Александр Петелин - Естествознание

Рис. 16.Карта, иллюстрирующая расположение основных тектонических плит

Атмосфера – самая легкая из всех оболочек Земли. Ее масса составляет всего одну стотысячную долю процента (0,00001 %) массы земного шара. Под действием силы тяжести верхние слои воздуха давят на нижележащие. Наибольшее значение атмосферное давление имеет у поверхности Земли – 10 5Па. Такое же давление оказывает водяной столб высотой 10 м. Давление атмосферы уменьшается с высотой, с высотой же уменьшается и ее плотность. Около 50 % всей массы атмосферы сосредоточено в ее нижнем пятикилометровом слое, там, где мы сами обитаем. Первоначально атмосфера состояла из углекислого газа и азота с некоторым количеством водорода и паров воды. К нашему времени ее состав сильно изменился. Причина этого изменения кроется в появлении жизни на поверхности Земли и ее влиянии на атмосферу. За всю историю существования биосферы – около трех миллиардов лет – живые организмы постепенно приспособили состав атмосферы к своему жизненному циклу. Точнее, произошло взаимное приспособление биосферы и атмосферы: организмы менялись под воздействием внешней среды и сами меняли ее состав так, чтобы их существование могло продолжаться.

Газовую оболочку Земли, так же как и твердую, разделяют на несколько слоев, отличающихся по своим свойствам. Слои эти расположены на разной высоте от поверхности Земли, между ними нет четких границ, они постепенно переходят друг в друга, но примерные высоты и средние свойства слоев обычно приводят. На рис. 17 (см. вкладку) даны названия атмосферных слоев, показано их расположение и ход изменения температуры при увеличении расстояния от поверхности Земли.

Самый нижний слой вблизи земной поверхности, уровень которой отсчитывают от уровня моря, распространяется до высот от 12 до 17 км в зависимости от географической широты и атмосферных условий. Это тропосфера . Тропосфера вместе с гидросферой – это зоны жизни Земли. За пределами этих геосфер живая природа сама по себе существовать не может. Выше тропосферы расположена стратосфера , знаменитая тем, что внутри нее на высотах от 20 до 35 км имеется озоновый слой – природный экран, предохраняющий все живое на Земле от губительного ультрафиолетового излучения Солнца. Верхняя граница стратосферы находится на высотах 50–60 км. Еще выше лежит срединный слой атмосферы – мезосфера («мезос» – значит средний в переводе с латинского языка). Здесь возникают самые высокие на Земле тонкие облака. При освещении Солнцем из-за горизонта эти облака блестят, поэтому их называют серебристыми облаками. Природа серебристых облаков изучена пока не полностью. Предполагается, что они состоят из мелкой пыли, занесенной потоками воздуха на большие высоты. Переходные между атмосферными слоями области носят название пауз –

тропопауза, стратопауза, мезопауза . Их толщины невелики, от нескольких сотен метров до нескольких километров.

Между высотами 80 и 800 км расположена термосфера . Она характеризуется тем, что излучение Солнца нагревает находящийся на этих высотах очень разреженный газ. Чем дальше от Земли, тем выше температура в термосфере, на высотах 500–600 км она превышает 1500 °C. В термосфере газы находятся по большей части в атомарном состоянии. Под действием ультрафиолетового излучения Солнца нейтральные атомы теряют часть своих электронов. Такие атомы приобретают электрический заряд и называются ионами . Газы, содержащие ионы, т. е. частично заряженные газы, называются ионизированными . Поэтому термосферу, содержащую ионизированные газы, называют также ионосферой . Ионосфера влияет на распространение радиоволн. Ионизированные газы отражают радиоволны среднего и короткого диапазонов длин. Эти радиоволны вновь возвращаются на земную поверхность, но уже на значительном удалении от места радиопередачи. Таким образом, ионосфера позволяет осуществлять дальнюю радиосвязь без помощи ретрансляторов.

Экзосфера – самая верхняя, очень сильно разреженная часть атмосферы. Газ, существующий в экзосфере, для нас – это почти полная пустота. Однако, если сравнивать его с пустотой межпланетного пространства, которое существует на расстояниях нескольких миллионов километров от поверхности Земли, то его плотность в сотни раз больше. Определенное значение расположения верхней границы экзосферы указать трудно. Но считается, что на высотах 1500–2000 км отличить космическое пространство от шлейфа земной атмосферы становится почти невозможно.