Вертикальное строение атмосферы

Вертикальное строение атмосферы

Тропосфера

Её верхняя граница находится  на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических  широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха  и около 90 % всего имеющегося в  атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и  конвекция, возникают облака, развиваются  циклоны и антициклоны. Температура  убывает с ростом высоты со средним  вертикальным градиентом 0,65°/100 м

Тропопауза

Переходный слой от тропосферы к  стратосфере, слой атмосферы, в котором  прекращается снижение температуры  с высотой.

Стратосфера

Слой атмосферы, располагающийся  на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и  повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.

Стратопауза

Пограничный слой атмосферы между  стратосферой и мезосферой. В вертикальном распределении температуры имеет  место максимум (около 0 °C).

Мезосфера

Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80—90 км. Температура  с высотой понижается со средним  вертикальным градиентом (0,25—0,3)°/100 м. Основным энергетическим процессом  является лучистый теплообмен. Сложные  фотохимические процессы с участием свободных радикалов, колебательно возбуждённых молекул и т. д. обусловливают  свечение атмосферы.

Мезопауза

Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении  температуры имеет место минимум (около —90 °C).

Линия Кармана

Высота над уровнем моря, которая  условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли  и космосом. Линия Кармана находится  на высоте 100 км над уровнем моря.

Граница атмосферы Земли

Принято считать, что граница атмосферы  Земли и ионосферы находится  на высоте 118 километров. Это показывает анализ параметров движения высокоэнергетических частиц, перемещающихся в атмосфере  и ионосфере.

Термосфера

Верхний предел — около 800 км. Температура  растёт до высот 200—300 км, где достигает  значений порядка 1500 К, после чего остаётся почти постоянной до больших высот. Под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит ионизация воздуха («полярные сияния») — основные области ионосферы лежат внутри термосферы. На высотах свыше 300 км преобладает атомарный кислород. Верхний предел термосферы в значительной степени определяется текущей активностью Солнца. В периоды низкой активности происходит заметное уменьшение размеров этого слоя.

Термопауза

Область атмосферы прилегающая сверху к термосфере. В этой области поглощение солнечного излучения незначительно и температура фактически не меняется с высотой.

Экзосфера (сфера рассеяния)

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя  часть термосферы, расположенная  выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его  частиц в межпланетное пространство (диссипация).

До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких  слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых  газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура  понижается от 0 °C в стратосфере  до −110 °C в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует температуре ~150 °C. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве.

На высоте около 2000—3500 км экзосфера  постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные частицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы  — около 20 %; масса мезосферы —  не более 0,3 %, термосферы — менее 0,05 % от общей массы атмосферы. На основании  электрических свойств в атмосфере  выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают, что атмосфера простирается до высоты 2000—3000 км.

В зависимости от состава газа в  атмосфере выделяют гомосферу и  гетеросферу. Гетеросфера — это  область, где гравитация оказывает  влияние на разделение газов, так  как их перемешивание на такой  высоте незначительно. Отсюда следует  переменный состав гетеросферы. Ниже её лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы, называемая гомосфера. Граница между этими  слоями называется турбопаузой, она  лежит на высоте около 120 км.