Auch die gasförmige Hülle unseres Planeten, die sogenannte Atmosphäre, rotiert zusammen mit der Erde. Die darin ablaufenden Prozesse bestimmen das Wetter auf unserem Planeten; es ist auch die Atmosphäre, die die Tier- und Pflanzenwelt vor dem zerstörerischen Einfluss schützt ultraviolette Strahlung, bietet optimale Temperatur usw. , es ist nicht so einfach festzustellen, und hier ist der Grund dafür.

Atmosphäre der Erde km

Die Atmosphäre ist Gasraum. Seine Obergrenze ist nicht klar definiert, denn je höher die Gase, desto verdünnter sind sie und wandern allmählich in den Weltraum. Wenn wir ungefähr über den Durchmesser der Erdatmosphäre sprechen, nennen Wissenschaftler die Zahl etwa 2-3.000 Kilometer.

Woraus besteht die Erdatmosphäre? aus vier Schichten, die zudem fließend ineinander übergehen. Das:

• Troposphäre;
• Stratosphäre;
• Mesosphäre;
• Ionosphäre (Thermosphäre).

Übrigens eine interessante Tatsache: Ohne Atmosphäre wäre der Planet Erde so ruhig wie der Mond, da Schall die Schwingung von Luftpartikeln ist. Und die Tatsache, dass der Himmel blau ist, erklärt sich aus den Besonderheiten der Zersetzung Sonnenstrahlen durch die Atmosphäre gehen.

Merkmale jeder Schicht der Atmosphäre

Die Dicke der Troposphäre beträgt acht bis zehn Kilometer (in gemäßigten Breiten bis zu 12 und über dem Äquator bis zu 18 Kilometer). Die Luft in dieser Schicht wird durch Land und Wasser erwärmt, also umso mehr Radius der Erdatmosphäre, desto niedriger ist die Temperatur. 80 Prozent der Gesamtmasse der Atmosphäre sind hier konzentriert und Wasserdampf konzentriert sich, es bilden sich Gewitter, Stürme, Wolken, Niederschläge, Luft bewegt sich in vertikaler und horizontaler Richtung.

Die Stratosphäre liegt von der Troposphäre aus in einer Höhe von acht bis 50 Kilometern. Die Luft ist hier dünn, sodass die Sonnenstrahlen nicht gestreut werden und die Farbe des Himmels violett wird. Diese Schicht absorbiert ultraviolette Strahlung aufgrund von Ozon.

Die Mesosphäre liegt noch höher – in einer Höhe von 50-80 Kilometern. Hier scheint der Himmel bereits schwarz zu sein und die Temperatur der Schicht beträgt bis zu minus neunzig Grad. Als nächstes kommt die Thermosphäre, hier steigt die Temperatur stark an und stoppt dann in einer Höhe von 600 km bei etwa 240 Grad.

Die dünnste Schicht ist die Ionosphäre; sie zeichnet sich durch eine hohe Elektrifizierung aus und reflektiert auch Radiowellen unterschiedlicher Länge wie ein Spiegel. Hier entstehen die Nordlichter.

Aktualisiert: 31. März 2016 von: Anna Volosovets

Die Erdatmosphäre ist die gasförmige Hülle unseres Planeten. Übrigens haben fast alle Himmelskörper, angefangen bei Planeten, ähnliche Hüllen Sonnensystem und endet mit großen Asteroiden. hängt von vielen Faktoren ab – der Größe seiner Geschwindigkeit, Masse und vielen anderen Parametern. Doch nur die Hülle unseres Planeten enthält die Bestandteile, die uns das Leben ermöglichen.

Die Erdatmosphäre: eine kurze Geschichte ihrer Entstehung

Es wird angenommen, dass unser Planet zu Beginn seiner Existenz überhaupt keine Gashülle hatte. Doch der junge, neu entstandene Himmelskörper entwickelte sich ständig weiter. Die Primäratmosphäre der Erde entstand durch ständige Vulkanausbrüche. So bildete sich im Laufe vieler Jahrtausende eine Hülle aus Wasserdampf, Stickstoff, Kohlenstoff und anderen Elementen (außer Sauerstoff) um die Erde.

Da die Feuchtigkeitsmenge in der Atmosphäre begrenzt ist, verwandelte sich ihr Überschuss in Niederschlag – so entstanden Meere, Ozeane und andere Gewässer. Die ersten Organismen, die den Planeten bevölkerten, erschienen und entwickelten sich in der aquatischen Umwelt. Die meisten von ihnen gehörten dazu Pflanzenorganismen Sauerstoff durch Photosynthese produzieren. Dadurch begann sich die Erdatmosphäre mit diesem lebenswichtigen Gas zu füllen. Und durch die Ansammlung von Sauerstoff entstand die Ozonschicht, die den Planeten vor den schädlichen Auswirkungen der ultravioletten Strahlung schützte. Es sind diese Faktoren, die alle Voraussetzungen für unsere Existenz geschaffen haben.

Die Struktur der Erdatmosphäre

Wie Sie wissen, besteht die Gashülle unseres Planeten aus mehreren Schichten – der Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre. Es ist unmöglich, klare Grenzen zwischen diesen Schichten zu ziehen – alles hängt von der Jahreszeit und dem Breitengrad des Planeten ab.

Troposphäre - Unterteil Gashülle, deren Höhe durchschnittlich 10 bis 15 Kilometer beträgt. Hier konzentriert sich übrigens die meiste Feuchtigkeit und hier bilden sich Wolken. Aufgrund des Sauerstoffgehalts unterstützt die Troposphäre die Lebenstätigkeit aller Organismen. Darüber hinaus ist es entscheidend für die Gestaltung des Wetters und der klimatischen Gegebenheiten des Gebiets – hier bilden sich nicht nur Wolken, sondern auch Winde. Die Temperatur sinkt mit der Höhe.

Stratosphäre – beginnt in der Troposphäre und endet in einer Höhe von 50 bis 55 Kilometern. Hier steigt die Temperatur mit der Höhe. Dieser Teil der Atmosphäre enthält praktisch keinen Wasserdampf, verfügt aber über eine Ozonschicht. Manchmal kann man hier die Bildung von „Perlen“-Wolken beobachten, die nur nachts zu sehen sind – es wird angenommen, dass sie durch stark kondensierte Wassertropfen dargestellt werden.

Die Mesosphäre erstreckt sich bis zu 80 Kilometer in die Höhe. In dieser Schicht können Sie beim Aufstieg einen starken Temperaturabfall bemerken. Auch Turbulenzen sind hier stark ausgeprägt. In der Mesosphäre bilden sich übrigens sogenannte „leuchtende Nachtwolken“, die aus kleinen Eiskristallen bestehen – sie sind nur nachts zu sehen. Interessant ist, dass es an der oberen Grenze der Mesosphäre praktisch keine Luft gibt – sie ist 200-mal weniger als in der Nähe der Erdoberfläche.

Die Thermosphäre ist obere Schicht die Gashülle der Erde, in der üblicherweise zwischen Ionosphäre und Exosphäre unterschieden wird. Interessanterweise steigt die Temperatur hier mit der Höhe sehr stark an – in 800 Kilometern Höhe über der Erdoberfläche sind es mehr als 1000 Grad Celsius. Die Ionosphäre zeichnet sich durch sehr dünne Luft und einen großen Gehalt an aktiven Ionen aus. Was die Exosphäre betrifft, so geht dieser Teil der Atmosphäre reibungslos in den interplanetaren Raum über. Es ist erwähnenswert, dass die Thermosphäre keine Luft enthält.

Festzuhalten ist, dass die Erdatmosphäre ein sehr wichtiger Teil unseres Planeten ist, der nach wie vor ein entscheidender Faktor für die Entstehung des Lebens ist. Es gewährleistet die Lebensaktivität, erhält die Existenz der Hydrosphäre (der wässrigen Hülle des Planeten) aufrecht und schützt vor ultravioletter Strahlung.

Die Erdatmosphäre ist heterogen: auf verschiedene Höhen Es werden unterschiedliche Luftdichten und -drücke beobachtet, Temperatur und Gaszusammensetzung ändern sich. Basierend auf dem Verhalten der Umgebungslufttemperatur (d. h. die Temperatur nimmt mit der Höhe zu oder ab) werden darin folgende Schichten unterschieden: Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre und Exosphäre. Die Grenzen zwischen den Schichten werden Pausen genannt: Es gibt 4 davon, weil Die obere Grenze der Exosphäre ist sehr unscharf und bezieht sich oft auf den nahen Weltraum. MIT allgemeine Struktur Atmosphäre finden Sie im beigefügten Diagramm.

Abb.1 Die Struktur der Erdatmosphäre. Bildnachweis: Website

Die unterste Atmosphärenschicht ist die Troposphäre, deren obere Grenze je nach Tropopause Tropopause genannt wird geografischer Breitengrad variiert und reicht von 8 km. in der Polarregion bis zu 20 km. in tropischen Breiten. In mittleren oder gemäßigten Breiten liegt ihre Obergrenze in Höhen von 10–12 km. Im Laufe des Jahres unterliegt die Obergrenze der Troposphäre je nach Einstrahlung der Sonne Schwankungen. So wurde bei der Sondierung des Südpols der Erde durch den US-amerikanischen Wetterdienst festgestellt, dass es von März bis August oder September zu einer stetigen Abkühlung der Troposphäre kommt, was zu einer kurzen Zeitspanne im August führt oder September steigt seine Grenze auf 11,5 km. Dann, in der Zeit von September bis Dezember, nimmt er schnell ab und erreicht seinen niedrigsten Stand - 7,5 km, danach bleibt seine Höhe bis März praktisch unverändert. Diese. Die Troposphäre erreicht im Sommer ihre größte Dicke und im Winter ihre dünnste.

Es ist zu beachten, dass es neben saisonalen Schwankungen auch tägliche Schwankungen in der Höhe der Tropopause gibt. Auch seine Position wird durch Zyklone und Antizyklone beeinflusst: Im ersten Fall fällt es, weil Der Druck in ihnen ist geringer als in der Umgebungsluft und zweitens steigt er entsprechend an.

Die Troposphäre enthält bis zu 90 % der Gesamtmasse der Erdluft und 9/10 des gesamten Wasserdampfs. Hier sind die Turbulenzen besonders in den oberflächennahen und höchsten Schichten stark ausgeprägt, es bilden sich Wolken aller Ebenen und es bilden sich Zyklone und Antizyklone. Und durch die Ansammlung von Treibhausgasen (Kohlendioxid, Methan, Wasserdampf) des von der Erdoberfläche reflektierten Sonnenlichts entsteht der Treibhauseffekt.

Der Treibhauseffekt ist mit einer Abnahme der Lufttemperatur in der Troposphäre mit zunehmender Höhe verbunden (da die erhitzte Erde mehr Wärme an die Oberflächenschichten abgibt). Das durchschnittliche vertikale Gefälle beträgt 0,65°/100 m (d. h. die Lufttemperatur sinkt pro 100 Meter Steigung um 0,65° C). Wenn also die durchschnittliche jährliche Lufttemperatur an der Erdoberfläche in Äquatornähe +26° beträgt, beträgt sie an der Obergrenze -70°. Temperatur in der Nähe der Tropopause oben Nordpol Das ganze Jahr über schwankt die Temperatur zwischen -45° im Sommer und -65° im Winter.

Mit zunehmender Höhe sinkt auch der Luftdruck, der an der oberen Grenze der Troposphäre nur noch 12–20 % des oberflächennahen Niveaus beträgt.

An der Grenze der Troposphäre und der darüber liegenden Schicht der Stratosphäre liegt eine 1–2 km dicke Schicht der Tropopause. Als untere Grenze der Tropopause wird üblicherweise eine Luftschicht angesehen, in der der vertikale Gradient auf 0,2°/100 m abnimmt, gegenüber 0,65°/100 m in den darunter liegenden Regionen der Troposphäre.

Innerhalb der Tropopause werden Luftströme einer genau definierten Richtung beobachtet, sogenannte Höhen-Jetstreams oder „Jetstreams“, die unter dem Einfluss der Rotation der Erde um ihre Achse und der Erwärmung der Atmosphäre unter Beteiligung der Sonnenstrahlung entstehen . An den Grenzen von Zonen mit erheblichen Temperaturunterschieden werden Strömungen beobachtet. Es gibt mehrere Lokalisierungszentren dieser Strömungen, beispielsweise arktische, subtropische, subpolare und andere. Kenntnisse über die Lokalisierung von Jetstreams sind für die Meteorologie und die Luftfahrt sehr wichtig: Erstere nutzt Streams für genauere Wettervorhersagen, letztere für die Konstruktion von Flugrouten für Flugzeuge, weil An den Grenzen der Strömungen gibt es starke turbulente Wirbel, ähnlich kleinen Strudeln, die aufgrund der Abwesenheit von Wolken in diesen Höhen als „Turbulenzen bei klarem Himmel“ bezeichnet werden.

Unter dem Einfluss hochgelegener Jet-Strömungen kommt es häufig zu Brüchen in der Tropopause, manchmal verschwindet sie ganz, bildet sich dann aber neu. Dies wird besonders häufig in subtropischen Breiten beobachtet, die von einer starken subtropischen Höhenströmung dominiert werden. Darüber hinaus führt der Unterschied der Tropopausenschichten in der Umgebungslufttemperatur zur Bildung von Lücken. Beispielsweise besteht eine große Lücke zwischen der warmen und niedrigen polaren Tropopause und der hohen und kalten Tropopause tropischer Breiten. IN In letzter Zeit Hervorzuheben ist auch die Tropopausenschicht der gemäßigten Breiten, die Brüche zu den beiden vorherigen Schichten aufweist: polar und tropisch.

Die zweite Schicht der Erdatmosphäre ist die Stratosphäre. Die Stratosphäre lässt sich grob in zwei Regionen einteilen. Der erste von ihnen liegt bis zu einer Höhe von 25 km und zeichnet sich durch nahezu konstante Temperaturen aus, die den Temperaturen der oberen Schichten der Troposphäre in einem bestimmten Gebiet entsprechen. Die zweite Region oder Inversionsregion ist durch einen Anstieg der Lufttemperatur bis in Höhen von etwa 40 km gekennzeichnet. Dies geschieht durch die Aufnahme von Sauerstoff und Ozon aus der Sonne. UV-Strahlung. Im oberen Teil der Stratosphäre ist die Temperatur dank dieser Erwärmung oft positiv oder sogar vergleichbar mit der Temperatur der Oberflächenluft.

Oberhalb des Inversionsbereichs befindet sich eine Schicht konstanter Temperaturen, die Stratopause genannt wird und die Grenze zwischen Stratosphäre und Mesosphäre darstellt. Seine Dicke erreicht 15 km.

Anders als in der Troposphäre sind turbulente Störungen in der Stratosphäre selten, es gibt jedoch starke horizontale Winde oder Jetstreams, die in schmalen Zonen entlang der den Polen zugewandten Grenzen der gemäßigten Breiten wehen. Die Position dieser Zonen ist nicht konstant: Sie können sich verschieben, ausdehnen oder sogar ganz verschwinden. Oftmals dringen Jetstreams in die oberen Schichten der Troposphäre ein, oder umgekehrt dringen Luftmassen aus der Troposphäre in die unteren Schichten der Stratosphäre ein. Eine solche Vermischung der Luftmassen ist besonders typisch in Gebieten mit atmosphärischen Fronten.

In der Stratosphäre gibt es wenig Wasserdampf. Die Luft ist hier sehr trocken und daher bilden sich kaum Wolken. Erst in Höhen von 20-25 km und in hohen Breiten kann man sehr dünne Perlmuttwolken aus unterkühlten Wassertröpfchen beobachten. Tagsüber sind diese Wolken nicht sichtbar, aber mit Einbruch der Dunkelheit scheinen sie zu leuchten, da sie von der Sonne beleuchtet werden, die bereits unter dem Horizont untergegangen ist.

In der gleichen Höhe (20-25 km) befindet sich in der unteren Stratosphäre die sogenannte Ozonschicht – der Bereich mit dem höchsten Ozongehalt, der unter dem Einfluss ultravioletter Sonnenstrahlung entsteht (mehr dazu erfahren Sie hier). Prozess auf der Seite). Die Ozonschicht oder Ozonosphäre ist von größter Bedeutung für die Erhaltung des Lebens aller an Land lebenden Organismen, da sie tödliche ultraviolette Strahlen mit einer Wellenlänge von bis zu 290 nm absorbiert. Aus diesem Grund leben lebende Organismen nicht oberhalb der Ozonschicht; sie stellt die Obergrenze der Lebensverteilung auf der Erde dar.

Auch Ozon verändert sich Magnetfelder, Atome zerfallen in Moleküle, es kommt zu Ionisierung, es kommt zur Neubildung von Gasen und anderen chemischen Verbindungen.

Die über der Stratosphäre liegende Schicht der Atmosphäre wird Mesosphäre genannt. Es zeichnet sich durch eine Abnahme der Lufttemperatur mit zunehmender Höhe mit einem durchschnittlichen vertikalen Gradienten von 0,25–0,3°/100 m aus, was zu starken Turbulenzen führt. An den oberen Grenzen der Mesosphäre, in der sogenannten Mesopause, wurden Temperaturen bis zu -138 °C gemessen, was das absolute Minimum für die gesamte Erdatmosphäre darstellt.

Hier, innerhalb der Mesopause, liegt die untere Grenze des Bereichs der aktiven Absorption von Röntgenstrahlung und kurzwelliger ultravioletter Strahlung der Sonne. Dieser Energieprozess wird Strahlungswärmeübertragung genannt. Dadurch wird das Gas erhitzt und ionisiert, was die Atmosphäre zum Leuchten bringt.

In Höhen von 75–90 km an den oberen Grenzen der Mesosphäre wurden besondere Wolken beobachtet, die weite Gebiete in den Polarregionen des Planeten einnahmen. Diese Wolken werden wegen ihres Leuchtens in der Dämmerung als nachtleuchtend bezeichnet, das durch die Reflexion des Sonnenlichts an den Eiskristallen, aus denen diese Wolken bestehen, entsteht.

Der Luftdruck in der Mesopause ist 200-mal geringer als an der Erdoberfläche. Dies deutet darauf hin, dass fast die gesamte Luft in der Atmosphäre in ihren drei unteren Schichten konzentriert ist: der Troposphäre, der Stratosphäre und der Mesosphäre. Die darüber liegenden Schichten Thermosphäre und Exosphäre machen nur 0,05 % der Masse der gesamten Atmosphäre aus.

Die Thermosphäre liegt in Höhen von 90 bis 800 km über der Erdoberfläche.

Die Thermosphäre zeichnet sich durch einen kontinuierlichen Anstieg der Lufttemperatur bis in Höhen von 200–300 km aus, wo sie 2500°C erreichen kann. Die Temperatur steigt aufgrund der Absorption von Röntgenstrahlen und kurzwelliger ultravioletter Strahlung der Sonne durch Gasmoleküle. Oberhalb von 300 km über dem Meeresspiegel hört der Temperaturanstieg auf.

Gleichzeitig mit der Temperaturerhöhung sinkt der Druck und damit die Dichte der umgebenden Luft. Wenn also an den unteren Grenzen der Thermosphäre die Dichte 1,8 × 10 –8 g/cm 3 beträgt, dann beträgt sie an den oberen Grenzen bereits 1,8 × 10 –15 g/cm 3, was ungefähr 10 Millionen – 1 Milliarde Teilchen entspricht pro 1 cm 3.

Alle Eigenschaften der Thermosphäre, wie die Zusammensetzung der Luft, ihre Temperatur, ihre Dichte, unterliegen starken Schwankungen: je nach geografischer Lage, Jahres- und Tageszeit. Sogar die Lage der oberen Grenze der Thermosphäre ändert sich.

Die oberste Schicht der Atmosphäre wird Exosphäre oder Streuschicht genannt. Seine untere Grenze verändert sich ständig in sehr weiten Grenzen; Die durchschnittliche Höhe wird mit 690–800 km angenommen. Es wird dort installiert, wo die Wahrscheinlichkeit intermolekularer oder interatomarer Kollisionen vernachlässigt werden kann, d. h. Die durchschnittliche Entfernung, die ein chaotisch bewegtes Molekül zurücklegt, bevor es mit einem anderen ähnlichen Molekül kollidiert (die sogenannte freie Wegstrecke), ist so groß, dass die Moleküle tatsächlich mit einer Wahrscheinlichkeit nahe Null nicht kollidieren. Die Schicht, in der das beschriebene Phänomen auftritt, wird als thermische Pause bezeichnet.

Die obere Grenze der Exosphäre liegt in Höhen von 2-3.000 km. Es ist stark verschwommen und verwandelt sich allmählich in ein raumnahes Vakuum. Aus diesem Grund wird die Exosphäre manchmal als Teil des Weltraums betrachtet und als Obergrenze eine Höhe von 190.000 km angenommen, bei der der Einfluss des Sonnenstrahlungsdrucks auf die Geschwindigkeit von Wasserstoffatomen die Anziehungskraft der Wasserstoffatome übersteigt Erde. Dies ist das sogenannte die Erdkrone, bestehend aus Wasserstoffatomen. Die Dichte der Erdkorona ist sehr gering: nur 1000 Teilchen pro Kubikzentimeter, aber diese Zahl ist mehr als zehnmal höher als die Teilchenkonzentration im interplanetaren Raum.

Aufgrund der extremen Verdünnung der Luft in der Exosphäre bewegen sich Partikel auf elliptischen Bahnen um die Erde, ohne miteinander zu kollidieren. Einige von ihnen, die sich mit kosmischen Geschwindigkeiten auf offenen oder hyperbolischen Flugbahnen bewegen (Wasserstoff- und Heliumatome), verlassen die Atmosphäre und gelangen in den Weltraum, weshalb die Exosphäre als Streukugel bezeichnet wird.

Die Atmosphäre ist ein Gemisch aus verschiedenen Gasen. Es erstreckt sich von der Erdoberfläche bis zu einer Höhe von 900 km, schützt den Planeten vor dem schädlichen Spektrum der Sonnenstrahlung und enthält Gase, die für alles Leben auf dem Planeten notwendig sind. Die Atmosphäre speichert die Wärme der Sonne, erwärmt die Erdoberfläche und schafft ein günstiges Klima.

Atmosphärische Komposition

Die Erdatmosphäre besteht hauptsächlich aus zwei Gasen – Stickstoff (78 %) und Sauerstoff (21 %). Darüber hinaus enthält es Verunreinigungen von Kohlendioxid und anderen Gasen. In der Atmosphäre kommt es in Form von Dampf, Feuchtigkeitströpfchen in Wolken und Eiskristallen vor.

Schichten der Atmosphäre

Die Atmosphäre besteht aus vielen Schichten, zwischen denen es keine klaren Grenzen gibt. Temperaturen verschiedene Schichten deutlich voneinander unterscheiden.

Luftlose Magnetosphäre. Hier fliegen die meisten Erdtrabanten außerhalb der Erdatmosphäre. Exosphäre (450-500 km von der Oberfläche entfernt). Fast keine Gase. Einige Wettersatelliten fliegen in der Exosphäre. Charakterisiert wird die Thermosphäre (80-450 km). hohe Temperaturen, wobei in der oberen Schicht eine Temperatur von 1700 °C erreicht wird. Mesosphäre (50-80 km). In diesem Bereich sinkt die Temperatur mit zunehmender Höhe. Hier verglühen die meisten Meteoriten (Fragmente von Weltraumgesteinen), die in die Atmosphäre gelangen. Stratosphäre (15-50 km). Enthält eine Ozonschicht, d. h. eine Ozonschicht, die ultraviolette Strahlung der Sonne absorbiert. Dadurch steigen die Temperaturen nahe der Erdoberfläche. Normalerweise fliegen hier Düsenflugzeuge, weil Die Sicht in dieser Schicht ist sehr gut und es gibt nahezu keine witterungsbedingten Störungen. Troposphäre. Die Höhe variiert zwischen 8 und 15 km über der Erdoberfläche. Hier entsteht das Wetter des Planeten, seit in Diese Schicht enthält den meisten Wasserdampf, Staub und Wind. Die Temperatur nimmt mit der Entfernung von der Erdoberfläche ab.

Atmosphärendruck

Obwohl wir es nicht spüren, üben Schichten der Atmosphäre Druck auf die Erdoberfläche aus. Nahe der Oberfläche ist er am höchsten, und wenn man sich von dieser entfernt, nimmt er allmählich ab. Er hängt vom Temperaturunterschied zwischen Land und Meer ab, weshalb in Gebieten auf gleicher Höhe über dem Meeresspiegel oft unterschiedliche Drücke herrschen. Niedriger Druck bringt nasses Wetter, während hoher Druck normalerweise klares Wetter bringt.

Bewegung von Luftmassen in der Atmosphäre

Und der Druck zwingt die unteren Schichten der Atmosphäre, sich zu vermischen. So entstehen die Winde, die aus den Regionen wehen hoher Druck im Tiefbereich. In vielen Regionen entstehen lokale Winde auch aufgrund von Temperaturunterschieden zwischen Land und Meer. Berge haben auch einen erheblichen Einfluss auf die Windrichtung.

Treibhauseffekt

Kohlendioxid und andere Gase, aus denen die Erdatmosphäre besteht, speichern die Wärme der Sonne. Dieser Vorgang wird allgemein als Treibhauseffekt bezeichnet, da er in vielerlei Hinsicht an die Wärmezirkulation in Gewächshäusern erinnert. Der Treibhauseffekt bringt mit sich globale Erwärmung auf dem Planeten. In Hochdruckgebieten – Hochdruckgebieten – setzt klares, sonniges Wetter ein. In Tiefdruckgebieten – Wirbelstürmen – herrscht normalerweise instabiles Wetter. Wärme und Licht gelangen in die Atmosphäre. Gase fangen die von der Erdoberfläche reflektierte Wärme ein und verursachen dadurch einen Temperaturanstieg auf der Erde.

In der Stratosphäre gibt es eine besondere Ozonschicht. Ozon blockiert den Großteil der ultravioletten Strahlung der Sonne und schützt so die Erde und alles Leben darauf. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die Ursache für die Zerstörung der Ozonschicht spezielle Fluorchlorkohlenwasserstoffgase sind, die in einigen Aerosolen und Kühlgeräten enthalten sind. Über der Arktis und der Antarktis wurden riesige Löcher in der Ozonschicht entdeckt, die zu einem Anstieg der Menge ultravioletter Strahlung auf der Erdoberfläche beitragen.

Ozon entsteht in der unteren Atmosphäre durch Sonneneinstrahlung und verschiedene Abgase und Gase. Normalerweise ist es in der gesamten Atmosphäre verteilt, jedoch auch unter einer Schicht Warme Luft Es bildet sich eine geschlossene Kälteschicht, Ozon wird konzentriert und es entsteht Smog. Leider kann dies den Ozonverlust in Ozonlöchern nicht ersetzen.

Auf diesem Satellitenfoto ist deutlich ein Loch in der Ozonschicht über der Antarktis zu erkennen. Die Größe des Lochs variiert, Wissenschaftler gehen jedoch davon aus, dass es ständig wächst. Es werden Anstrengungen unternommen, die Menge an Abgasen in der Atmosphäre zu reduzieren. Die Luftverschmutzung sollte verringert und in Städten rauchfreie Kraftstoffe eingesetzt werden. Smog verursacht bei vielen Menschen Augenreizungen und Erstickungsgefahr.

Die Entstehung und Entwicklung der Erdatmosphäre

Die moderne Atmosphäre der Erde ist das Ergebnis einer langen evolutionären Entwicklung. Es entstand als Ergebnis der kombinierten Wirkung geologischer Faktoren und der lebenswichtigen Aktivität von Organismen. Im Laufe der Erdgeschichte hat die Erdatmosphäre mehrere tiefgreifende Veränderungen erfahren. Basierend auf geologischen Daten und theoretischen Prämissen könnte die Uratmosphäre der jungen Erde, die vor etwa 4 Milliarden Jahren existierte, aus einer Mischung von Inert- und Edelgasen mit einem geringen Zusatz an passivem Stickstoff bestehen (N. A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987; O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993) Die Ansicht über die Zusammensetzung und Struktur der frühen Atmosphäre hat sich dadurch etwas verändert Durch die Entgasung des Erdmantels und aktive Verwitterungsprozesse auf der Erdoberfläche gelangten Wasserdampf, Kohlenstoffverbindungen in Form von CO 2 und CO, Schwefel und seine Verbindungen sowie starke Halogensäuren - HCI, HF , Hallo und Borsäure, die durch Methan, Ammoniak, Wasserstoff, Argon und einige andere Edelgase in der Atmosphäre ergänzt wurden. Diese ursprüngliche Atmosphäre war äußerst subtil. Daher lag die Temperatur an der Erdoberfläche nahe an der Temperatur des Strahlungsgleichgewichts (A. S. Monin, 1977).

Im Laufe der Zeit begann sich die Gaszusammensetzung der Primäratmosphäre unter dem Einfluss von Verwitterungsprozessen der auf der Erdoberfläche hervorstehenden Gesteine, der Aktivität von Cyanobakterien und Blaualgen, vulkanischen Prozessen und der Einwirkung von Sonnenlicht zu verändern. Dies führte zur Zersetzung von Methan in Kohlendioxid, Ammoniak in Stickstoff und Wasserstoff; Kohlendioxid, das langsam an die Erdoberfläche sank, und Stickstoff begannen sich in der Sekundäratmosphäre anzusammeln. Dank der lebenswichtigen Aktivität der Blaualgen begann im Prozess der Photosynthese Sauerstoff zu produzieren, der jedoch zunächst hauptsächlich für die „Oxidation atmosphärischer Gase und dann von Gesteinen“ aufgewendet wurde. Gleichzeitig begann sich in der Atmosphäre intensiv Ammoniak anzureichern, das zu molekularem Stickstoff oxidiert wurde. Es wird davon ausgegangen, dass ein erheblicher Anteil an Stickstoff in der modernen Atmosphäre ein Relikt ist. Methan und Kohlenmonoxid wurden zu Kohlendioxid oxidiert. Schwefel und Schwefelwasserstoff wurden zu SO 2 und SO 3 oxidiert, die aufgrund ihrer hohen Mobilität und Leichtigkeit schnell aus der Atmosphäre entfernt wurden. So verwandelte sich die Atmosphäre von einer reduzierenden Atmosphäre, wie sie im Archaikum und im frühen Proterozoikum herrschte, allmählich in eine oxidierende Atmosphäre.

Kohlendioxid gelangte sowohl durch Methanoxidation als auch durch Entgasung des Erdmantels und Verwitterung von Gesteinen in die Atmosphäre. Für den Fall, dass das gesamte im Laufe der Erdgeschichte freigesetzte Kohlendioxid in der Atmosphäre verbleibt, könnte sein Partialdruck derzeit derselbe wie auf der Venus werden (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). Aber auf der Erde war der umgekehrte Prozess am Werk. Ein erheblicher Teil des Kohlendioxids aus der Atmosphäre wurde in der Hydrosphäre gelöst, wo es von Hydrobionten zum Aufbau ihrer Schalen genutzt und biogen in Karbonate umgewandelt wurde. Anschließend bildeten sich daraus dicke Schichten chemogener und organogener Carbonate.

Sauerstoff gelangte aus drei Quellen in die Atmosphäre. Seit der Entstehung der Erde wurde es lange Zeit bei der Entgasung des Erdmantels freigesetzt und hauptsächlich für oxidative Prozesse aufgewendet. Eine weitere Sauerstoffquelle war die Photodissoziation von Wasserdampf durch harte ultraviolette Sonnenstrahlung. Auftritte; Freier Sauerstoff in der Atmosphäre führte zum Tod der meisten Prokaryoten, die unter reduzierenden Bedingungen lebten. Prokaryontische Organismen veränderten ihre Lebensräume. Sie verließen die Erdoberfläche in ihre Tiefen und Bereiche, in denen noch Erholungsbedingungen herrschten. Sie wurden durch Eukaryoten ersetzt, die begannen, Kohlendioxid energetisch in Sauerstoff umzuwandeln.

Während des Archäikums und eines bedeutenden Teils des Proterozoikums wurde fast der gesamte sowohl abiogen als auch biogen entstehende Sauerstoff hauptsächlich für die Oxidation von Eisen und Schwefel aufgewendet. Am Ende des Proterozoikums oxidierte das gesamte metallische zweiwertige Eisen auf der Erdoberfläche oder wanderte in den Erdkern. Dadurch veränderte sich der Sauerstoffpartialdruck in der Atmosphäre des frühen Proterozoikums.

In der Mitte des Proterozoikums erreichte die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre den Jury-Punkt und betrug 0,01 % des heutigen Niveaus. Ab diesem Zeitpunkt begann sich Sauerstoff in der Atmosphäre anzusammeln und wahrscheinlich erreichte sein Gehalt bereits am Ende des Ripheums den Pasteur-Punkt (0,1 % des heutigen Niveaus). Es ist möglich, dass die Ozonschicht in der Vendian-Zeit entstand und nie wieder verschwand.

Das Auftreten von freiem Sauerstoff in Erdatmosphäre stimulierte die Evolution des Lebens und führte zur Entstehung neuer Formen mit einem fortgeschritteneren Stoffwechsel. Wenn frühere eukaryotische einzellige Algen und Cyanea, die zu Beginn des Proterozoikums auftraten, einen Sauerstoffgehalt im Wasser von nur 10 -3 seiner heutigen Konzentration benötigten, dann mit dem Aufkommen nichtskelettartiger Metazoen am Ende des frühen Vendian. d.h. vor etwa 650 Millionen Jahren dürfte die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre deutlich höher gewesen sein. Schließlich nutzten Metazoa die Sauerstoffatmung und dafür musste der Sauerstoffpartialdruck einen kritischen Wert erreichen – den Pasteur-Punkt. In diesem Fall wurde der anaerobe Fermentationsprozess durch einen energetisch erfolgversprechenderen und fortschrittlicheren Sauerstoffstoffwechsel ersetzt.

Danach kam es recht schnell zu einer weiteren Anreicherung von Sauerstoff in der Erdatmosphäre. Die fortschreitende Zunahme des Volumens der Blaualgen trug dazu bei, dass in der Atmosphäre der für die Lebenserhaltung der Tierwelt notwendige Sauerstoffgehalt erreicht wurde. Eine gewisse Stabilisierung des Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre erfolgte ab dem Zeitpunkt, als Pflanzen das Land erreichten – vor etwa 450 Millionen Jahren. Das Aufkommen von Pflanzen an Land im Silur führte zu einer endgültigen Stabilisierung des Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre. Von diesem Zeitpunkt an schwankte seine Konzentration innerhalb recht enger Grenzen und überschritt nie die Grenzen der Existenz von Leben. Die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre hat sich seit dem Aufkommen der Blütenpflanzen vollständig stabilisiert. Dieses Ereignis ereignete sich in der Mitte der Kreidezeit, d.h. vor etwa 100 Millionen Jahren.

Der Großteil des Stickstoffs entstand in den frühen Stadien der Erdentwicklung, hauptsächlich durch die Zersetzung von Ammoniak. Mit dem Aufkommen von Organismen begann der Prozess, atmosphärischen Stickstoff in organisches Material zu binden und ihn in Meeressedimenten zu vergraben. Nachdem Organismen das Land erreicht hatten, begann Stickstoff in kontinentalen Sedimenten vergraben zu werden. Die Prozesse der Verarbeitung von freiem Stickstoff intensivierten sich insbesondere mit dem Aufkommen von Landpflanzen.

На рубеже криптозоя и фанерозоя, т. е. около 650 млн. лет тому назад, содержание углекислого газа в атмосфере снизилось до десятых долей процентов, а содержания, близкого к современному уровню, он достиг лишь совсем недавно, примерно 10-20 млн. лет vor.

Somit bot die Gaszusammensetzung der Atmosphäre nicht nur Lebensraum für Organismen, sondern bestimmte auch die Merkmale ihrer Lebenstätigkeit und trug zur Besiedlung und Evolution bei. Aufkommende Störungen in der Verteilung dessen, was für Organismen nützlich ist Gaszusammensetzung Atmosphären führten sowohl aus kosmischen als auch aus planetarischen Gründen zu Massenaussterben der organischen Welt, die während des Kryptozoikums und zu bestimmten Zeitpunkten in der Geschichte des Phanerozoikums wiederholt auftraten.

Ethnosphärische Funktionen der Atmosphäre

Die Erdatmosphäre liefert die notwendigen Stoffe, Energie und bestimmt die Richtung und Geschwindigkeit von Stoffwechselprozessen. Die Gaszusammensetzung der modernen Atmosphäre ist optimal für die Existenz und Entwicklung von Leben. Da es sich um den Ort handelt, an dem Wetter und Klima entstehen, muss die Atmosphäre geschaffen werden komfortable Bedingungen für das Leben von Menschen, Tieren und Vegetation. Abweichungen in der Qualität der atmosphärischen Luft und der Wetterbedingungen in die eine oder andere Richtung schaffen extreme Bedingungen für das Leben von Flora und Fauna, einschließlich des Menschen.

Die Erdatmosphäre bietet nicht nur die Voraussetzungen für die Existenz der Menschheit, sondern ist auch der Hauptfaktor bei der Entwicklung der Ethnosphäre. Gleichzeitig erweist es sich als energisch und Rohstoffressource Produktion. Im Allgemeinen ist die Atmosphäre ein Faktor, der die menschliche Gesundheit erhält, und einige Gebiete dienen aufgrund der physikalisch-geografischen Bedingungen und der atmosphärischen Luftqualität als Erholungsgebiete und sind Gebiete, die für die Behandlung und Erholung von Menschen in Sanatorien und Kurorten bestimmt sind. Somit ist die Atmosphäre ein Faktor ästhetischer und emotionaler Wirkung.

Die erst kürzlich definierten Ethnosphären- und Technosphärenfunktionen der Atmosphäre (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001) erfordern eine unabhängige und eingehende Untersuchung. Daher ist die Untersuchung atmosphärischer Energiefunktionen sehr relevant, sowohl im Hinblick auf das Auftreten und den Ablauf umweltschädlicher Prozesse als auch im Hinblick auf die Auswirkungen auf die Gesundheit und das Wohlbefinden der Menschen. In diesem Fall sprechen wir über die Energie von Zyklonen und Antizyklonen, atmosphärischen Wirbeln, atmosphärischem Druck und anderen extremen atmosphärischen Phänomenen. effiziente Nutzung Dies wird zur erfolgreichen Lösung des Problems der umweltfreundlichen Beschaffung beitragen alternative Quellen Energie. Schließlich ist die Luftumgebung, insbesondere der Teil davon, der sich über dem Weltmeer befindet, ein Bereich, in dem enorme Mengen an freier Energie freigesetzt werden.

Beispielsweise wurde festgestellt, dass tropische Wirbelstürme mittlerer Stärke an nur einem Tag Energie im Gegenwert von 500.000 freisetzen. Atombomben, abgeworfen auf Hiroshima und Nagasaki. In 10 Tagen nach der Existenz eines solchen Zyklons wird genug Energie freigesetzt, um den gesamten Energiebedarf eines Landes wie den Vereinigten Staaten für 600 Jahre zu decken.

IN letzten Jahren Es wurden zahlreiche Arbeiten von Naturwissenschaftlern veröffentlicht, die sich auf die eine oder andere Weise darauf beziehen verschiedene Seiten Aktivität und Einfluss der Atmosphäre auf Erdprozesse, was auf die Intensivierung interdisziplinärer Interaktionen in hindeutet moderne Naturwissenschaft. Gleichzeitig wird die integrierende Rolle einiger seiner Richtungen deutlich, unter denen wir die funktional-ökologische Richtung in der Geoökologie hervorheben sollten.

Diese Richtung regt die Analyse und theoretische Verallgemeinerung der ökologischen Funktionen und der planetarischen Rolle verschiedener Geosphären an, und dies wiederum ist eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung von Methoden und Wissenschaftliche Grundlagen ganzheitliche Untersuchung unseres Planeten, rationelle Nutzung und Schutz seiner natürlichen Ressourcen.

Die Erdatmosphäre besteht aus mehreren Schichten: Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre, Ionosphäre und Exosphäre. Im oberen Teil der Troposphäre und im unteren Teil der Stratosphäre befindet sich eine mit Ozon angereicherte Schicht, der sogenannte Ozonschild. Es wurden bestimmte (tägliche, saisonale, jährliche usw.) Muster in der Ozonverteilung festgestellt. Seit ihrer Entstehung hat die Atmosphäre den Ablauf planetarischer Prozesse beeinflusst. Die primäre Zusammensetzung der Atmosphäre war völlig anders als heute, doch im Laufe der Zeit nahmen der Anteil und die Rolle des molekularen Stickstoffs stetig zu, vor etwa 650 Millionen Jahren erschien freier Sauerstoff, dessen Menge kontinuierlich zunahm, aber die Konzentration von Kohlendioxid entsprechend gesunken. Die hohe Mobilität der Atmosphäre, ihre Gaszusammensetzung und das Vorhandensein von Aerosolen bestimmen ihre herausragende Rolle und aktive Beteiligung an einer Vielzahl geologischer und biosphärischer Prozesse. Die Atmosphäre spielt eine große Rolle bei der Umverteilung der Sonnenenergie und der Entstehung katastrophaler Naturphänomene und Katastrophen. Negative Auswirkung Die organische Welt und die natürlichen Systeme werden von atmosphärischen Wirbeln beeinflusst – Tornados (Tornados), Hurrikanen, Taifunen, Wirbelstürmen und anderen Phänomenen. Die Hauptverschmutzungsquellen sind neben natürlichen Faktoren verschiedene Formen Wirtschaftstätigkeit Person. Anthropogene Einflüsse auf die Atmosphäre äußern sich nicht nur im Auftreten verschiedener Aerosole und Treibhausgase, sondern auch in einer Zunahme der Wasserdampfmenge und äußern sich in Form von Smog und saurem Regen. Treibhausgase verändern sich Temperaturregime Auf der Erdoberfläche verringern Emissionen bestimmter Gase das Volumen der Ozonschicht und tragen zur Bildung von Ozonlöchern bei. Die ethnosphärische Rolle der Erdatmosphäre ist groß.

Die Rolle der Atmosphäre in natürlichen Prozessen

Die Oberflächenatmosphäre in ihrem Zwischenzustand zwischen der Lithosphäre und Weltraum und seine Gaszusammensetzung schafft Bedingungen für das Leben von Organismen. Gleichzeitig hängen die Verwitterung und Intensität der Gesteinszerstörung sowie die Übertragung und Ansammlung von klastischem Material von der Menge, Art und Häufigkeit der Niederschläge, von der Häufigkeit und Stärke der Winde und insbesondere von der Lufttemperatur ab. Die Atmosphäre ist ein zentraler Bestandteil des Klimasystems. Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit, Bewölkung und Niederschlag, Wind – all das prägt das Wetter, also den sich ständig ändernden Zustand der Atmosphäre. Gleichzeitig charakterisieren dieselben Komponenten das Klima, also das durchschnittliche langfristige Wetterregime.

Die Zusammensetzung von Gasen, das Vorhandensein von Wolken und verschiedenen Verunreinigungen, sogenannte Aerosolpartikel (Asche, Staub, Wasserdampfpartikel), bestimmen die Eigenschaften des Durchgangs der Sonnenstrahlung durch die Atmosphäre und verhindern das Entweichen der Wärmestrahlung der Erde in den Weltraum.

Die Erdatmosphäre ist sehr mobil. Die darin ablaufenden Prozesse und Veränderungen seiner Gaszusammensetzung, Dicke, Trübung, Transparenz und das Vorhandensein bestimmter Aerosolpartikel darin beeinflussen sowohl das Wetter als auch das Klima.

Die Wirkung und Richtung natürlicher Prozesse sowie Leben und Aktivität auf der Erde werden durch die Sonneneinstrahlung bestimmt. Es liefert 99,98 % der der Erdoberfläche zugeführten Wärme. Jährlich sind das 134*1019 kcal. Diese Wärmemenge kann durch die Verbrennung von 200 Milliarden Tonnen Kohle gewonnen werden. Die Wasserstoffreserven, die diesen Fluss thermonuklearer Energie in der Sonnenmasse erzeugen, seien ausreichend, heißt es mindestens, für weitere 10 Milliarden Jahre, also für einen Zeitraum, der doppelt so lange dauert, wie unser Planet und sich selbst existieren.

Ungefähr 1/3 Gesamtzahl An der oberen Grenze der Atmosphäre ankommende Sonnenenergie wird in den Weltraum zurückreflektiert, 13 % werden von der Ozonschicht absorbiert (einschließlich fast der gesamten ultravioletten Strahlung). 7 % sind der Rest der Atmosphäre und nur 44 % erreichen die Erdoberfläche. Die gesamte Sonnenstrahlung, die pro Tag die Erde erreicht, entspricht der Energie, die die Menschheit im letzten Jahrtausend durch die Verbrennung aller Arten von Brennstoffen erhalten hat.

Die Menge und Art der Verteilung der Sonnenstrahlung auf der Erdoberfläche hängen eng von der Bewölkung und Transparenz der Atmosphäre ab. Die Menge der Streustrahlung wird durch die Höhe der Sonne über dem Horizont, die Transparenz der Atmosphäre, den Gehalt an Wasserdampf, Staub, die Gesamtmenge an Kohlendioxid usw. beeinflusst.

Die maximale Menge an Streustrahlung erreicht die Polarregionen. Je tiefer die Sonne über dem Horizont steht, desto weniger Wärme gelangt in einen bestimmten Bereich des Geländes.

Atmosphärische Transparenz und Bewölkung sind von großer Bedeutung. An einem bewölkten Sommertag ist es meist kälter als an einem klaren, da die Bewölkung tagsüber die Erwärmung der Erdoberfläche verhindert.

Der Staubgehalt der Atmosphäre spielt eine große Rolle bei der Wärmeverteilung. Die darin enthaltenen fein verteilten festen Staub- und Aschepartikel, die die Transparenz beeinträchtigen, wirken sich negativ auf die Verteilung der Sonnenstrahlung aus, die größtenteils reflektiert wird. Feine Partikel gelangen auf zwei Wegen in die Atmosphäre: entweder durch Asche, die bei Vulkanausbrüchen ausgestoßen wird, oder durch Wüstenstaub, der von Winden aus trockenen tropischen und subtropischen Regionen getragen wird. Besonders viel Staub entsteht bei Dürreperioden, wenn warme Luftströme ihn in die oberen Schichten der Atmosphäre befördern und dort lange verbleiben können. Nach dem Ausbruch des Krakatoa-Vulkans im Jahr 1883 verblieb Staub, der mehrere Dutzend Kilometer in die Atmosphäre geschleudert wurde, etwa drei Jahre lang in der Stratosphäre. Durch den Ausbruch des Vulkans El Chichon (Mexiko) im Jahr 1985 gelangte Staub nach Europa und führte zu einem leichten Rückgang der Oberflächentemperaturen.

Die Erdatmosphäre enthält unterschiedliche Mengen an Wasserdampf. In absoluten Gewichts- oder Volumenangaben liegt der Anteil zwischen 2 und 5 %.

Wasserdampf verstärkt ebenso wie Kohlendioxid den Treibhauseffekt. In den Wolken und Nebeln, die in der Atmosphäre entstehen, laufen besondere physikalische und chemische Prozesse ab.

Die Hauptquelle für den Eintritt von Wasserdampf in die Atmosphäre ist die Oberfläche des Weltozeans. Jährlich verdunstet daraus eine 95 bis 110 cm dicke Wasserschicht, ein Teil der Feuchtigkeit kehrt nach der Kondensation in den Ozean zurück, der andere wird durch Luftströmungen in Richtung der Kontinente geleitet. In Gebieten mit wechselnd-feuchtem Klima befeuchten Niederschläge den Boden, in feuchten Klimazonen bilden sie Reserven. Grundwasser. Somit ist die Atmosphäre ein Feuchtigkeitsspeicher und ein Niederschlagsreservoir. und Nebel, die sich in der Atmosphäre bilden, versorgen die Bodenbedeckung mit Feuchtigkeit und spielen dadurch eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Flora und Fauna.

Durch die Beweglichkeit der Atmosphäre verteilt sich die Luftfeuchtigkeit über die Erdoberfläche. Es zeichnet sich durch ein sehr komplexes System der Wind- und Druckverteilung aus. Aufgrund der Tatsache, dass die Atmosphäre in ständiger Bewegung ist, ändern sich Art und Ausmaß der Verteilung von Windströmen und Druck ständig. Das Ausmaß der Zirkulation variiert von mikrometeorologischer Größe mit einer Größe von nur wenigen hundert Metern bis zu einem globalen Maßstab von mehreren Zehntausend Kilometern. Riesige atmosphärische Wirbel sind an der Entstehung großräumiger Luftströmungssysteme beteiligt und bestimmen die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre. Darüber hinaus sind sie Quellen katastrophaler atmosphärischer Phänomene.

Die Verteilung der Wetter- und Klimabedingungen sowie die Funktionsweise lebender Materie hängen vom atmosphärischen Druck ab. Wenn der Luftdruck in kleinen Grenzen schwankt, spielt er keine entscheidende Rolle für das Wohlbefinden von Menschen und das Verhalten von Tieren und hat keinen Einfluss darauf physiologische Funktionen Pflanzen. Druckänderungen sind normalerweise mit Frontalphänomenen und Wetteränderungen verbunden.

Der Atmosphärendruck ist von grundlegender Bedeutung für die Entstehung des Windes, der als Reliefbildender Faktor einen starken Einfluss auf die Tier- und Pflanzenwelt hat.

Wind kann das Pflanzenwachstum unterdrücken und gleichzeitig die Samenübertragung fördern. Die Rolle des Windes bei der Gestaltung der Wetter- und Klimabedingungen ist groß. Es fungiert auch als Regulator der Meeresströmungen. Wind trägt als einer der exogenen Faktoren über große Entfernungen zur Erosion und Deflation von verwittertem Material bei.

Ökologische und geologische Rolle atmosphärischer Prozesse

Eine Abnahme der Transparenz der Atmosphäre aufgrund des Auftretens von Aerosolpartikeln und festem Staub beeinflusst die Verteilung der Sonnenstrahlung und erhöht die Albedo oder das Reflexionsvermögen. Verschiedene chemische Reaktionen, die zur Zersetzung von Ozon und zur Bildung von „Perlen“-Wolken aus Wasserdampf führen, führen zum gleichen Ergebnis. Globale Veränderung Reflexionsvermögen sowie Veränderungen in der Gaszusammensetzung der Atmosphäre, hauptsächlich Treibhausgase, sind die Ursache des Klimawandels.

Eine ungleichmäßige Erwärmung, die zu Unterschieden im atmosphärischen Druck in verschiedenen Teilen der Erdoberfläche führt, führt zu einer atmosphärischen Zirkulation, die das Kennzeichen der Troposphäre ist. Wenn ein Druckunterschied auftritt, strömt Luft aus den Bereichen Bluthochdruck zum Tiefdruckgebiet. Diese Bewegungen der Luftmassen bestimmen zusammen mit Feuchtigkeit und Temperatur die wichtigsten ökologischen und geologischen Merkmale atmosphärischer Prozesse.

Abhängig von der Geschwindigkeit verrichtet der Wind verschiedene geologische Arbeiten an der Erdoberfläche. Mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s schüttelt er dicke Äste, hebt und transportiert Staub und feinen Sand; bricht Äste mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s, transportiert Sand und Kies; Mit einer Geschwindigkeit von 30 m/s (Sturm) reißt er Hausdächer ab, entwurzelt Bäume, bricht Masten, bewegt Kieselsteine ​​und trägt kleine Trümmer mit sich, und ein Orkanwind mit einer Geschwindigkeit von 40 m/s zerstört Häuser, bricht und zerstört Strom Leitungsmasten, entwurzelt große Bäume.

Sturmböen und Tornados (Tornados) – atmosphärische Wirbel, die in der warmen Jahreszeit an starken atmosphärischen Fronten mit Geschwindigkeiten von bis zu 100 m/s entstehen, haben große negative Auswirkungen auf die Umwelt mit katastrophalen Folgen. Böen sind horizontale Wirbelstürme mit Orkanwindgeschwindigkeiten (bis zu 60-80 m/s). Sie werden oft von heftigen Regenfällen und Gewittern begleitet, die mehrere Minuten bis zu einer halben Stunde dauern können. Sturmböen bedecken Gebiete mit einer Breite von bis zu 50 km und legen eine Distanz von 200–250 km zurück. Ein Sturmböen in Moskau und der Region Moskau im Jahr 1998 beschädigten die Dächer vieler Häuser und stürzten Bäume um.

Tornados, genannt Nordamerika Tornados sind mächtige trichterförmige atmosphärische Wirbel, die oft mit Gewitterwolken einhergehen. Dabei handelt es sich um in der Mitte spitz zulaufende Luftsäulen mit einem Durchmesser von mehreren zehn bis hundert Metern. Ein Tornado sieht aus wie ein Trichter, der dem Rüssel eines Elefanten sehr ähnlich ist und aus den Wolken herabsteigt oder von der Erdoberfläche aufsteigt. Der Tornado verfügt über eine starke Verdünnung und eine hohe Rotationsgeschwindigkeit und bewegt sich bis zu mehreren hundert Kilometern, wobei er Staub und Wasser aus Stauseen usw. ansaugt verschiedene Artikel. Mächtige Tornados werden von Gewittern und Regen begleitet und haben eine große Zerstörungskraft.

Tornados treten selten in subpolaren oder äquatorialen Regionen auf, wo es ständig kalt oder heiß ist. Im offenen Ozean gibt es nur wenige Tornados. Tornados kommen in Europa, Japan, Australien und den USA vor, in Russland sind sie besonders häufig in der zentralen Schwarzerderegion, in den Regionen Moskau, Jaroslawl, Nischni Nowgorod und Iwanowo.

Tornados heben und bewegen Autos, Häuser, Kutschen und Brücken. Besonders zerstörerische Tornados werden in den Vereinigten Staaten beobachtet. Jedes Jahr gibt es 450 bis 1500 Tornados mit einer durchschnittlichen Todesrate von etwa 100 Menschen. Tornados sind schnell wirkende, katastrophale atmosphärische Prozesse. Sie bilden sich in nur 20–30 Minuten und haben eine Lebensdauer von 30 Minuten. Daher ist es nahezu unmöglich, den Zeitpunkt und Ort von Tornados vorherzusagen.

Andere zerstörerische, aber langanhaltende atmosphärische Wirbel sind Zyklone. Sie entstehen durch einen Druckunterschied, der unter bestimmten Bedingungen zur Entstehung einer kreisförmigen Bewegung von Luftströmen beiträgt. Atmosphärische Wirbel entstehen um mächtige Aufwärtsströme feuchter, warmer Luft und rotieren mit hoher Geschwindigkeit im Uhrzeigersinn auf der Südhalbkugel und gegen den Uhrzeigersinn auf der Nordhalbkugel. Wirbelstürme entstehen im Gegensatz zu Tornados über Ozeanen und entfalten ihre zerstörerische Wirkung über Kontinente. Die wichtigsten zerstörerischen Faktoren sind starke Winde, starke Niederschläge in Form von Schneefall, Regengüsse, Hagel und Überschwemmungen. Winde mit Geschwindigkeiten von 19 – 30 m/s bilden einen Sturm, 30 – 35 m/s – einen Sturm und mehr als 35 m/s – einen Hurrikan.

Tropische Wirbelstürme – Hurrikane und Taifune – haben eine durchschnittliche Breite von mehreren hundert Kilometern. Die Windgeschwindigkeit innerhalb des Zyklons erreicht Hurrikanstärke. Tropische Wirbelstürme dauern mehrere Tage bis mehrere Wochen und bewegen sich mit Geschwindigkeiten von 50 bis 200 km/h. Zyklone in mittleren Breiten haben einen größeren Durchmesser. Ihre Querausdehnung reicht von tausend bis mehreren tausend Kilometern und die Windgeschwindigkeit ist stürmisch. Sie bewegen sich auf der Nordhalbkugel von Westen her und werden von Hagel und Schneefall begleitet, die katastrophalen Charakter haben. Gemessen an der Zahl der Opfer und der verursachten Schäden sind Wirbelstürme und damit verbundene Hurrikane und Taifune nach Überschwemmungen die größten natürlichen atmosphärischen Phänomene. In dicht besiedelten Gebieten Asiens liegt die Zahl der Todesopfer durch Hurrikane bei Tausenden. 1991 in Bangladesch, während eines Hurrikans, der die Formation verursachte Meereswellen 6 m hoch, 125.000 Menschen starben. Taifune richten in den USA großen Schaden an. Gleichzeitig sterben Dutzende und Hunderte Menschen. In Westeuropa verursachen Hurrikane weniger Schäden.

Gewitter gelten als katastrophales atmosphärisches Phänomen. Sie entstehen, wenn warme, feuchte Luft sehr schnell aufsteigt. An der Grenze der tropischen und subtropischen Zone kommt es 90–100 Tage im Jahr zu Gewittern, in der gemäßigten Zone 10–30 Tage. In unserem Land kommt es im Nordkaukasus zu den meisten Gewittern.

Gewitter dauern normalerweise weniger als eine Stunde. Besonders gefährlich sind starke Regenfälle, Hagel, Blitzeinschläge, Windböen und vertikale Luftströmungen. Die Hagelgefahr wird durch die Größe der Hagelkörner bestimmt. Im Nordkaukasus erreichte die Masse der Hagelkörner einst 0,5 kg und in Indien wurden Hagelkörner mit einem Gewicht von 7 kg registriert. Die städtisch gefährlichsten Gebiete unseres Landes liegen im Nordkaukasus. Im Juli 1992 beschädigte Hagel den Flughafen. Mineralwasser» 18 Flugzeuge.

Zu den gefährlichen atmosphärischen Phänomenen zählen Blitze. Sie töten Menschen und Vieh, verursachen Brände und beschädigen das Stromnetz. Weltweit sterben jedes Jahr etwa 10.000 Menschen an Gewittern und deren Folgen. Darüber hinaus ist in einigen Gebieten Afrikas, Frankreichs und der USA die Zahl der Opfer durch Blitze höher als durch andere Naturphänomene. Der jährliche wirtschaftliche Schaden durch Gewitter in den Vereinigten Staaten beträgt mindestens 700 Millionen US-Dollar.

Dürren sind typisch für Wüsten-, Steppen- und Waldsteppengebiete. Mangelnde Niederschläge führen zur Austrocknung des Bodens, zu einem Absinken des Grundwasserspiegels und in Stauseen bis zur völligen Austrocknung. Feuchtigkeitsmangel führt zum Absterben von Vegetation und Nutzpflanzen. Besonders schwerwiegend sind Dürren in Afrika, im Nahen und Mittleren Osten, in Zentralasien und im Süden Nordamerikas.

Dürren verändern die Lebensbedingungen der Menschen und beeinträchtigen die natürliche Umwelt durch Prozesse wie Bodenversalzung, trockene Winde, Staubstürme, Bodenerosion und Waldbrände. Besonders schwerwiegend sind Brände während der Dürre in Taiga-Regionen, tropischen und subtropischen Wäldern und Savannen.

Dürren sind kurzfristige Prozesse, die eine Saison andauern. Dauern Dürren länger als zwei Saisons, drohen Hungersnöte und Massensterben. Typischerweise betrifft die Dürre das Territorium eines oder mehrerer Länder. Besonders häufig kommt es in der Sahelzone Afrikas zu langanhaltenden Dürren mit tragischen Folgen.

Atmosphärische Phänomene wie Schneefälle, kurzfristige Starkregen und langanhaltende Dauerregen verursachen große Schäden. Schneefälle verursachen in den Bergen gewaltige Lawinen, schnelles Schmelzen des gefallenen Schnees und anhaltende Regenfälle führen zu Überschwemmungen. Die riesigen Wassermassen, die vor allem in baumlosen Gebieten auf die Erdoberfläche fallen, führen zu starker Bodenerosion. Es gibt ein starkes Wachstum von Gully-Beam-Systemen. Überschwemmungen treten als Folge großer Überschwemmungen in Zeiten starker Niederschläge oder Hochwasser nach plötzlicher Erwärmung oder Schneeschmelze im Frühjahr auf und sind daher atmosphärischen Phänomenen (sie werden im Kapitel über die ökologische Rolle der Hydrosphäre erörtert).

Anthropogene atmosphärische Veränderungen

Derzeit gibt es viele verschiedene Quellen anthropogener Natur, verursacht Luftverschmutzung und führt zu schwerwiegenden Störungen des ökologischen Gleichgewichts. Vom Ausmaß her haben zwei Quellen den größten Einfluss auf die Atmosphäre: Verkehr und Industrie. Im Durchschnitt entfallen etwa 60 % der gesamten Luftverschmutzung auf den Verkehr, 15 auf die Industrie, 15 auf Wärmeenergie und 10 % auf Technologien zur Vernichtung von Haus- und Industrieabfällen.

Der Transport emittiert je nach verwendetem Kraftstoff und Art der Oxidationsmittel Stickoxide, Schwefel, Oxide und Dioxide von Kohlenstoff, Blei und seinen Verbindungen, Ruß und Benzopyren (ein Stoff aus der Gruppe der polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe). ein starkes Karzinogen, Krebs verursachen Haut).

Die Industrie emittiert Schwefeldioxid, Kohlenoxide und -dioxide, Kohlenwasserstoffe, Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Schwefelsäure, Phenol, Chlor, Fluor und andere chemische Verbindungen in die Atmosphäre. Die dominierende Stellung bei den Emissionen (bis zu 85 %) nimmt jedoch Staub ein.

Durch die Verschmutzung verändert sich die Transparenz der Atmosphäre, es entstehen Aerosole, Smog und saurer Regen.

Aerosole sind dispergierte Systeme, die aus Partikeln bestehen solide oder Flüssigkeitstropfen, die in einer gasförmigen Umgebung schweben. Die Partikelgröße der dispergierten Phase beträgt üblicherweise 10 -3 -10 -7 cm. Abhängig von der Zusammensetzung der dispergierten Phase werden Aerosole in zwei Gruppen eingeteilt. Eine davon umfasst Aerosole, die aus in einem gasförmigen Medium dispergierten Feststoffpartikeln bestehen, die zweite umfasst Aerosole, die eine Mischung aus gasförmigen und flüssigen Phasen darstellen. Erstere werden Rauch genannt, letztere Nebel. Bei ihrer Entstehung spielen Kondensationszentren eine wichtige Rolle. Als Kondensationskeime fungieren Vulkanasche, kosmischer Staub, Industrieabgase, verschiedene Bakterien usw. Die Zahl der möglichen Konzentrationskerne nimmt ständig zu. Wenn beispielsweise trockenes Gras auf einer Fläche von 4000 m 2 durch einen Brand zerstört wird, entstehen durchschnittlich 11 * 10 22 Aerosolkerne.

Aerosole begannen sich seit der Entstehung unseres Planeten zu bilden und beeinflussten die natürlichen Bedingungen. Ihre Menge und Wirkung, im Einklang mit dem allgemeinen Stoffkreislauf in der Natur, führten jedoch nicht zu tiefgreifenden Umweltveränderungen. Anthropogene Faktoren ihrer Entstehung haben dieses Gleichgewicht hin zu einer erheblichen Überlastung der Biosphäre verschoben. Diese Eigenschaft ist besonders deutlich zu erkennen, seit die Menschheit begonnen hat, speziell hergestellte Aerosole sowohl in Form von Giftstoffen als auch zum Pflanzenschutz einzusetzen.

Am gefährlichsten für die Vegetation sind Aerosole aus Schwefeldioxid, Fluorwasserstoff und Stickstoff. Bei Kontakt mit einer feuchten Blattoberfläche bilden sie Säuren, die sich schädlich auf Lebewesen auswirken. Säurenebel gelangen mit der eingeatmeten Luft in die Atmungsorgane von Tieren und Menschen und wirken aggressiv auf die Schleimhäute. Einige von ihnen zersetzen lebendes Gewebe und radioaktive Aerosole verursachen Krebs. Unter den radioaktiven Isotopen ist Sg 90 nicht nur wegen seiner Karzinogenität besonders gefährlich, sondern auch als Analogon von Kalzium, das es in den Knochen von Organismen ersetzt und zu deren Zersetzung führt.

Bei nuklearen Explosionen bilden sich in der Atmosphäre radioaktive Aerosolwolken. Kleine Partikel mit einem Radius von 1 – 10 Mikrometern fallen nicht nur in die oberen Schichten der Troposphäre, sondern auch in die Stratosphäre, wo sie lange verbleiben können. Aerosolwolken entstehen auch beim Betrieb von Reaktoren in Industrieanlagen, die Kernbrennstoffe produzieren, sowie bei Unfällen in Kernkraftwerken.

Smog ist eine Mischung aus Aerosolen mit flüssigen und festen dispergierten Phasen, die einen nebligen Vorhang über Industriegebieten und Großstädten bilden.

Es gibt drei Arten von Smog: eisiger, nasser und trockener Smog. Eissmog wird Alaska-Smog genannt. Hierbei handelt es sich um eine Kombination gasförmiger Schadstoffe mit der Zugabe von Staubpartikeln und Eiskristallen, die beim Gefrieren von Nebel- und Dampftröpfchen aus Heizungsanlagen entstehen.

Nasssmog oder Londoner Smog wird manchmal auch Wintersmog genannt. Es handelt sich um eine Mischung aus gasförmigen Schadstoffen (hauptsächlich Schwefeldioxid), Staubpartikeln und Nebeltröpfchen. Die meteorologische Voraussetzung für die Entstehung von Wintersmog ist windstilles Wetter, bei dem sich über der Bodenschicht kalter Luft (unter 700 m) eine Warmluftschicht befindet. Dabei findet nicht nur horizontaler, sondern auch vertikaler Austausch statt. Schadstoffe, die meist in hohen Schichten verteilt sind, reichern sich dabei in der Oberflächenschicht an.

Trockensmog entsteht in Sommerzeit, und wird oft als Smog vom Typ Los Angeles bezeichnet. Es ist eine Mischung aus Ozon, Kohlenmonoxid, Stickoxide und Säuredämpfe. Dieser Smog entsteht durch den Abbau von Schadstoffen durch Sonnenstrahlung, insbesondere durch deren ultravioletten Anteil. Die meteorologische Voraussetzung ist eine atmosphärische Inversion, die sich im Auftreten einer Schicht kalter Luft über warmer Luft äußert. Typischerweise werden Gase und feste Partikel, die von warmen Luftströmen angehoben werden, dann in die oberen kalten Schichten verteilt, in diesem Fall sammeln sie sich jedoch in der Inversionsschicht an. Bei der Photolyse zersetzen sich Stickstoffdioxide, die bei der Verbrennung von Kraftstoff in Automotoren entstehen:

NEIN 2 → NEIN + O

Dann erfolgt die Ozonsynthese:

O + O 2 + M → O 3 + M

NEIN + O → NEIN 2

Photodissoziationsprozesse werden von einem gelbgrünen Leuchten begleitet.

Darüber hinaus kommt es zu Reaktionen vom Typ: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4, d.h. es entsteht starke Schwefelsäure.

Bei einer Änderung der meteorologischen Bedingungen (Auftreten von Wind oder einer Änderung der Luftfeuchtigkeit) löst sich die kalte Luft auf und der Smog verschwindet.

Das Vorhandensein krebserregender Stoffe im Smog führt zu Atembeschwerden, Schleimhautreizungen, Durchblutungsstörungen, asthmatischem Ersticken und oft zum Tod. Besonders für kleine Kinder ist Smog gefährlich.

Saurer Regen ist atmosphärischer Niederschlag, der durch industrielle Emissionen von Schwefeloxiden, Stickstoff und darin gelösten Dämpfen von Perchlorsäure und Chlor angesäuert wird. Bei der Verbrennung von Kohle und Gas wird der größte Teil des darin enthaltenen Schwefels, sowohl in Form von Oxid als auch in Verbindungen mit Eisen, insbesondere in Pyrit, Pyrrhotit, Chalkopyrit usw., in Schwefeloxid umgewandelt, das zusammen wird zusammen mit Kohlendioxid in die Atmosphäre abgegeben. Bei der Verbindung von Luftstickstoff und technischen Emissionen mit Sauerstoff entstehen verschiedene Stickoxide, wobei die Menge der gebildeten Stickoxide von der Verbrennungstemperatur abhängt. Der Großteil der Stickoxide entsteht beim Betrieb von Fahrzeugen und Diesellokomotiven, ein kleinerer Teil entsteht im Energiesektor und in Industriebetrieben. Schwefel- und Stickoxide sind die wichtigsten Säurebildner. Bei der Reaktion mit Luftsauerstoff und darin enthaltenem Wasserdampf entstehen Schwefel- und Salpetersäure.

Es ist bekannt, dass Basen-Säure-Gleichgewicht Die Umgebung wird durch den pH-Wert bestimmt. Eine neutrale Umgebung hat einen pH-Wert von 7, eine saure Umgebung hat einen pH-Wert von 0 und eine alkalische Umgebung hat einen pH-Wert von 14. In der Neuzeit liegt der pH-Wert des Regenwassers bei 5,6, in der jüngeren Vergangenheit jedoch bei 5,6 war neutral. Ein Absinken des pH-Wertes um eins entspricht einem Anstieg des Säuregehalts um das Zehnfache und daher fällt derzeit fast überall Regen mit erhöhtem Säuregehalt. Der in Westeuropa gemessene maximale Säuregehalt des Regens betrug 4-3,5 pH. Dabei ist zu berücksichtigen, dass ein pH-Wert von 4-4,5 für die meisten Fische tödlich ist.

Saurer Regen hat eine aggressive Wirkung auf die Vegetation, Industrie- und Wohngebäude der Erde und trägt zu einer erheblichen Beschleunigung der Verwitterung freiliegender Gesteine ​​bei. Ein erhöhter Säuregehalt verhindert die Selbstregulierung der Neutralisierung von Böden, in denen sich Nährstoffe lösen. Dies führt wiederum zu einem starken Ertragsrückgang und einer Verschlechterung der Vegetationsdecke. Der Säuregehalt des Bodens fördert die Freisetzung gebundener schwerer Böden, die nach und nach von den Pflanzen aufgenommen werden, schwere Gewebeschäden verursachen und in die menschliche Nahrungskette eindringen.

Änderung des Alkali-Säure-Potenzials Meerwasser, insbesondere in flachen Gewässern, führt zum Fortpflanzungsstopp vieler Wirbelloser, führt zum Tod von Fischen und stört das ökologische Gleichgewicht in den Ozeanen.

Durch sauren Regen drohen Wälder zu zerstören Westeuropa, Baltikum, Karelien, Ural, Sibirien und Kanada.

Die Meteorologie befasst sich mit langfristigen Schwankungen und die Klimatologie befasst sich mit langfristigen Schwankungen.

Die Dicke der Atmosphäre beträgt 1500 km von der Erdoberfläche entfernt. Die Gesamtmasse der Luft, also des Gasgemisches, aus dem die Atmosphäre besteht, beträgt 5,1-5,3 * 10^15 Tonnen. Die Molekularmasse sauberer trockener Luft beträgt 29. Der Druck bei 0 °C auf Meereshöhe beträgt 101.325 Pa oder 760 mm. rt. Kunst.; kritische Temperatur - 140,7 °C; kritischer Druck 3,7 MPa. Die Löslichkeit von Luft in Wasser beträgt bei 0 °C 0,036 %, bei 25 °C - 0,22 %.

Der physikalische Zustand der Atmosphäre wird bestimmt. Grundparameter der Atmosphäre: Luftdichte, Druck, Temperatur und Zusammensetzung. Mit zunehmender Höhe nimmt die Luftdichte ab. Auch die Temperatur ändert sich mit Höhenunterschieden. Vertikal zeichnet sich durch unterschiedliche Temperatur- und elektrische Eigenschaften sowie unterschiedliche Luftbedingungen aus. Abhängig von der Temperatur in der Atmosphäre werden folgende Hauptschichten unterschieden: Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre, Exosphäre (Streusphäre). Die Übergangsbereiche der Atmosphäre zwischen benachbarten Schalen werden Tropopause, Stratopause usw. genannt.

Troposphäre- Die untere, am meisten untersuchte Haupthöhe in den Polarregionen beträgt 8-10 km, in gemäßigten Breiten bis zu 10-12 km, am Äquator - 16-18 km. Die Troposphäre enthält etwa 80–90 % der Gesamtmasse der Atmosphäre und fast den gesamten Wasserdampf. Bei einem Anstieg alle 100 m sinkt die Temperatur in der Troposphäre um durchschnittlich 0,65 °C und erreicht im oberen Teil -53 °C. Diese obere Schicht der Troposphäre wird Tropopause genannt. Turbulenzen und Konvektion sind in der Troposphäre stark ausgeprägt, der überwiegende Teil ist konzentriert, Wolken entstehen und entwickeln sich.

Stratosphäre- eine Schicht der Atmosphäre in einer Höhe von 11-50 km. Gekennzeichnet durch eine leichte Temperaturänderung in der 11-25 km-Schicht (untere Schicht der Stratosphäre) und einen Anstieg der 25-40 km-Schicht von -56,5 auf 0,8 °C (obere Schicht der Stratosphäre oder Inversionsregion). Nachdem die Temperatur in etwa 40 km Höhe einen Wert von 273 K (0 °C) erreicht hat, bleibt sie bis zu einer Höhe von 55 km konstant. Dieser Bereich konstanter Temperatur wird Stratopause genannt und ist die Grenze zwischen Stratosphäre und Mesosphäre.

In der Stratosphäre befindet sich die Schicht Ozonosphäre(„Ozonschicht“, in einer Höhe von 15-20 bis 55-60 km), die die Obergrenze des Lebens bestimmt. Ein wichtiger Bestandteil der Stratosphäre und Mesosphäre ist Ozon, das durch photochemische Reaktionen am intensivsten in einer Höhe von 30 km entsteht. Die Gesamtmasse des Ozons läge bei normaler Druck eine 1,7-4 mm dicke Schicht, die jedoch ausreicht, um lebenszerstörendes Ultraviolett zu absorbieren. Ozon wird zerstört, wenn es mit freien Radikalen, Stickoxiden und halogenhaltigen Verbindungen (einschließlich „Freonen“) interagiert. Ozon – eine Allotropie von Sauerstoff – entsteht durch die folgende chemische Reaktion, normalerweise nach Regen, wenn die resultierende Verbindung in die oberen Schichten der Troposphäre aufsteigt; Ozon hat einen spezifischen Geruch.

In der Stratosphäre bleibt der Großteil des kurzwelligen Anteils der ultravioletten Strahlung (180–200 nm) erhalten und die Energie der Kurzwellen wird umgewandelt. Unter dem Einfluss dieser Strahlen verändern sich Magnetfelder, Moleküle zerfallen, es kommt zu Ionisierung, Neubildung von Gasen und anderem Chemische Komponenten. Diese Prozesse können in Form von Nordlichtern, Blitzen und anderen Lichtern beobachtet werden. In der Stratosphäre gibt es fast keinen Wasserdampf.

Mesosphäre beginnt in einer Höhe von 50 km und erstreckt sich auf 80-90 km. bis zu einer Höhe von 75-85 km sinkt die Temperatur auf -88 °C. Die obere Grenze der Mesosphäre ist die Mesopause.

Thermosphäre(ein anderer Name ist die Ionosphäre) – die der Mesosphäre folgende Schicht der Atmosphäre – beginnt in einer Höhe von 80-90 km und erstreckt sich bis zu 800 km. Die Lufttemperatur in der Thermosphäre steigt schnell und stetig an und erreicht mehrere Hundert und sogar Tausende Grad.

Exosphäre- Ausbreitungszone, der äußere Teil der Thermosphäre, oberhalb von 800 km gelegen. Das Gas in der Exosphäre ist sehr verdünnt und von hier aus entweichen seine Partikel in den interplanetaren Raum (Dissipation).
Bis zu einer Höhe von 100 km ist die Atmosphäre ein homogenes (einphasiges), gut gemischtes Gasgemisch. In höheren Schichten hängt die Verteilung der Gase über die Höhe von ihrem Molekulargewicht ab; die Konzentration schwererer Gase nimmt mit der Entfernung von der Erdoberfläche schneller ab. Aufgrund einer Abnahme der Gasdichte sinkt die Temperatur von 0 °C in der Stratosphäre auf -110 °C in der Mesosphäre. Allerdings entspricht die kinetische Energie einzelner Teilchen in Höhen von 200–250 km einer Temperatur von etwa 1500 °C. Oberhalb von 200 km werden erhebliche zeitliche und räumliche Schwankungen der Temperatur und Gasdichte beobachtet.

In einer Höhe von etwa 2000–3000 km verwandelt sich die Exosphäre allmählich in das sogenannte weltraumnahe Vakuum, das mit hochverdünnten Teilchen interplanetaren Gases, hauptsächlich Wasserstoffatomen, gefüllt ist. Doch dieses Gas stellt nur einen Teil der interplanetaren Materie dar. Der andere Teil besteht aus Staubpartikeln kometen- und meteorischen Ursprungs. Zusätzlich zu diesen extrem verdünnten Teilchen dringt elektromagnetische und korpuskuläre Strahlung solaren und galaktischen Ursprungs in diesen Raum ein.

Die Troposphäre macht etwa 80 % der Masse der Atmosphäre aus, die Stratosphäre etwa 20 %; Die Masse der Mesosphäre beträgt nicht mehr als 0,3 %, die Thermosphäre beträgt weniger als 0,05 % der Gesamtmasse der Atmosphäre. Anhand der elektrischen Eigenschaften in der Atmosphäre werden Neutronosphäre und Ionosphäre unterschieden. Derzeit geht man davon aus, dass sich die Atmosphäre bis in eine Höhe von 2000–3000 km erstreckt.

Abhängig von der Zusammensetzung des Gases in der Atmosphäre werden Homosphäre und Heterosphäre unterschieden. Heterosphäre- Dies ist der Bereich, in dem die Schwerkraft die Trennung von Gasen beeinflusst, weil ihre Vermischung in einer solchen Höhe ist unbedeutend. Dies impliziert eine variable Zusammensetzung der Heterosphäre. Darunter liegt ein gut gemischter, homogener Teil der Atmosphäre, der Homosphäre genannt wird. Die Grenze zwischen diesen Schichten wird Turbopause genannt; sie liegt in einer Höhe von etwa 120 km.

Der atmosphärische Druck ist der Druck der atmosphärischen Luft auf darin befindliche Objekte und die Erdoberfläche. Der normale Luftdruck beträgt 760 mmHg. Kunst. (101.325 Pa). Mit jedem Kilometer Höhenunterschied sinkt der Druck um 100 mm.

Atmosphärische Komposition

Die Lufthülle der Erde besteht hauptsächlich aus Gasen und verschiedenen Verunreinigungen (Staub, Wassertropfen, Eiskristalle, Meersalze, Verbrennungsprodukte), deren Menge nicht konstant ist. Die Hauptgase sind Stickstoff (78 %), Sauerstoff (21 %) und Argon (0,93 %). Die Konzentration der Gase, aus denen die Atmosphäre besteht, ist nahezu konstant, mit Ausnahme von Kohlendioxid CO2 (0,03 %).

Die Atmosphäre enthält außerdem SO2, CH4, NH3, CO, Kohlenwasserstoffe, HC1, HF, Hg-Dampf, I2 sowie NO und viele andere Gase in geringen Mengen. Die Troposphäre enthält ständig eine große Menge an suspendierten festen und flüssigen Partikeln (Aerosol).