Физические свойства атмосферы
Физические свойства атмосферы, от которых в первую очередь зависит развитие географической оболочки: температура, давление, плотность, электро-, теплопроводность и др. Физические свойства меняются как по латерали, так и по высоте. Температура. Способность атмосферы пропускать коротковолновое излучение Солнца и задерживать длинноволновое излучение Земли называют оранжерейным эффектом. Солнечные лучи, проходя через атмосферу, почти не нагревают ее. Они нагревают поверхность Земли, а уже от нагретой поверхности Земли тепло передастся прилегающим слоям воздуха. Кроме того, некоторые виды лучей (длинноволновые) поглощаются находящимися в атмосфере водяными парами, углекислым газом и частичками пыли. Благодаря оранжерейному эффекту средняя температура земной поверхности на 38°С выше, чем она была бы при отсутствии атмосферы. Наиболее теплый воздух – у поверхности Земли. При поднятии вверх температура воздуха в тропосфере понижается в среднем на 6°С на каждый километр. Среднегодовая температуравоздуха у земной поверхности + 14°С. Она варьирует в широких пределах: от + 58°С в тропических пустынях до – 88°С в Антарктиде.
Давление. Если воздух имеет массу, он должен оказывать давление на все предметы, находящиеся на поверхности Земли. Давление, оказываемое атмосферой на земную поверхность, составляет на уровне моря в среднем 1013 мб.Самое высокое давление, приведенное к уровню моря, зарегистрировано в Азии (1080 мб), самое низкое – в Тихом океане (887 мб). С высотой давление убывает, так как мощность вышележащего слоя атмосферы уменьшается. На уровне 5 кмдавление почти вдвое ниже, чем на уровне моря. Давление изменяется в результате перемещений воздуха – его оттока из одного места и притока в другое. Перемещения эти связаны с различиями в плотности воздуха, возникающими при неравномерном нагревании его от подстилающей поверхности. Плотность воздуха у поверхности земли в среднем равна 1250 г/м3,на высоте 5 км – 735 г/м3, 20 км – 87 г/м3. Перемещение воздуха в горизонтальном ивертикальном направлениях приводит к обмену тепла и влаги на земной поверхности и в нижнем слое атмосферы. Движение воздуха в горизонтальном направлении называют ветром. Скорость ветра у земной поверхности 5 – 10 м/сек, максимально – более 50 м/сек. В высоких слоях атмосферы наблюдаются скорости 100 м/секи более. Вертикальное перемещение воздуха происходит со скоростью от нескольких метров до 10 – 20 м/сек. Вода в атмосфере.В земной атмосфере содержится около 14 000 км3 водяного пара. Вода попадает в атмосферу в основном в результате испарения с подстилающей поверхности Мирового океана, морей, рек, озер, болот, ледников и транспирации растений. В воздухе, насыщенном водяными парами, при понижении его температуры происходит конденсация – вода из газообразного состояния переходит в жидкое, или сублимация – из газообразного состояния в твердое. Когда воздух охлаждается от подстилающей поверхности, то на поверхности оседают роса, иней, гололед и др. Если конденсация водяного пара происходит на высоте, над поверхностью образуются облака. Возникновение облаков связано главным образом с охлаждением поднимающегося воздуха. Воду выпавшую из облаков на поверхность земли в жидком или твердом состоянии (в виде дождя, мороси, крупы, снега или града) называют атмосферными осадками. Выпадение осадков на земную поверхность очень неравномерно. Больше всего дождей бывает в экваториальном поясе (до 1000 – 2000 мм в год), где господствуют восходящие токи воздуха. К северу и югу от экваториального пояса количество осадков постепенно уменьшается. Во внутренних частях континентов и на западных побережьях в субтропических широтах дожди местами не выпадают в течение нескольких лет. Осадки, выпавшие на поверхность земли в виде снега, при достаточно низкой температуре образуют снежный покров. Высота снежного покрова в умеренных широтах обычно 30 – 50 см,в горах она может достигать нескольких метров. Снежный покров хорошо предохраняет почву от глубокого промерзания. Строение атмосферы В вертикальном направлении атмосферу можно представить состоящей из нескольких концентрических слоев, сравнительно резко отличающихся по своим физическим свойствам (Рисунок 9.4.1). a) Тропосфера – нижний слой атмосферы от поверхности Земли до 17 км над экватором и 8 км над полюсами. Тропосфера содержит более 80% массы атмосферы, здесь находится почти весь водяной пар атмосферы. Температура в тропосфере понижается с высотой в среднем на 0,6°С на каждые 100 м. В тропосфере происходит непрерывное перемешивание воздуха, образуются облака, выпадают осадки. Процессы, происходящие в тропосфере, непосредственно влияют на погоду и климат. Нижний слой тропосферы, примыкающий к земной поверхности, называют приземным слоем. Здесь особенно резко выражены изменения температуры в течение суток и года. b) Стратосфера – расположена над тропосферой до высоты порядка 55 км. Стратосфера отличается от тропосферы большей разреженностью воздуха, почти полным отсутствием водяного пара, сравнительно большим содержанием озона. Озон – неустойчивый газ и сильный окислитель. У земной поверхности его количество ничтожно; оно увеличивается после грозы. Главная масса его сосредоточена на высотах от 10 до 60 км с максимумом в пределах 25 – 30 км, где он создает озоновый экран. Но и там его количество невелико: при плотности воздуха, свойственной приземной атмосфере, он образовал бы слой всего в 2,5 – 5,2 мм. Температура на нижней границе стратосферы над экватором весь год около – 74°С, над полюсами выше. С высотой температура повышается. c) Мезосфера – расположена на высоте от 50 – 55 до 80 км. Мезосферахарактеризуется значительным падением температуры с высотой: от 0° С на нижней границе до – 75°С и ниже на высоте 75 – 80 км, где понижение температуры сменяется ее повышением. Летом здесь возникают тонкие, блестящие, серебристые облака, состоящие из кристалликов льда (а возможно, из мельчайших скоплений космической пыли). Их перемещение свидетельствует о большой изменчивости направления и скорости ветра на этой высоте (от 50 до нескольких сотен километров в час). d) Термосфера (ионосфера) – расположена над мезосферой до высоты от 80 км до 600 – 1000 км. Температура в ней с высотой повышается до 1000°С, а возможно и более. Под действием ультрафиолетовой и электрической радиации Солнца нарушается строение молекул и атомов газов: от электронных оболочек отрываются некоторые электроны, в пространстве находятся как целые атомы, так и атомы, потерявшие электроны, и отдельные электроны. Такое состояние вещества называется сверхгазовым, или плазмой, а процесс расщепления атомов и образования заряженных электронов – ионизацией. Поэтому термосфера называется еще и ионосферой. Главный максимум ионизации приурочен к высотам 300 – 400 км. Ионизация делает термосферу электропроводящей, в ней текут мощные электрические токи со скоростью сотен километров в час. С деятельностью Солнца связано возникновение в термосфере полярных сияний. По отношению к биосфере термосфера выполняет защитную роль: поглощая рентгеновское излучение, она защищает жизнь от вредного воздействия солнечной короны. e) Экзосфера – свыше 1000 км начинается внешняя атмосфера, или экзосфера, простирающаяся до 2000 – 3000 км. Здесь скорость движения газов приближается к критической – 11,2 км/с и они рассеиваются в межпланетное пространство. Находящиеся далеко друг от друга быстродвижущиеся частицы при температуре свыше 2000°С почти не сталкиваются друг с другом. «Уходят» из экзосферы преимущественно атомы водорода, господствующего в верхних (выше 2000 км) ее слоях. Этот водород образует земную корону. Атмосферные газы вверху покидают Землю, а недра Земли в результате дегазации мантии пополняют воздушную оболочку, поставляя приблизительно 1 млн. т газов в год. Рисунок 9.4.1 – Строение атмосферы (Никонова, Данилов, 2000)
Значение атмосферы для Земли огромно. Она предохраняет Землю от падающих на нее метеоров, с помощью магнитосферы, ионосферы и озонового экрана изолирует биосферу от космоса и защищает все живое от губительного излучения Солнца. Вместе с тем атмосфера задерживает длинноволновое тепловое излучение Земли, создавая благоприятные для жизни тепловые условия на земной поверхности. В атмосфере переносится влага, образуются облака и осадки. Без атмосферы жизнь не существовала бы на Земле в привычных для нас формах.
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (6793)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |