Skład górnych warstw atmosfery. Ekskluzywny element atmosfery Ziemi. warstwa graniczna atmosfery

Tym razem przeanalizujemy temat z geografii szkolnej” warstwy atmosferyczne». Atmosfera - atmosfera ziemi, jest znany wszystkim. Dolna granica jest wyraźnie wyrażona - jest to powierzchnia ziemi, ale górna znajduje się na wysokości 2000-3000 km. Nasza powłoka powietrzna jest jak ciasto, można ją podzielić na warstwy, w których znajdują się pewne cechy.

Krótka średnia charakterystyka warstw atmosfery

Tabela pokazuje krótki opis warstwy. Przejścia między warstwami nie są ostre, przechodzą one (warstwy) płynnie w siebie, dlatego zwykle rozróżnia się również te przejściowe:

• tropopauza(między troposferą a stratosferą);
• stratopauza(między strato- i mezosferą);
• mezopauza(między mezo- i termosferą);
• termopauza(pomiędzy termo- i egzosferą).

Granice warstw nie są stałe, zmieniają się nawet w zależności od szerokości geograficznej. Na przykład, Górna granica troposfera w umiarkowanych szerokościach geograficznych wynosi 11-13 km, a na równiku 16 km. Temperatura na górnej granicy troposfery na biegunach jest wyższa (-50 o C) niż na równiku (-70 o C).

Powyżej został przedstawiony podział temperatury atmosfery, w różnych warstwach albo wzrastał, albo zmniejszał się, ale zachowywał się dość stabilnie w każdej opisywanej warstwie.

Są inne klasyfikacja atmosfery poniżej. Są nieco trudniejsze do zrozumienia, wymagają pewnej wiedzy z zakresu chemii, fizyki i samej meteorologii.

Klasyfikacja według obecności naładowanych cząstek

Ozonosfera- Jest to zasadniczo warstwa ozonowa, która chroni całe życie na planecie przed promieniami ultrafioletowymi. Ponieważ ilość promieniowania ultrafioletowego ze Słońca znacznie wzrasta powyżej warstwy ozonowej (ozonosfera), istniejący pod wpływem jego działania tlen (O2) i ozon (O3) (ultrafiolet) rozpada się i powstaje tlen atomowy (O).

Pas radiacyjny Ziemi to warstwa zawierająca dużą liczbę przechwyconych elektronów i protonów pole magnetyczne Ziemia. Znajduje się średnio w odległości 100 tys. km (15 R). R to promień Ziemi, równy 6371 km.

Klasyfikacja przez interakcję z powierzchnią ziemi

Powierzchnia ziemi silnie wpływa na dobowy przebieg wartości meteorologicznych, zwłaszcza w powierzchniowej warstwie atmosfery do 100-200 m. Wraz ze wzrostem wysokości wpływ powierzchni ziemi maleje i nie jest obserwowany na wysokości powyżej 95 km.

Klasyfikacja samolotów

Wszystkie satelity znajdują się w przestrzeni bliskiej Ziemi. Po wystrzeleniu, wzdłuż obliczonej trajektorii, wykonują obroty wokół Ziemi lub razem z nią (satelity geostacjonarne).

Ten temat jest jednym z głównych, nasze kolejne artykuły będą z nim często związane. To wszystko, do zobaczenia wkrótce!

Otoczka gazowa wokół kuli ziemskiej nazywana jest atmosferą, a gaz, który ją tworzy, nazywa się powietrzem. W zależności od różnych fizycznych i właściwości chemiczne atmosfera jest podzielona na warstwy. Jakie są warstwy atmosfery?

Warstwy temperaturowe atmosfery

W zależności od odległości od powierzchni ziemi zmienia się temperatura atmosfery i w związku z tym przyjmuje się jej podział na następujące warstwy:
Troposfera. Jest to „najniższa” warstwa temperatury atmosfery. Na środkowych szerokościach geograficznych jego wysokość wynosi 10-12 kilometrów, aw tropikach - 15-16 kilometrów. Temperatura w troposferze powietrze atmosferyczne maleje wraz ze wzrostem wysokości średnio o około 0,65°C na każde 100 metrów.
Stratosfera. Warstwa ta znajduje się nad troposferą, w zakresie wysokości 11-50 kilometrów. Pomiędzy troposferą a stratosferą znajduje się przejściowa warstwa atmosferyczna - tropopauza. Średnia temperatura powietrza w tropopauzie wynosi -56,6°C, w tropikach -80,5°C zimą i -66,5°C latem. Temperatura dolnej warstwy samej stratosfery powoli spada średnio o 0,2°C na każde 100 metrów, podczas gdy temperatura górnej warstwy rośnie i na górnej granicy stratosfery temperatura powietrza wynosi już 0°C.
Mezosfera. W zakresie wysokości 50-95 kilometrów nad stratosferą znajduje się warstwa atmosferyczna mezosfery. Od stratosfery oddziela ją stratopauza. Temperatura mezosfery spada wraz ze wzrostem wysokości, średnio na każde 100 metrów spadek wynosi 0,35°C.
Termosfera. Ta warstwa atmosfery znajduje się nad mezosferą i jest od niej oddzielona mezopauzą. Temperatura mezopauzy waha się od -85 do -90°C, ale wraz ze wzrostem wysokości termosfery termosfera nagrzewa się intensywnie i na wysokości 200-300 km osiąga 1500°C, po czym już się nie zmienia. Nagrzewanie się termosfery następuje w wyniku absorpcji przez tlen promieniowania ultrafioletowego ze słońca.

Warstwy atmosfery podzielone według składu gazu

W zależności od składu gazu atmosfera jest podzielona na homosferę i heterosferę. Homosfera to dolna warstwa atmosfery, a jej skład gazowy jest jednorodny. Górna granica tej warstwy przebiega na wysokości 100 kilometrów.

Heterosfera znajduje się w przedziale wysokości od homosfery do zewnętrznej granicy atmosfery. Jego skład gazowy jest niejednorodny, ponieważ pod wpływem promieniowania słonecznego i kosmicznego cząsteczki powietrza heterosfery rozpadają się na atomy (proces fotodysocjacji).

W heterosferze podczas rozpadu cząsteczek na atomy uwalniane są naładowane cząstki – elektrony i jony, które tworzą warstwę zjonizowanej plazmy – jonosferę. Jonosfera znajduje się od górnej granicy homosfery do wysokości 400-500 kilometrów, ma właściwość odbijania fal radiowych, co pozwala nam prowadzić komunikację radiową.

Powyżej 800 kilometrów cząsteczki lekkich gazów atmosfery zaczynają uciekać w kosmos, a ta warstwa atmosfery nazywana jest egzosferą.

Warstwy atmosferyczne i zawartość ozonu

Maksymalna ilość ozonu ( wzór chemiczny O3) znajduje się w atmosferze na wysokości 20-25 kilometrów. Wynika to z dużej ilości tlenu w powietrzu oraz obecności twardego promieniowania słonecznego. Te warstwy atmosfery nazywane są ozonosferą. Poniżej ozonosfery spada zawartość ozonu w atmosferze.

Atmosfera to gazowa powłoka naszej planety, która obraca się wraz z Ziemią. Gaz w atmosferze nazywa się powietrzem. Atmosfera styka się z hydrosferą i częściowo pokrywa litosferę. Ale trudno jest określić górne granice. Konwencjonalnie przyjmuje się, że atmosfera rozciąga się w górę na około trzy tysiące kilometrów. Tam płynnie płynie w pozbawioną powietrza przestrzeń.

Skład chemiczny atmosfery ziemskiej

Kształtowanie się składu chemicznego atmosfery rozpoczęło się około czterech miliardów lat temu. Początkowo atmosfera składała się wyłącznie z lekkich gazów – helu i wodoru. Według naukowców, wstępnym warunkiem powstania powłoki gazowej wokół Ziemi były erupcje wulkaniczne, które wraz z lawą wyemitowały ogromną ilość gazów. Następnie rozpoczęła się wymiana gazowa z przestrzeniami wodnymi, z żywymi organizmami, z produktami ich działalności. Skład powietrza stopniowo się zmieniał i nowoczesna forma powstała kilka milionów lat temu.

Głównymi składnikami atmosfery są azot (około 79%) i tlen (20%). Pozostały procent (1%) stanowią gazy: argon, neon, hel, metan, dwutlenek węgla, wodór, krypton, ksenon, ozon, amoniak, dwutlenek siarki i azot, podtlenek azotu i tlenek węgla. jeden procent.

Ponadto powietrze zawiera parę wodną i cząstki stałe (pyłki roślin, kurz, kryształki soli, zanieczyszczenia aerozolowe).

W ostatnie czasy naukowcy odnotowują nie jakościową, ale ilościową zmianę niektórych składników powietrza. A powodem tego jest osoba i jej działalność. Tylko w ciągu ostatnich 100 lat zawartość dwutlenku węgla znacznie wzrosła! Jest to obarczone wieloma problemami, z których najbardziej globalnym jest zmiana klimatu.

Kształtowanie się pogody i klimatu

Atmosfera odgrywa istotną rolę w kształtowaniu klimatu i pogody na Ziemi. Wiele zależy od ilości światła słonecznego, charakteru podłoża i cyrkulacji atmosferycznej.

Spójrzmy na czynniki w kolejności.

1. Atmosfera przenosi ciepło promieni słonecznych i pochłania szkodliwe promieniowanie. Na które padają promienie słońca różne obszary Ziemia pod różnymi kątami, wiedzieli starożytni Grecy. Samo słowo „klimat” w tłumaczeniu ze starożytnej greki oznacza „stok”. Tak więc na równiku promienie słoneczne padają prawie pionowo, ponieważ jest tu bardzo gorąco. Im bliżej biegunów, tym większy kąt nachylenia. A temperatura spada.

2. Z powodu nierównomiernego nagrzewania się Ziemi w atmosferze powstają prądy powietrzne. Są klasyfikowane według ich wielkości. Najmniejsze (dziesiątki i setki metrów) to wiatry lokalne. Potem następują monsuny i pasaty, cyklony i antycyklony, planetarne strefy czołowe.

Wszystkie te masy powietrza nieustannie się poruszają. Niektóre z nich są dość statyczne. Na przykład pasaty wiejące z subtropików w kierunku równika. Ruch innych zależy w dużej mierze od ciśnienie atmosferyczne.

3. Kolejnym czynnikiem wpływającym na kształtowanie się klimatu jest ciśnienie atmosferyczne. To ciśnienie powietrza na powierzchni ziemi. Jak wiadomo, masy powietrza przemieszczają się z obszaru o wysokim ciśnieniu atmosferycznym w kierunku obszaru, w którym to ciśnienie jest niższe.

W sumie jest 7 stref. Równik jest strefą niskiego ciśnienia. Dalej, po obu stronach równika aż do trzydziestych szerokości geograficznych - region wysokie ciśnienie. Od 30° do 60° - znowu niskie ciśnienie. A od 60° do biegunów – strefa wysokiego ciśnienia. Pomiędzy tymi strefami krążą masy powietrza. Te, które idą z morza na ląd, przynoszą deszcz i złą pogodę, a te, które wieją z kontynentów, przynoszą pogodną i suchą pogodę. W miejscach zderzenia prądów powietrza tworzą się strefy frontu atmosferycznego, które charakteryzują się opadami i niesprzyjającą, wietrzną pogodą.

Naukowcy udowodnili, że nawet samopoczucie człowieka zależy od ciśnienia atmosferycznego. Zgodnie z międzynarodowymi standardami normalne ciśnienie atmosferyczne wynosi 760 mm Hg. kolumna w 0°C. Liczba ta jest obliczana dla tych obszarów lądu, które są prawie na równi z poziomem morza. Ciśnienie spada wraz z wysokością. Dlatego na przykład w Petersburgu 760 mm Hg. - jest normą. Ale dla Moskwy, która znajduje się wyżej, normalne ciśnienie- 748 mm Hg

Nacisk zmienia się nie tylko w pionie, ale także w poziomie. Jest to szczególnie odczuwalne podczas przechodzenia cyklonów.

Struktura atmosfery

Atmosfera przypomina ciasto warstwowe. A każda warstwa ma swoje własne cechy.

. Troposfera to warstwa najbliższa Ziemi. „Grubość” tej warstwy zmienia się wraz z oddalaniem się od równika. Powyżej równika warstwa rozciąga się w górę na 16-18 km, w strefach umiarkowanych - na 10-12 km, na biegunach - na 8-10 km.

To tutaj zawarte jest 80% całkowitej masy powietrza i 90% pary wodnej. Tworzą się tu chmury, powstają cyklony i antycyklony. Temperatura powietrza zależy od wysokości terenu. Średnio spada o 0,65°C na każde 100 metrów.

. tropopauza- warstwa przejściowa atmosfery. Jego wysokość wynosi od kilkuset metrów do 1-2 km. Temperatura powietrza latem jest wyższa niż zimą. Na przykład nad biegunami zimą -65 ° C. A nad równikiem o każdej porze roku jest -70 ° C.

. Stratosfera- jest to warstwa, której górna granica biegnie na wysokości 50-55 kilometrów. Turbulencja jest tu niewielka, zawartość pary wodnej w powietrzu jest znikoma. Ale dużo ozonu. Jego maksymalne stężenie znajduje się na wysokości 20-25 km. W stratosferze temperatura powietrza zaczyna rosnąć i osiąga +0,8 ° C. Wynika to z faktu, że warstwa ozonowa oddziałuje z promieniowaniem ultrafioletowym.

. Stratopauza- niska warstwa pośrednia między stratosferą a podążającą za nią mezosferą.

. Mezosfera- górna granica tej warstwy wynosi 80-85 kilometrów. Tu zachodzą złożone procesy fotochemiczne z udziałem wolnych rodników. To oni zapewniają ten delikatny niebieski blask naszej planety, który widać z kosmosu.

Większość komet i meteorytów spala się w mezosferze.

. Mezopauza- kolejna warstwa pośrednia, której temperatura powietrza wynosi co najmniej -90 °.

. Termosfera- dolna granica zaczyna się na wysokości 80 - 90 km, a górna granica warstwy przechodzi w przybliżeniu na znak 800 km. Temperatura powietrza rośnie. Może wahać się od +500°C do +1000°C. W ciągu dnia wahania temperatury sięgają setek stopni! Ale powietrze tutaj jest tak rozrzedzone, że rozumienie terminu „temperatura”, tak jak sobie to wyobrażamy, nie jest tutaj właściwe.

. Jonosfera- łączy mezosferę, mezopauzę i termosferę. Powietrze tutaj składa się głównie z cząsteczek tlenu i azotu, a także z quasi-neutralnej plazmy. Promienie słoneczne wpadające do jonosfery silnie jonizują cząsteczki powietrza. W dolnej warstwie (do 90 km) stopień jonizacji jest niski. Im wyższy, tym większa jonizacja. Tak więc na wysokości 100-110 km elektrony są skoncentrowane. Przyczynia się to do odbicia krótkich i średnich fal radiowych.

Najważniejszą warstwą jonosfery jest górna, która znajduje się na wysokości 150-400 km. Jego osobliwością jest to, że odbija fale radiowe, co przyczynia się do przesyłania sygnałów radiowych na duże odległości.

To w jonosferze występuje takie zjawisko jak zorza polarna.

. Egzosfera- składa się z atomów tlenu, helu i wodoru. Gaz w tej warstwie jest bardzo rozrzedzony i często atomy wodoru uciekają w przestrzeń kosmiczną. Dlatego ta warstwa nazywana jest „strefą rozproszenia”.

Pierwszym naukowcem, który zasugerował, że nasza atmosfera ma wagę, był Włoch E. Torricelli. Na przykład Ostap Bender w powieści „Złoty cielę” ubolewał, że każda osoba została przyciśnięta przez słup powietrza o wadze 14 kg! Ale wielki strateg trochę się mylił. Dorosła osoba odczuwa nacisk 13-15 ton! Ale nie czujemy tej ciężkości, ponieważ ciśnienie atmosferyczne jest równoważone ciśnieniem wewnętrznym człowieka. Waga naszej atmosfery to 5 300 000 000 000 000 ton. Liczba ta jest kolosalna, choć stanowi tylko jedną milionową wagi naszej planety.

ATMOSFERA ZIEMI(greckie atmos steam + kula sphaira) - gazowa powłoka otaczająca Ziemię. Masa atmosfery wynosi około 5,15·10 15 Biologiczne znaczenie atmosfery jest ogromne. W atmosferze zachodzi masowa wymiana energii między przyrodą ożywioną i nieożywioną, między florą i fauną. Azot atmosferyczny jest asymilowany przez mikroorganizmy; rośliny syntetyzują substancje organiczne z dwutlenku węgla i wody dzięki energii słonecznej i uwalniają tlen. Obecność atmosfery zapewnia zachowanie wody na Ziemi, co jest również ważny warunek istnienie żywych organizmów.

Badania prowadzone za pomocą rakiet geofizycznych na dużych wysokościach, sztucznych satelitów Ziemi i automatycznych stacji międzyplanetarnych wykazały, że atmosfera ziemska rozciąga się na tysiące kilometrów. Granice atmosfery są niestabilne, wpływa na nie pole grawitacyjne księżyca i ciśnienie przepływu światła słonecznego. Nad równikiem w obszarze cienia Ziemi atmosfera osiąga wysokość około 10 000 km, a nad biegunami jej granice znajdują się 3000 km od powierzchni Ziemi. Większość atmosfery (80-90%) znajduje się na wysokościach do 12-16 km, co tłumaczy się wykładniczym (nieliniowym) charakterem spadku gęstości (rozrzedzenia) jej ośrodka gazowego jako wysokości powyżej podnosi się poziom morza.

Istnienie większości organizmów żywych w warunkach naturalnych jest możliwe w jeszcze węższych granicach atmosfery, do 7-8 km, gdzie połączenie takich czynników atmosferycznych jak skład gazu, temperatura, ciśnienie i wilgotność, niezbędne do aktywnego przebiegu procesy biologiczne. Ruch i jonizacja powietrza, opady atmosferyczne i stan elektryczny atmosfery mają również znaczenie higieniczne.

Skład gazu

Atmosfera jest fizyczną mieszaniną gazów (tabela 1), głównie azotu i tlenu (78,08 i 20,95% obj.). Stosunek gazów atmosferycznych jest prawie taki sam do wysokości 80-100 km. Stałość głównej części składu gazowego atmosfery wynika ze względnego równoważenia procesów wymiany gazowej między przyrodą ożywioną i nieożywioną oraz ciągłego mieszania mas powietrza w kierunku poziomym i pionowym.

Tabela 1. CHARAKTERYSTYKA SKŁADU CHEMICZNEGO SUCHEGO POWIETRZA ATMOSFERYCZNEGO PRZY POWIERZCHNI ZIEMI

Skład gazu	Stężenie objętościowe, %
Tlen
Dwutlenek węgla
Podtlenek azotu
Dwutlenek siarki	0 do 0,0001
	0 do 0,000007 latem, 0 do 0,000002 zimą
dwutlenek azotu	0 do 0.000002
Tlenek węgla

Na wysokościach powyżej 100 km procent poszczególnych gazów zmienia się ze względu na ich rozproszone rozwarstwienie pod wpływem grawitacji i temperatury. Ponadto pod wpływem krótkofalowej części ultrafioletu i promienie rentgenowskie na wysokości 100 km lub większej cząsteczki tlenu, azotu i dwutlenku węgla dysocjują na atomy. Na dużych wysokościach gazy te mają postać silnie zjonizowanych atomów.

Zawartość dwutlenku węgla w atmosferze różnych regionów Ziemi jest mniej stała, co częściowo wynika z nierównomiernego rozmieszczenia dużych przedsiębiorstw przemysłowych, które zanieczyszczają powietrze, a także nierównomiernego rozmieszczenia roślinności i zbiorników wodnych pochłaniających dwutlenek węgla na ziemi. Zmienna w atmosferze jest również zawartość aerozoli (patrz) - zawieszonych w powietrzu cząstek o wielkości od kilku milimikronów do kilkudziesięciu mikronów - powstałych w wyniku erupcji wulkanicznych, potężnych sztucznych wybuchów, zanieczyszczenia przez przedsiębiorstwa przemysłowe. Stężenie aerozoli gwałtownie spada wraz ze wzrostem.

Najbardziej niestabilnym i ważnym ze zmiennych składników atmosfery jest para wodna, której stężenie na powierzchni ziemi może wahać się od 3% (w tropikach) do 2 × 10 -10% (na Antarktydzie). Im wyższa temperatura powietrza, tym więcej wilgoci, ceteris paribus, może znajdować się w atmosferze i odwrotnie. Większość pary wodnej jest skoncentrowana w atmosferze do wysokości 8-10 km. Zawartość pary wodnej w atmosferze zależy od łącznego wpływu procesów parowania, kondensacji i transportu poziomego. Na dużych wysokościach, ze względu na spadek temperatury i kondensację oparów, powietrze jest praktycznie suche.

Atmosfera ziemska, oprócz tlenu cząsteczkowego i atomowego, zawiera niewielką ilość ozonu (patrz), którego stężenie jest bardzo zmienne i zmienia się w zależności od wysokości i pory roku. Większość ozonu znajduje się w rejonie biegunów pod koniec nocy polarnej na wysokości 15-30 km z gwałtownym spadkiem w górę iw dół. Ozon powstaje w wyniku fotochemicznego działania ultrafioletowego promieniowania słonecznego na tlen, głównie na wysokościach 20-50 km. W tym przypadku dwuatomowe cząsteczki tlenu częściowo rozkładają się na atomy i łącząc nierozłożone cząsteczki tworzą trójatomowe cząsteczki ozonu (polimerowa, alotropowa forma tlenu).

Obecność w atmosferze grupy tzw. gazów obojętnych (hel, neon, argon, krypton, ksenon) wiąże się z ciągłym przepływem naturalnych procesów rozpadu promieniotwórczego.

Biologiczne znaczenie gazów atmosfera jest bardzo duża. W przypadku większości organizmów wielokomórkowych nieodzownym czynnikiem ich istnienia jest pewna zawartość tlenu cząsteczkowego w środowisku gazowym lub wodnym, co podczas oddychania determinuje uwalnianie energii z substancji organicznych powstałych początkowo podczas fotosyntezy. To nie przypadek, że górne granice biosfery (część powierzchni kuli ziemskiej i dolna część atmosfery, w której istnieje życie) są określone przez obecność wystarczającej ilości tlenu. W procesie ewolucji organizmy przystosowały się do pewnego poziomu tlenu w atmosferze; zmiana zawartości tlenu w kierunku zmniejszania się lub zwiększania ma niekorzystny wpływ (patrz Choroba wysokościowa, Hiperoksja, Hipoksja).

Ozonowo-alotropowa forma tlenu ma również wyraźny efekt biologiczny. W stężeniach nieprzekraczających 0,0001 mg / l, co jest typowe dla obszarów uzdrowiskowych i wybrzeża morskie, ozon ma działanie lecznicze- stymuluje oddychanie i aktywność sercowo-naczyniową, poprawia sen. Wraz ze wzrostem stężenia ozonu jego efekt toksyczny: podrażnienie oczu, martwicze zapalenie błon śluzowych dróg oddechowych, zaostrzenie choroby płuc, nerwice wegetatywne. Wchodząc w połączenie z hemoglobiną, ozon tworzy methemoglobinę, co prowadzi do naruszenia funkcji oddechowej krwi; przenoszenie tlenu z płuc do tkanek staje się trudne, rozwijają się zjawiska uduszenia. Tlen atomowy ma podobny niekorzystny wpływ na organizm. Ozon odgrywa znaczącą rolę w tworzeniu reżimów termicznych różnych warstw atmosfery ze względu na niezwykle silną absorpcję promieniowania słonecznego i ziemskiego. Ozon pochłania promieniowanie ultrafioletowe i promienie podczerwone. Promienie słoneczne o długości fali mniejszej niż 300 nm są prawie całkowicie pochłaniane przez ozon atmosferyczny. Tym samym Ziemia otoczona jest rodzajem „ekranu ozonowego", który chroni wiele organizmów przed szkodliwym działaniem promieniowania ultrafioletowego ze słońca. Azot w powietrzu atmosferycznym ma ogromne znaczenie biologiczne, przede wszystkim jako źródło tzw. azot związany - zasób pokarmu roślinnego (i ostatecznie zwierzęcego). O fizjologicznym znaczeniu azotu decyduje jego udział w tworzeniu poziomu ciśnienia atmosferycznego niezbędnego do procesów życiowych. W pewnych warunkach zmian ciśnienia azot odgrywa główną rolę w rozwoju szeregu zaburzeń w organizmie (patrz Choroba dekompresyjna). Kontrowersje budzą przypuszczenia, że ​​azot osłabia toksyczne działanie tlenu na organizm i jest absorbowany z atmosfery nie tylko przez mikroorganizmy, ale także przez zwierzęta wyższe.

Gazy obojętne atmosfery (ksenon, krypton, argon, neon, hel) podczas tworzenia normalne warunki ciśnienie cząstkowe można sklasyfikować jako gazy biologicznie obojętne. Przy znacznym wzroście ciśnienia parcjalnego gazy te działają narkotycznie.

Obecność dwutlenku węgla w atmosferze zapewnia akumulację energii słonecznej w biosferze dzięki fotosyntezie złożonych związków węgla, które nieustannie powstają, zmieniają się i rozkładają w toku życia. Ten dynamiczny system jest utrzymywany w wyniku działalności glonów i roślin lądowych, które wychwytują energię światła słonecznego i wykorzystują ją do przetwarzania dwutlenku węgla (patrz) i wody w różne związki organiczne z uwolnieniem tlenu. Rozszerzanie się biosfery w górę jest częściowo ograniczone przez fakt, że na wysokości powyżej 6-7 km rośliny zawierające chlorofil nie mogą żyć z powodu niskiego ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla. Dwutlenek węgla jest również bardzo aktywny pod względem fizjologicznym, gdyż odgrywa ważną rolę w regulacji procesów metabolicznych, aktywności ośrodkowego system nerwowy, oddychanie, krążenie krwi, reżim tlenowy organizmu. Jednak w tej regulacji pośredniczy wpływ dwutlenku węgla wytwarzanego przez sam organizm, a nie z atmosfery. W tkankach i krwi zwierząt i ludzi ciśnienie cząstkowe dwutlenku węgla jest około 200 razy wyższe niż jego ciśnienie w atmosferze. I tylko przy znacznym wzroście zawartości dwutlenku węgla w atmosferze (ponad 0,6-1%), dochodzi do naruszeń w ciele, oznaczonych terminem hiperkapnia (patrz). Całkowite wyeliminowanie dwutlenku węgla z wdychanego powietrza nie jest możliwe bezpośrednio niekorzystny wpływ na ciele ludzkim i zwierzęcym.

Dwutlenek węgla odgrywa rolę w pochłanianiu promieniowania o długich falach i utrzymywaniu „efektu cieplarnianego”, który podnosi temperaturę w pobliżu powierzchni Ziemi. Badany jest również problem wpływu na termiczne i inne reżimy atmosfery dwutlenku węgla, który w ogromnych ilościach przedostaje się do powietrza jako produkt odpadowy przemysłu.

Atmosferyczna para wodna (wilgotność powietrza) wpływa również na organizm człowieka, w szczególności na wymianę ciepła z otoczeniem.

W wyniku kondensacji pary wodnej w atmosferze tworzą się chmury i spadają opady (deszcz, grad, śnieg). Para wodna, rozpraszając promieniowanie słoneczne, uczestniczy w tworzeniu reżimu termicznego Ziemi i niższych warstw atmosfery, w tworzeniu warunków meteorologicznych.

Ciśnienie atmosferyczne

Ciśnienie atmosferyczne (barometryczne) to ciśnienie wywierane przez atmosferę pod wpływem grawitacji na powierzchnię Ziemi. Wartość tego ciśnienia w każdym punkcie atmosfery jest równa ciężarowi górnego słupa powietrza o podstawie jednostkowej, rozciągającego się ponad miejscem pomiaru do granic atmosfery. Ciśnienie atmosferyczne jest mierzone za pomocą barometru (patrz) i wyrażane w milibarach, w niutonach na metr kwadratowy lub wysokość słupa rtęci w barometrze w milimetrach, zmniejszona do 0 ° i normalnej wartości przyspieszenia ziemskiego. W tabeli. 2 przedstawia najczęściej używane jednostki ciśnienia atmosferycznego.

Zmiana ciśnienia następuje w wyniku nierównomiernego nagrzewania się mas powietrza znajdujących się nad lądem i wodą na różnych szerokościach geograficznych. Wraz ze wzrostem temperatury zmniejsza się gęstość powietrza i wytwarzane przez nie ciśnienie. Ogromne nagromadzenie szybko poruszającego się powietrza o obniżonym ciśnieniu (przy spadku ciśnienia od obrzeża do środka wiru) nazywamy cyklonem, o podwyższonym ciśnieniu (przy wzroście ciśnienia w kierunku środka wiru) - antycyklon. Dla prognozowania pogody ważne są nieokresowe zmiany ciśnienia atmosferycznego, które zachodzą w przemieszczających się ogromnych masach i są związane z powstawaniem, rozwojem i niszczeniem antycyklonów i cyklonów. Szczególnie duże zmiany ciśnienia atmosferycznego są związane z szybkim ruchem cyklonów tropikalnych. Jednocześnie ciśnienie atmosferyczne może zmieniać się o 30-40 mbarów dziennie.

Spadek ciśnienia atmosferycznego w milibarach na odcinku 100 km nazywany jest poziomym gradientem barometrycznym. Zazwyczaj poziomy gradient barometryczny wynosi 1–3 mbar, ale w cyklonach tropikalnych czasami wzrasta do kilkudziesięciu milibarów na 100 km.

Wraz ze wzrostem wysokości ciśnienie atmosferyczne spada w sposób logarytmiczny: najpierw bardzo gwałtownie, potem coraz mniej zauważalnie (rys. 1). Dlatego krzywa ciśnienia barometrycznego jest wykładnicza.

Spadek ciśnienia na jednostkę odległości pionowej nazywany jest pionowym gradientem barometrycznym. Często używają tego odwrotności - kroku barometrycznego.

Ponieważ ciśnienie barometryczne jest sumą ciśnień cząstkowych gazów tworzących powietrze, oczywiste jest, że wraz ze wzrostem do wysokości, wraz ze spadkiem całkowitego ciśnienia atmosfery, ciśnienie cząstkowe gazów, które tworzą powietrze w górę powietrze również się zmniejsza. Wartość ciśnienia cząstkowego dowolnego gazu w atmosferze oblicza się według wzoru

gdzie P x ​​to ciśnienie cząstkowe gazu, P z to ciśnienie atmosferyczne na wysokości Z, X% to procent gazu, którego ciśnienie cząstkowe ma być określone.

Ryż. 1. Zmiana ciśnienia atmosferycznego w zależności od wysokości nad poziomem morza.

Ryż. 2. Zmiana ciśnienia parcjalnego tlenu w pęcherzykowym powietrzu i saturacji krew tętnicza tlen w zależności od zmiany wysokości podczas oddychania powietrzem i tlenem. Oddychanie tlenem zaczyna się od wysokości 8,5 km (eksperyment w komorze ciśnieniowej).

Ryż. 3. Krzywe porównawcze średnich wartości aktywnej świadomości osoby w minutach na różnych wysokościach po szybkim wzroście podczas oddychania powietrzem (I) i tlenem (II). Na wysokościach powyżej 15 km aktywna świadomość jest w równym stopniu zaburzona podczas oddychania tlenem i powietrzem. Na wysokości do 15 km oddychanie tlenem znacznie wydłuża okres aktywnej świadomości (eksperyment w komorze ciśnieniowej).

Ponieważ procentowy skład gazów atmosferycznych jest względnie stały, aby określić ciśnienie cząstkowe dowolnego gazu, wystarczy znać całkowite ciśnienie barometryczne na danej wysokości (rys. 1 i tabela 3).

Tabela 3. TABELA STANDARDOWYCH ATMOSFERY (GOST 4401-64) 1

Wysokość geometryczna (m)	Temperatura		ciśnienie barometryczne			Ciśnienie parcjalne tlenu (mmHg)
				mmHg Sztuka.

1 Podane w formie skróconej i uzupełnione o kolumnę „Ciśnienie cząstkowe tlenu”.

Przy określaniu ciśnienia parcjalnego gazu w wilgotnym powietrzu ciśnienie (sprężystość) należy odjąć od ciśnienia barometrycznego pary nasycone.

Wzór na określenie ciśnienia parcjalnego gazu w wilgotnym powietrzu będzie nieco inny niż dla powietrza suchego:

gdzie pH 2 O to elastyczność pary wodnej. W temperaturze 37° elastyczność nasyconej pary wodnej wynosi 47 mm Hg. Sztuka. Wartość ta jest wykorzystywana do obliczania ciśnień cząstkowych gazów w powietrzu pęcherzykowym w warunkach gruntowych i na dużych wysokościach.

Wpływ na organizm zwiększonej i obniżone ciśnienie. Zmiany ciśnienia atmosferycznego w górę lub w dół mają różnorodny wpływ na organizm zwierząt i ludzi. Wpływ wysokie ciśnienie krwi związane z mechanicznym i przenikliwym fizycznym i chemicznym działaniem ośrodka gazowego (tzw. efekty ściskania i penetracji).

Efekt ściskania objawia się: ogólnym ściskaniem wolumetrycznym z powodu równomiernego wzrostu sił ciśnienie mechaniczne na narządach i tkankach; mechanonarkoza z powodu równomiernej kompresji objętościowej przy bardzo wysokim ciśnieniu barometrycznym; miejscowy nierównomierny nacisk na tkanki, który ogranicza ubytki zawierające gaz w przypadku upośledzenia komunikacji między powietrzem zewnętrznym a powietrzem w jamie, na przykład ucho środkowe, dodatkowe ubytki nosa (patrz Barotrauma); wzrost gęstości gazu w zewnętrznym układzie oddechowym, co powoduje wzrost oporów na ruchy oddechowe, zwłaszcza podczas wymuszonego oddychania ( ćwicz stres, hiperkapnia).

Efekt penetrujący może prowadzić do toksycznego działania tlenu i obojętnych gazów, których wzrost zawartości we krwi i tkankach powoduje reakcję narkotyczną, pierwsze oznaki cięcia przy użyciu mieszanki azotowo-tlenowej u ludzi występują w ciśnienie 4-8 atm. Wzrost ciśnienia parcjalnego tlenu początkowo obniża poziom funkcjonowania układu sercowo-naczyniowego i oddechowego z powodu wyłączenia regulacyjnego efektu hipoksemii fizjologicznej. Wraz ze wzrostem ciśnienia parcjalnego tlenu w płucach o ponad 0,8-1 ata objawia się jego toksyczne działanie (uszkodzenie tkanki płucnej, drgawki, zapaść).

przenikliwy i efekty kompresji medium gazowe o wysokim ciśnieniu są stosowane w Medycyna kliniczna w leczeniu różnych chorób z ogólnym i miejscowym upośledzeniem zaopatrzenia w tlen (patrz Baroterapia, Terapia tlenowa).

Obniżenie ciśnienia ma jeszcze bardziej wyraźny wpływ na organizm. W skrajnie rozrzedzonej atmosferze głównym czynnikiem patogenetycznym prowadzącym do utraty przytomności w ciągu kilku sekund, a do śmierci w ciągu 4-5 minut, jest obniżenie ciśnienia parcjalnego tlenu we wdychanym powietrzu, a następnie w powietrzu pęcherzykowym, krew i tkanki (ryc. 2 i 3). Umiarkowane niedotlenienie powoduje rozwój reakcji adaptacyjnych układu oddechowego i hemodynamiki, mających na celu utrzymanie dopływu tlenu, przede wszystkim niezbędnego ważne narządy(mózg, serce). Przy wyraźnym braku tlenu procesy oksydacyjne są hamowane (z powodu enzymów oddechowych) i zaburzone są tlenowe procesy wytwarzania energii w mitochondriach. Prowadzi to najpierw do załamania funkcji ważnych narządów, a następnie do nieodwracalnych uszkodzeń strukturalnych i śmierci organizmu. Rozwój reakcji adaptacyjnych i patologicznych, zmiana stan funkcjonalny sprawność ciała i człowieka ze spadkiem ciśnienia atmosferycznego zależy od stopnia i szybkości spadku ciśnienia parcjalnego tlenu we wdychanym powietrzu, czasu przebywania na wysokości, intensywności wykonywanej pracy, stanu początkowego ciało (patrz choroba wysokościowa).

Spadek ciśnienia na wysokości (nawet z wyłączeniem braku tlenu) powoduje poważne zaburzenia w organizmie, które łączy pojęcie „zaburzeń dekompresyjnych”, do których należą: wzdęcia wysokościowe, zapalenie barotitis i barosinusitis, wysokogórska choroba dekompresyjna i rozedma tkankowa na dużych wysokościach.

Wzdęcia na dużych wysokościach rozwijają się z powodu rozszerzania się gazów w przewodzie pokarmowym ze spadkiem ciśnienia barometrycznego na ścianie brzucha podczas wznoszenia się na wysokość 7-12 km lub więcej. Pewne znaczenie ma uwalnianie gazów rozpuszczonych w treści jelitowej.

Ekspansja gazów prowadzi do rozciągnięcia żołądka i jelit, podniesienia przepony, zmiany położenia serca, podrażnienia aparatu receptorowego tych narządów i wywołania patologicznych odruchów zaburzających oddychanie i krążenie krwi. Często są ostre bóle w brzuchu. Podobne zjawiska występują czasem u nurków podczas wynurzania się z głębokości na powierzchnię.

Mechanizm rozwoju zapalenia barotitis i barosinusitis, objawiający się uczuciem przekrwienia i bólu odpowiednio w uchu środkowym lub dodatkowych jamach nosa, jest podobny do rozwoju wzdęć na dużych wysokościach.

Spadek ciśnienia, oprócz rozprężania gazów zawartych w jamach ciała, powoduje również uwalnianie gazów z płynów i tkanek, w których zostały one rozpuszczone pod ciśnieniem na poziomie morza lub na głębokości oraz powstawanie pęcherzyków gazu w organizmie .

Ten proces uchodzenia rozpuszczonych gazów (przede wszystkim azotu) powoduje rozwój choroby dekompresyjnej (patrz).

Ryż. 4. Zależność temperatury wrzenia wody od wysokości i ciśnienia barometrycznego. Numery ciśnienia znajdują się pod odpowiednimi numerami wysokości.

Wraz ze spadkiem ciśnienia atmosferycznego spada temperatura wrzenia cieczy (ryc. 4). Na wysokości większej niż 19 km, gdzie ciśnienie barometryczne jest równe (lub mniejsze) elastyczności nasyconych par w temperaturze ciała (37 °), może wystąpić „wrzenie” płynu śródmiąższowego i międzykomórkowego organizmu, co powoduje w dużych żyłach, w jamie opłucnej, żołądku, osierdziu , w luźnej tkance tłuszczowej, czyli w obszarach o niskim ciśnieniu hydrostatycznym i śródmiąższowym, tworzą się pęcherzyki pary wodnej, rozwija się rozedma tkankowa na dużych wysokościach. „Wrzenie” na wysokości nie wpływa na struktury komórkowe, jest zlokalizowane tylko w płynie międzykomórkowym i krwi.

Masywne bąbelki pary mogą blokować pracę serca i krążenie krwi oraz zakłócać funkcjonowanie układów życiowych i narządów. Jest to poważne powikłanie ostrego głód tlenu rozwija się na dużych wysokościach. Zapobieganie rozedmie tkankowej na dużych wysokościach można osiągnąć poprzez wytworzenie zewnętrznego przeciwciśnienia na ciele za pomocą sprzętu wysokościowego.

Sam proces obniżania ciśnienia barometrycznego (dekompresji) pod pewnymi parametrami może stać się czynnikiem szkodliwym. W zależności od prędkości dekompresja dzieli się na płynną (wolną) i wybuchową. Ten ostatni przebiega w mniej niż 1 sekundę i towarzyszy mu silny huk (jak w strzale), tworzenie się mgły (kondensacja pary wodnej w wyniku chłodzenia rozprężającego się powietrza). Zazwyczaj wybuchowa dekompresja występuje na wysokościach, na których pęka szyba ciśnieniowego kokpitu lub kombinezonu ciśnieniowego.

Podczas dekompresji eksplozywnej w pierwszej kolejności cierpią płuca. Szybki wzrost nadciśnienia śródpłucnego (ponad 80 mm Hg) prowadzi do znacznego rozciągnięcia tkanki płucnej, co może spowodować pęknięcie płuc (z ich rozszerzeniem 2,3 razy). Wybuchowa dekompresja może również spowodować uszkodzenie przewodu pokarmowego. Wielkość nadciśnienia występującego w płucach będzie w dużej mierze zależeć od szybkości wypływu z nich powietrza podczas dekompresji oraz objętości powietrza w płucach. Jest to szczególnie niebezpieczne, jeśli góra Drogi lotnicze w czasie dekompresji zostanie zamknięta (podczas połykania, wstrzymywania oddechu) lub dekompresja zbiegnie się z fazą głęboki oddech kiedy płuca są wypełnione dużą ilością powietrza.

Temperatura atmosferyczna

Temperatura atmosfery początkowo spada wraz ze wzrostem wysokości (średnio od 15° przy ziemi do -56,5° na wysokości 11-18 km). Pionowy gradient temperatury w tej strefie atmosfery wynosi około 0,6° na każde 100 m; zmienia się w ciągu dnia i roku (tab. 4).

Tabela 4. ZMIANY PIONOWEGO GRADIENTU TEMPERATUR NA ŚRODKOWYM PASIE ZIEMI ZSRR

Ryż. 5. Zmiana temperatury atmosfery na różnych wysokościach. Granice sfer zaznaczono linią przerywaną.

Na wysokości 11 - 25 km temperatura staje się stała i wynosi -56,5°; następnie temperatura zaczyna rosnąć, osiągając 30–40° na wysokości 40 km i 70° na wysokości 50–60 km (ryc. 5), co wiąże się z intensywnym pochłanianiem promieniowania słonecznego przez ozon. Od wysokości 60-80 km temperatura powietrza ponownie nieznacznie spada (do 60°C), a następnie stopniowo wzrasta i osiąga 270°C na wysokości 120 km, 800°C na wysokości 220 km, 1500 °C na wysokości 300 km, oraz

na granicy z kosmosem - ponad 3000 °. Należy zauważyć, że ze względu na duże rozrzedzenie i niską gęstość gazów na tych wysokościach ich pojemność cieplna i zdolność do ogrzewania zimniejszych ciał jest bardzo mała. W tych warunkach przenoszenie ciepła z jednego ciała do drugiego następuje tylko poprzez promieniowanie. Wszystkie rozważane zmiany temperatury w atmosferze związane są z pochłanianiem przez masy powietrza energii cieplnej Słońca - bezpośredniej i odbitej.

W dolnej części atmosfery w pobliżu powierzchni Ziemi rozkład temperatury zależy od dopływu promieniowania słonecznego i dlatego ma charakter głównie równoleżnikowy, tzn. linie równej temperatury - izotermy - są równoległe do szerokości geograficznych. Ponieważ atmosfera w niższych warstwach jest ogrzewana z powierzchni ziemi, na poziomą zmianę temperatury duży wpływ ma rozmieszczenie kontynentów i oceanów, których właściwości termiczne są różne. Zazwyczaj w księgach informacyjnych podaje się temperaturę mierzoną podczas sieciowych obserwacji meteorologicznych za pomocą termometru zainstalowanego na wysokości 2 m nad powierzchnią gleby. Najwyższe temperatury (do 58°C) obserwuje się na pustyniach Iranu, a w ZSRR – na południu Turkmenistanu (do 50°C), najniższe (do -87°) na Antarktydzie i na ZSRR - w rejonie Wierchojańska i Ojmiakonu (do -68°). Zimą pionowy gradient temperatury w niektórych przypadkach zamiast 0,6° może przekroczyć 1° na 100 m lub nawet przyjąć negatywne znaczenie. W ciągu dnia w ciepłym sezonie może wynosić kilkadziesiąt stopni na 100 m. Występuje również poziomy gradient temperatury, który zwykle określa się jako odległość 100 km wzdłuż normalnej do izotermy. Wielkość poziomego gradientu temperatury wynosi dziesiąte części stopnia na 100 km, aw strefach czołowych może przekraczać 10° na 100 m.

Organizm ludzki jest w stanie utrzymać homeostazę termiczną (patrz) w dość wąskim zakresie wahań temperatury zewnętrznej - od 15 do 45 °. Znaczne różnice temperatur atmosferycznych w pobliżu Ziemi i na wysokościach wymagają zastosowania specjalnych środków ochronnych środki techniczne aby zapewnić równowagę termiczną między ludzkim ciałem a otoczenie zewnętrzne w lotach na dużych wysokościach i w kosmosie.

Charakterystyczne zmiany parametrów atmosfery (temperatura, ciśnienie, skład chemiczny, stan elektryczny) umożliwiają warunkowy podział atmosfery na strefy, czyli warstwy. Troposfera- warstwa najbliższa Ziemi, której górna granica rozciąga się na równiku do 17-18 km, na biegunach - do 7-8 km, na środkowych szerokościach geograficznych - do 12-16 km. Troposfera charakteryzuje się wykładniczym spadkiem ciśnienia, stałym pionowym gradientem temperatury, poziomym i ruchy pionowe masy powietrza, znaczne zmiany wilgotności powietrza. Troposfera zawiera większość atmosfery, a także znaczną część biosfery; tutaj powstają wszystkie główne typy chmur, tworzą się masy powietrza i fronty, rozwijają się cyklony i antycyklony. W troposferze, na skutek odbijania promieni słonecznych przez pokrywę śnieżną Ziemi i chłodzenia powierzchniowych warstw powietrza, zachodzi tzw. inwersja, czyli wzrost temperatury w atmosferze od dołu w górę zamiast zwykłego spadku.

W ciepłym sezonie w troposferze występuje stałe turbulentne (losowe, chaotyczne) mieszanie się mas powietrza i przenoszenie ciepła przez przepływy powietrza (konwekcja). Konwekcja niszczy mgły i zmniejsza zawartość pyłu w niższej atmosferze.

Druga warstwa atmosfery to stratosfera.

Zaczyna się w troposferze w wąskiej strefie (1-3 km) z stała temperatura(tropopauza) i rozciąga się na wysokości około 80 km. Cechą stratosfery jest wyłącznie postępujące rozrzedzenie powietrza wysoka intensywność promieniowanie ultrafioletowe, brak pary wodnej, obecność duża liczba ozon i stopniowy wzrost temperatury. Wysoka zawartość ozonu powoduje szereg zjawisk optycznych (mirażów), powoduje odbijanie dźwięków oraz ma istotny wpływ na natężenie i skład spektralny promieniowanie elektromagnetyczne. W stratosferze następuje ciągłe mieszanie się powietrza, więc jego skład jest podobny do powietrza w troposferze, chociaż jego gęstość na górnych granicach stratosfery jest niezwykle niska. W stratosferze przeważają wiatry zachodnie, a w górnej strefie następuje przejście do wiatrów wschodnich.

Trzecia warstwa atmosfery to jonosfera, który zaczyna się w stratosferze i rozciąga się na wysokości 600-800 km.

Charakterystyczne cechy jonosfery to skrajne rozrzedzenie ośrodka gazowego, wysokie stężenie jonów molekularnych i atomowych oraz wolnych elektronów, a także ciepło. Jonosfera wpływa na propagację fal radiowych, powodując ich załamanie, odbicie i absorpcję.

Głównym źródłem jonizacji w wysokich warstwach atmosfery jest promieniowanie ultrafioletowe Słońca. W tym przypadku elektrony są wybijane z atomów gazu, atomy zamieniają się w jony dodatnie, a wybite elektrony pozostają wolne lub są wychwytywane przez cząsteczki obojętne z utworzeniem jonów ujemnych. Na jonizację jonosfery wpływają meteory, korpuskularne, rentgenowskie i gamma Słońca, a także procesy sejsmiczne Ziemi (trzęsienia ziemi, erupcje wulkanów, potężne eksplozje), które generują w jonosferze fale akustyczne, które zwiększyć amplitudę i prędkość oscylacji cząstek atmosferycznych i przyczynić się do jonizacji cząsteczek gazu i atomów (patrz Aerojonizacja).

Przewodność elektryczna w jonosferze, związana z wysokim stężeniem jonów i elektronów, jest bardzo wysoka. Zwiększona przewodność elektryczna jonosfery odgrywa ważną rolę w odbijaniu fal radiowych i występowaniu zórz polarnych.

Jonosfera to obszar lotów sztucznych satelitów Ziemi i międzykontynentalnych rakiet balistycznych. Obecnie medycyna kosmiczna bada możliwy wpływ na organizm człowieka warunków lotu w tej części atmosfery.

Czwarta, zewnętrzna warstwa atmosfery - egzosfera. Stąd gazy atmosferyczne są rozpraszane w przestrzeni świata w wyniku rozpraszania (pokonywania sił grawitacji przez cząsteczki). Następnie następuje stopniowe przejście od atmosfery do międzyplanetarnej przestrzeni kosmicznej. Egzosfera różni się od tej ostatniej obecnością dużej liczby wolnych elektronów, które tworzą drugi i trzeci pas promieniowania Ziemi.

Podział atmosfery na 4 warstwy jest bardzo arbitralny. Tak więc, zgodnie z parametrami elektrycznymi, cała grubość atmosfery jest podzielona na 2 warstwy: neutrosferę, w której dominują cząstki neutralne, oraz jonosferę. Temperatura wyróżnia troposferę, stratosferę, mezosferę i termosferę, oddzielone odpowiednio tropo-, strato- i mezopauzami. Warstwa atmosfery znajdująca się między 15 a 70 km i charakteryzująca się wysoka zawartość ozon nazywany jest ozonosferą.

Ze względów praktycznych wygodnie jest użyć Międzynarodowej Atmosfery Standardowej (MCA), dla której akceptowane są następujące warunki: ciśnienie na poziomie morza w t ° 15 ° wynosi 1013 mbar (1.013 X 105 nm 2 lub 760 mm Hg ); temperatura spada o 6,5° na 1 km do poziomu 11 km (stratosfera warunkowa), a następnie pozostaje stała. W ZSRR przyjęto standardową atmosferę GOST 4401 - 64 (tabela 3).

Opad atmosferyczny. Ponieważ większość pary wodnej atmosferycznej jest skoncentrowana w troposferze, procesy przemian fazowych wody, które powodują opady atmosferyczne, zachodzą głównie w troposferze. Chmury troposferyczne pokrywają zwykle około 50% całej powierzchni Ziemi, natomiast chmury w stratosferze (na wysokości 20-30 km) i w pobliżu mezopauzy, zwane odpowiednio chmurami masy perłowej i noctilucent, są obserwowane stosunkowo rzadko. W wyniku kondensacji pary wodnej w troposferze tworzą się chmury i występują opady atmosferyczne.

W zależności od charakteru opadów, opady dzielą się na 3 rodzaje: ciągłe, ulewne, mżawkowe. Ilość opadów zależy od grubości warstwy opadłej wody w milimetrach; opady mierzy się za pomocą deszczomierzy i deszczomierzy. Intensywność opadów jest wyrażana w milimetrach na minutę.

Rozkład opadów w określonych porach roku i dniach, a także na całym terytorium, jest niezwykle nierównomierny z powodu cyrkulacji atmosfery i wpływu powierzchni Ziemi. Tak więc na Wyspach Hawajskich spada średnio 12 000 mm rocznie, a w najsuchszych regionach Peru i Sahary opady nie przekraczają 250 mm, a czasem nie spadają przez kilka lat. W rocznej dynamice opadów wyróżnia się następujące typy: równikowy – z maksimum opadów po równonocy wiosennej i jesiennej; tropikalny - z maksymalnymi opadami latem; monsun – z bardzo wyraźnym szczytem latem i suchą zimą; subtropikalny - z maksymalnymi opadami zimą i suchym latem; szerokości geograficzne umiarkowane kontynentalne - z maksymalnymi opadami latem; umiarkowane szerokości geograficzne morskie - z maksymalnymi opadami w zimie.

Cały kompleks atmosferyczny i fizyczny czynników klimatycznych i meteorologicznych, które składają się na pogodę, jest szeroko stosowany do poprawy zdrowia, hartowania i celów leczniczych(patrz Klimatoterapia). Wraz z tym ustalono, że gwałtowne wahania tych czynników atmosferycznych mogą niekorzystnie wpływać procesy fizjologiczne w organizmie, powodując rozwój różnych stany patologiczne i zaostrzenia chorób, zwanych reakcjami meteotropowymi (patrz Klimatopatologia). Szczególne znaczenie w tym zakresie mają częste, długotrwałe zaburzenia atmosfery oraz gwałtowne wahania czynników meteorologicznych.

Reakcje meteorotropowe obserwuje się częściej u osób cierpiących na choroby układu sercowo-naczyniowego zapalenie wielostawowe, astma oskrzelowa, wrzód trawienny, choroby skórne.

Bibliografia: Belinsky V.A. i Pobiyaho V.A. Aerology, L., 1962, bibliogr.; Biosfera i jej zasoby, wyd. V. A. Kovdy, Moskwa, 1971. Danilov A. D. Chemia jonosfery, L., 1967; Kolobkov N. V. Atmosfera i jej życie, M., 1968; Kalitin H.H. Podstawy fizyki atmosfery w zastosowaniu do medycyny, L., 1935; Matveev L. T. Podstawy meteorologii ogólnej, Fizyka atmosfery, L., 1965, bibliogr.; Minkh A. A. Jonizacja powietrza i jej wartość higieniczna, M., 1963, bibliogr.; to, Metody badań higienicznych, M., 1971, bibliogr.; Tverskoy PN Kurs meteorologii, L., 1962; Umansky S.P. Człowiek w kosmosie, M., 1970; Khvostikov I. A. Wysokie warstwy atmosfery, L., 1964; X r g i NA. X. Fizyka atmosfery, L., 1969, bibliogr.; Khromov S.P. Meteorologia i klimatologia dla wydziałów geograficznych, L., 1968.

Wpływ wysokiego i niskiego ciśnienia krwi na organizm- Armstrong G. Medycyna lotnicza, przeł. z angielskiego, M., 1954, bibliogr.; Saltsman G.L. Fizjologiczne podstawy pobytu człowieka w warunkach wysokiego ciśnienia gazów środowiska, L., 1961, bibliogr.; Ivanov D. I. i Khromushkin A. I. Ludzkie systemy podtrzymywania życia podczas lotów na dużych wysokościach i lotów kosmicznych, M., 1968, bibliogr.; Isakov P. K., itp. Teoria i praktyka medycyny lotniczej, M., 1971, bibliogr.; Kovalenko E. A. i Chernyakov I. N. Tlen tkanin przy ekstremalnych czynnikach lotu, M., 1972, bibliogr.; Miles S. Medycyna podwodna, przeł. z ang., M., 1971, bibliografia; Busby D.E. Space medycyny klinicznej, Dordrecht, 1968.

I. H. Czerniakow, MT Dmitriev, S. I. Nepomnyashchy.

Dokładna wielkość atmosfery nie jest znana, ponieważ jej górna granica nie jest wyraźnie widoczna. Jednak struktura atmosfery została zbadana na tyle, aby każdy mógł zorientować się, jak układa się gazowa powłoka naszej planety.

Naukowcy zajmujący się fizyką atmosfery definiują go jako obszar wokół Ziemi, który obraca się wraz z planetą. FAI podaje następujące informacje: definicja:

• Granica między przestrzenią a atmosferą przebiega wzdłuż linii Karmana. Linia ta, zgodnie z definicją tej samej organizacji, to wysokość nad poziomem morza, położona na wysokości 100 km.

Wszystko powyżej tej linii to przestrzeń kosmiczna. Atmosfera stopniowo przechodzi w przestrzeń międzyplanetarną, dlatego pojawiają się różne wyobrażenia o jej wielkości.

Przy dolnej granicy atmosfery wszystko jest znacznie prostsze - przechodzi przez powierzchnię skorupa Ziemska a powierzchnia wody Ziemi - hydrosfera. Jednocześnie granica, można powiedzieć, łączy się z powierzchnią ziemi i wody, ponieważ tam również rozpuszczają się cząsteczki powietrza.

Jakie warstwy atmosfery są zawarte w wielkości Ziemi?

Ciekawostka: zimą jest niższa, latem wyższa.

To w tej warstwie powstają turbulencje, antycyklony i cyklony, tworzą się chmury. To właśnie ta sfera odpowiada za kształtowanie się pogody, znajduje się w niej około 80% wszystkich mas powietrza.

Tropauza to warstwa, w której temperatura nie spada wraz z wysokością. Nad tropopauzą, na wysokości powyżej 11 i do 50 km znajduje się. Stratosfera zawiera warstwę ozonu, o której wiadomo, że chroni planetę przed promieniami ultrafioletowymi. Powietrze w tej warstwie jest rozrzedzone, co tłumaczy charakterystyczny fioletowy odcień nieba. Prędkość prądy powietrzne tutaj może osiągnąć 300 km/h. Pomiędzy stratosferą a mezosferą znajduje się stratopauza - sfera graniczna, w której zachodzi maksimum temperatury.

Następna warstwa to . Rozciąga się na wysokości 85-90 kilometrów. Kolor nieba w mezosferze jest czarny, więc gwiazdy można obserwować nawet rano i po południu. Zachodzą tam najbardziej złożone procesy fotochemiczne, podczas których dochodzi do poświaty atmosferycznej.

Pomiędzy mezosferą a kolejną warstwą znajduje się mezopauza. Określa się ją jako warstwę przejściową, w której obserwuje się minimum temperatury. Powyżej, na wysokości 100 kilometrów nad poziomem morza, znajduje się linia Karmana. Powyżej tej linii znajduje się termosfera (granica wysokości 800 km) i egzosfera, zwana także „strefą dyspersji”. Na wysokości około 2-3 tysięcy kilometrów przechodzi w bliską próżnię kosmiczną.

Biorąc pod uwagę, że górna warstwa atmosfery nie jest wyraźnie widoczna, nie można obliczyć jej dokładnej wielkości. Poza tym w różnych krajów są organizacje, które różne zdania na tym koncie. Należy zauważyć że Linia Karmana można uznać za granicę atmosfery ziemskiej tylko warunkowo, ponieważ różne źródła używają różnych znaków granicznych. Tak więc w niektórych źródłach można znaleźć informacje, że górna granica przechodzi na wysokości 2500-3000 km.

NASA używa do obliczeń znaku 122 kilometra. Nie tak dawno przeprowadzono eksperymenty, które sklarowały granicę znajdującą się na około 118 km.