ŠTRUKTÚRA ATMOSFÉRY

Atmosféra(z iného gréckeho ἀτμός - para a σφαῖρα - guľa) - plynný obal (geosféra) obklopujúci planétu Zem. Jeho vnútorný povrch pokrýva hydrosféru a čiastočne aj zemskú kôru, zatiaľ čo jeho vonkajší povrch hraničí s blízkozemskou časťou kozmického priestoru.

Fyzikálne vlastnosti

Hrúbka atmosféry je asi 120 km od povrchu Zeme. Celková hmotnosť vzduchu v atmosfére je (5,1-5,3) 10 18 kg. Z toho hmotnosť suchého vzduchu je (5,1352 ± 0,0003) 10 18 kg, celková hmotnosť vodnej pary je v priemere 1,27 10 16 kg.

Molárna hmotnosť čistého suchého vzduchu je 28,966 g/mol, hustota vzduchu pri hladine mora je približne 1,2 kg/m 3 . Tlak pri 0 °C na hladine mora je 101,325 kPa; kritická teplota - -140,7 ° C; kritický tlak - 3,7 MPa; Cp pri 0 °C - 1,0048 103 J/(kg K), Cv - 0,7159 103 J/(kg K) (pri 0 °C). Rozpustnosť vzduchu vo vode (hmotnostne) pri 0 °C - 0,0036 %, pri 25 °C - 0,0023 %.

Pre "normálne podmienky" na zemskom povrchu sa berú: hustota 1,2 kg / m 3, barometrický tlak 101,35 kPa, teplota plus 20 ° C a relatívna vlhkosť 50%. Tieto podmienené ukazovatele majú čisto inžiniersku hodnotu.

Štruktúra atmosféry

Atmosféra má vrstvenú štruktúru. Vrstvy atmosféry sa navzájom líšia teplotou vzduchu, jeho hustotou, množstvom vodnej pary vo vzduchu a ďalšími vlastnosťami.

Troposféra(staroveká gréčtina τρόπος - „otoč“, „zmena“ a σφαῖρα - „guľa“) - spodná, najviac skúmaná vrstva atmosféry, 8-10 km vysoká v polárnych oblastiach, do 10-12 km v miernych zemepisných šírkach, na rovníku - 16-18 km.

Pri stúpaní v troposfére teplota klesá v priemere o 0,65 K každých 100 m a v hornej časti dosahuje 180-220 K. Táto horná vrstva troposféry, v ktorej sa pokles teploty s výškou zastavuje, sa nazýva tropopauza. Ďalšia vrstva atmosféry nad troposférou sa nazýva stratosféra.

Viac ako 80 % celkovej hmoty atmosférického vzduchu je sústredených v troposfére, turbulencia a konvekcia sú vysoko rozvinuté, prevažná časť vodnej pary je koncentrovaná, vzniká oblačnosť, vznikajú aj atmosférické fronty, vznikajú cyklóny a anticyklóny, ako aj iné procesy, ktoré určujú počasie a klímu. Procesy prebiehajúce v troposfére sú primárne spôsobené konvekciou.

Časť troposféry, v ktorej sa môžu na zemskom povrchu vytvárať ľadovce, sa nazýva chionosféra.

tropopauza(z gréckeho τροπος - obrat, zmena a παῦσις - zastavenie, zastavenie) - vrstva atmosféry, v ktorej sa s výškou zastavuje pokles teploty; prechodná vrstva z troposféry do stratosféry. V zemskej atmosfére sa tropopauza nachádza vo výškach od 8-12 km (nad hladinou mora) v polárnych oblastiach a do 16-18 km nad rovníkom. Výška tropopauzy závisí aj od ročného obdobia (tropopauza je vyššia v lete ako v zime) a cyklónovej aktivity (v cyklónach je nižšia a v anticyklónach vyššia)

Hrúbka tropopauzy sa pohybuje od niekoľkých stoviek metrov do 2-3 kilometrov. V subtrópoch sa v dôsledku silných tryskových prúdov pozorujú tropopauzy. Tropauza nad určitými oblasťami je často zničená a znovu vytvorená.

Stratosféra(z latinského stratum - podlaha, vrstva) - vrstva atmosféry, ktorá sa nachádza v nadmorskej výške 11 až 50 km. Typická je mierna zmena teploty vo vrstve 11-25 km (spodná vrstva stratosféry) a jej zvýšenie vo vrstve 25-40 km z -56,5 na 0,8 °C (vrchná vrstva stratosféry alebo inverzná oblasť). Po dosiahnutí hodnoty asi 273 K (takmer 0 °C) vo výške asi 40 km zostáva teplota konštantná až do výšky asi 55 km. Táto oblasť konštantnej teploty sa nazýva stratopauza a je hranicou medzi stratosférou a mezosférou. Hustota vzduchu v stratosfére je desiatky a stokrát menšia ako na hladine mora.

Práve v stratosfére sa (v nadmorskej výške 15-20 až 55-60 km) nachádza vrstva ozonosféry ("ozónová vrstva"), ktorá určuje hornú hranicu života v biosfére. Ozón (O 3 ) vzniká v dôsledku fotochemických reakcií najintenzívnejšie v nadmorskej výške ~30 km. Celková hmotnosť O 3 pri normálnom tlaku by bola vrstva s hrúbkou 1,7-4,0 mm, ale aj to stačí na absorbovanie slnečného ultrafialového žiarenia, ktoré je škodlivé pre život. K deštrukcii O 3 dochádza pri interakcii s voľnými radikálmi, NO, zlúčeninami obsahujúcimi halogén (vrátane "freónov").

Väčšina krátkovlnnej časti ultrafialového žiarenia (180-200 nm) sa zadržiava v stratosfére a energia krátkych vĺn sa transformuje. Pod vplyvom týchto lúčov sa menia magnetické polia, molekuly sa rozpadajú, dochádza k ionizácii, novotvorbe plynov a iných chemických zlúčenín. Tieto procesy možno pozorovať vo forme polárnych svetiel, bleskov a iných žiaroviek.

V stratosfére a vyšších vrstvách sa vplyvom slnečného žiarenia molekuly plynu disociujú - na atómy (nad 80 km disociuje CO 2 a H 2, nad 150 km - O 2, nad 300 km - N 2). Vo výške 200-500 km dochádza k ionizácii plynov aj v ionosfére, vo výške 320 km je koncentrácia nabitých častíc (O + 2, O - 2, N + 2) ~ 1/300 koncentrácia neutrálnych častíc. V horných vrstvách atmosféry sa nachádzajú voľné radikály – OH, HO 2 atď.

V stratosfére nie je takmer žiadna vodná para.

Lety do stratosféry sa začali v 30. rokoch minulého storočia. Let na prvom stratosférickom balóne (FNRS-1), ktorý Auguste Picard a Paul Kipfer uskutočnili 27. mája 1931 do výšky 16,2 km, je všeobecne známy. Moderné bojové a nadzvukové komerčné lietadlá lietajú v stratosfére vo výškach spravidla do 20 km (hoci dynamický strop môže byť oveľa vyšší). Výškové meteorologické balóny stúpajú až do výšky 40 km; rekord balóna bez posádky je 51,8 km.

Nedávno sa vo vojenských kruhoch Spojených štátov venovala veľká pozornosť vývoju vrstiev stratosféry nad 20 km, často nazývaných „predpriestor“ (angl. « blízkom vesmíre» ). Predpokladá sa, že bezpilotné vzducholode a lietadlá poháňané solárnou energiou (ako NASA Pathfinder) budú schopné zostať vo výške asi 30 km po dlhú dobu a poskytovať pozorovanie a komunikáciu pre veľmi veľké oblasti, pričom zostanú málo zraniteľné voči PVO. systémy; takéto zariadenia budú mnohonásobne lacnejšie ako satelity.

Stratopauza- vrstva atmosféry, ktorá je hranicou medzi dvoma vrstvami, stratosférou a mezosférou. V stratosfére teplota stúpa s nadmorskou výškou a stratopauza je vrstva, kde teplota dosahuje maximum. Teplota stratopauzy je okolo 0 °C.

Tento jav pozorujeme nielen na Zemi, ale aj na iných planétach s atmosférou.

Na Zemi sa stratopauza nachádza vo výške 50 - 55 km nad morom. Atmosférický tlak je asi 1/1000 tlaku na hladine mora.

mezosféra(z gréckeho μεσο- - „stred“ a σφαῖρα - „guľa“, „guľa“) - vrstva atmosféry vo výškach od 40 do 50 do 80 - 90 km. Je charakterizovaný nárastom teploty s výškou; maximálna (asi +50°C) teplota sa nachádza vo výške asi 60 km, po ktorej teplota začne klesať na -70° alebo -80°C. Takýto pokles teploty je spojený s energetickou absorpciou slnečného žiarenia (žiarenia) ozónom. Termín bol prijatý Geografickou a geofyzikálnou úniou v roku 1951.

Zloženie plynu v mezosfére, ako aj v nižších vrstvách atmosféry, je konštantné a obsahuje asi 80 % dusíka a 20 % kyslíka.

Mezosféra je oddelená od spodnej stratosféry stratopauzou a od nadložnej termosféry mezopauzou. Mezopauza sa v podstate zhoduje s turbopauzou.

Meteory začnú žiariť a spravidla úplne zhoria v mezosfére.

V mezosfére sa môžu objaviť nočné svietiace oblaky.

Pre lety je mezosféra akousi „mŕtvou zónou“ – vzduch je tu príliš riedky na to, aby podporoval lietadlá alebo balóny (vo výške 50 km je hustota vzduchu 1000-krát menšia ako na hladine mora) a zároveň čas príliš hustý na umelé lety.satelity na tak nízkej obežnej dráhe. Priame štúdie mezosféry sa uskutočňujú najmä pomocou suborbitálnych meteorologických rakiet; vo všeobecnosti bola mezosféra študovaná horšie ako iné vrstvy atmosféry, v súvislosti s ktorou ju vedci nazvali „ignorosférou“.

mezopauza

mezopauza Vrstva atmosféry, ktorá oddeľuje mezosféru a termosféru. Na Zemi sa nachádza v nadmorskej výške 80-90 km nad morom. V mezopauze je teplotné minimum, ktoré je asi −100 °C. Nižšie (od výšky cca 50 km) teplota s výškou klesá, vyššie (do výšky cca 400 km) opäť stúpa. Mezopauza sa zhoduje so spodnou hranicou oblasti aktívnej absorpcie röntgenového žiarenia a ultrafialového žiarenia Slnka s najkratšou vlnovou dĺžkou. V tejto nadmorskej výške sú pozorované strieborné oblaky.

Mezopauza existuje nielen na Zemi, ale aj na iných planétach s atmosférou.

Línia Karman- výška nad hladinou mora, ktorá je konvenčne akceptovaná ako hranica medzi zemskou atmosférou a vesmírom.

Podľa definície Medzinárodnej leteckej federácie (FAI) je línia Karman vo výške 100 km nad morom.

Výška bola pomenovaná podľa Theodora von Karmana, amerického vedca maďarského pôvodu. Bol prvým, kto zistil, že približne v tejto výške sa atmosféra stáva takou riedkou, že aeronautika sa stáva nemožným, pretože rýchlosť lietadla, ktorá je potrebná na vytvorenie dostatočného vztlaku, je väčšia ako prvá kozmická rýchlosť, a preto, aby sa dosiahli vyššie výšky, je potrebné použiť prostriedky astronautiky.

Atmosféra Zeme pokračuje za čiarou Karman. Vonkajšia časť zemskej atmosféry, exosféra, siaha do nadmorskej výšky 10 000 km a viac, v takejto výške sa atmosféra skladá najmä z atómov vodíka, ktoré môžu opustiť atmosféru.

Dosiahnutie línie Karman bolo prvou podmienkou pre cenu Ansari X, pretože to je základ pre uznanie letu ako vesmíru.

Atmosféra Zeme je plynný obal planéty. Dolná hranica atmosféry prechádza blízko zemského povrchu (hydrosféra a zemská kôra) a horná hranica je oblasť kontaktu s vesmírom (122 km). Atmosféra obsahuje veľa rôznych prvkov. Hlavné sú: 78% dusík, 20% kyslík, 1% argón, oxid uhličitý, neónové gálium, vodík atď. Zaujímavé fakty si môžete pozrieť na konci článku alebo kliknutím na.

Atmosféra má odlišné vrstvy vzduchu. Vzduchové vrstvy sa líšia teplotou, rozdielom plynov a ich hustotou a. Treba si uvedomiť, že vrstvy stratosféry a troposféry chránia Zem pred slnečným žiarením. Vo vyšších vrstvách môže živý organizmus dostať smrteľnú dávku ultrafialového slnečného spektra. Ak chcete rýchlo prejsť na požadovanú vrstvu atmosféry, kliknite na príslušnú vrstvu:

Troposféra a tropopauza

Troposféra - teplota, tlak, nadmorská výška

Horná hranica sa drží približne na 8 - 10 km. V miernych zemepisných šírkach 16 - 18 km a v polárnych 10 - 12 km. Troposféra Je to spodná hlavná vrstva atmosféry. Táto vrstva obsahuje viac ako 80 % celkovej hmotnosti atmosférického vzduchu a takmer 90 % celkovej vodnej pary. V troposfére vzniká konvekcia a turbulencia, vznikajú a vznikajú cyklóny. Teplota klesá s výškou. Spád: 0,65°/100 m Ohriata zem a voda ohrievajú obklopujúci vzduch. Ohriaty vzduch stúpa nahor, ochladzuje sa a vytvára oblaky. Teplota v horných okrajoch vrstvy môže dosiahnuť -50/70 °C.

Práve v tejto vrstve dochádza k zmenám klimatických poveternostných podmienok. Dolná hranica troposféry je tzv povrch pretože má veľa prchavých mikroorganizmov a prachu. Rýchlosť vetra sa zvyšuje s výškou v tejto vrstve.

tropopauza

Ide o prechodnú vrstvu troposféry do stratosféry. Tu prestáva závislosť poklesu teploty s nárastom nadmorskej výšky. Tropopauza je minimálna výška, kde vertikálny teplotný gradient klesne na 0,2°C/100 m. Výška tropopauzy závisí od silných klimatických javov ako sú cyklóny. Výška tropopauzy nad cyklónami klesá a nad anticyklónami stúpa.

Stratosféra a stratopauza

Výška vrstvy stratosféry je približne od 11 do 50 km. Vo výške 11-25 km dochádza k miernej zmene teploty. V nadmorskej výške 25-40 km, inverzia teplota, z 56,5 stúpne na 0,8°C. Od 40 km do 55 km sa teplota drží okolo 0°C. Táto oblasť sa nazýva - stratopauza.

V stratosfére sa pozoruje vplyv slnečného žiarenia na molekuly plynu, disociujú sa na atómy. V tejto vrstve nie je takmer žiadna vodná para. Moderné nadzvukové komerčné lietadlá lietajú vďaka stabilným letovým podmienkam vo výškach do 20 km. Výškové meteorologické balóny stúpajú do výšky 40 km. Sú tu ustálené vzdušné prúdy, ich rýchlosť dosahuje 300 km/h. Aj v tejto vrstve sa koncentruje ozón, vrstva, ktorá pohlcuje ultrafialové lúče.

Mezosféra a mezopauza - zloženie, reakcie, teplota

Vrstva mezosféry začína asi na 50 km a končí asi na 80-90 km. Teploty klesajú s nadmorskou výškou o cca 0,25-0,3°C/100 m. Hlavným energetickým efektom je tu sálavá výmena tepla. Komplexné fotochemické procesy zahŕňajúce voľné radikály (má 1 alebo 2 nepárové elektróny) od r implementujú žiara atmosféru.

Takmer všetky meteory zhoria v mezosfére. Vedci túto oblasť pomenovali ignorosféra. Táto zóna sa ťažko skúma, keďže aerodynamické letectvo je tu veľmi chudobné kvôli hustote vzduchu, ktorá je 1000-krát menšia ako na Zemi. A pre vypúšťanie umelých satelitov je hustota stále veľmi vysoká. Výskum prebieha pomocou meteorologických rakiet, ale to je zvrátenosť. Mezopauza prechodná vrstva medzi mezosférou a termosférou. Má minimálnu teplotu -90°C.

Línia Karman

Vrecková linka nazývaná hranica medzi zemskou atmosférou a vesmírom. Podľa Medzinárodnej leteckej federácie (FAI) je výška tejto hranice 100 km. Táto definícia bola daná na počesť amerického vedca Theodora von Karmana. Zistil, že približne v tejto výške je hustota atmosféry taká nízka, že aerodynamické letectvo tu nie je možné, pretože rýchlosť lietadla musí byť vyššia. prvá vesmírna rýchlosť. V takej výške stráca pojem zvuková bariéra zmysel. Tu môžete ovládať lietadlo len vďaka reaktívnym silám.

Termosféra a termopauza

Horná hranica tejto vrstvy je asi 800 km. Teplota stúpa asi do 300 km, kde dosahuje asi 1500 K. Vyššie zostáva teplota nezmenená. V tejto vrstve je Polárne svetlá- vzniká v dôsledku pôsobenia slnečného žiarenia na vzduch. Tento proces sa nazýva aj ionizácia vzdušného kyslíka.

Kvôli nízkej riedkosti vzduchu sú lety nad líniou Karman možné len po balistických trajektóriách. Všetky obežné lety s ľudskou posádkou (okrem letov na Mesiac) prebiehajú v tejto vrstve atmosféry.

Exosféra - hustota, teplota, výška

Výška exosféry je nad 700 km. Tu je plyn veľmi riedky a proces prebieha rozptyl— únik častíc do medziplanetárneho priestoru. Rýchlosť takýchto častíc môže dosiahnuť 11,2 km/s. Zvýšenie slnečnej aktivity vedie k rozšíreniu hrúbky tejto vrstvy.

• Plynový plášť neodletí do vesmíru vplyvom gravitácie. Vzduch sa skladá z častíc, ktoré majú svoju vlastnú hmotnosť. Z gravitačného zákona možno usudzovať, že každý objekt s hmotnosťou je priťahovaný k Zemi.
• Buysov-Ballotov zákon hovorí, že ak ste na severnej pologuli a stojíte chrbtom k vetru, zóna vysokého tlaku sa bude nachádzať vpravo a nízky tlak vľavo. Na južnej pologuli to bude naopak.

Vrstvy atmosféry v poradí od povrchu Zeme

Úloha atmosféry v živote Zeme

Atmosféra je zdrojom kyslíka, ktorý ľudia dýchajú. Keď však človek stúpa do nadmorskej výšky, celkový atmosférický tlak klesá, čo má za následok zníženie parciálneho tlaku kyslíka.

Ľudské pľúca obsahujú približne tri litre alveolárneho vzduchu. Ak je atmosférický tlak normálny, potom parciálny tlak kyslíka v alveolárnom vzduchu bude 11 mm Hg. Art., tlak oxidu uhličitého - 40 mm Hg. Art., a vodná para - 47 mm Hg. čl. So zvyšujúcou sa nadmorskou výškou sa tlak kyslíka znižuje a tlak vodnej pary a oxidu uhličitého v pľúcach celkovo zostane konštantný - približne 87 mm Hg. čl. Keď sa tlak vzduchu vyrovná tejto hodnote, kyslík prestane prúdiť do pľúc.

Vplyvom poklesu atmosférického tlaku vo výške 20 km tu bude vrieť voda a intersticiálna telesná tekutina v ľudskom tele. Ak nepoužívate pretlakovú kabínu, v takej výške človek zomrie takmer okamžite. Preto z hľadiska fyziologických vlastností ľudského tela vzniká „priestor“ z výšky 20 km nad morom.

Úloha atmosféry v živote Zeme je veľmi veľká. Takže napríklad vďaka hustým vzduchovým vrstvám – troposfére a stratosfére, sú ľudia chránení pred ožiarením. Vo vesmíre, v riedkom vzduchu, vo výške nad 36 km pôsobí ionizujúce žiarenie. V nadmorskej výške nad 40 km - ultrafialové.

Pri stúpaní nad povrch Zeme do výšky viac ako 90 – 100 km dôjde k postupnému zoslabnutiu a následne k úplnému vymiznutiu javov známych ľuďom, pozorovaných v spodnej vrstve atmosféry:

Zvuk sa nešíri.

Neexistuje žiadna aerodynamická sila a odpor.

Teplo sa neprenáša konvekciou atď.

Atmosférická vrstva chráni Zem a všetky živé organizmy pred kozmickým žiarením, pred meteoritmi, je zodpovedná za reguláciu sezónnych výkyvov teplôt, vyrovnávanie a vyrovnávanie denných. Bez atmosféry na Zemi by sa denná teplota pohybovala v rozmedzí +/-200 ° C. Atmosférická vrstva je životodarný „nárazník“ medzi zemským povrchom a kozmickým priestorom, nosič vlhkosti a tepla, v atmosfére prebiehajú procesy fotosyntézy a výmeny energie – najdôležitejšie biosférické procesy.

Vrstvy atmosféry v poradí od povrchu Zeme

Atmosféra je vrstvená štruktúra, čo sú nasledujúce vrstvy atmosféry v poradí od povrchu Zeme:

Troposféra.

Stratosféra.

mezosféra.

Termosféra.

Exosféra

Každá vrstva nemá medzi sebou ostré hranice a ich výška je ovplyvnená zemepisnou šírkou a ročnými obdobiami. Táto vrstvená štruktúra vznikla v dôsledku teplotných zmien v rôznych výškach. Práve vďaka atmosfére vidíme trblietajúce sa hviezdy.

Štruktúra zemskej atmosféry podľa vrstiev:

Z čoho sa skladá zemská atmosféra?

Každá vrstva atmosféry sa líši teplotou, hustotou a zložením. Celková hrúbka atmosféry je 1,5-2,0 tisíc km. Z čoho sa skladá zemská atmosféra? V súčasnosti je to zmes plynov s rôznymi prímesami.

Troposféra

Štruktúra zemskej atmosféry začína troposférou, čo je spodná časť atmosféry vysoká asi 10-15 km. Práve tu sa sústreďuje väčšina atmosférického vzduchu. Charakteristickým znakom troposféry je pokles teploty o 0,6 ˚C pri stúpaní na každých 100 metrov. Troposféra v sebe sústredila takmer všetku vodnú paru atmosféry a tvoria sa tu aj mraky.

Výška troposféry sa mení každý deň. Okrem toho sa jeho priemerná hodnota mení v závislosti od zemepisnej šírky a ročného obdobia. Priemerná výška troposféry nad pólmi je 9 km, nad rovníkom - asi 17 km. Priemerná ročná teplota vzduchu nad rovníkom je blízka +26 ˚C a nad severným pólom -23 ˚C. Horná línia hranice troposféry nad rovníkom je priemerná ročná teplota okolo -70 ˚C a nad severným pólom v lete -45 ˚C av zime -65 ˚C. Platí teda, že čím vyššia nadmorská výška, tým nižšia teplota. Slnečné lúče voľne prechádzajú cez troposféru a ohrievajú povrch Zeme. Teplo vyžarované slnkom zadržiava oxid uhličitý, metán a vodná para.

Stratosféra

Nad vrstvou troposféry sa nachádza stratosféra, ktorá je vysoká 50-55 km. Zvláštnosťou tejto vrstvy je zvyšovanie teploty s výškou. Medzi troposférou a stratosférou leží prechodná vrstva nazývaná tropopauza.

Približne od výšky 25 kilometrov sa teplota stratosférickej vrstvy začína zvyšovať a pri dosiahnutí maximálnej výšky 50 km nadobúda hodnoty od +10 do +30 ˚C.

V stratosfére je veľmi málo vodnej pary. Niekedy v nadmorskej výške okolo 25 km nájdete celkom tenké oblaky, ktorým sa hovorí „perlorodka“. Počas dňa nie sú viditeľné, ale v noci žiaria vďaka osvetleniu slnka, ktoré je pod obzorom. Zloženie perleťových oblakov sú podchladené kvapôčky vody. Stratosféru tvorí prevažne ozón.

mezosféra

Výška vrstvy mezosféry je približne 80 km. Tu pri stúpaní nahor teplota klesá a na najvyššej hranici dosahuje hodnoty niekoľko desiatok C˚ pod nulou. V mezosfére možno pozorovať aj oblaky, ktoré sú pravdepodobne vytvorené z ľadových kryštálikov. Tieto oblaky sa nazývajú „strieborné“. Mezosféra sa vyznačuje najchladnejšou teplotou v atmosfére: od -2 do -138 ˚C.

Termosféra

Táto vrstva atmosféry dostala svoje meno vďaka vysokým teplotám. Termosféra sa skladá z:

Ionosféra.

exosféry.

Ionosféra sa vyznačuje riedkym vzduchom, ktorého každý centimeter v nadmorskej výške 300 km pozostáva z 1 miliardy atómov a molekúl a vo výške 600 km - viac ako 100 miliónov.

Ionosféra sa vyznačuje aj vysokou ionizáciou vzduchu. Tieto ióny sa skladajú z nabitých atómov kyslíka, nabitých molekúl atómov dusíka a voľných elektrónov.

Exosféra

Od výšky 800-1000 km začína exosférická vrstva. Častice plynu, najmä ľahké, sa tu pohybujú veľkou rýchlosťou a prekonávajú gravitačnú silu. Takéto častice vďaka svojmu rýchlemu pohybu vyletia z atmosféry do vesmíru a rozptýlia sa. Preto sa exosféra nazýva sféra disperzie. Do vesmíru lietajú prevažne atómy vodíka, ktoré tvoria najvyššie vrstvy exosféry. Vďaka časticiam v hornej atmosfére a časticiam slnečného vetra môžeme pozorovať polárnu žiaru.

Satelity a geofyzikálne rakety umožnili v hornej atmosfére zistiť prítomnosť radiačného pásu planéty, ktorý pozostáva z elektricky nabitých častíc - elektrónov a protónov.

Troposféra

Jeho horná hranica je v nadmorskej výške 8-10 km v polárnych, 10-12 km v miernych a 16-18 km v tropických zemepisných šírkach; v zime nižšia ako v lete. Spodná, hlavná vrstva atmosféry obsahuje viac ako 80 % celkovej hmotnosti atmosférického vzduchu a asi 90 % všetkej vodnej pary prítomnej v atmosfére. V troposfére je vysoko rozvinutá turbulencia a konvekcia, objavujú sa oblaky, vznikajú cyklóny a anticyklóny. Teplota klesá s nadmorskou výškou s priemerným vertikálnym gradientom 0,65°/100 m

tropopauza

Prechodná vrstva z troposféry do stratosféry, vrstva atmosféry, v ktorej sa pokles teploty s výškou zastavuje.

Stratosféra

Vrstva atmosféry sa nachádza vo výške 11 až 50 km. Typická je mierna zmena teploty vo vrstve 11-25 km (spodná vrstva stratosféry) a jej zvýšenie vo vrstve 25-40 km z -56,5 na 0,8 °C (vrchná vrstva stratosféry alebo inverzná oblasť). Po dosiahnutí hodnoty asi 273 K (takmer 0 °C) vo výške asi 40 km zostáva teplota konštantná až do výšky asi 55 km. Táto oblasť konštantnej teploty sa nazýva stratopauza a je hranicou medzi stratosférou a mezosférou.

Stratopauza

Hraničná vrstva atmosféry medzi stratosférou a mezosférou. Vo vertikálnom rozložení teploty je maximum (asi 0 °C).

mezosféra

Mezosféra začína vo výške 50 km a siaha až do 80-90 km. Teplota klesá s výškou s priemerným vertikálnym gradientom (0,25-0,3)°/100 m Hlavným energetickým procesom je prenos tepla sálaním. Zložité fotochemické procesy zahŕňajúce voľné radikály, vibračne excitované molekuly atď. spôsobujú atmosférickú luminiscenciu.

Mezopauza

Prechodná vrstva medzi mezosférou a termosférou. Vo vertikálnom rozložení teplôt je minimum (asi -90 °C).

Línia Karman

Nadmorská výška, ktorá sa bežne považuje za hranicu medzi zemskou atmosférou a vesmírom. Línia Karmana sa nachádza vo výške 100 km nad morom.

Hranica zemskej atmosféry

Termosféra

Horná hranica je asi 800 km. Teplota stúpa do nadmorských výšok 200-300 km, kde dosahuje hodnoty rádovo 1500 K, potom zostáva takmer konštantná až do vysokých nadmorských výšok. Pôsobením ultrafialového a röntgenového slnečného žiarenia a kozmického žiarenia dochádza k ionizácii vzduchu („polárne svetlá“) - hlavné oblasti ionosféry ležia vo vnútri termosféry. Vo výškach nad 300 km prevláda atómový kyslík. Horná hranica termosféry je do značnej miery určená aktuálnou aktivitou Slnka. V obdobiach nízkej aktivity dochádza k výraznému zmenšeniu veľkosti tejto vrstvy.

Termopauza

Oblasť atmosféry nad termosférou. V tejto oblasti je absorpcia slnečného žiarenia zanedbateľná a teplota sa v skutočnosti s výškou nemení.

Exosféra (rozptylová guľa)

Atmosférické vrstvy až do výšky 120 km

Exosféra - rozptylová zóna, vonkajšia časť termosféry, nachádzajúca sa nad 700 km. Plyn v exosfére je veľmi riedky, a preto jeho častice unikajú do medziplanetárneho priestoru (disipácia).

Do výšky 100 km je atmosféra homogénna, dobre premiešaná zmes plynov. Vo vyšších vrstvách závisí rozloženie plynov na výšku od ich molekulových hmotností, koncentrácia ťažších plynov klesá rýchlejšie so vzdialenosťou od zemského povrchu. V dôsledku poklesu hustoty plynu klesá teplota z 0 °C v stratosfére na −110 °C v mezosfére. Kinetická energia jednotlivých častíc však vo výškach 200–250 km zodpovedá teplote ~150 °C. Nad 200 km sú pozorované výrazné výkyvy teploty a hustoty plynu v čase a priestore.

Vo výške asi 2000-3500 km exosféra postupne prechádza do takzvaného blízkeho vesmírneho vákua, ktoré je vyplnené vysoko riedkymi časticami medziplanetárneho plynu, najmä atómami vodíka. Ale tento plyn je len časťou medziplanetárnej hmoty. Druhá časť je zložená z prachových častíc kometárneho a meteorického pôvodu. Okrem extrémne riedkych prachových častíc do tohto priestoru preniká elektromagnetické a korpuskulárne žiarenie slnečného a galaktického pôvodu.

Troposféra predstavuje asi 80 % hmotnosti atmosféry, stratosféra asi 20 %; hmotnosť mezosféry nie je väčšia ako 0,3 %, termosféra je menšia ako 0,05 % z celkovej hmotnosti atmosféry. Na základe elektrických vlastností v atmosfére sa rozlišuje neutrosféra a ionosféra. V súčasnosti sa verí, že atmosféra siaha do nadmorskej výšky 2000-3000 km.

V závislosti od zloženia plynu v atmosfére sa rozlišuje homosféra a heterosféra. Heterosféra je oblasť, kde má gravitácia vplyv na separáciu plynov, keďže ich miešanie v takej výške je zanedbateľné. Z toho vyplýva premenlivé zloženie heterosféry. Pod ním leží dobre premiešaná, homogénna časť atmosféry, nazývaná homosféra. Hranica medzi týmito vrstvami sa nazýva turbopauza a leží vo výške asi 120 km.