Географія - Олійник Я.Б. - 5.2. Висота, межі й будова атмосфери

Межі атмосфери умовні. Верхню межу тонно не визначено. Густина повітря з висотою зменшується, атмосфера поступово, без чіткої межі переходить у міжпланетний простір. За верхню межу іноді беруть таку висоту, на якій окремі розрізнені частини повітря ще обертаються разом із Землею, де сила притягання ще більша за відцентрову силу.

За даними сучасних досліджень, верхня межа атмосфери простежується до 3000 км. Там її густина наближається до густини міжпланетного простору.

За нижню межу атмосфери практично беруть поверхню Землі. Але й поверхня Землі — межа умовна, бо повітря проникає і в земну кору, й у воду.

Атмосфера неоднорідна. Вона має добре виражену шарувату будову. її шари, або концентричні оболонки, за фізичними особливостями відрізняються між собою. Атмосферу ділять на п'ять основних шарів (сфер): тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу (іоносферу) й екзосферу. Сфери не мають чітких меж вони поступово переходять одна водну, утворюючи перехідні межі.

Тропосфера — нижній шар атмосфери, що безпосередньо прилягає до Землі. Висота її над різними широтами різна: над полюсами близько 8 км, над помірними широтами 11—12 км, над екватором до 17—18 км. Такий розподіл висот зумовлений різним температурним станом полюсів і екватора та обертанням Землі навколо осі.

Тропосфера — найдіяльніший шар атмосфери. Велика активність тропосфери пояснюється тим, що вона безпосередньо прилягає до земної поверхні. Поверхня Землі — основне джерело нагрівання повітря. Отже, можна стверджувати, що фізичні властивості тропосфери повністю визначаються впливом Землі.

Для тропосфери характерні інтенсивне переміщування повітря по вертикалі та його горизонтальні рухи. Серед горизонтальних рухів переважають західні вітри. У верхній частині тропосфери спостерігаються струминні течії. Найбільш сталі з них спрямовані вздовж 30— 40-х паралелей.

Тропосфера — шар найактивнішого тепло-і вологообміну з поверхнею Землі. Для неї характерне зниження температури відповідно до висоти — в середньому на 6,5 °С на кожний кілометр. Це пояснюється тим, що тепло передається від Землі в основному через переміщування повітря. Через те що над екватором потужність тропосфери найбільша, там на межі тропосфери температури повітря найнижчі: —80 °С, тоді як над помірними широтами —55 °С, а над полярними -50 °С. У тропосфері зосереджена майже вся водяна пара. В ній розвиваються всі явища погоди — утворюються хмари, випадають опади і т. ін. У цьому полягає одне з найважливіших значень тропосфери для процесів, що відбуваються в ландшафтній оболонці Землі.

Стратосфера — шар повітря, який лежить над тропосферою. Від тропосфери стратосфера відокремлюється перехідним шаром—тропопаузою, або субстратосферою, завтовшки близько 1—2 км. Стратосфера — безхмарний або малохмарний шар повітря, що простягається в середньому від 11—12 до 25 км.

Для стратосфери характерна в цілому однакова температура (ізотермія). В ній температура в середньому близька до тієї, яка властива верхній межі тропосфери, —55 °С. Стратосфера охоплена потужними горизонтальними рухами повітря типу струминних течій, алеє і вертикальні рухи, які сприяють перемішуванню повітря.

Мезосфера — шар повітря від 25 до 85 км. Він відділяється від стратосфери стратопаузою. Для мезосфери в інтервалі 25—52 км характерне підвищення температури від —55 до +10 °С (явище інверсії), а далі до верхньої межі — зниження до -107 °С. Інверсія температури в мезосфері пояснюється наявністю шару озону. Шар озону в мезосфері — важливе явище. Найбільша концентрація цього газу на висоті 27— 28 км. Озон поглинає коротке ультрафіолетове проміння і цим захищає від його згубної дії світ мікробів. Якби не було озону, зникли б мікроорганізми, а з ними й численні процеси (ґрунтоутворення та ін.) в географічній оболонці.

У мезосфері теж більше горизонтальних рухів повітря зі швидкістю 40—100 м/с.

Термосфера (коли йдеться про її електричні властивості, її називають іоносферою) простягається від 80 до 800— 1000 км. Там гази дуже розріджені, тиск дуже низький. З цих причин молекули там рухаються з такою швидкістю, як у газі, нагрітому до кількох сотень градусів. Термосфера — інверсійний іонізований шар повітря, розташований вище від низьких температур. За вимірами штучних супутників і геофізичних ракет, температура на висоті 150 км становить 600 °С, на висоті 200 км - і 000 °С, на висоті 500 км — до 2200-2750 °С.

Під впливом космічної радіації молекули газів іонізуються — утворюють додатні Й від'ємні іони й вільні електрони. В іоносфері виникають полярні сяйва, спостерігаються різні коливання магнітного поля.

Екзосфера, або сфера розсіювання, розташована на висоті понад 800— 1000 км. Вона характеризується найбільшою розрідженістю газів: окремі їхні частинки, рухаючись з великими швидкостями, майже не стикаються одна з одною. Це — верхній шар атмосфери, який межує з міжпланетними просторами. Він простягається до висоти, що вимірюється кількома десятками тисяч кілометрів, де густина повітря близька до густини міжпланетного простору (одна молекула, атом або іон на 1 куб. см). Це зона відтікання легких газів атмосфери в Космос, тому екзосферу називають ще сферою розсіювання.

Густина повітря з висотою зменшується, тому маса атмосфери навколо Землі розподіляється так: у шарі повітря до 5 км зосереджено близько 50 % усієї маси атмосфери, в товщі тропосфери — близько 79 % її маси, у стратосфері й мезосфері разом — близько 20 %, у термосфері — менш як 0,5 %. Маса атмосфери становить 1/1000 000 маси Землі.