. โทรโพสเฟียร์- ชั้นที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด "ความหนา" ของชั้นนี้จะเปลี่ยนไปตามระยะห่างจากเส้นศูนย์สูตร เหนือเส้นศูนย์สูตรชั้นจะขยายขึ้นไป 16-18 กม. ในเขตอบอุ่น 10-12 กม. ที่ขั้วโลก 8-10 กม.

ที่นี่ประกอบด้วยมวลอากาศ 80% และไอน้ำ 90% เมฆก่อตัวที่นี่ พายุไซโคลนและแอนติไซโคลนเกิดขึ้น อุณหภูมิของอากาศขึ้นอยู่กับความสูงของพื้นที่ โดยเฉลี่ยจะลดลง 0.65°C ทุกๆ 100 เมตร

. โทรโปพอส- ชั้นเปลี่ยนผ่านของชั้นบรรยากาศ ความสูงมีตั้งแต่หลายร้อยเมตรถึง 1-2 กม. อุณหภูมิอากาศในฤดูร้อนจะสูงกว่าในฤดูหนาว ตัวอย่างเช่น เหนือขั้วโลกในฤดูหนาวจะมีอุณหภูมิ -65° C และเหนือเส้นศูนย์สูตรจะมีอุณหภูมิ -70° C ในช่วงเวลาใดก็ได้ของปี

. สตราโตสเฟียร์- เป็นชั้นที่มีขอบเขตบนอยู่ที่ระดับความสูง 50-55 กิโลเมตร ความปั่นป่วนที่นี่ต่ำ ปริมาณไอน้ำในอากาศมีน้อยมาก แต่มีโอโซนอยู่มาก ความเข้มข้นสูงสุดอยู่ที่ระดับความสูง 20-25 กม. ในชั้นสตราโตสเฟียร์ อุณหภูมิอากาศเริ่มสูงขึ้นถึง +0.8° C เนื่องจากชั้นโอโซนมีปฏิกิริยากับรังสีอัลตราไวโอเลต

. สเตรโทพอส- ชั้นกลางระดับต่ำระหว่างสตราโตสเฟียร์และมีโซสเฟียร์ที่ตามมา

. มีโซสเฟียร์- ขอบเขตบนของชั้นนี้คือ 80-85 กิโลเมตร กระบวนการโฟโตเคมีคอลที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับอนุมูลอิสระเกิดขึ้นที่นี่ พวกมันคือผู้ที่ให้แสงสีฟ้าอันอ่อนโยนแก่ดาวเคราะห์ของเรา ซึ่งมองเห็นได้จากอวกาศ

ดาวหางและอุกกาบาตส่วนใหญ่ลุกไหม้ในชั้นมีโซสเฟียร์

. วัยหมดประจำเดือน- ชั้นกลางถัดไป อุณหภูมิอากาศอย่างน้อย -90°

. เทอร์โมสเฟียร์- ขอบเขตล่างเริ่มต้นที่ระดับความสูง 80 - 90 กม. และขอบเขตด้านบนของชั้นหินยาวประมาณ 800 กม. อุณหภูมิอากาศสูงขึ้น อาจแตกต่างกันได้ตั้งแต่ +500° C ถึง +1,000° C ในระหว่างวัน อุณหภูมิจะผันผวนสูงถึงหลายร้อยองศา! แต่อากาศที่นี่หายากมากจนการทำความเข้าใจคำว่า "อุณหภูมิ" ตามที่เราจินตนาการไว้นั้นไม่เหมาะสมที่นี่

. ไอโอโนสเฟียร์- รวมชั้นมีโซสเฟียร์ มีโซพอส และเทอร์โมสเฟียร์เข้าด้วยกัน อากาศที่นี่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยโมเลกุลออกซิเจนและไนโตรเจน เช่นเดียวกับพลาสมากึ่งเป็นกลาง รังสีของดวงอาทิตย์ที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์จะทำให้โมเลกุลของอากาศแตกตัวเป็นไอออนอย่างรุนแรง ในชั้นล่าง (สูงสุด 90 กม.) ระดับไอออไนซ์อยู่ในระดับต่ำ ยิ่งสูงก็ยิ่งแตกตัวเป็นไอออนมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นที่ระดับความสูง 100-110 กม. อิเล็กตรอนจึงมีความเข้มข้น ซึ่งจะช่วยสะท้อนคลื่นวิทยุสั้นและปานกลาง

ชั้นที่สำคัญที่สุดของชั้นไอโอโนสเฟียร์คือชั้นบนซึ่งตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 150-400 กม. ลักษณะเฉพาะของมันคือสะท้อนคลื่นวิทยุและช่วยให้สามารถส่งสัญญาณวิทยุในระยะทางไกลได้

มันอยู่ในบรรยากาศรอบนอกที่ปรากฏการณ์เช่นแสงออโรร่าเกิดขึ้น

. เอกโซสเฟียร์- ประกอบด้วยอะตอมของออกซิเจน ฮีเลียม และไฮโดรเจน ก๊าซในชั้นนี้มีการทำให้บริสุทธิ์มากและอะตอมของไฮโดรเจนมักจะหลุดออกไปนอกอวกาศ ดังนั้นชั้นนี้จึงเรียกว่า “เขตการกระจายตัว”

นักวิทยาศาสตร์คนแรกที่แนะนำว่าบรรยากาศของเรามีน้ำหนักคือ E. Torricelli ชาวอิตาลี ตัวอย่างเช่น Ostap Bender ในนวนิยายเรื่อง The Golden Calf คร่ำครวญว่าทุกคนถูกกดด้วยเสาอากาศที่มีน้ำหนัก 14 กิโลกรัม! แต่นักวางแผนผู้ยิ่งใหญ่กลับคิดผิดเล็กน้อย ผู้ใหญ่ประสบแรงกดดันถึง 13-15 ตัน! แต่เราไม่รู้สึกถึงความหนักหน่วงเช่นนี้ เพราะความกดอากาศจะสมดุลกับความกดดันภายในของบุคคล น้ำหนักบรรยากาศของเราคือ 5,300,000,000,000,000 ตัน ตัวเลขนี้มีขนาดมหึมาถึงแม้จะเป็นเพียงหนึ่งในล้านของน้ำหนักโลกของเราก็ตาม

เปลือกก๊าซที่ล้อมรอบโลกของเราหรือที่เรียกว่าชั้นบรรยากาศประกอบด้วยห้าชั้นหลัก ชั้นเหล่านี้เกิดขึ้นบนพื้นผิวดาวเคราะห์ จากระดับน้ำทะเล (บางครั้งอยู่ด้านล่าง) และลอยขึ้นสู่อวกาศตามลำดับต่อไปนี้:

• โทรโพสเฟียร์;
• สตราโตสเฟียร์;
• มีโซสเฟียร์;
• เทอร์โมสเฟียร์;
• เอกโซสเฟียร์

แผนผังชั้นบรรยากาศหลักของโลก

ระหว่างแต่ละชั้นหลักทั้ง 5 ชั้นจะมีโซนเปลี่ยนผ่านที่เรียกว่า "หยุดชั่วคราว" ซึ่งเกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอากาศ องค์ประกอบ และความหนาแน่น เมื่อรวมกับการหยุดชั่วคราวแล้ว ชั้นบรรยากาศของโลกก็รวมทั้งหมด 9 ชั้น

โทรโพสเฟียร์: ที่ซึ่งสภาพอากาศเกิดขึ้น

ในบรรดาชั้นบรรยากาศทั้งหมด ชั้นโทรโพสเฟียร์เป็นชั้นที่เราคุ้นเคยมากที่สุด (ไม่ว่าคุณจะรู้ตัวหรือไม่ก็ตาม) เนื่องจากเราอาศัยอยู่ที่ก้นบึ้งของพื้นผิวโลก มันปกคลุมพื้นผิวโลกและทอดตัวขึ้นไปเป็นระยะทางหลายกิโลเมตร คำว่าโทรโพสเฟียร์หมายถึง "การเปลี่ยนแปลงของโลก" ชื่อที่เหมาะสมมาก เนื่องจากชั้นนี้เป็นที่ที่สภาพอากาศในชีวิตประจำวันของเราเกิดขึ้น

โทรโพสเฟียร์เริ่มต้นจากพื้นผิวโลกขึ้นไปที่ความสูง 6 ถึง 20 กม. ชั้นที่สามตอนล่างซึ่งอยู่ใกล้เราที่สุด มีก๊าซในชั้นบรรยากาศถึง 50% นี่เป็นเพียงส่วนเดียวของบรรยากาศทั้งหมดที่หายใจได้ เนื่องจากพื้นผิวโลกได้รับความร้อนจากด้านล่างซึ่งดูดซับพลังงานความร้อนของดวงอาทิตย์ อุณหภูมิและความดันของโทรโพสเฟียร์จะลดลงตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้น

ที่ด้านบนสุดจะมีชั้นบางๆ ที่เรียกว่าโทรโพพอส (tropopause) ซึ่งเป็นเพียงตัวกั้นระหว่างชั้นโทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์

สตราโตสเฟียร์: บ้านของโอโซน

สตราโตสเฟียร์เป็นชั้นถัดไปของชั้นบรรยากาศ มันขยายจาก 6-20 กม. ถึง 50 กม. เหนือพื้นผิวโลก นี่คือชั้นที่เครื่องบินโดยสารเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่บินและบอลลูนอากาศร้อนเดินทาง

ที่นี่อากาศไม่ไหลขึ้นลง แต่เคลื่อนที่ขนานกับพื้นผิวด้วยกระแสลมที่เร็วมาก เมื่อคุณเพิ่มขึ้น อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นเนื่องมาจากความอุดมสมบูรณ์ของโอโซน (O3) ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากรังสีดวงอาทิตย์และออกซิเจน ซึ่งมีความสามารถในการดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตรายจากดวงอาทิตย์ (ทราบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิตามระดับความสูงในอุตุนิยมวิทยา เป็น "การผกผัน")

เนื่องจากชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์มีอุณหภูมิที่อุ่นกว่าที่ด้านล่างและอุณหภูมิที่เย็นกว่าที่ด้านบน การพาความร้อน (การเคลื่อนที่ในแนวดิ่งของมวลอากาศ) จึงเกิดขึ้นได้ยากในส่วนนี้ของชั้นบรรยากาศ ในความเป็นจริง คุณสามารถมองเห็นพายุที่กำลังโหมกระหน่ำในชั้นโทรโพสเฟียร์จากชั้นสตราโตสเฟียร์ได้ เนื่องจากชั้นนี้ทำหน้าที่เป็นฝาครอบการพาความร้อนที่ป้องกันไม่ให้เมฆพายุทะลุผ่านได้

หลังจากชั้นสตราโตสเฟียร์จะมีชั้นบัฟเฟอร์อีกครั้ง คราวนี้เรียกว่าสตราโตสเฟียร์

Mesosphere: บรรยากาศระดับกลาง

มีโซสเฟียร์อยู่ห่างจากพื้นผิวโลกประมาณ 50-80 กม. มีโซสเฟียร์ตอนบนเป็นสถานที่ตามธรรมชาติที่เย็นที่สุดในโลก โดยอุณหภูมิอาจลดลงต่ำกว่า -143°C

เทอร์โมสเฟียร์: บรรยากาศชั้นบน

หลังจากมีโซสเฟียร์และมีโซพอส ก็จะถึงเทอร์โมสเฟียร์ ซึ่งอยู่เหนือพื้นผิวโลกประมาณ 80 ถึง 700 กม. และมีอากาศน้อยกว่า 0.01% ของอากาศทั้งหมดในชั้นบรรยากาศ อุณหภูมิที่นี่สูงถึง +2,000° C แต่เนื่องจากอากาศมีความบางมากและไม่มีโมเลกุลก๊าซที่จะถ่ายเทความร้อน อุณหภูมิที่สูงเหล่านี้จึงถูกมองว่าเย็นมาก

Exosphere: ขอบเขตระหว่างบรรยากาศและอวกาศ

ที่ระดับความสูงประมาณ 700-10,000 กม. เหนือพื้นผิวโลกคือเอกโซสเฟียร์ - ขอบด้านนอกของชั้นบรรยากาศซึ่งเป็นขอบเขตของอวกาศ ที่นี่ดาวเทียมตรวจอากาศโคจรรอบโลก

แล้วบรรยากาศรอบนอกล่ะ?

ไอโอโนสเฟียร์ไม่ได้เป็นชั้นที่แยกจากกัน แต่จริงๆ แล้วคำนี้ใช้เพื่ออ้างถึงบรรยากาศระหว่างระดับความสูง 60 ถึง 1,000 กม. ประกอบด้วยส่วนบนสุดของมีโซสเฟียร์ เทอร์โมสเฟียร์ทั้งหมด และส่วนหนึ่งของเอกโซสเฟียร์ ไอโอโนสเฟียร์ได้ชื่อมาเนื่องจากในส่วนนี้ของชั้นบรรยากาศ รังสีจากดวงอาทิตย์จะถูกแตกตัวเป็นไอออนเมื่อมันผ่านสนามแม่เหล็กของโลกที่ และ ปรากฏการณ์นี้สังเกตจากพื้นดินเป็นแสงเหนือ

ชั้นบรรยากาศของโลก

บรรยากาศ(จาก. กรีกโบราณἀτμός - ไอน้ำ และ σφαῖρα - ลูกบอล) - แก๊สเปลือก ( ภูมิศาสตร์) รอบๆ โลก โลก. พื้นผิวด้านในครอบคลุม อุทกภาคและบางส่วน เห่าซึ่งส่วนนอกนั้นอยู่ติดกับส่วนใกล้โลกของอวกาศ

ชุดของสาขาฟิสิกส์และเคมีที่ศึกษาบรรยากาศมักเรียกว่า ฟิสิกส์บรรยากาศ. บรรยากาศเป็นตัวกำหนด สภาพอากาศบนพื้นผิวโลก ศึกษาสภาพอากาศ อุตุนิยมวิทยาและการเปลี่ยนแปลงในระยะยาว ภูมิอากาศ - ภูมิอากาศวิทยา.

โครงสร้างของชั้นบรรยากาศ

โครงสร้างของชั้นบรรยากาศ

โทรโพสเฟียร์

ขีดจำกัดบนอยู่ที่ระดับความสูง 8-10 กม. ในขั้วโลก, 10-12 กม. ในเขตอบอุ่น และ 16-18 กม. ในละติจูดเขตร้อน ในฤดูหนาวต่ำกว่าในฤดูร้อน ชั้นบรรยากาศหลักชั้นล่าง ประกอบด้วยมวลอากาศในบรรยากาศมากกว่า 80% และไอน้ำประมาณ 90% ที่มีอยู่ในบรรยากาศ ในชั้นโทรโพสเฟียร์มีการพัฒนาอย่างมาก ความปั่นป่วนและ การพาความร้อน, ลุกขึ้น เมฆ, กำลังพัฒนา พายุไซโคลนและ แอนติไซโคลน. อุณหภูมิจะลดลงตามความสูงที่เพิ่มขึ้นตามแนวตั้งโดยเฉลี่ย การไล่ระดับสี 0.65°/100 ม

สิ่งต่อไปนี้ได้รับการยอมรับว่าเป็น "สภาวะปกติ" ที่พื้นผิวโลก: ความหนาแน่น 1.2 กก./ลบ.ม. ความดันบรรยากาศ 101.35 kPa อุณหภูมิบวก 20 °C และความชื้นสัมพัทธ์ 50% ตัวบ่งชี้แบบมีเงื่อนไขเหล่านี้มีความสำคัญทางวิศวกรรมล้วนๆ

สตราโตสเฟียร์

ชั้นบรรยากาศตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 11 ถึง 50 กม. โดดเด่นด้วยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเล็กน้อยในชั้น 11-25 กม. (ชั้นล่างของสตราโตสเฟียร์) และการเพิ่มขึ้นของชั้น 25-40 กม. จาก −56.5 เป็น 0.8 ° กับ(ชั้นบนของสตราโตสเฟียร์หรือบริเวณ การผกผัน). เมื่อถึงค่าประมาณ 273 K (เกือบ 0 ° C) ที่ระดับความสูงประมาณ 40 กม. อุณหภูมิยังคงคงที่จนถึงระดับความสูงประมาณ 55 กม. บริเวณที่มีอุณหภูมิคงที่นี้เรียกว่า stratopauseและเป็นขอบเขตระหว่างสตราโตสเฟียร์กับ มีโซสเฟียร์.

สเตรโทพอส

ชั้นขอบเขตของชั้นบรรยากาศระหว่างสตราโตสเฟียร์และมีโซสเฟียร์ ในการกระจายอุณหภูมิแนวตั้งจะมีค่าสูงสุด (ประมาณ 0 °C)

มีโซสเฟียร์

ชั้นบรรยากาศของโลก

มีโซสเฟียร์เริ่มต้นที่ระดับความสูง 50 กม. และขยายไปถึง 80-90 กม. อุณหภูมิลดลงตามความสูงโดยมีความลาดเอียงในแนวตั้งเฉลี่ย (0.25-0.3)°/100 ม. กระบวนการพลังงานหลักคือการถ่ายเทความร้อนแบบแผ่รังสี กระบวนการโฟโตเคมีที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้อง อนุมูลอิสระ, โมเลกุลที่ตื่นเต้นแบบสั่นสะเทือน เป็นต้น ทำให้เกิดแสงเรืองรองในชั้นบรรยากาศ

วัยหมดประจำเดือน

ชั้นเปลี่ยนผ่านระหว่างมีโซสเฟียร์และเทอร์โมสเฟียร์ มีการกระจายอุณหภูมิในแนวตั้งขั้นต่ำ (ประมาณ -90 °C)

สายคาร์มาน

ความสูงเหนือระดับน้ำทะเลซึ่งเป็นที่ยอมรับตามอัตภาพว่าเป็นขอบเขตระหว่างชั้นบรรยากาศของโลกและอวกาศ

เทอร์โมสเฟียร์

บทความหลัก: เทอร์โมสเฟียร์

ขีดจำกัดบนคือประมาณ 800 กม. อุณหภูมิจะสูงขึ้นถึงระดับความสูง 200-300 กม. โดยจะถึงค่าลำดับ 1,500 K หลังจากนั้นจะยังคงเกือบคงที่จนถึงระดับความสูงสูง ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์จากแสงอาทิตย์และรังสีคอสมิก ไอออนไนซ์ในอากาศจะเกิดขึ้น (“ ออโรร่า") - พื้นที่หลัก ไอโอโนสเฟียร์นอนอยู่ภายในเทอร์โมสเฟียร์ ที่ระดับความสูงมากกว่า 300 กม. อะตอมออกซิเจนจะมีอิทธิพลเหนือกว่า

ชั้นบรรยากาศสูงถึงระดับความสูง 120 กม

เอกโซสเฟียร์ (ทรงกลมกระเจิง)

เอกโซสเฟียร์- โซนการกระจายตัวส่วนนอกของเทอร์โมสเฟียร์ซึ่งอยู่เหนือ 700 กม. ก๊าซในชั้นนอกโซสเฟียร์ถูกทำให้บริสุทธิ์มาก และจากจุดนี้อนุภาคของก๊าซก็รั่วไหลเข้าสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์ ( การกระจายตัว).

ขึ้นไปที่ระดับความสูง 100 กม. บรรยากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซที่เป็นเนื้อเดียวกันและผสมกันอย่างดี ในชั้นที่สูงกว่า การกระจายตัวของก๊าซตามความสูงขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุล ความเข้มข้นของก๊าซที่หนักกว่าจะลดลงเร็วขึ้นตามระยะห่างจากพื้นผิวโลก เนื่องจากความหนาแน่นของก๊าซลดลง อุณหภูมิจึงลดลงจาก 0 °C ในชั้นสตราโตสเฟียร์เป็น −110 °C ในชั้นมีโซสเฟียร์ อย่างไรก็ตาม พลังงานจลน์ของอนุภาคแต่ละตัวที่ระดับความสูง 200-250 กม. สอดคล้องกับอุณหภูมิ ~1500 °C เหนือ 200 กม. สังเกตความผันผวนของอุณหภูมิและความหนาแน่นของก๊าซในเวลาและอวกาศอย่างมีนัยสำคัญ

ที่ระดับความสูงประมาณ 2,000-3,000 กม. ชั้นบรรยากาศจะค่อยๆ กลายเป็นสิ่งที่เรียกว่า ใกล้สุญญากาศอวกาศซึ่งเต็มไปด้วยอนุภาคก๊าซระหว่างดาวเคราะห์ที่มีการทำให้บริสุทธิ์สูง ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอะตอมของไฮโดรเจน แต่ก๊าซนี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของสสารระหว่างดาวเคราะห์เท่านั้น อีกส่วนหนึ่งประกอบด้วยอนุภาคฝุ่นที่มีต้นกำเนิดจากดาวหางและอุกกาบาต นอกจากอนุภาคฝุ่นที่หายากอย่างยิ่งแล้ว การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและรังสีคอร์ปัสของแหล่งกำเนิดสุริยะและกาแล็กซียังแทรกซึมเข้าไปในอวกาศนี้อีกด้วย

โทรโพสเฟียร์คิดเป็นประมาณ 80% ของมวลบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ - ประมาณ 20%; มวลของมีโซสเฟียร์ไม่เกิน 0.3% เทอร์โมสเฟียร์น้อยกว่า 0.05% ของมวลบรรยากาศทั้งหมด ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางไฟฟ้าในบรรยากาศ นิวโทรโนสเฟียร์และไอโอโนสเฟียร์มีความโดดเด่น ปัจจุบันเชื่อกันว่าบรรยากาศขยายไปถึงระดับความสูง 2,000-3,000 กม.

ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของก๊าซในบรรยากาศที่ปล่อยออกมา โฮโมสเฟียร์และ เฮเทอโรสเฟียร์. เฮเทอโรสเฟียร์ - นี่คือพื้นที่ที่แรงโน้มถ่วงส่งผลต่อการแยกก๊าซ เนื่องจากการปะปนกันที่ระดับความสูงดังกล่าวนั้นน้อยมาก. นี่แสดงถึงองค์ประกอบที่แปรผันของเฮเทอโรสเฟียร์ ด้านล่างเป็นส่วนของบรรยากาศที่ผสมปนเปกันและเป็นเนื้อเดียวกันเรียกว่า โฮโมสเฟียร์. เรียกว่าขอบเขตระหว่างชั้นเหล่านี้ เทอร์โบหยุดชั่วคราวอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 120 กม.

คุณสมบัติทางกายภาพ

ความหนาของชั้นบรรยากาศอยู่ห่างจากพื้นผิวโลกประมาณ 2,000 - 3,000 กิโลเมตร มวลรวม อากาศ- (5.1-5.3)×10 18 กก. มวลกรามอากาศแห้งที่สะอาดคือ 28.966 ความดันที่ 0 °C ที่ระดับน้ำทะเล 101.325 ปาสคาล; อุณหภูมิวิกฤต?140.7 °C; แรงดันวิกฤติ 3.7 MPa; ค พี 1.0048×10 3 J/(กก. · K) (ที่ 0 °C) ค โวลต์ 0.7159×10 3 J/(กก. · K) (ที่ 0 °C) ความสามารถในการละลายของอากาศในน้ำที่ 0 °C คือ 0.036% ที่ 25 °C - 0.22%

คุณสมบัติทางสรีรวิทยาและอื่น ๆ ของบรรยากาศ

ที่ระดับความสูง 5 กม. เหนือระดับน้ำทะเลบุคคลที่ไม่ได้รับการฝึกฝนก็พัฒนาขึ้น ความอดอยากออกซิเจนและหากไม่มีการปรับตัว ประสิทธิภาพของบุคคลจะลดลงอย่างมาก โซนสรีรวิทยาของบรรยากาศสิ้นสุดที่นี่ การหายใจของมนุษย์จะเป็นไปไม่ได้ที่ระดับความสูง 15 กม. แม้ว่าบรรยากาศจะสูงถึงประมาณ 115 กม. แต่บรรยากาศก็ยังมีออกซิเจนอยู่

บรรยากาศทำให้เรามีออกซิเจนที่จำเป็นสำหรับการหายใจ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความดันรวมของบรรยากาศลดลง เมื่อคุณสูงขึ้น ความดันบางส่วนของออกซิเจนจะลดลงตามไปด้วย

ปอดของมนุษย์มีถุงลมประมาณ 3 ลิตรอยู่ตลอดเวลา ความดันบางส่วนออกซิเจนในถุงลมที่ความดันบรรยากาศปกติคือ 110 มม. ปรอท ศิลปะ ความดันคาร์บอนไดออกไซด์ - 40 มม. ปรอท ศิลปะ และไอน้ำ - 47 มม. ปรอท ศิลปะ. เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ความดันออกซิเจนจะลดลง และความดันไอรวมของน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในปอดยังคงเกือบคงที่ - ประมาณ 87 มม. ปรอท ศิลปะ. การจ่ายออกซิเจนไปยังปอดจะหยุดลงอย่างสมบูรณ์เมื่อความกดอากาศโดยรอบเท่ากับค่านี้

ที่ระดับความสูงประมาณ 19-20 กม. ความดันบรรยากาศจะลดลงเหลือ 47 มม. ปรอท ศิลปะ. ดังนั้นที่ระดับความสูงนี้ น้ำและของเหลวคั่นระหว่างหน้าจึงเริ่มเดือดในร่างกายมนุษย์ นอกห้องโดยสารที่มีแรงดันอากาศที่ระดับความสูงเหล่านี้ ความตายจะเกิดขึ้นแทบจะในทันที ดังนั้นจากมุมมองของสรีรวิทยาของมนุษย์ "อวกาศ" เริ่มต้นที่ระดับความสูง 15-19 กม.

ชั้นอากาศหนาแน่น - โทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์ - ปกป้องเราจากผลเสียหายของรังสี ด้วยการทำให้อากาศบริสุทธิ์ไม่เพียงพอ ที่ระดับความสูงมากกว่า 36 กม. สารไอออไนซ์จึงส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อร่างกาย รังสี- รังสีคอสมิกปฐมภูมิ ที่ระดับความสูงมากกว่า 40 กม. ส่วนอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัมแสงอาทิตย์เป็นอันตรายต่อมนุษย์

ขณะที่เราลอยขึ้นสู่ระดับความสูงที่มากขึ้นเหนือพื้นผิวโลก ปรากฏการณ์ที่คุ้นเคยเช่นนี้ก็สังเกตเห็นได้ในชั้นล่างของชั้นบรรยากาศ เช่น การแพร่กระจายของเสียง การเกิดขึ้นของอากาศพลศาสตร์ ยกและความต้านทานการถ่ายเทความร้อน การพาความร้อนและอื่น ๆ.

ในชั้นอากาศที่ทำให้บริสุทธิ์มีการกระจาย เสียงกลายเป็นว่าเป็นไปไม่ได้ จนถึงระดับความสูง 60-90 กม. ยังคงสามารถใช้แรงต้านอากาศและแรงยกเพื่อควบคุมการบินตามหลักอากาศพลศาสตร์ได้ แต่เริ่มต้นจากระดับความสูง 100-130 กม. ซึ่งเป็นแนวคิดที่นักบินทุกคนคุ้นเคย ตัวเลข มและ กั้นเสียงหมดความหมายก็มีเงื่อนไข สายคาร์มานนอกเหนือจากนั้น ขอบเขตของการบินด้วยขีปนาวุธล้วนๆ เริ่มต้นขึ้น ซึ่งสามารถควบคุมได้โดยใช้แรงปฏิกิริยาเท่านั้น

ที่ระดับความสูงมากกว่า 100 กม. บรรยากาศขาดคุณสมบัติที่น่าทึ่งอีกประการหนึ่ง นั่นคือความสามารถในการดูดซับ นำและส่งพลังงานความร้อนโดยการพาความร้อน (เช่น โดยการผสมอากาศ) ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบต่างๆ ของอุปกรณ์บนสถานีอวกาศในวงโคจรจะไม่สามารถระบายความร้อนจากภายนอกได้ในลักษณะเดียวกับที่ทำบนเครื่องบินตามปกติ - ด้วยความช่วยเหลือของไอพ่นและหม้อน้ำอากาศ ที่ระดับความสูงดังกล่าว เช่นเดียวกับในอวกาศ วิธีเดียวที่จะถ่ายเทความร้อนได้คือ การแผ่รังสีความร้อน.

องค์ประกอบของบรรยากาศ

องค์ประกอบของอากาศแห้ง

ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยก๊าซและสิ่งสกปรกต่างๆ เป็นหลัก (ฝุ่น หยดน้ำ ผลึกน้ำแข็ง เกลือทะเล ผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้)

ความเข้มข้นของก๊าซที่ประกอบเป็นบรรยากาศแทบจะคงที่ ยกเว้นน้ำ (H 2 O) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2)

นอกจากก๊าซที่ระบุในตารางแล้ว บรรยากาศยังประกอบด้วย SO 2, NH 3, CO, โอโซน, ไฮโดรคาร์บอน, เอชซีแอล, เอชเอฟ, คู่รัก ปรอท, ฉัน 2 และด้วย เลขที่และก๊าซอื่นๆ อีกมากมายในปริมาณเล็กน้อย โทรโพสเฟียร์ประกอบด้วยอนุภาคของแข็งและของเหลวแขวนลอยจำนวนมากอยู่ตลอดเวลา ( ละอองลอย).

ประวัติความเป็นมาของการก่อตัวของชั้นบรรยากาศ

ตามทฤษฎีที่พบบ่อยที่สุด ชั้นบรรยากาศของโลกมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันสี่องค์ประกอบเมื่อเวลาผ่านไป เริ่มแรกประกอบด้วยก๊าซเบา ( ไฮโดรเจนและ ฮีเลียม) ถ่ายจากอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ นี่คือสิ่งที่เรียกว่า บรรยากาศเบื้องต้น(ประมาณสี่พันล้านปีก่อน) ในระยะต่อไป การระเบิดของภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นทำให้บรรยากาศอิ่มตัวด้วยก๊าซอื่นที่ไม่ใช่ไฮโดรเจน (คาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนีย, ไอน้ำ). นี่คือวิธีที่มันถูกสร้างขึ้น บรรยากาศรอง(ประมาณสามพันล้านปีก่อนปัจจุบัน) บรรยากาศแบบนี้กำลังฟื้นฟู นอกจากนี้กระบวนการก่อตัวของบรรยากาศยังถูกกำหนดโดยปัจจัยต่อไปนี้:

การรั่วไหลของก๊าซเบา (ไฮโดรเจนและฮีเลียม) เข้าไป พื้นที่ระหว่างดาวเคราะห์;

ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในบรรยากาศภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลต การปล่อยฟ้าผ่า และปัจจัยอื่น ๆ

ปัจจัยเหล่านี้ค่อยๆ นำไปสู่การก่อตัว บรรยากาศระดับอุดมศึกษาโดดเด่นด้วยปริมาณไฮโดรเจนที่ต่ำกว่ามากและมีปริมาณไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ที่สูงกว่ามาก (เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาทางเคมีจากแอมโมเนียและไฮโดรคาร์บอน)

ไนโตรเจน

การก่อตัวของ N 2 จำนวนมากเกิดจากการออกซิเดชันของบรรยากาศแอมโมเนีย-ไฮโดรเจนโดยโมเลกุล O 2 ซึ่งเริ่มมาจากพื้นผิวดาวเคราะห์อันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงเริ่มต้นเมื่อ 3 พันล้านปีก่อน นอกจากนี้ N2 ยังถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการแยกไนเตรตของไนเตรตและสารประกอบที่มีไนโตรเจนอื่นๆ ไนโตรเจนจะถูกออกซิไดซ์โดยโอโซนเป็น NO ในบรรยากาศชั้นบน

ไนโตรเจน N 2 จะทำปฏิกิริยาภายใต้สภาวะเฉพาะเท่านั้น (เช่น ระหว่างการปล่อยฟ้าผ่า) ออกซิเดชันของโมเลกุลไนโตรเจนโดยโอโซนระหว่างการปล่อยกระแสไฟฟ้าถูกนำมาใช้ในการผลิตปุ๋ยไนโตรเจนทางอุตสาหกรรม พวกเขาสามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยการใช้พลังงานต่ำและแปลงให้เป็นรูปแบบทางชีวภาพ ไซยาโนแบคทีเรีย (สาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียว)และแบคทีเรียปมที่ก่อตัวเป็นไรโซเบียล การทำงานร่วมกันกับ พืชตระกูลถั่วพืชที่เรียกว่า ปุ๋ยพืชสด

ออกซิเจน

องค์ประกอบของบรรยากาศเริ่มเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงตามลักษณะที่ปรากฏบนโลก สิ่งมีชีวิต, ผลที่ตามมา การสังเคราะห์ด้วยแสงพร้อมด้วยการปล่อยออกซิเจนและการดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์ เริ่มแรกออกซิเจนถูกใช้ไปกับการออกซิเดชั่นของสารประกอบรีดิวซ์ - แอมโมเนีย, ไฮโดรคาร์บอน, ก๊าซไนตรัส ต่อมที่มีอยู่ในมหาสมุทร เป็นต้น เมื่อสิ้นสุดระยะนี้ ปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศก็เริ่มเพิ่มขึ้น บรรยากาศสมัยใหม่ที่มีคุณสมบัติออกซิไดซ์จะค่อยๆก่อตัวขึ้น เนื่องจากสิ่งนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างร้ายแรงและฉับพลันในหลายกระบวนการที่เกิดขึ้น บรรยากาศ, เปลือกโลกและ ชีวมณฑลงานนี้ถูกเรียกว่า ภัยพิบัติจากออกซิเจน.

ในระหว่าง ฟาเนโรโซอิกองค์ประกอบของบรรยากาศและปริมาณออกซิเจนมีการเปลี่ยนแปลง มีความสัมพันธ์กับอัตราการสะสมของตะกอนอินทรีย์เป็นหลัก ดังนั้นในช่วงที่มีการสะสมถ่านหิน ปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศจึงเกินระดับปัจจุบันอย่างเห็นได้ชัด

คาร์บอนไดออกไซด์

ปริมาณ CO 2 ในชั้นบรรยากาศขึ้นอยู่กับกิจกรรมของภูเขาไฟและกระบวนการทางเคมีในเปลือกโลก แต่ที่สำคัญที่สุด - ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของการสังเคราะห์ทางชีวภาพและการสลายตัวของสารอินทรีย์ใน ชีวมณฑล โลก. ชีวมวลเกือบทั้งหมดของโลกในปัจจุบัน (ประมาณ 2.4 × 10 12 ตัน ) เกิดขึ้นเนื่องจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศในชั้นบรรยากาศ ฝังอยู่ใน มหาสมุทร, วี หนองน้ำและใน ป่าไม้สารอินทรีย์ก็กลายเป็น ถ่านหิน, น้ำมันและ ก๊าซธรรมชาติ. (ซม. วัฏจักรคาร์บอนธรณีเคมี)

ก๊าซมีตระกูล

แหล่งที่มาของก๊าซเฉื่อย - อาร์กอน, ฮีเลียมและ คริปทอน- การระเบิดของภูเขาไฟและการสลายของธาตุกัมมันตภาพรังสี โลกโดยทั่วไปและชั้นบรรยากาศโดยเฉพาะมีก๊าซเฉื่อยหมดไปเมื่อเทียบกับอวกาศ เชื่อกันว่าสาเหตุนี้อยู่ที่การรั่วไหลของก๊าซเข้าสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์อย่างต่อเนื่อง

มลพิษทางอากาศ

ล่าสุดวิวัฒนาการของชั้นบรรยากาศเริ่มได้รับอิทธิพลจาก มนุษย์. ผลลัพธ์ของกิจกรรมของเขาคือปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนที่สะสมในยุคทางธรณีวิทยาก่อนหน้านี้ CO 2 จำนวนมหาศาลถูกใช้ไปในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงและถูกดูดซับโดยมหาสมุทรของโลก ก๊าซนี้เข้าสู่ชั้นบรรยากาศเนื่องจากการสลายตัวของหินคาร์บอเนตและสารอินทรีย์จากพืชและสัตว์ รวมถึงเนื่องจากการปะทุของภูเขาไฟและกิจกรรมทางอุตสาหกรรมของมนุษย์ ในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา ปริมาณ CO 2 ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้น 10% โดยส่วนใหญ่ (360 พันล้านตัน) มาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง หากอัตราการเติบโตของการเผาไหม้เชื้อเพลิงยังคงดำเนินต่อไป ปริมาณ CO 2 ในชั้นบรรยากาศจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในอีก 50 - 60 ปีข้างหน้าและอาจนำไปสู่ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก.

การเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นสาเหตุหลักของก๊าซก่อมลพิษ ( บจก, เลขที่, ดังนั้น 2 ). ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ ดังนั้น 3 ในชั้นบรรยากาศชั้นบนซึ่งมีปฏิกิริยากับน้ำและไอแอมโมเนียและผลที่ตามมาคือ กรดซัลฟิวริก (H 2 ดังนั้น 4 ) และ แอมโมเนียมซัลเฟต ((NH 4 ) 2 ดังนั้น 4 ) กลับคืนสู่พื้นผิวโลกในรูปแบบที่เรียกว่า ฝนกรด. การใช้งาน เครื่องยนต์สันดาปภายในนำไปสู่มลภาวะในบรรยากาศอย่างมีนัยสำคัญด้วยไนโตรเจนออกไซด์ ไฮโดรคาร์บอน และสารประกอบตะกั่ว ( ตะกั่วเตตระเอทิล Pb(CH 3 ช 2 ) 4 ) ).

มลพิษจากละอองลอยในชั้นบรรยากาศมีสาเหตุจากทั้งสาเหตุตามธรรมชาติ (การระเบิดของภูเขาไฟ พายุฝุ่น การลอยตัวของหยดน้ำทะเลและละอองเกสรดอกไม้ ฯลฯ) และกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ (การขุดแร่และวัสดุก่อสร้าง การเผาเชื้อเพลิง การทำปูนซีเมนต์ ฯลฯ ). การปล่อยอนุภาคขนาดใหญ่ออกสู่ชั้นบรรยากาศอย่างเข้มข้นเป็นหนึ่งในสาเหตุที่เป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศบนโลก

บทบาทของบรรยากาศในชีวิตของโลก

บรรยากาศเป็นแหล่งออกซิเจนที่ผู้คนหายใจ อย่างไรก็ตาม เมื่อคุณขึ้นสู่ระดับความสูง ความดันบรรยากาศทั้งหมดจะลดลง ซึ่งทำให้ความดันออกซิเจนบางส่วนลดลง

ปอดของมนุษย์มีถุงลมประมาณสามลิตร หากความดันบรรยากาศเป็นปกติ ความดันออกซิเจนบางส่วนในอากาศในถุงลมจะเท่ากับ 11 มม. ปรอท ศิลปะ ความดันคาร์บอนไดออกไซด์ - 40 มม. ปรอท ศิลปะ และไอน้ำ - 47 มม. ปรอท ศิลปะ. เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ความดันออกซิเจนจะลดลง และความดันรวมของไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในปอดจะยังคงคงที่ - ประมาณ 87 มม. ปรอท ศิลปะ. เมื่อความดันอากาศเท่ากับค่านี้ ออกซิเจนจะหยุดไหลเข้าสู่ปอด

เนื่องจากความดันบรรยากาศลดลงที่ระดับความสูง 20 กม. น้ำและของเหลวคั่นกลางในร่างกายมนุษย์จะเดือดที่นี่ หากคุณไม่ใช้ห้องโดยสารที่มีแรงดัน ที่ระดับความสูงดังกล่าว คนๆ หนึ่งจะเสียชีวิตเกือบจะในทันที ดังนั้นจากมุมมองของลักษณะทางสรีรวิทยาของร่างกายมนุษย์ "อวกาศ" มีต้นกำเนิดมาจากความสูง 20 กม. เหนือระดับน้ำทะเล

บทบาทของบรรยากาศในชีวิตของโลกนั้นยิ่งใหญ่มาก ตัวอย่างเช่น ต้องขอบคุณชั้นอากาศที่หนาแน่น เช่น โทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์ ผู้คนจึงได้รับการปกป้องจากการสัมผัสรังสี ในอวกาศ ในอากาศบริสุทธิ์ ที่ระดับความสูงมากกว่า 36 กม. ทำให้เกิดการแผ่รังสี ที่ระดับความสูงมากกว่า 40 กม. - อัลตราไวโอเลต

เมื่อเพิ่มขึ้นเหนือพื้นผิวโลกไปที่ความสูงมากกว่า 90-100 กม. จะสังเกตเห็นการอ่อนตัวลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปและการหายไปอย่างสมบูรณ์ของปรากฏการณ์ที่มนุษย์คุ้นเคยในชั้นบรรยากาศด้านล่างจะถูกสังเกต:

ไม่มีเสียงเดินทาง

ไม่มีแรงหรือแรงต้านตามหลักอากาศพลศาสตร์

ความร้อนไม่ถูกถ่ายเทโดยการพาความร้อน ฯลฯ

ชั้นบรรยากาศช่วยปกป้องโลกและสิ่งมีชีวิตทั้งหมดจากรังสีคอสมิก อุกกาบาต และมีหน้าที่ควบคุมความผันผวนของอุณหภูมิตามฤดูกาล ปรับสมดุล และปรับระดับวงจรรายวัน ในกรณีที่ไม่มีชั้นบรรยากาศบนโลก อุณหภูมิในแต่ละวันจะผันผวนภายใน +/-200C˚ ชั้นบรรยากาศเป็น "บัฟเฟอร์" ที่ให้ชีวิตระหว่างพื้นผิวโลกและอวกาศซึ่งเป็นพาหะของความชื้นและความร้อน กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและการแลกเปลี่ยนพลังงานเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศซึ่งเป็นกระบวนการชีวมณฑลที่สำคัญที่สุด

ชั้นบรรยากาศตามลำดับจากพื้นผิวโลก

ชั้นบรรยากาศเป็นโครงสร้างชั้นต่างๆ ที่ประกอบด้วยชั้นบรรยากาศต่างๆ ดังต่อไปนี้ ตามลำดับจากพื้นผิวโลก:

โทรโพสเฟียร์

สตราโตสเฟียร์

มีโซสเฟียร์

เทอร์โมสเฟียร์

เอกโซสเฟียร์

แต่ละชั้นไม่มีขอบเขตที่แหลมคมระหว่างกัน และความสูงของชั้นจะขึ้นอยู่กับละติจูดและฤดูกาล โครงสร้างชั้นนี้เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่ระดับความสูงต่างกัน ต้องขอบคุณบรรยากาศที่ทำให้เรามองเห็นดาวระยิบระยับ

โครงสร้างของชั้นบรรยากาศโลกตามชั้นต่างๆ:

บรรยากาศของโลกประกอบด้วยอะไรบ้าง?

แต่ละชั้นบรรยากาศมีความแตกต่างกันในด้านอุณหภูมิ ความหนาแน่น และองค์ประกอบ ความหนารวมของบรรยากาศคือ 1.5-2.0 พันกิโลเมตร บรรยากาศของโลกประกอบด้วยอะไรบ้าง? ปัจจุบันเป็นส่วนผสมของก๊าซที่มีสารเจือปนต่างๆ

โทรโพสเฟียร์

โครงสร้างของชั้นบรรยากาศโลกเริ่มต้นด้วยชั้นโทรโพสเฟียร์ซึ่งเป็นส่วนล่างของชั้นบรรยากาศที่มีระดับความสูงประมาณ 10-15 กม. อากาศในชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่กระจุกอยู่ที่นี่ คุณลักษณะเฉพาะของชั้นโทรโพสเฟียร์คืออุณหภูมิจะลดลง 0.6 ˚C เมื่อสูงขึ้นทุกๆ 100 เมตร ชั้นโทรโพสเฟียร์รวบรวมไอน้ำในชั้นบรรยากาศเกือบทั้งหมด และนี่คือจุดที่เมฆก่อตัว

ความสูงของโทรโพสเฟียร์เปลี่ยนแปลงทุกวัน นอกจากนี้ค่าเฉลี่ยจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับละติจูดและฤดูกาลของปี ความสูงเฉลี่ยของโทรโพสเฟียร์เหนือเสาคือ 9 กม. เหนือเส้นศูนย์สูตร - ประมาณ 17 กม. อุณหภูมิอากาศเฉลี่ยต่อปีเหนือเส้นศูนย์สูตรอยู่ใกล้กับ +26 ˚C และเหนือขั้วโลกเหนือ -23 ˚C เส้นบนของขอบเขตชั้นโทรโพสเฟียร์เหนือเส้นศูนย์สูตรคืออุณหภูมิเฉลี่ยต่อปีประมาณ -70 ˚C และเหนือขั้วโลกเหนือในฤดูร้อน -45 ˚C และในฤดูหนาว -65 ˚C ดังนั้น ยิ่งสูง อุณหภูมิก็จะยิ่งต่ำลง รังสีของดวงอาทิตย์ส่องผ่านชั้นโทรโพสเฟียร์โดยไม่มีสิ่งกีดขวาง ทำให้พื้นผิวโลกร้อนขึ้น ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์จะถูกกักเก็บโดยคาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และไอน้ำ

สตราโตสเฟียร์

เหนือชั้นโทรโพสเฟียร์คือสตราโตสเฟียร์ซึ่งมีความสูง 50-55 กม. ลักษณะเฉพาะของชั้นนี้คืออุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นตามความสูง ระหว่างชั้นโทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์จะมีชั้นการเปลี่ยนแปลงที่เรียกว่าโทรโพพอสอยู่

จากระดับความสูงประมาณ 25 กิโลเมตร อุณหภูมิของชั้นสตราโตสเฟียร์เริ่มเพิ่มขึ้นและเมื่อถึงระดับความสูงสูงสุด 50 กม. จะได้ค่าจาก +10 ถึง +30 ˚C

มีไอน้ำน้อยมากในชั้นสตราโตสเฟียร์ บางครั้งที่ระดับความสูงประมาณ 25 กม. คุณสามารถพบเมฆค่อนข้างบางซึ่งเรียกว่า "เมฆมุก" ในตอนกลางวันจะมองไม่เห็น แต่ในเวลากลางคืนจะเรืองแสงเนื่องจากมีแสงสว่างจากดวงอาทิตย์ซึ่งอยู่ต่ำกว่าขอบฟ้า องค์ประกอบของเมฆเนเครรัสประกอบด้วยหยดน้ำที่มีความเย็นยิ่งยวด สตราโตสเฟียร์ประกอบด้วยโอโซนเป็นส่วนใหญ่

มีโซสเฟียร์

ความสูงของชั้นมีโซสเฟียร์ประมาณ 80 กม. ที่นี่เมื่อมันสูงขึ้นอุณหภูมิจะลดลงและที่ด้านบนสุดจะถึงค่าหลายสิบC˚ที่ต่ำกว่าศูนย์ ในชั้นมีโซสเฟียร์ ยังสามารถสังเกตเมฆได้ ซึ่งสันนิษฐานว่าก่อตัวจากผลึกน้ำแข็ง เมฆเหล่านี้เรียกว่า "น็อคทิลูเซนท์" มีโซสเฟียร์มีลักษณะเป็นอุณหภูมิที่เย็นที่สุดในชั้นบรรยากาศ: ตั้งแต่ -2 ถึง -138 ˚C

เทอร์โมสเฟียร์

ชั้นบรรยากาศนี้ได้รับชื่อเนื่องจากมีอุณหภูมิสูง เทอร์โมสเฟียร์ประกอบด้วย:

ไอโอโนสเฟียร์

เอกโซสเฟียร์

ไอโอโนสเฟียร์มีลักษณะเป็นอากาศที่ทำให้บริสุทธิ์ แต่ละเซนติเมตรที่ระดับความสูง 300 กม. ประกอบด้วยอะตอมและโมเลกุล 1 พันล้านอะตอมและที่ระดับความสูง 600 กม. - มากกว่า 100 ล้าน

ไอโอโนสเฟียร์ยังมีลักษณะพิเศษคือการแตกตัวเป็นไอออนในอากาศสูง ไอออนเหล่านี้ประกอบด้วยอะตอมออกซิเจนที่มีประจุ โมเลกุลที่มีประจุของอะตอมไนโตรเจน และอิเล็กตรอนอิสระ

เอกโซสเฟียร์

ชั้นนอกอวกาศเริ่มต้นที่ระดับความสูง 800-1,000 กม. อนุภาคก๊าซ โดยเฉพาะอนุภาคที่เบา เคลื่อนที่มาที่นี่ด้วยความเร็วมหาศาล เอาชนะแรงโน้มถ่วงได้ อนุภาคดังกล่าวเนื่องจากการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วจึงบินออกจากชั้นบรรยากาศสู่อวกาศและกระจายไป ดังนั้นเอกโซสเฟียร์จึงเรียกว่าทรงกลมแห่งการกระจายตัว อะตอมของไฮโดรเจนซึ่งประกอบเป็นชั้นที่สูงที่สุดของเอกโซสเฟียร์ส่วนใหญ่บินไปในอวกาศ ต้องขอบคุณอนุภาคในชั้นบรรยากาศชั้นบนและอนุภาคจากลมสุริยะ เราจึงสามารถมองเห็นแสงเหนือได้

ดาวเทียมและจรวดธรณีฟิสิกส์ทำให้สามารถสร้างการปรากฏตัวในชั้นบนของบรรยากาศของแถบรังสีของโลกได้ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า - อิเล็กตรอนและโปรตอน