קליפת האוויר המקיפה את כוכב הלכת שלנו ומסתובבת איתו נקראת האטמוספרה. מחצית מהמסה הכוללת של האטמוספירה מרוכזת ב-5 הק"מ התחתונים, ושלושה רבעים מהמסה ב-10 הק"מ התחתונים. מעל, האוויר נדיר מאוד, אם כי חלקיקיו נמצאים בגובה של 2000-3000 ק"מ מעל פני כדור הארץ.

האוויר שאנו נושמים הוא תערובת של גזים. יותר מכל הוא מכיל חנקן - 78% וחמצן - 21%. ארגון הוא פחות מ-1% ו-0.03% הוא פחמן דו חמצני. גזים רבים אחרים, כגון קריפטון, קסנון, ניאון, הליום, מימן, אוזון ואחרים, מהווים אלפיות ומיליוניות האחוז. האוויר מכיל גם אדי מים, חלקיקים של חומרים שונים, חיידקים, אבקה ואבק קוסמי.

האווירה מורכבת מכמה שכבות. השכבה התחתונה עד לגובה של 10-15 ק"מ מעל פני כדור הארץ נקראת הטרופוספירה. הוא מתחמם מכדור הארץ, כך שטמפרטורת האוויר כאן עם גובה יורדת ב-6 מעלות צלזיוס לכל קילומטר אחד של עלייה. כמעט כל אדי המים נמצאים בטרופוספירה וכמעט כל העננים נוצרים - שימו לב.. גובה הטרופוספירה על פני קווי רוחב שונים של כוכב הלכת אינו זהה. הוא מתנשא עד 9 ק"מ מעל הקטבים, עד 10-12 ק"מ בקווי רוחב ממוזגים, ועד 15 ק"מ מעל קו המשווה. התהליכים המתרחשים בטרופוספירה - היווצרות ותנועה של מסות אוויר, היווצרות ציקלונים ואנטיציקלונים, הופעת עננים ומשקעים - קובעים את מזג האוויר והאקלים בקרבת פני כדור הארץ.

מעל הטרופוספירה נמצאת הסטרטוספירה, המשתרעת עד 50-55 ק"מ. הטרופוספירה והסטרטוספירה מופרדות על ידי שכבת מעבר הנקראת טרופופוזה, בעובי 1-2 ק"מ. בסטרטוספירה בגובה של כ-25 ק"מ, טמפרטורת האוויר מתחילה לעלות בהדרגה ומגיעה ל-+10 +30 מעלות צלזיוס ב-50 ק"מ. עלייה כזו בטמפרטורה נובעת מהעובדה שיש שכבת אוזון בסטרטוספירה בגבהים של 25-30 ק"מ. על פני כדור הארץ, תכולתו באוויר זניחה, ובגובה רב מולקולות חמצן דו-אטומיות קולטות קרינת שמש אולטרה סגולה ויוצרות מולקולות אוזון טריאטומיות.

אם האוזון היה ממוקם בשכבות התחתונות של האטמוספירה, בגובה עם לחץ רגיל, עובי שכבתו היה 3 מ"מ בלבד. אבל אפילו בכמות כה קטנה, הוא ממלא תפקיד חשוב מאוד: הוא סופג חלק מקרינת השמש המזיקה לאורגניזמים חיים.

מעל הסטרטוספירה, עד כ-80 ק"מ, משתרעת המזוספרה, בה טמפרטורת האוויר יורדת עם הגובה לכמה עשרות מעלות מתחת לאפס.

החלק העליון של האטמוספירה מאופיין בטמפרטורות גבוהות מאוד ונקרא התרמוספירה - שימו לב.. היא מחולקת לשני חלקים - היונוספירה - עד לגובה של כ-1000 ק"מ, שם האוויר מיונן מאוד, והאקסוספירה - מעל 1000 ק"מ. ביונוספירה, מולקולות גז אטמוספריות קולטות קרינה אולטרה סגולה מהשמש, ונוצרים אטומים טעונים ואלקטרונים חופשיים. זוהרים נצפים ביונוספירה.

האטמוספירה ממלאת תפקיד חשוב מאוד בחיי הפלנטה שלנו. הוא מגן על כדור הארץ מפני חימום חזק על ידי קרני השמש במהלך היום ומהיפותרמיה בלילה. רוב המטאוריטים נשרפים בשכבות האטמוספירה לפני שהם מגיעים לפני השטח של כוכב הלכת. האטמוספירה מכילה חמצן, הנחוץ לכל האורגניזמים, מגן אוזון המגן על החיים על פני כדור הארץ מהחלק המזיק של הקרינה האולטרה סגולה של השמש.

אטמוספירות של כוכבי הלכת של מערכת השמש

האווירה של מרקורי כל כך נדירה, שאפשר לומר שהיא כמעט לא קיימת. מעטפת האוויר של נוגה מורכבת מפחמן דו חמצני (96%) וחנקן (כ-4%), היא צפופה מאוד - הלחץ האטמוספרי ליד פני כדור הארץ גדול כמעט פי 100 מאשר בכדור הארץ. גם האטמוספירה של מאדים מורכבת בעיקר מפחמן דו חמצני (95%) ומחנקן (2.7%), אך צפיפותה קטנה בכ-300 מזו של כדור הארץ, והלחץ שלה קטן כמעט פי 100. המשטח הנראה לעין של צדק הוא למעשה השכבה העליונה של אטמוספירת מימן-הליום. פגזי האוויר של שבתאי ואוראנוס זהים בהרכבם. הצבע הכחול היפה של אורנוס נובע מהריכוז הגבוה של מתאן בחלק העליון של האטמוספירה שלו - בערך.. לנפטון, עטוף אובך פחמימני, יש שתי שכבות עיקריות של עננים: האחת מורכבת מגבישי מתאן קפואים, והשנייה, ממוקם למטה, מכיל אמוניה ומימן גופרתי.

מבנה האטמוספירה

אַטמוֹספֵרָה(מיוונית אחרת ἀτμός - קיטור ו-σφαῖρα - כדור) - מעטפת גז (גיאוספרה) המקיפה את כדור הארץ. פני השטח הפנימיים שלו מכסים את ההידרוספירה וחלקו את קרום כדור הארץ, בעוד פני השטח החיצוניים שלו גובלים בחלק הקרוב לכדור הארץ של החלל החיצון.

תכונות גשמיות

עובי האטמוספירה הוא כ-120 ק"מ מפני כדור הארץ. מסת האוויר הכוללת באטמוספירה היא (5.1-5.3) 10 18 ק"ג. מתוכם, מסת האוויר היבש היא (5.1352 ± 0.0003) 10 18 ק"ג, המסה הכוללת של אדי מים היא בממוצע 1.27 10 16 ק"ג.

המסה המולרית של אוויר יבש נקי היא 28.966 גרם/מול, צפיפות האוויר ליד פני הים היא בערך 1.2 ק"ג/מ"ר. הלחץ ב-0 מעלות צלזיוס בגובה פני הים הוא 101.325 kPa; טמפרטורה קריטית - -140.7 מעלות צלזיוס; לחץ קריטי - 3.7 MPa; C p ב-0°C - 1.0048 10 3 J/(kg K), C v - 0.7159 10 3 J/(kg K) (ב-0°C). מסיסות האוויר במים (לפי מסה) ב-0°C - 0.0036%, ב-25°C - 0.0023%.

עבור "תנאים נורמליים" על פני כדור הארץ נלקחים: צפיפות 1.2 ק"ג / מ"ר, לחץ ברומטרי 101.35 kPa, טמפרטורה בתוספת 20 מעלות צלזיוס ולחות יחסית 50%. לאינדיקטורים מותנים אלה יש ערך הנדסי בלבד.

מבנה האווירה

לאטמוספירה מבנה שכבות. שכבות האטמוספירה נבדלות זו מזו בטמפרטורת האוויר, בצפיפותו, בכמות אדי המים באוויר ובתכונות נוספות.

הטרופוספירה(יוונית עתיקה τρόπος - "סיבוב", "שינוי" ו-σφαῖρα - "כדור") - השכבה התחתונה והנחקרת ביותר של האטמוספירה, בגובה 8-10 ק"מ באזורי הקוטב, עד 10-12 ק"מ בקווי רוחב ממוזגים, בקו המשווה - 16-18 ק"מ.

בעלייה בטרופוספירה הטמפרטורה יורדת בממוצע של 0.65 K כל 100 מ' ומגיעה ל-180-220 K בחלק העליון. שכבה עליונה זו של הטרופוספירה, שבה הירידה בטמפרטורה עם הגובה נעצרת, נקראת טרופופוזה. השכבה הבאה של האטמוספירה מעל הטרופוספירה נקראת הסטרטוספירה.

יותר מ-80% מהמסה הכוללת של האוויר האטמוספרי מרוכזת בטרופוספירה, מערבולות והסעה מפותחות מאוד, החלק השולט של אדי המים מרוכז, עננים מתעוררים, נוצרות גם חזיתות אטמוספריות, מתפתחים ציקלונים ואנטיציקלונים, כמו גם אחרים תהליכים הקובעים מזג אוויר ואקלים. התהליכים המתרחשים בטרופוספירה נובעים בעיקר מהסעה.

החלק בטרופוספירה שבתוכו יכולים להיווצר קרחונים על פני כדור הארץ נקרא כיונוספרה.

טרופופוזה(מיוונית τροπος - סיבוב, שינוי ו-παῦσις - עצירה, הפסקה) - שכבת האטמוספירה שבה נפסקת הירידה בטמפרטורה עם הגובה; שכבת מעבר מהטרופוספירה לסטרטוספירה. באטמוספרה של כדור הארץ נמצאת הטרופופוזה בגבהים של 8-12 ק"מ (מעל פני הים) באזורי הקוטב ועד 16-18 ק"מ מעל קו המשווה. גובה הטרופופוזה תלוי גם בזמן השנה (הטרופופוזה גבוהה יותר בקיץ מאשר בחורף) ובפעילות הציקלונית (היא נמוכה יותר בציקלון וגבוהה יותר באנטיציקלונים)

עובי הטרופופוזה נע בין כמה מאות מטרים ל-2-3 קילומטרים. באזורים הסובטרופיים נצפים קרעי טרופופוזה עקב זרמי סילון רבי עוצמה. הטרופופוזה על אזורים מסוימים נהרסת לעתים קרובות ומתהווה מחדש.

סטרטוספירה(משכבה הלטינית - ריצוף, שכבה) - שכבה של האטמוספירה, הממוקמת בגובה של 11 עד 50 ק"מ. שינוי קל בטמפרטורה בשכבת 11-25 ק"מ (השכבה התחתונה של הסטרטוספירה) ועלייתו בשכבת 25-40 ק"מ מ-56.5 ל-0.8 מעלות צלזיוס (שכבת הסטרטוספירה העליונה או אזור היפוך) אופייניים. לאחר שהגיע לערך של כ-273 K (כמעט 0 מעלות צלזיוס) בגובה של כ-40 ק"מ, הטמפרטורה נשארת קבועה עד לגובה של כ-55 ק"מ. אזור זה של טמפרטורה קבועה נקרא סטרטופוזה והוא הגבול בין הסטרטוספירה למזוספרה. צפיפות האוויר בסטרטוספירה קטנה בעשרות ומאות מונים מאשר בגובה פני הים.

בסטרטוספירה נמצאת שכבת האוזונוספרה ("שכבת האוזון") (בגובה של 15-20 עד 55-60 ק"מ), מה שקובע את הגבול העליון של החיים בביוספרה. אוזון (O 3 ) נוצר כתוצאה מתגובות פוטוכימיות בצורה האינטנסיבית ביותר בגובה של ~30 ק"מ. המסה הכוללת של O 3 בלחץ רגיל תהיה שכבה בעובי 1.7-4.0 מ"מ, אבל אפילו זה מספיק כדי לספוג את קרינת השמש האולטרה סגולה המזיקה לחיים. ההרס של O 3 מתרחש כאשר הוא יוצר אינטראקציה עם רדיקלים חופשיים, NO, תרכובות המכילות הלוגן (כולל "פריונים").

רוב החלק הקצר באורך הגל של קרינה אולטרה סגולה (180-200 ננומטר) נשמר בסטרטוספירה והאנרגיה של גלים קצרים עוברת טרנספורמציה. בהשפעת קרניים אלו, שדות מגנטיים משתנים, מולקולות מתפרקות, יינון, היווצרות חדשה של גזים ותרכובות כימיות אחרות מתרחשות. ניתן להבחין בתהליכים אלו בצורה של אורות צפוניים, ברקים וזוהרים אחרים.

בסטרטוספירה ובשכבות גבוהות יותר, בהשפעת קרינת השמש, מולקולות גז מתפרקות - לאטומים (מעל 80 ק"מ, CO 2 ו- H 2 מתנתקים, מעל 150 ק"מ - O 2, מעל 300 ק"מ - N 2). בגובה של 200-500 ק"מ, יינון גזים מתרחש גם ביונוספירה; בגובה של 320 ק"מ, ריכוז החלקיקים הטעונים (O + 2, O - 2, N + 2) הוא ~ 1/300 ריכוז של חלקיקים ניטרליים. בשכבות העליונות של האטמוספירה יש רדיקלים חופשיים - OH, HO 2 וכו'.

אין כמעט אדי מים בסטרטוספירה.

הטיסות לסטרטוספירה החלו בשנות ה-30. הטיסה על הבלון הסטרטוספרי הראשון (FNRS-1), שעשו אוגוסט פיקארד ופול קיפר ב-27 במאי 1931 לגובה של 16.2 ק"מ, ידועה ברבים. מטוסי קרב ומסחר על-קוליים מודרניים טסים בסטרטוספירה בגבהים בדרך כלל של עד 20 ק"מ (אם כי התקרה הדינמית יכולה להיות הרבה יותר גבוהה). בלוני מזג אוויר בגובה רב עולים עד 40 ק"מ; השיא של בלון בלתי מאויש הוא 51.8 ק"מ.

לאחרונה, בחוגים הצבאיים של ארצות הברית, ניתנה תשומת לב רבה לפיתוח שכבות של הסטרטוספירה מעל 20 ק"מ, המכונה לעתים קרובות "קדם-חלל" (Eng. « ליד החלל» ). ההנחה היא שספינות אוויר בלתי מאוישות וכלי טיס מונעי שמש (כמו נאס"א Pathfinder) יוכלו לשהות בגובה של כ-30 ק"מ לאורך זמן ולספק תצפית ותקשורת לאזורים גדולים מאוד, תוך שהם נשארים פגיעים למערכות ההגנה האווירית; מכשירים כאלה יהיו זולים פי כמה מלוויינים.

סטרטופוזה- שכבת האטמוספירה, שהיא הגבול בין שתי שכבות, הסטרטוספירה והמזוספרה. בסטרטוספירה הטמפרטורה עולה עם הגובה, והסטרטופוזה היא השכבה שבה הטמפרטורה מגיעה למקסימום. הטמפרטורה של הסטרטופוזה היא בערך 0 מעלות צלזיוס.

תופעה זו נצפית לא רק בכדור הארץ, אלא גם בכוכבי לכת אחרים עם אטמוספירה.

על פני כדור הארץ, הסטרטופוזה ממוקמת בגובה של 50 - 55 ק"מ מעל פני הים. הלחץ האטמוספרי הוא כ-1/1000 מהלחץ בגובה פני הים.

מזוספרה(מיוונית μεσο- - "אמצע" ו-σφαῖρα - "כדור", "כדור") - שכבת האטמוספירה בגבהים של 40-50 עד 80-90 ק"מ. הוא מאופיין בעלייה בטמפרטורה עם הגובה; הטמפרטורה המקסימלית (כ-50 מעלות צלזיוס) ממוקמת בגובה של כ-60 ק"מ, ולאחר מכן הטמפרטורה מתחילה לרדת ל-70 מעלות או 80 מעלות צלזיוס. ירידה כזו בטמפרטורה קשורה לספיגה אנרגטית של קרינת השמש (קרינה) על ידי האוזון. המונח אומץ על ידי האיחוד הגיאוגרפי והגיאופיזי ב-1951.

הרכב הגזים של המזוספרה, כמו גם אלו של שכבות האטמוספירה התחתונות, קבוע ומכיל כ-80% חנקן ו-20% חמצן.

המזוספרה מופרדת מהסטרטוספרה הבסיסית על ידי הסטרטופוזה, ומהתרמוספירה שמעליה על ידי המזופאוזה. גיל המעבר עולה בקנה אחד עם הטורבופאוזה.

מטאורים מתחילים לזהור, וככלל, נשרף לחלוטין במזוספרה.

עננים צלילים עשויים להופיע במזוספרה.

עבור טיסות, המזוספרה היא מעין "אזור מת" - האוויר כאן נדיר מכדי לתמוך במטוסים או בלונים (בגובה של 50 ק"מ, צפיפות האוויר קטנה פי 1000 מאשר בגובה פני הים), ובמקביל. זמן צפוף מדי לטיסות מלאכותיות.לוויינים במסלול נמוך כל כך. מחקרים ישירים של המזוספרה מתבצעים בעיקר בעזרת רקטות מטאורולוגיות תת-מסלוליות; באופן כללי, המזוספרה נחקרה בצורה גרועה יותר משכבות אחרות של האטמוספירה, שבקשר אליהן כינו אותה מדענים "האינורוספירה".

גיל הביניים

גיל הבינייםשכבת האטמוספירה המפרידה בין המזוספרה והתרמוספירה. על פני כדור הארץ, הוא ממוקם בגובה של 80-90 ק"מ מעל פני הים. בתקופת הביניים, יש טמפרטורה מינימלית, שהיא בערך -100 מעלות צלזיוס. מתחת (החל מגובה של כ-50 ק"מ) הטמפרטורה יורדת עם הגובה, מעל (עד לגובה של כ-400 ק"מ) היא עולה שוב. תקופת המזופאוזה עולה בקנה אחד עם הגבול התחתון של אזור הקליטה הפעילה של קרני הרנטגן והקרינה האולטרה סגולה באורך הגל הקצר ביותר של השמש. עננים כסופים נצפים בגובה זה.

תקופת המזופאוזה קיימת לא רק בכדור הארץ, אלא גם בכוכבי לכת אחרים עם אטמוספירה.

ליין קרמן- גובה מעל פני הים, המקובל באופן מקובל כגבול בין האטמוספירה של כדור הארץ לחלל.

כפי שהוגדר על ידי Fédération Aéronautique Internationale (FAI), קו קרמן נמצא בגובה של 100 ק"מ מעל פני הים.

הגובה נקרא על שמו של תיאודור פון קרמן, מדען אמריקאי ממוצא הונגרי. הוא היה הראשון שקבע שבערך בגובה זה האטמוספירה הופכת כה נדירה עד שהאווירונאוטיקה הופכת לבלתי אפשרית, שכן מהירות המטוס, הנחוצה ליצירת עילוי מספק, נעשית גדולה מהמהירות הקוסמית הראשונה, ולכן, כדי להשיג גבהים גבוהים יותר, יש צורך להשתמש באמצעי האסטרונאוטיקה.

האטמוספירה של כדור הארץ ממשיכה מעבר לקו קרמן. החלק החיצוני של האטמוספירה של כדור הארץ, האקסוספירה, משתרע לגובה של 10,000 ק"מ או יותר, בגובה כזה האטמוספירה מורכבת בעיקר מאטומי מימן שיכולים לצאת מהאטמוספרה.

הגעה לקו קרמן הייתה התנאי הראשון לפרס אנסארי X, שכן זהו הבסיס להכרה בטיסה כטיסת חלל.

אַטמוֹספֵרָה
מעטפת גז המקיפה גוף שמימי. מאפייניו תלויים בגודל, מסה, טמפרטורה, מהירות סיבוב והרכב כימי של גוף שמימי נתון, וכן נקבעים על פי ההיסטוריה של היווצרותו מרגע לידתו. האטמוספירה של כדור הארץ מורכבת מתערובת של גזים הנקראים אוויר. מרכיביו העיקריים הם חנקן וחמצן ביחס של 4:1 לערך. אדם מושפע בעיקר ממצב 15-25 הק"מ התחתונים של האטמוספירה, שכן בשכבה התחתונה הזו מתרכז עיקר האוויר. המדע החוקר את האטמוספירה נקרא מטאורולוגיה, אם כי הנושא של מדע זה הוא גם מזג האוויר והשפעתו על בני האדם. מצב השכבות העליונות של האטמוספירה, הממוקמות בגבהים שבין 60 ל-300 ואפילו 1000 ק"מ מפני השטח של כדור הארץ, משתנה אף הוא. רוחות חזקות, סערות מתפתחות כאן, ומופיעות תופעות חשמליות מדהימות כמו זוהר השמש. רבות מהתופעות הללו קשורות לשטפי קרינת השמש, קרינה קוסמית והשדה המגנטי של כדור הארץ. השכבות הגבוהות של האטמוספירה הן גם מעבדה כימית, שכן שם, בתנאים הקרובים לריק, חלק מהגזים האטמוספריים, בהשפעת זרם עוצמתי של אנרגיית השמש, נכנסים לתגובות כימיות. המדע החוקר את התופעות והתהליכים הקשורים זה בזה נקרא הפיזיקה של השכבות הגבוהות של האטמוספירה.
מאפיינים כלליים של האטמוספירה של כדור הארץ
ממדים.עד שצלילים רקטות ולוויינים מלאכותיים חקרו את השכבות החיצוניות של האטמוספירה במרחקים גדולים פי כמה מרדיוס כדור הארץ, האמינו שככל שמתרחקים מפני השטח של כדור הארץ, האטמוספירה הופכת בהדרגה נדירה יותר ועוברת בצורה חלקה לחלל הבין-פלנטרי. . כעת הוכח שאנרגיה זורמת משכבות השמש העמוקות חודרת לחלל החיצון הרחק מעבר למסלול כדור הארץ, עד לגבולותיה החיצוניים של מערכת השמש. זה מה שנקרא. רוח השמש זורמת סביב השדה המגנטי של כדור הארץ, ויוצרת "חלל" מוארך שבתוכו מרוכזת האטמוספרה של כדור הארץ. השדה המגנטי של כדור הארץ מצטמצם בצורה ניכרת בצד היום הפונה לשמש ויוצר לשון ארוכה, ככל הנראה המשתרעת מעבר למסלול הירח, בצד ההפוך, הלילה. גבול השדה המגנטי של כדור הארץ נקרא מגנטופאוזה. בצד היום, גבול זה עובר במרחק של כשבעה רדיוסי כדור הארץ מפני השטח, אך בתקופות של פעילות שמש מוגברת הוא קרוב עוד יותר לפני השטח של כדור הארץ. המגנטופאוזה היא במקביל גבול האטמוספירה של כדור הארץ, שהקליפה החיצונית שלה נקראת גם מגנטוספירה, שכן היא מכילה חלקיקים טעונים (יונים), שתנועתם נובעת מהשדה המגנטי של כדור הארץ. משקלם הכולל של גזים אטמוספריים הוא כ-4.5*1015 טון. לפיכך, "משקל" האטמוספירה ליחידת שטח, או לחץ אטמוספרי, הוא כ-11 טון/מ"ר בגובה פני הים.
משמעות לחיים.מהאמור לעיל עולה כי כדור הארץ מופרד מהחלל הבין-פלנטרי על ידי שכבת הגנה רבת עוצמה. החלל החיצון חדור בקרינת אולטרה סגול וקרני רנטגן עוצמתית מהשמש וקרינה קוסמית קשה עוד יותר, וסוגי הקרינה הללו מזיקים לכל היצורים החיים. בקצה החיצוני של האטמוספירה, עוצמת הקרינה קטלנית, אך חלק ניכר ממנה נשמר על ידי האטמוספירה הרחוקה מפני כדור הארץ. בליעת קרינה זו מסבירים תכונות רבות של השכבות הגבוהות של האטמוספירה, ובעיקר את התופעות החשמליות המתרחשות שם. שכבת השטח הנמוכה ביותר של האטמוספירה חשובה במיוחד עבור אדם שחי בנקודת המגע של הקליפות המוצקות, הנוזליות והגזיות של כדור הארץ. המעטפת העליונה של כדור הארץ ה"מוצק" נקראת הליתוספירה. כ-72% משטח כדור הארץ מכוסה במימי האוקיינוסים, המהווים את רוב ההידרוספירה. האטמוספירה גובלת הן בליתוספירה והן בהידרוספירה. האדם חי בתחתית האוקיינוס ​​האוויר וקרוב למפלס אוקיינוס ​​המים או מעליו. האינטראקציה של האוקיינוסים הללו היא אחד הגורמים החשובים הקובעים את מצב האטמוספירה.
מתחם.השכבות התחתונות של האטמוספירה מורכבות מתערובת של גזים (ראה טבלה). בנוסף לאלו המפורטים בטבלה, קיימים גם גזים נוספים בצורה של זיהומים קטנים באוויר: אוזון, מתאן, חומרים כמו פחמן חד חמצני (CO), תחמוצות חנקן וגופרית, אמוניה.

הרכב האטמוספירה

בשכבות הגבוהות של האטמוספירה משתנה הרכב האוויר בהשפעת קרינה קשה מהשמש, המובילה לפירוק מולקולות חמצן לאטומים. חמצן אטומי הוא המרכיב העיקרי בשכבות הגבוהות של האטמוספירה. לבסוף, בשכבות המרוחקות ביותר של האטמוספירה מפני השטח של כדור הארץ, הגזים הקלים ביותר, מימן והליום, הופכים למרכיבים העיקריים. מכיוון שעיקר החומר מרוכז ב-30 הק"מ התחתונים, לשינויים בהרכב האוויר בגבהים מעל 100 ק"מ אין השפעה ניכרת על ההרכב הכללי של האטמוספירה.
חילופי אנרגיה.השמש היא מקור האנרגיה העיקרי המגיע לכדור הארץ. נמצא במרחק של כ. 150 מיליון ק"מ מהשמש, כדור הארץ מקבל בערך שני מיליארדית מהאנרגיה שהוא מקרין, בעיקר בחלק הגלוי של הספקטרום, אותו מכנה האדם "אור". רוב האנרגיה הזו נספגת על ידי האטמוספירה והליתוספירה. כדור הארץ גם מקרין אנרגיה, בעיקר בצורה של קרינת אינפרא אדום רחוקה. כך נוצר איזון בין האנרגיה המתקבלת מהשמש, התחממות כדור הארץ והאטמוספירה והזרימה ההפוכה של האנרגיה התרמית המוקרנת לחלל. המנגנון של איזון זה מורכב ביותר. מולקולות אבק וגז מפזרות אור, ומחזירות אותו חלקית לחלל העולם. עננים משקפים אפילו יותר מהקרינה הנכנסת. חלק מהאנרגיה נספג ישירות על ידי מולקולות גז, אך בעיקר על ידי סלעים, צמחייה ומים עיליים. אדי מים ופחמן דו חמצני הנמצאים באטמוספירה מעבירים קרינה גלויה אך סופגים קרינה אינפרא אדומה. אנרגיה תרמית מצטברת בעיקר בשכבות התחתונות של האטמוספירה. השפעה דומה מתרחשת בחממה כאשר הזכוכית מכניסה אור והאדמה מתחממת. מכיוון שזכוכית אטומה יחסית לקרינת אינפרא אדום, חום מצטבר בחממה. חימום האטמוספירה התחתונה עקב נוכחות אדי מים ופחמן דו חמצני מכונה לעתים קרובות אפקט החממה. לעננות תפקיד משמעותי בשימור החום בשכבות התחתונות של האטמוספירה. אם העננים יתפוגגו או שקיפות המוני האוויר תגדל, הטמפרטורה תרד בהכרח כאשר פני כדור הארץ מקרינים בחופשיות אנרגיה תרמית אל החלל שמסביב. מים על פני כדור הארץ סופגים אנרגיית שמש ומתאדים, הופכים לגז - אדי מים, הנושא כמות עצומה של אנרגיה לאטמוספירה התחתונה. כאשר אדי מים מתעבים ויוצרים עננים או ערפל, אנרגיה זו משתחררת בצורה של חום. כמחצית מאנרגיית השמש המגיעה לפני כדור הארץ מושקעת באידוי מים ונכנסת לאטמוספירה התחתונה. כך, בגלל אפקט החממה והתאיידות המים, האווירה מתחממת מלמטה. זה מסביר חלקית את הפעילות הגבוהה של מחזור הדם שלו בהשוואה למחזור האוקיינוס ​​העולמי, שמתחמם רק מלמעלה ולכן יציב הרבה יותר מהאטמוספירה.
ראה גם מטאורולוגיה וקלימטולוגיה. בנוסף לחימום הכללי של האטמוספירה על ידי "אור שמש", מתרחש חימום משמעותי של חלק משכבותיה עקב קרינת אולטרה סגול וקרני רנטגן מהשמש. מִבְנֶה. בהשוואה לנוזלים ומוצקים, בחומרים גזים, כוח המשיכה בין מולקולות הוא מינימלי. ככל שהמרחק בין מולקולות גדל, גזים מסוגלים להתרחב ללא הגבלת זמן אם שום דבר לא מונע אותם. הגבול התחתון של האטמוספירה הוא פני השטח של כדור הארץ. למהדרין, מחסום זה הוא בלתי חדיר, שכן חילופי גזים מתרחשים בין אוויר למים ואפילו בין אוויר לסלעים, אך במקרה זה ניתן להזניח את הגורמים הללו. מכיוון שהאטמוספירה היא מעטפת כדורית, אין לה גבולות צדדיים, אלא רק גבול תחתון וגבול עליון (חיצוני) הנפתחים מהצד של החלל הבין-פלנטרי. דרך הגבול החיצוני, כמה גזים ניטרליים דולפים החוצה, כמו גם זרימת החומר מהחלל החיצון שמסביב. רוב החלקיקים הטעונים, למעט קרניים קוסמיות בעלות אנרגיה גבוהה, או שנלכדים על ידי המגנטוספרה או נדחים על ידה. האטמוספירה מושפעת גם מכוח הכבידה, השומר על מעטפת האוויר על פני כדור הארץ. גזים אטמוספריים נדחסים על פי משקלם. דחיסה זו היא מקסימלית בגבול התחתון של האטמוספירה, ולכן צפיפות האוויר היא הגבוהה ביותר כאן. בכל גובה מעל פני כדור הארץ, מידת דחיסת האוויר תלויה במסה של עמוד האוויר שמעל, כך שצפיפות האוויר יורדת עם הגובה. הלחץ, השווה למסה של עמוד האוויר שמעל ליחידת שטח, קשור ישירות לצפיפות, ולכן גם יורד עם הגובה. אם האטמוספירה הייתה "גז אידיאלי" בעל הרכב קבוע בלתי תלוי בגובה, טמפרטורה קבועה וכוח כבידה קבוע הפועל עליו, אזי הלחץ היה פוחת בפקטור של 10 לכל 20 ק"מ גובה. האווירה האמיתית שונה במקצת מהגז האידיאלי עד כ-100 ק"מ, ואז הלחץ יורד לאט יותר עם הגובה, ככל שהרכב האוויר משתנה. שינויים קטנים במודל המתואר מובאים גם על ידי ירידה בכוח הכבידה עם המרחק ממרכז כדור הארץ, בהיקף של כ. 3% על כל 100 ק"מ של גובה. בניגוד ללחץ אטמוספרי, הטמפרטורה אינה יורדת ברציפות עם הגובה. כפי שמוצג באיור. 1, הוא יורד לכ-10 ק"מ ואז מתחיל לעלות שוב. זה מתרחש כאשר חמצן סופג קרינת שמש אולטרה סגולה. במקרה זה נוצר גז אוזון שהמולקולות שלו מורכבות משלושה אטומי חמצן (O3). הוא גם סופג קרינה אולטרה סגולה, ולכן שכבה זו של האטמוספירה, הנקראת אוזונוספרה, מתחממת. גבוה יותר, הטמפרטורה יורדת שוב, מכיוון שיש הרבה פחות מולקולות גז, וספיגת האנרגיה מופחתת בהתאם. בשכבות גבוהות עוד יותר, הטמפרטורה עולה שוב עקב בליעת אורך הגל הקצר ביותר של קרינת אולטרה סגול וקרני רנטגן מהשמש על ידי האטמוספירה. בהשפעת הקרינה החזקה הזו, האטמוספירה מיוננת, כלומר. מולקולת גז מאבדת אלקטרון ורוכשת מטען חשמלי חיובי. מולקולות כאלה הופכות ליונים בעלי מטען חיובי. בשל נוכחותם של אלקטרונים ויונים חופשיים, שכבה זו של האטמוספירה מקבלת תכונות של מוליך חשמלי. מאמינים שהטמפרטורה ממשיכה לעלות לגבהים שבהם האטמוספירה הנדירה עוברת לחלל הבין-פלנטרי. במרחק של כמה אלפי ק"מ מפני השטח של כדור הארץ, ככל הנראה שוררות טמפרטורות מ-5000 מעלות עד 10,000 מעלות צלזיוס. למרות שלמולקולות ואטומים יש מהירויות תנועה גבוהות מאוד, ולכן טמפרטורה גבוהה, הגז הנדיר הזה אינו "חם". במובן הרגיל.. הודות למספר הדל של מולקולות בגובה רב, האנרגיה התרמית הכוללת שלהן קטנה מאוד. לפיכך, האטמוספרה מורכבת משכבות נפרדות (כלומר, סדרה של פגזים קונצנטריים או כדורים), שהבחירה בהם תלויה באיזו תכונה היא המעניינת ביותר. בהתבסס על התפלגות הטמפרטורה הממוצעת, מטאורולוגים פיתחו תוכנית למבנה של "אטמוספרה אמצעית" אידיאלית (ראה איור 1).

הטרופוספירה - השכבה התחתונה של האטמוספירה, המשתרעת עד למינימום התרמי הראשון (מה שנקרא טרופופוזה). הגבול העליון של הטרופוספירה תלוי בקו הרוחב הגיאוגרפי (באזורים הטרופיים - 18-20 ק"מ, בקווי רוחב ממוזגים - כ-10 ק"מ) ובזמן השנה. שירות מזג האוויר הלאומי של ארה"ב ערך בדיקות ליד הקוטב הדרומי וחשף שינויים עונתיים בשיא הטרופופוזה. בחודש מרץ, הטרופופוזה נמצאת בגובה של כ. 7.5 ק"מ. ממרץ עד אוגוסט או ספטמבר יש התקררות מתמדת של הטרופוספירה, וגבולה עולה לתקופה קצרה באוגוסט או ספטמבר לגובה של כ-11.5 ק"מ. לאחר מכן מספטמבר עד דצמבר הוא יורד במהירות ומגיע למיקומו הנמוך ביותר - 7.5 ק"מ, שם הוא נשאר עד מרץ, משתנה תוך 0.5 ק"מ בלבד. בטרופוספירה נוצר בעיקר מזג האוויר, מה שקובע את תנאי הקיום האנושי. רוב אדי המים האטמוספריים מרוכזים בטרופוספירה, ולכן נוצרים כאן בעיקר עננים, אם כי חלקם, המורכבים מגבישי קרח, נמצאים גם בשכבות הגבוהות. הטרופוספירה מאופיינת במערבולת וזרמי אוויר חזקים (רוחות) וסופות. בטרופוספירה העליונה יש זרמי אוויר חזקים בכיוון מוגדר בהחלט. מערבולות סוערות, כמו מערבולות קטנות, נוצרות בהשפעת חיכוך ואינטראקציה דינמית בין מסות אוויר איטיות ומהירות. מכיוון שבדרך כלל אין כיסוי עננים בשכבות הגבוהות הללו, מערבולת זו מכונה "מערבולת אוויר צלולה".
סטרטוספירה. השכבה העליונה של האטמוספירה מתוארת לעתים קרובות בטעות כשכבה עם טמפרטורות קבועות יחסית, שבה הרוחות נושבות פחות או יותר בעקביות ושבה האלמנטים המטאורולוגיים משתנים מעט. השכבות העליונות של הסטרטוספירה מתחממות כאשר חמצן ואוזון סופגים קרינה אולטרה סגולה של השמש. הגבול העליון של הסטרטוספירה (סטרטופוזה) נמשך במקום בו הטמפרטורה עולה מעט, ומגיעה למקסימום ביניים, אשר לרוב דומה לטמפרטורת שכבת האוויר העילי. בהתבסס על תצפיות שנעשו עם מטוסים ובלונים המותאמים לעוף בגובה קבוע, הוקמו בסטרטוספירה הפרעות סוערות ורוחות חזקות הנושבות לכיוונים שונים. כמו בטרופוספירה, מציינים מערבולות אוויר חזקות, המסוכנות במיוחד עבור מטוסים מהירים. רוחות חזקות, הנקראות זרמי סילון, נושבות באזורים צרים לאורך גבולות קווי הרוחב הממוזגים מול הקטבים. עם זאת, אזורים אלה יכולים להזיז, להיעלם ולהופיע שוב. זרמי סילון בדרך כלל חודרים לטרופופוזה ומופיעים בטרופוספירה העליונה, אך מהירותם יורדת במהירות עם ירידה בגובה. יתכן שחלק מהאנרגיה הנכנסת לסטרטוספירה (המתבזבזת בעיקר על יצירת אוזון) משפיעה על התהליכים בטרופוספירה. ערבוב פעיל במיוחד קשור לחזיתות אטמוספריות, שבהן נרשמו זרימות נרחבות של אוויר סטרטוספירה באופן משמעותי מתחת לטרופופוזה, ואוויר טרופוספרי נמשך לשכבות התחתונות של הסטרטוספירה. התקדמות משמעותית חלה בחקר המבנה האנכי של השכבות התחתונות של האטמוספירה בקשר לשיפור הטכניקה של שיגור רדיוסונדים לגבהים של 25-30 ק"מ. המזוספרה, הממוקמת מעל הסטרטוספירה, היא קונכייה שבה עד גובה של 80-85 ק"מ הטמפרטורה יורדת למינימום עבור האטמוספרה כולה. טמפרטורות שיא נמוכות עד -110 מעלות צלזיוס תועדו על ידי רקטות מטאורולוגיות ששוגרו מהמתקן האמריקאי-קנדי בפורט צ'רצ'יל (קנדה). הגבול העליון של המזוספרה (מזופאוזה) עולה בקנה אחד עם הגבול התחתון של אזור הקליטה הפעילה של קרני הרנטגן והקרינה האולטרה-סגולה הקצרה ביותר של השמש, המלווה בחימום וביינון של הגז. באזורי הקוטב בקיץ, לעתים קרובות מופיעות מערכות עננים במזופוזה, אשר תופסות שטח גדול, אך בעלות התפתחות אנכית מועטה. עננים כאלה הזוהרים בלילה מאפשרים לעתים קרובות לזהות תנועות אוויר גליות בקנה מידה גדול במזוספרה. הרכב העננים הללו, מקורות הלחות וגרעיני ההתעבות, הדינמיקה והקשר עם גורמים מטאורולוגיים עדיין אינם נחקרים מספיק. התרמוספירה היא שכבה של האטמוספירה בה הטמפרטורה עולה ברציפות. כוחו יכול להגיע ל-600 ק"מ. הלחץ, וכתוצאה מכך, צפיפות הגז יורדים כל הזמן עם הגובה. ליד פני כדור הארץ, 1 מ"ק אוויר מכיל כ. 2.5x1025 מולקולות, בגובה של כ. 100 ק"מ, בשכבות התחתונות של התרמוספירה - בערך 1019, בגובה של 200 ק"מ, ביונוספירה - 5 * 10 15 ולפי חישובים בגובה של כ. 850 ק"מ - כ-1012 מולקולות. בחלל הבין-פלנטרי, ריכוז המולקולות הוא 10 8-10 9 לכל 1 מ"ק. בגובה של כ. 100 ק"מ, מספר המולקולות קטן, ולעתים רחוקות הן מתנגשות זו בזו. המרחק הממוצע שעברה מולקולה שנעה באקראי לפני התנגשות עם מולקולה דומה אחרת נקרא הנתיב החופשי הממוצע שלה. השכבה שבה ערך זה גדל עד כדי כך שניתן להזניח את ההסתברות להתנגשויות בין-מולקולריות או בין-אטומיות ממוקמת על הגבול בין התרמוספירה למעטפת שמעליה (אקסוספירה) והיא נקראת הפסקה תרמית. הטרמפוזה ממוקמת כ-650 ק"מ מפני השטח של כדור הארץ. בטמפרטורה מסוימת, מהירות התנועה של מולקולה תלויה במסה שלה: מולקולות קלות יותר נעות מהר יותר ממולקולות כבדות יותר. באטמוספרה התחתונה, שבה הנתיב החופשי קצר מאוד, אין הפרדה ניכרת של גזים לפי משקלם המולקולרי, אך היא מתבטאת מעל 100 ק"מ. בנוסף, בהשפעת קרינת אולטרה סגול וקרני רנטגן מהשמש, מולקולות חמצן מתפרקות לאטומים, שהמסה שלהם היא מחצית ממסת המולקולה. לכן, ככל שאנו מתרחקים מפני השטח של כדור הארץ, החמצן האטומי הופך חשוב יותר ויותר בהרכב האטמוספירה ובגובה של כ. 200 ק"מ הופכים למרכיב העיקרי שלו. גבוה יותר, במרחק של כ-1200 ק"מ מפני כדור הארץ, שולטים גזים קלים - הליום ומימן. הם השכבה החיצונית של האטמוספירה. הפרדה זו לפי משקל, הנקראת הפרדה מפוזרת, דומה להפרדה של תערובות באמצעות צנטריפוגה. האקסוספירה היא השכבה החיצונית של האטמוספירה, המבודדת על בסיס שינויים בטמפרטורה ותכונותיו של גז ניטרלי. מולקולות ואטומים באקסוספירה מסתובבים סביב כדור הארץ במסלולים בליסטיים בהשפעת כוח הכבידה. חלק מהמסלולים הללו הם פרבוליים ודומים למסלולים של קליעים. מולקולות יכולות להסתובב סביב כדור הארץ ובמסלולים אליפטיים, כמו לוויינים. לחלק מהמולקולות, בעיקר מימן והליום, יש מסלולים פתוחים והן בורחות לחלל החיצון (איור 2).

יחסי שמש-קרקע והשפעתם על האטמוספירה
גאות ושפל אטמוספרית. המשיכה של השמש והירח גורמת לגאות באטמוספירה, בדומה לגאות היבשתית והים. אבל לגאות אטמוספרית יש הבדל משמעותי: האטמוספירה מגיבה בצורה החזקה ביותר למשיכת השמש, בעוד שלקרום כדור הארץ והאוקיינוס ​​- למשיכת הירח. זה מוסבר על ידי העובדה שהאטמוספירה מחוממת על ידי השמש, ובנוסף לגאות הכבידה, מתעוררת גאות תרמית עוצמתית. באופן כללי, מנגנוני היווצרות הגאות והשפל באטמוספירה ובים דומים, אלא שכדי לחזות את תגובת האוויר להשפעות כבידה ותרמיות, יש צורך לקחת בחשבון את יכולת הדחיסה ואת חלוקת הטמפרטורה שלו. לא לגמרי ברור מדוע הגאות והשפל השמשית למחצה (12 שעות) באטמוספירה גוברים על הגאות והשפל השמשית והירחית למחצה, אם כי הכוחות המניעים של שני התהליכים האחרונים חזקים הרבה יותר. בעבר, האמינו כי מתרחשת תהודה באטמוספירה, אשר מגבירה בדיוק את התנודות בפרק זמן של 12 שעות. עם זאת, תצפיות שבוצעו בעזרת רקטות גיאופיזיות מצביעות על כך שאין סיבות טמפרטורה לתהודה כזו. בפתרון בעיה זו, יש כנראה לקחת בחשבון את כל התכונות ההידרודינמיות והתרמיות של האטמוספירה. על פני כדור הארץ ליד קו המשווה, שם השפעת תנודות הגאות והשפל היא מקסימלית, הוא מספק שינוי בלחץ האטמוספרי ב-0.1%. מהירות רוחות הגאות היא כ. 0.3 קמ"ש. בשל המבנה התרמי המורכב של האטמוספירה (במיוחד נוכחות של טמפרטורה מינימלית בתקופת הביניים), מתעצמים זרמי האוויר הגאות והשפל, ולדוגמא, בגובה של 70 ק"מ, מהירותם גבוהה פי 160 בערך מאשר בכדור הארץ. פני השטח, שיש לו השלכות גיאופיזיות חשובות. מאמינים שבחלק התחתון של היונוספירה (שכבה E) תנודות גאות ושפל מניעות את הגז המיונן אנכית בשדה המגנטי של כדור הארץ, ולכן נוצרים כאן זרמים חשמליים. מערכות אלה המתעוררות ללא הרף של זרמים על פני כדור הארץ נוצרות על ידי הפרעות של השדה המגנטי. הווריאציות היומיומיות של השדה המגנטי תואמות היטב את הערכים המחושבים, מה שמעיד באופן משכנע בעד התיאוריה של מנגנוני הגאות והשפל של ה"דינמו האטמוספרי". זרמים חשמליים המתעוררים בחלק התחתון של היונוספירה (שכבה E) חייבים לנוע למקום כלשהו, ​​ולכן, המעגל חייב להיות סגור. האנלוגיה עם הדינמו נעשית שלמה אם ניקח בחשבון את התנועה המתקרבת כעבודת המנוע. ההנחה היא שהמחזור ההפוכה של הזרם החשמלי מתבצע בשכבה גבוהה יותר של היונוספירה (F), וזרימה נגדית זו יכולה להסביר כמה מהמאפיינים המיוחדים של שכבה זו. לבסוף, אפקט הגאות והשפל חייב ליצור זרמים אופקיים גם בשכבת E ומכאן בשכבת F.
יונוספירה.מנסה להסביר את המנגנון של התרחשות זוהר, מדענים של המאה ה-19. הציע כי באטמוספירה יש אזור עם חלקיקים טעונים חשמלית. במאה ה-20 ראיות משכנעות הושגו בניסוי לקיומה של שכבה המשקפת גלי רדיו בגבהים שבין 85 ל-400 ק"מ. כיום ידוע שתכונותיו החשמליות הן תוצאה של יינון גז אטמוספרי. לכן, שכבה זו נקראת בדרך כלל יונוספירה. ההשפעה על גלי הרדיו נובעת בעיקר מנוכחות אלקטרונים חופשיים ביונוספירה, אם כי מנגנון ההתפשטות של גלי הרדיו קשור לנוכחות של יונים גדולים. האחרונים מעניינים גם בחקר התכונות הכימיות של האטמוספירה, מכיוון שהם פעילים יותר מאטומים ומולקולות ניטרליות. לתגובות כימיות המתרחשות ביונוספירה תפקיד חשוב באיזון האנרגיה והחשמלי שלה.
יונוספירה רגילה.תצפיות שבוצעו בעזרת רקטות גיאופיזיות ולוויינים נתנו מידע חדש רב, המצביע על כך שינון האטמוספירה מתרחש בהשפעת קרינת שמש רחבת טווח. חלקו העיקרי (יותר מ-90%) מרוכז בחלק הגלוי של הספקטרום. קרינה אולטרה סגולה בעלת אורך גל קצר יותר ויותר אנרגיה מקרני אור סגולות נפלטת על ידי המימן של החלק הפנימי של אטמוספירת השמש (כרומוספרה), וקרינת רנטגן, בעלת אנרגיה גבוהה אף יותר, נפלטת על ידי הגזים של השמש. קליפה חיצונית (קורונה). המצב התקין (הממוצע) של היונוספירה נובע מקרינה חזקה מתמדת. שינויים סדירים מתרחשים ביונוספרה הרגילה בהשפעת הסיבוב היומי של כדור הארץ והבדלים עונתיים בזווית כניסת קרני השמש בצהריים, אך מתרחשים גם שינויים בלתי צפויים ופתאומיים במצב היונוספירה.
הפרעות ביונוספירה. כידוע, על השמש נוצרות הפרעות חזקות החוזרות על מחזוריות, המגיעות למקסימום כל 11 שנים. תצפיות במסגרת התוכנית של השנה הגיאופיזית הבינלאומית (IGY) חופפות לתקופת הפעילות הסולארית הגבוהה ביותר במשך כל התקופה של תצפיות מטאורולוגיות שיטתיות, כלומר. מתחילת המאה ה-18 בתקופות של פעילות גבוהה, אזורים מסוימים בשמש גדלים בבהירות מספר פעמים, והם שולחים פולסים חזקים של קרינת אולטרה סגול וקרני רנטגן. תופעות כאלה נקראות התלקחויות שמש. הם נמשכים בין מספר דקות לשעה או שעתיים. במהלך התלקחות, גז סולארי (בעיקר פרוטונים ואלקטרונים) מתפרץ, וחלקיקים אלמנטריים ממהרים לחלל החיצון. לקרינה האלקטרומגנטית והגופנית של השמש ברגעי התלקחויות כאלה יש השפעה חזקה על האטמוספירה של כדור הארץ. התגובה הראשונית נצפית 8 דקות לאחר ההבזק, כאשר קרינת אולטרה סגול וקרני רנטגן מגיעה לכדור הארץ. כתוצאה מכך, היינון עולה בחדות; קרני רנטגן חודרות לאטמוספירה עד לגבול התחתון של היונוספירה; מספר האלקטרונים בשכבות הללו גדל עד כדי כך שאותות הרדיו נספגים כמעט לחלוטין ("כובים"). ספיגה נוספת של קרינה גורמת לחימום הגז התורם להתפתחות הרוחות. גז מיונן הוא מוליך חשמלי, וכשהוא נע בשדה המגנטי של כדור הארץ, מופיע אפקט דינמו ומתרחש זרם חשמלי. זרמים כאלה יכולים, בתורם, לגרום להפרעות ניכרות של השדה המגנטי ולהתבטא בצורה של סערות מגנטיות. שלב ראשוני זה אורך זמן קצר בלבד, התואם את משך התלקחות השמש. במהלך התלקחויות חזקות על השמש, זרם של חלקיקים מואצים שועט אל החלל החיצון. כאשר הוא מופנה לכדור הארץ, מתחיל השלב השני, אשר לו השפעה רבה על מצב האטמוספירה. תופעות טבע רבות, ביניהן ידועות זוהר הקוטב, מצביעות על כך שמספר לא מבוטל של חלקיקים טעונים מגיעים לכדור הארץ (ראה גם אורות קוטב). אף על פי כן, תהליכי ההפרדה של חלקיקים אלה מהשמש, מסלוליהם בחלל הבין-פלנטרי ומנגנוני האינטראקציה עם השדה המגנטי של כדור הארץ והמגנטוספירה עדיין אינם נחקרים מספיק. הבעיה הסתבכה יותר לאחר הגילוי ב-1958 על ידי ג'יימס ואן אלן של קונכיות המוחזקות על ידי השדה הגיאומגנטי, המורכבות מחלקיקים טעונים. חלקיקים אלה נעים מחצי כדור אחד למשנהו, מסתובבים בספירלות סביב קווי השדה המגנטי. ליד כדור הארץ, בגובה התלוי בצורת קווי הכוח ובאנרגיית החלקיקים, יש "נקודות השתקפות", שבהן החלקיקים משנים את כיוון תנועתם לכיוון ההפוך (איור 3). מכיוון שעוצמת השדה המגנטי פוחתת עם המרחק מכדור הארץ, המסלולים שלאורכם נעים חלקיקים אלה מעוותים במקצת: אלקטרונים סוטים למזרח, והפרוטונים למערב. לכן, הם מופצים בצורה של חגורות ברחבי העולם.

כמה השלכות של חימום האטמוספירה על ידי השמש.אנרגיית השמש משפיעה על כל האטמוספרה. כבר הזכרנו את החגורות שנוצרות מחלקיקים טעונים בשדה המגנטי של כדור הארץ ומסתובבות סביבו. חגורות אלו הן הקרובות ביותר לפני השטח של כדור הארץ באזורים המעגליים (ראה איור 3), שם נצפות זוהר השמש. איור 1 מראה שלאזורי הזוהר בקנדה יש ​​טמפרטורות תרמוספיריות גבוהות משמעותית מאלה שבדרום מערב ארה"ב. סביר להניח שהחלקיקים שנלכדו מוותרים על חלק מהאנרגיה שלהם לאטמוספירה, במיוחד כשהם מתנגשים במולקולות גז ליד נקודות ההשתקפות, ועוזבים את מסלוליהם הקודמים. כך מתחממות השכבות הגבוהות של האטמוספירה באזור הזוהר. תגלית חשובה נוספת התגלתה תוך כדי חקר המסלולים של לוויינים מלאכותיים. לואיג'י איאצ'יה, אסטרונום במצפה הכוכבים האסטרופיזי של סמיתסוניאן, מאמין שהסטיות הקטנות של מסלולים אלה נובעות משינויים בצפיפות האטמוספירה כשהיא מתחממת על ידי השמש. הוא הציע קיומה של צפיפות אלקטרונים מרבית ביונוספירה בגובה של יותר מ-200 ק"מ, שאינה תואמת את שעת הצהריים השמשית, אך בהשפעת כוחות החיכוך משתהרת ביחס אליה בכשעתיים. בשלב זה, ערכי הצפיפות האטמוספרית, האופייניים לגובה של 600 ק"מ, נצפים ברמה של כ. 950 ק"מ. בנוסף, ריכוז האלקטרונים המרבי חווה תנודות לא סדירות עקב הבזקים קצרי טווח של קרינת אולטרה סגול וקרני רנטגן מהשמש. L. Yakkia גילה גם תנודות קצרות טווח בצפיפות האוויר, התואמות להתלקחויות שמש ולהפרעות בשדות מגנטיים. תופעות אלו מוסברות על ידי חדירת חלקיקים ממקור שמש לאטמוספירה של כדור הארץ וחימום השכבות שבהן סובבים לוויינים.
חשמל אטמוספרי
בשכבת פני השטח של האטמוספירה חלק קטן מהמולקולות עובר יינון בהשפעת קרניים קוסמיות, קרינה מסלעים רדיואקטיביים ותוצרי ריקבון של רדיום (בעיקר ראדון) באוויר עצמו. בתהליך היינון, אטום מאבד אלקטרון ורוכש מטען חיובי. אלקטרון חופשי מתחבר במהירות עם אטום אחר ויוצר יון בעל מטען שלילי. ליונים חיוביים ושליליים זווגים כאלה יש ממדים מולקולריים. מולקולות באטמוספירה נוטות להתקבץ סביב יונים אלה. מספר מולקולות בשילוב עם יון יוצרות קומפלקס המכונה בדרך כלל "יון קל". האטמוספירה מכילה גם קומפלקסים של מולקולות, המכונות במטאורולוגיה גרעיני עיבוי, שסביבם, כאשר האוויר רווי בלחות, מתחיל תהליך העיבוי. גרעינים אלו הם חלקיקי מלח ואבק, כמו גם מזהמים המשתחררים לאוויר ממקורות תעשייתיים ואחרים. יונים קלים מתחברים לרוב לגרעינים כאלה ויוצרים "יונים כבדים". בהשפעת שדה חשמלי, יונים קלים וכבדים עוברים מאזור אחד של האטמוספירה לאחר, ומעבירים מטענים חשמליים. למרות שהאטמוספירה אינה נחשבת בדרך כלל לתווך מוליך חשמלי, יש לה כמות קטנה של מוליכות. לכן, גוף טעון שנותר באוויר מאבד לאט לאט את המטען שלו. מוליכות אטמוספירה עולה עם הגובה עקב עוצמת הקרנה הקוסמית מוגברת, אובדן יונים מופחת בתנאי לחץ נמוכים יותר (ומכאן נתיב חופשי ממוצע ארוך יותר), ובשל פחות גרעינים כבדים. מוליכות האטמוספירה מגיעה לערכה המקסימלי בגובה של כ. 50 ק"מ, מה שנקרא. "רמת פיצויים". ידוע שבין פני כדור הארץ ל"רמת הפיצוי" יש תמיד הפרש פוטנציאל של כמה מאות קילו-וולט, כלומר. שדה חשמלי קבוע. התברר שהפרש הפוטנציאל בין נקודה מסוימת באוויר בגובה של כמה מטרים לבין פני כדור הארץ גדול מאוד - יותר מ-100 V. לאטמוספירה יש מטען חיובי, ולפני כדור הארץ יש מטען שלילי. מכיוון שהשדה החשמלי הוא אזור שבכל נקודה שלו יש ערך פוטנציאלי מסוים, אפשר לדבר על שיפוע פוטנציאלי. במזג אוויר בהיר, בטווח המטרים הנמוכים יותר, עוצמת השדה החשמלי של האטמוספירה כמעט קבועה. בשל הבדלים במוליכות החשמלית של האוויר בשכבת פני השטח, שיפוע הפוטנציאל נתון לתנודות יומיות, אשר מהלך משתנה באופן משמעותי ממקום למקום. בהיעדר מקורות מקומיים לזיהום אוויר - מעל האוקיינוסים, גבוה בהרים או באזורי הקוטב - המהלך היומי של שיפוע הפוטנציאל במזג אוויר בהיר זהה. גודל השיפוע תלוי בזמן האוניברסלי, או ממוצע גריניץ' (UT) ומגיע למקסימום בשעה 19:00 E. אפלטון הציע שהמוליכות החשמלית המקסימלית הזו עולה בקנה אחד עם פעילות סופת הרעם הגדולה ביותר בקנה מידה פלנטרי. פריקות ברקים במהלך סופות רעמים נושאות מטען שלילי אל פני כדור הארץ, שכן הבסיסים של ענני הרעם הקומולונימבוסים הפעילים ביותר הם בעלי מטען שלילי משמעותי. לראשי ענני הרעם יש מטען חיובי, שלפי חישוביהם של הולצר וסכסון זורם מצמרותיהם בעת סופות רעמים. ללא חידוש מתמיד, המטען על פני כדור הארץ היה מנוטרל על ידי מוליכות האטמוספירה. ההנחה שהפער הפוטנציאלי בין פני כדור הארץ ל"רמת הפיצוי" נשמר עקב סופות רעמים נתמכת בנתונים סטטיסטיים. לדוגמה, המספר המרבי של סופות רעמים נצפה בעמק הנהר. אמזונות. לרוב, סופות רעמים מתרחשות שם בסוף היום, כלומר. בסדר. 19:00 שעון גריניץ', כאשר השיפוע הפוטנציאלי נמצא במקסימום בכל מקום בעולם. יתרה מכך, השינויים העונתיים בצורת העקומות של הווריאציה היומית של שיפוע הפוטנציאל תואמים גם הם את הנתונים על התפוצה העולמית של סופות רעמים. ישנם חוקרים הטוענים כי מקור השדה החשמלי של כדור הארץ עשוי להיות ממקור חיצוני, שכן מאמינים שדות חשמליים קיימים ביונוספירה ובמגנטוספירה. נסיבות אלו מסבירות כנראה את הופעתן של צורות מוארכות צרות מאוד של זוהר השמש, בדומה למאחורי הקלעים ולקשתות.
(ראה גם אורות קוטב). עקב השיפוע והמוליכות הפוטנציאליים של האטמוספירה בין "רמת הפיצוי" לבין פני כדור הארץ, מתחילים לנוע חלקיקים טעונים: יונים טעונים חיובית - לעבר פני כדור הארץ, וטעונים שלילי - כלפי מעלה ממנו. זרם זה הוא כ. 1800 א. למרות שערך זה נראה גדול, יש לזכור שהוא מופץ על פני כל פני כדור הארץ. עוצמת הזרם בעמוד אוויר עם שטח בסיס של 1 מ"ר הוא רק 4 * 10 -12 A. מצד שני, עוצמת הזרם במהלך פריקת ברק יכולה להגיע למספר אמפר, אם כי, כמובן, פריקה כזו יש משך זמן קצר - משברירי שנייה ועד שנייה שלמה או קצת יותר עם פריקות חוזרות. הברק הוא עניין רב לא רק כתופעה מוזרה של הטבע. היא מאפשרת לצפות בפריקה חשמלית בתווך גזי במתח של כמה מאות מיליוני וולט ובמרחק בין האלקטרודות של מספר קילומטרים. בשנת 1750, B. Franklin הציע לחברה המלכותית של לונדון להתנסות במוט ברזל קבוע על בסיס מבודד ומותקן על מגדל גבוה. הוא ציפה שכאשר ענן רעם מתקרב למגדל, מטען של הסימן הנגדי יתרכז בקצה העליון של המוט הנייטרלי בתחילה, ומטען מאותו סימן כמו בבסיס הענן יתרכז בקצה התחתון. . אם עוצמת השדה החשמלי במהלך פריקת ברק גדלה במידה מספקת, המטען מהקצה העליון של המוט יתנקז חלקית לאוויר, והמוט יקבל מטען באותו סימן כמו בסיס הענן. הניסוי שהציע פרנקלין לא בוצע באנגליה, אך הוא הוקם בשנת 1752 במארלי ליד פריז על ידי הפיזיקאי הצרפתי ז'אן ד'אלמבר. הוא השתמש במוט ברזל באורך 12 מ' שהוכנס לבקבוק זכוכית (ששימש כמטרה מבודד), אך לא הניח אותו על המגדל. 10 במאי עוזרו דיווח שכאשר ענן רעם היה מעל מוט, נוצרו ניצוצות כאשר הובא אליו חוט מוארק. פרנקלין עצמו, לא מודע לחוויה המוצלחת שהתממשה בצרפת, ביוני אותה שנה ערך את הניסוי המפורסם שלו עם עפיפון וצפה בניצוצות חשמליים בקצה חוט הקשור אליו. בשנה שלאחר מכן, תוך כדי לימוד המטענים שנאספו ממוט, מצא פרנקלין שבסיסי ענני הרעם הם בדרך כלל טעונים שלילי מחקרים מפורטים יותר של ברק התאפשרו בסוף המאה ה-19 עקב שיפורים בשיטות הצילום, במיוחד לאחר המצאת המנגנון בעל העדשות המסתובבות, שאיפשר לתקן תהליכים המתפתחים במהירות. מצלמה כזו הייתה בשימוש נרחב במחקר של פריקות ניצוץ. נמצא כי ישנם מספר סוגים של ברק, כשהנפוץ ביותר הוא ליניארי, שטוח (תוך ענן) וכדורי (פריקות אוויר). ברק ליניארי הוא פריקת ניצוץ בין ענן לפני השטח של כדור הארץ, העוקב אחר תעלה עם ענפים כלפי מטה. ברק שטוח מתרחש בתוך ענן רעמים ונראה כמו הבזקי אור מפוזרים. פליטות אוויר של ברק כדורי, החל מענן רעמים, מכוונות לרוב אופקית ואינן מגיעות אל פני כדור הארץ.

פריקת ברק מורכבת בדרך כלל משלוש פריקות חוזרות או יותר - דחפים הבאים באותו נתיב. המרווחים בין פולסים עוקבים קצרים מאוד, מ-1/100 עד 1/10 שניות (זה מה שגורם לברקים להבהב). באופן כללי, ההבזק נמשך כשנייה או פחות. ניתן לתאר תהליך פיתוח ברק טיפוסי כדלקמן. ראשית, מנהיג פריקה זוהר חלש ממהר מלמעלה אל פני כדור הארץ. כשהוא מגיע אליו, פריקה הפוך זוהרת, או ראשית, עוברת מהאדמה במעלה הערוץ שהניח המנהיג. מנהיג השחרור, ככלל, נע בזיגזג. מהירות ההתפשטות שלו נעה בין מאה לכמה מאות קילומטרים בשנייה. בדרכו הוא מיינן מולקולות אוויר ויוצר תעלה בעלת מוליכות מוגברת, שדרכה נעה הפריקה ההפוכה כלפי מעלה במהירות של פי מאה בערך מזו של פריקת המנהיג. קשה לקבוע את גודל התעלה, אך קוטר הפריקה של המנהיג מוערך ב-1-10 מ' ושל הפריקה ההפוכה, כמה סנטימטרים. פריקות ברק יוצרות הפרעות רדיו על ידי פליטת גלי רדיו בטווח רחב - מ-30 קילו-הרץ ועד לתדרים נמוכים במיוחד. הקרינה הגדולה ביותר של גלי רדיו היא כנראה בטווח שבין 5 ל-10 קילו-הרץ. הפרעות רדיו בתדר נמוך שכזו "מרוכזת" במרחב שבין הגבול התחתון של היונוספירה לבין פני כדור הארץ ומסוגלת להתפשט למרחקים של אלפי קילומטרים מהמקור.
שינויים באטמוספירה
השפעת מטאורים ומטאוריטים.למרות שלפעמים מטר מטאורים עושים רושם עמוק עם השפעות התאורה שלהם, מטאורים בודדים נראים לעתים רחוקות. רבים יותר הם מטאורים בלתי נראים, קטנים מכדי להיראות ברגע שבו הם נבלעים על ידי האטמוספירה. חלק מהמטאורים הקטנים ביותר כנראה אינם מתחממים כלל, אלא נכבשים רק על ידי האטמוספירה. החלקיקים הקטנים הללו שגודלם נע בין מילימטרים בודדים לעשרת אלפיות המילימטר נקראים מיקרומטאוריטים. כמות החומר המטאורי הנכנס לאטמוספירה מדי יום היא בין 100 ל-10,000 טון, כאשר רוב החומר הזה הוא מיקרומטאוריטים. מכיוון שחומר מטאורי נשרף חלקית באטמוספירה, הרכב הגז שלו מתמלא עקבות של יסודות כימיים שונים. לדוגמה, מטאורי אבן מביאים ליתיום לאטמוספירה. בעירה של מטאורים מתכתיים מובילה להיווצרותם של ברזל כדורי זעיר, ברזל-ניקל וטיפות נוספות העוברות באטמוספירה ומושקעות על פני כדור הארץ. ניתן למצוא אותם בגרינלנד ובאנטארקטיקה, שם יריעות הקרח נותרות כמעט ללא שינוי במשך שנים. אוקיאנולוגים מוצאים אותם במשקעי אוקיינוס ​​תחתית. רוב חלקיקי המטאורים הנכנסים לאטמוספירה מושקעים תוך כ-30 יום. כמה מדענים מאמינים כי אבק קוסמי זה ממלא תפקיד חשוב בהיווצרות תופעות אטמוספריות כמו גשם, שכן הוא משמש כגרעינים של עיבוי אדי מים. לכן, ההנחה היא שמשקעים קשורים סטטיסטית לממטרים גדולים של מטאורים. עם זאת, ישנם מומחים שסבורים כי היות וההזנה הכוללת של החומר המטאורי גדולה עשרות מונים מאשר אפילו במטר המטאורים הגדול ביותר, ניתן להזניח את השינוי בכמות הכוללת של חומר זה המתרחש כתוצאה ממטר אחד כזה. עם זאת, אין ספק שהמיקרומטאוריטים הגדולים ביותר וכמובן המטאוריטים הנראים לעין משאירים עקבות יינון ארוכים בשכבות הגבוהות של האטמוספירה, בעיקר ביונוספירה. עקבות כאלה יכולים לשמש לתקשורת רדיו למרחקים ארוכים, מכיוון שהם משקפים גלי רדיו בתדר גבוה. אנרגיית המטאורים הנכנסים לאטמוספירה מושקעת בעיקר, ואולי לחלוטין, בחימום שלה. זהו אחד המרכיבים הקטנים של מאזן החום של האטמוספירה.
פחמן דו חמצני ממקור תעשייתי.בתקופת הפחמן, צמחייה עצית הייתה נפוצה על פני כדור הארץ. רוב הפחמן הדו חמצני שנספג בצמחים באותה תקופה הצטבר במרבצי פחם ובמרבצים נושאי נפט. אנשים למדו להשתמש במאגרים העצומים של המינרלים הללו כמקור אנרגיה וכעת הם מחזירים במהירות פחמן דו חמצני למחזור החומרים. המאובן הוא כנראה כ. 4*10 13 טון פחמן. במהלך המאה האחרונה, האנושות שרפה כל כך הרבה דלק מאובנים שכ-4*1011 טונות של פחמן נכנסו שוב לאטמוספירה. כרגע יש כ. 2 * 10 12 טון פחמן, ובמאה השנים הבאות נתון זה עשוי להכפיל את עצמו עקב שריפת דלקים מאובנים. עם זאת, לא כל הפחמן יישאר באטמוספירה: חלקו יתמוסס במימי האוקיינוס, חלקו ייספגו בצמחים, וחלקו ייקשר בתהליך בליה של סלעים. עדיין לא ניתן לחזות כמה פחמן דו חמצני יהיה באטמוספירה או איזו השפעה תהיה לו על האקלים בעולם. אף על פי כן, מאמינים שכל עלייה בתכולתו תגרום להתחממות, אם כי כלל לא הכרחי שכל התחממות תשפיע באופן משמעותי על האקלים. ריכוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה, לפי תוצאות המדידות, עולה בצורה ניכרת, אם כי בקצב איטי. נתוני האקלים עבור תחנת סבאלברד ואמריקה הקטנה על מדף הקרח של רוס באנטארקטיקה מצביעים על עלייה בטמפרטורות השנתיות הממוצעות על פני תקופה של כ-50 שנה ב-5° ו-2.5°C, בהתאמה.
השפעת הקרינה הקוסמית.כאשר קרניים קוסמיות בעלות אנרגיה גבוהה מתקשרות עם מרכיבים בודדים של האטמוספירה, נוצרים איזוטופים רדיואקטיביים. ביניהם בולט איזוטופ הפחמן 14C, המצטבר ברקמות צמחים ובעלי חיים. על ידי מדידת הרדיואקטיביות של חומרים אורגניים שלא החליפו פחמן עם הסביבה במשך זמן רב, ניתן לקבוע את גילם. שיטת הפחמן הרדיואקטיבי ביססה את עצמה כשיטה האמינה ביותר לתיארוך אורגניזמים מאובנים וחפצים של תרבות חומרית, שגילם אינו עולה על 50 אלף שנה. איזוטופים רדיואקטיביים אחרים בעלי מחצית חיים ארוכים יכולים לשמש לתארך חומרים בני מאות אלפי שנים אם תיפתר הבעיה הבסיסית של מדידת רמות נמוכות ביותר של רדיואקטיביות.
(ראה גם DATING RADIOCARBON).
מקור האטמוספירה של כדור הארץ
ההיסטוריה של היווצרות האטמוספירה עדיין לא שוחזרה באופן אמין לחלוטין. עם זאת, זוהו כמה שינויים סבירים בהרכבו. היווצרות האטמוספירה החלה מיד לאחר היווצרות כדור הארץ. ישנן סיבות טובות למדי להאמין שבתהליך האבולוציה של הפרה-אדמה ורכישתה של קרוב לממדים ומסה מודרניים, היא איבדה כמעט לחלוטין את האווירה המקורית שלה. מאמינים שבשלב מוקדם כדור הארץ היה במצב מותך וכ. לפני 4.5 מיליארד שנים, הוא קיבל צורה בגוף מוצק. אבן דרך זו נחשבת לתחילתה של הכרונולוגיה הגיאולוגית. מאז חלה התפתחות איטית של האטמוספירה. כמה תהליכים גיאולוגיים, כמו התפרצויות של לבה במהלך התפרצויות געשיות, לוו בשחרור גזים מבטן כדור הארץ. הם כללו כנראה חנקן, אמוניה, מתאן, אדי מים, פחמן חד חמצני ופחמן דו חמצני. בהשפעת קרינת השמש האולטרה סגולה, אדי מים התפרקו למימן ולחמצן, אך החמצן המשוחרר הגיב עם פחמן חד חמצני ויוצר פחמן דו חמצני. אמוניה מתפרקת לחנקן ומימן. מימן בתהליך דיפוזיה עלה ועזב את האטמוספירה, בעוד חנקן כבד יותר לא הצליח לברוח והצטבר בהדרגה, והפך למרכיב העיקרי שלו, אם כי חלק ממנו נקשר במהלך תגובות כימיות. בהשפעת קרניים אולטרה סגולות ופריקות חשמליות, תערובת של גזים, שכנראה מצויה באטמוספירה המקורית של כדור הארץ, נכנסה לתגובות כימיות, וכתוצאה מכך נוצרו חומרים אורגניים, בעיקר חומצות אמינו. כתוצאה מכך, החיים יכולים להיווצר באווירה שונה מהותית מזו המודרנית. עם הופעת הצמחים הפרימיטיביים החל תהליך הפוטוסינתזה (ראה גם PHOTOSYNTHESIS), מלווה בשחרור חמצן חופשי. גז זה, במיוחד לאחר דיפוזיה לאטמוספירה העליונה, החל להגן על שכבותיו התחתונות ועל פני כדור הארץ מפני קרינת אולטרה סגול וקרני רנטגן מסכנת חיים. ההערכה היא שכמעט 0.00004 מנפח החמצן של היום עלול להוביל להיווצרות שכבה בעלת מחצית מריכוז האוזון הנוכחי, שבכל זאת סיפקה הגנה משמעותית מאוד מפני קרניים אולטרה סגולות. סביר גם שהאטמוספרה הראשונית הכילה הרבה פחמן דו חמצני. הוא נצרך במהלך הפוטוסינתזה, וריכוזו כנראה ירד ככל שהתפתח עולם הצומח, וגם עקב ספיגה במהלך כמה תהליכים גיאולוגיים. מכיוון שאפקט החממה קשור לנוכחות של פחמן דו חמצני באטמוספרה, חלק מהמדענים מאמינים שתנודות בריכוזו הן אחד הגורמים החשובים לשינויים אקלימיים רחבי היקף בהיסטוריה של כדור הארץ, כמו עידני קרח. ההליום הקיים באטמוספירה המודרנית הוא כנראה בעיקר תוצר של ריקבון רדיואקטיבי של אורניום, תוריום ורדיום. יסודות רדיואקטיביים אלו פולטים חלקיקי אלפא, שהם הגרעינים של אטומי הליום. מכיוון שלא נוצר או נהרס מטען חשמלי במהלך התפרקות רדיואקטיבית, ישנם שני אלקטרונים לכל חלקיק אלפא. כתוצאה מכך, הוא משתלב איתם ויוצר אטומי הליום ניטרליים. יסודות רדיואקטיביים מצויים במינרלים המפוזרים בעובי הסלעים, ולכן חלק ניכר מההליום הנוצר כתוצאה מהתפרקות רדיואקטיבית מאוחסן בהם, ומתנדף באיטיות רבה לאטמוספירה. כמות מסוימת של הליום עולה אל האקסוספירה עקב דיפוזיה, אך בשל הנהירה המתמדת מפני השטח של כדור הארץ, נפח הגז הזה באטמוספירה אינו משתנה. בהתבסס על הניתוח הספקטרלי של אור הכוכבים וחקר המטאוריטים, ניתן להעריך את השפע היחסי של יסודות כימיים שונים ביקום. ריכוז הניאון בחלל גבוה בערך פי עשרה מיליארד מאשר בכדור הארץ, קריפטון - פי עשרה מיליון וקסנון - פי מיליון. מכאן נובע שריכוז הגזים האינרטיים הללו, שהיו מצויים במקור באטמוספירה של כדור הארץ ולא התחדשו במהלך תגובות כימיות, ירד מאוד, כנראה אפילו בשלב אובדן האטמוספירה הראשונית של כדור הארץ. יוצא דופן הוא הגז האינרטי ארגון, שכן הוא עדיין נוצר בצורה של איזוטופ 40Ar בתהליך של ריקבון רדיואקטיבי של איזוטופ האשלגן.
תופעות אופטיות
מגוון התופעות האופטיות באטמוספירה נובע מסיבות שונות. התופעות הנפוצות ביותר כוללות ברק (ראה לעיל) ואת זוהר הקוטב הציוריים מאוד וזוהר הקוטב (ראה גם אורות הקוטב). בנוסף, קשת בענן, גל, פרהליון (שמש מזויפת) וקשתות, כתר, הילות ורוחות רפאים של ברוקן, תעתועים, שריפות סנט אלמו, עננים זוהרים, ירוק וקרני דמדומים מעניינים במיוחד. קשת היא תופעת האטמוספירה היפה ביותר. בדרך כלל זוהי קשת ענקית, המורכבת מפסים רב-צבעוניים, הנצפים כאשר השמש מאירה רק חלק מהשמיים, והאוויר רווי בטיפות מים, למשל, בזמן גשם. הקשתות הרב-צבעוניות מסודרות ברצף ספקטרום (אדום, כתום, צהוב, ירוק, ציאן, אינדיגו, סגול), אך הצבעים כמעט אף פעם אינם טהורים מכיוון שהרצועות חופפות. ככלל, המאפיינים הפיזיים של קשתות בענן משתנים באופן משמעותי, ולכן הם מגוונים מאוד במראה. המאפיין המשותף שלהם הוא שמרכז הקשת נמצא תמיד על קו ישר הנמשך מהשמש אל הצופה. הקשת הראשית היא קשת המורכבת מהצבעים הבהירים ביותר - אדום מבחוץ וסגול מבפנים. לפעמים נראית רק קשת אחת, אך לעתים קרובות מופיעה קשת משנית בצד החיצוני של הקשת הראשית. אין לו צבעים בהירים כמו הראשון, והפסים האדומים והסגולים בו משנים מקומות: אדום ממוקם בפנים. היווצרות הקשת הראשית מוסברת על ידי שבירה כפולה (ראה גם OPTICS) והחזרה פנימית בודדת של קרני אור השמש (ראה איור 5). חודרת לתוך טיפת מים (A), קרן אור נשברת ומתפרקת, כמו במעבר דרך פריזמה. אז הוא מגיע למשטח הנגדי של הטיפה (B), משתקף ממנו ויוצא מהטיפה החוצה (C). במקרה זה, קרן האור, לפני שהיא מגיעה למתבונן, נשברת בפעם השנייה. הקרן הלבנה הראשונית מפורקת לקרניים בצבעים שונים עם זווית סטייה של 2°. כאשר נוצרת קשת משנית, מתרחשת שבירה כפולה והחזרה כפולה של קרני השמש (ראה איור 6). במקרה זה, האור נשבר, חודר פנימה לטיפה דרך חלקה התחתון (A), ומוחזר מהמשטח הפנימי של הטיפה, תחילה בנקודה B, ולאחר מכן בנקודה C. בנקודה D, האור נשבר, משאירים את הירידה לכיוון המתבונן.

בזריחה ובשקיעה רואה המתבונן את הקשת בצורת קשת השווה לחצי עיגול, שכן ציר הקשת מקביל לאופק. אם השמש גבוהה יותר מעל האופק, קשת הקשת קטנה מחצי עיגול. כאשר השמש עולה מעל 42 מעלות מעל האופק, הקשת נעלמת. בכל מקום, מלבד בקווי רוחב גבוהים, קשת לא יכולה להופיע בצהריים כשהשמש גבוהה מדי. מעניין להעריך את המרחק לקשת בענן. למרות שנראה שהקשת רבת הצבעים ממוקמת באותו מישור, זוהי אשליה. למעשה, לקשת יש עומק רב, וניתן לייצג אותה כמשטח של חרוט חלול, שבראשו נמצא הצופה. ציר החרוט מחבר בין השמש, המתבונן ומרכז הקשת. הצופה מסתכל, כביכול, לאורך פני השטח של החרוט הזה. שני אנשים לעולם לא יכולים לראות בדיוק את אותה קשת בענן. כמובן שאפשר לראות את אותה השפעה באופן כללי, אבל שתי הקשתות נמצאות במיקומים שונים ונוצרות על ידי טיפות מים שונות. כאשר גשם או ערפל יוצרים קשת בענן, האפקט האופטי המלא מושג על ידי ההשפעה המשולבת של כל טיפות המים החוצות את פני השטח של חרוט הקשת עם המתבונן בקודקוד. תפקידה של כל טיפה הוא חולף. פני השטח של חרוט הקשת מורכבים מכמה שכבות. חוצה אותם במהירות ועובר דרך סדרה של נקודות קריטיות, כל טיפה מפרקת באופן מיידי את קרן השמש לכל הספקטרום ברצף מוגדר בהחלט - מאדום לסגול. טיפות רבות חוצות את פני החרוט באותו אופן, כך שהקשת נראית למתבונן כרציפה הן לאורך והן לרוחב הקשת שלה. הילה - קשתות ומעגלים של אור לבן או ססגוני סביב הדיסק של השמש או הירח. הם נגרמים על ידי שבירה או החזרה של אור על ידי גבישי קרח או שלג באטמוספירה. הגבישים היוצרים את ההילה ממוקמים על פני קונוס דמיוני כשהציר מופנה מהצופה (מראש החרוט) אל השמש. בתנאים מסוימים, האטמוספירה רוויה בגבישים קטנים, שרבים מהם יוצרים זווית ישרה עם המישור העובר דרך השמש, הצופה והגבישים הללו. היבטים כאלה משקפים את קרני האור הנכנסות בסטייה של 22 מעלות, ויוצרות הילה אדמדמה מבפנים, אך היא יכולה להיות מורכבת גם מכל צבעי הספקטרום. פחות נפוץ היא הילה עם רדיוס זוויתי של 46°, הממוקמת באופן קונצנטרי סביב הילה של 22 מעלות. גם בצדו הפנימי יש גוון אדמדם. הסיבה לכך היא גם שבירה של האור, המתרחשת במקרה זה על פני הגביש היוצרים זוויות ישרות. רוחב הטבעת של הילה כזו עולה על 2.5 מעלות. גם הילות של 46 מעלות וגם הילות של 22 מעלות נוטות להיות הבהירות ביותר בחלק העליון והתחתון של הטבעת. הילה הנדירה של 90 מעלות היא טבעת זוהרת מעט, כמעט חסרת צבע, בעלת מרכז משותף עם שתי ההילות האחרות. אם הוא צבעוני, יש לו צבע אדום בצד החיצוני של הטבעת. מנגנון הופעת הילה מסוג זה לא הובהר במלואו (איור 7).

פרהליה וקשתות. מעגל פרהלי (או מעגל שמשות שווא) - טבעת לבנה שמרכזה בנקודת השיא, העוברת דרך השמש במקביל לאופק. הסיבה להיווצרותו היא השתקפות אור השמש מקצוות המשטחים של גבישי קרח. אם הגבישים מפוזרים בצורה שווה מספיק באוויר, מעגל שלם הופך להיות גלוי. Parhelia, או שמשות שווא, הן כתמים זוהרים בהירים הדומים לשמש, הנוצרים בנקודות החיתוך של המעגל הפרהלי עם ההילה, בעלי רדיוסים זוויתיים של 22°, 46° ו-90°. הפרהליון הנוצר והבהיר ביותר נוצר בצומת עם הילה של 22 מעלות, בדרך כלל צבוע כמעט בכל צבעי הקשת. שמשות שווא בצמתים עם הילות של 46 ו-90 מעלות נצפות בתדירות נמוכה בהרבה. Parhelia המתרחשים בצמתים עם הילות של 90 מעלות נקראות פראנטליה, או שמש נגדית כוזבת. לפעמים נראה גם אנטליום (שמש נגדית) - נקודה בהירה הממוקמת על טבעת הפרהליון בדיוק מול השמש. ההנחה היא שהגורם לתופעה זו הוא השתקפות פנימית כפולה של אור השמש. הקרן המוחזרת הולכת באותו נתיב כמו הקרן הנובעת, אך בכיוון ההפוך. הקשת ה-circumzenithal, המכונה לעתים באופן שגוי כקשת המשיקת העליונה של הילה של 46 מעלות, היא קשת של 90° או פחות במרכזה בנקודת השיא וכ-46° מעל השמש. לעתים נדירות הוא נראה ורק לכמה דקות, יש לו צבעים בהירים, והצבע האדום מוגבל לצד החיצוני של הקשת. הקשת ה-circumzenithal בולטת בצבעה, בהירותה וקווי המתאר הברורים שלה. אפקט אופטי מוזר ונדיר נוסף מסוג הילה הוא קשת לוביץ. הם מתעוררים כהמשך של פרהליה במפגש עם הילה של 22 מעלות, עוברים מהצד החיצוני של ההילה וקעורים מעט לכיוון השמש. עמודי אור לבנבן, כמו גם צלבים שונים, נראים לפעמים עם עלות השחר או בין הערביים, במיוחד באזורי הקוטב, ויכולים ללוות גם את השמש וגם את הירח. לעיתים נצפות הילות ירח והשפעות אחרות הדומות לאלו שתוארו לעיל, כאשר להילה הירחית הנפוצה ביותר (טבעת סביב הירח) יש רדיוס זוויתי של 22°. כמו שמשות שווא, ירחי שווא יכולים להתעורר. כתרים, או כתרים, הם טבעות קטנות וצבעוניות קונצנטריות סביב השמש, הירח או עצמים בהירים אחרים שנצפו מעת לעת כאשר מקור האור נמצא מאחורי עננים שקופים. רדיוס הקורונה קטן מרדיוס ההילה והוא בערך. 1-5°, הטבעת הכחולה או הסגולה היא הקרובה ביותר לשמש. קורונה נוצרת כאשר אור מתפזר על ידי טיפות מים קטנות של מים היוצרות ענן. לפעמים הכתר נראה כנקודה זוהרת (או הילה) המקיפה את השמש (או הירח), המסתיימת בטבעת אדמדמה. במקרים אחרים, לפחות שתי טבעות קונצנטריות בקוטר גדול יותר, בצבע חלש מאוד, נראות מחוץ להילה. תופעה זו מלווה בעננים ססגוניים. לפעמים קצוות של עננים גבוהים מאוד צבועים בצבעים עזים.
גלוריה (הילות).בתנאים מיוחדים מתרחשות תופעות אטמוספריות חריגות. אם השמש נמצאת מאחורי המתבונן, והצל שלה מוקרן על עננים סמוכים או על מסך ערפל, תחת מצב מסוים של האטמוספירה סביב צל ראשו של אדם, ניתן לראות עיגול זוהר צבעוני - הילה. בדרך כלל הילה כזו נוצרת עקב השתקפות האור על ידי טיפות טל על מדשאה עשבונית. גלוריות גם די נפוצות להימצא סביב הצל שהמטוס מטיל על העננים הבסיסיים.
רוחות רפאים של ברוקן.באזורים מסוימים של כדור הארץ, כאשר צלו של צופה על גבעה, בזריחה או שקיעה, נופל מאחוריו על עננים הממוקמים במרחק קצר, מתגלה אפקט בולט: הצל מקבל ממדים עצומים. זה נובע מהשתקפות ושבירה של האור על ידי טיפות המים הקטנות ביותר בערפל. התופעה המתוארת נקראת "רוח הרפאים של הברקן" על שם הפסגה בהרי הרץ בגרמניה.
מיראז'ים- אפקט אופטי הנובע משבירת האור במעבר דרך שכבות אוויר בצפיפות שונות ומתבטא במראה של תמונה וירטואלית. במקרה זה, אובייקטים מרוחקים עשויים להתברר כמורו או מורידים ביחס למיקומם בפועל, ועשויים גם להיות מעוותים ולרכוש צורות לא סדירות ופנטסטיות. מיראז'ים נצפים לעתים קרובות באקלים חם, כמו מעל מישורים חוליים. תעתועים נחותים נפוצים, כאשר פני המדבר הרחוקים, השטוחים כמעט, מקבלים מראה של מים פתוחים, במיוחד במבט מגובה קל או פשוט מעל שכבת אוויר מחומם. אשליה דומה מתרחשת בדרך כלל בכביש סלול מחומם שנראה כמו משטח מים הרחק קדימה. במציאות, משטח זה הוא השתקפות של השמים. מתחת לגובה העיניים עלולים להופיע ב"מים" חפצים, בדרך כלל הפוכים. "עוגת שכבות אוויר" נוצרת מעל פני הקרקע המחומם, והשכבה הקרובה ביותר לכדור הארץ היא המחוממת ביותר וכל כך נדירה עד שגלי האור העוברים דרכה מתעוותים, שכן מהירות ההתפשטות שלהם משתנה בהתאם לצפיפות המדיום. תעתועים מעולה פחות נפוצים ויותר נופיים מאשר תעתועים נחותים. עצמים רחוקים (לעיתים קרובות מתחת לאופק הים) מופיעים הפוכים בשמיים, ולעיתים גם תמונה ישירה של אותו עצם מופיעה מעל. תופעה זו אופיינית לאזורים קרים, במיוחד כאשר יש היפוך טמפרטורה משמעותי, כאשר שכבת אוויר חמה יותר נמצאת מעל השכבה הקרה יותר. אפקט אופטי זה בא לידי ביטוי כתוצאה מדפוסים מורכבים של התפשטות של חזית גלי האור בשכבות אוויר בעלות צפיפות לא אחידה. תעתועים חריגים מאוד מתרחשים מעת לעת, במיוחד באזורי הקוטב. כאשר מתרחשים תעתועים ביבשה, עצים ושאר מרכיבי הנוף מתהפכים. בכל המקרים, עצמים בתעתועים העליונים נראים בבירור יותר מאשר בתחתונים. כאשר הגבול של שתי מסות אוויר הוא מישור אנכי, לעיתים נצפים תעתועים צדדיים.
האש של אלמו הקדוש.כמה תופעות אופטיות באטמוספירה (למשל, זוהר והתופעה המטאורולוגית השכיחה ביותר - ברק) הן חשמליות בטבען. הרבה פחות נפוצות הן השריפות של סנט אלמו - מברשות זוהרות בכחול חיוור או סגול באורך של 30 ס"מ עד 1 מ' או יותר, בדרך כלל על ראשי תרנים או בקצות חצרות הספינות בים. לפעמים נדמה שכל חבלול הספינה מכוסה זרחן וזוהר. השריפות של אלמו מופיעות לפעמים על פסגות הרים, כמו גם על צריחים ופינות חדות של בניינים גבוהים. תופעה זו היא פריקות חשמליות מברשת בקצוות של מוליכים חשמליים, כאשר עוצמת השדה החשמלי גדלה מאוד באטמוספירה שסביבם. Will-o'-the-wisps הם זוהר כחלחל או ירקרק קלוש הנראה לפעמים בביצות, בתי קברות וקריפטות. לעתים קרובות הם מופיעים כלהבת נרות בוערת בשלווה, שאינה מתחממת, המורמת כ-30 ס"מ מעל פני הקרקע, מרחפת מעל האובייקט לרגע. האור נראה חמקמק לחלוטין, וכאשר המתבונן מתקרב, נראה שהוא עובר למקום אחר. הסיבה לתופעה זו היא פירוק של שאריות אורגניות ושריפה ספונטנית של גז הביצה מתאן (CH4) או פוספין (PH3). לאורות נודדים יש צורה שונה, לפעמים אפילו כדורית. קרן ירוקה - הבזק של אור שמש ירוק אזמרגד ברגע שבו קרן השמש האחרונה נעלמת מתחת לאופק. המרכיב האדום של אור השמש נעלם ראשון, כל האחרים עוקבים אחר הסדר, וירוק האזמרגד נשאר אחרון. תופעה זו מתרחשת רק כאשר רק קצה הדיסק הסולארי נשאר מעל האופק, אחרת יש תערובת של צבעים. קרניים קרפוסקולריות הן קרני אור שמש מתפצלות הנראות כאשר הן מאירות אבק באטמוספרה הגבוהה. צללים מהעננים יוצרים להקות כהות, וקרניים מתפשטות ביניהם. השפעה זו מתרחשת כאשר השמש נמוכה באופק לפני עלות השחר או לאחר השקיעה.

אַטמוֹספֵרָה

האטמוספירה היא מעטפת הגז המקיפה את כדור הארץ. הוא מוחזק במקומו בכוח הכבידה של כדור הארץ, שבהשפעתו מצטברים רוב הגזים מעל פני כדור הארץ - בשכבה הנמוכה ביותר של האטמוספירה - הטרופוספירה.

אנחנו חיים בשכבה הנמוכה ביותר של האטמוספירה. מטוסים טסים בשכבה הנקראת האטמוספרה. תופעות כמו זוהר השמש בחצי הכדור הצפוני והדרומי מקורן בתרמוספירה. למעלה יש חלל.

שכבות של האווירה

כמה שכבות יש באטמוספירה?

ישנן חמש שכבות עיקריות של האטמוספירה. השכבה הנמוכה ביותר, הטרופוספירה, נמצאת 18 ק"מ מעל פני כדור הארץ. השכבה הבאה - הסטרטוספירה - משתרעת לגובה של 50 ק"מ, מעל - המזוספרה - כ-80 ק"מ מעל כדור הארץ. השכבה העליונה נקראת התרמוספירה. ככל שאתה עולה יותר, האווירה הופכת פחות צפופה; מעל 1000 ק"מ, האטמוספרה של כדור הארץ כמעט נעלמת, והאקסוספירה (שכבה חמישית נדירה מאוד) עוברת לחלל חסר אוויר.

איך האווירה מגינה עלינו?

הסטרטוספירה מכילה שכבת אוזון (תרכובת של שלושה אטומי חמצן) היוצרת מגן מגן שמרחיק את רוב הקרינה האולטרה סגולה המזיקה. בקצה האטמוספירה ישנם שני אזורי קרינה, הידועים בשם חגורות ואן אלן, המשקפים גם קרניים קוסמיות כמו מגן.

למה השמיים כחולים?

אור השמש עובר דרך האטמוספירה ומתפזר על ידי השתקפויות מחלקיקים קטנים של אבק ואדי מים באוויר. כך מתפרק אור השמש הלבן לחלקים ספקטרליים - צבעי הקשת.הקרניים הכחולות מתפזרות מהר יותר מהשאר. כתוצאה מכך, אנו רואים יותר כחול מכל צבע אחר בספקטרום השמש, וזו הסיבה שהשמים נראים כחולים.

עננים משנים צורה כל הזמן. הסיבה לכך היא הרוח. חלקם עולים במסות ענק, אחרים דומים לנוצות קלות. לפעמים עננים מכסים לחלוטין את השמים שמעלינו.

האטמוספירה של כדור הארץ היא מעטפת הגזים של הפלנטה שלנו. הגבול התחתון שלו עובר בגובה קרום כדור הארץ וההידרוספרה, והגבוה העליון עובר לאזור הקרוב לכדור הארץ בחלל החיצון. האטמוספירה מכילה כ-78% חנקן, 20% חמצן, עד 1% ארגון, פחמן דו חמצני, מימן, הליום, ניאון ועוד כמה גזים.

קונכיית אדמה זו מאופיינת בריבוד מוגדר בבירור. שכבות האטמוספירה נקבעות על פי הפיזור האנכי של הטמפרטורה והצפיפות השונה של הגזים ברמותיה השונות. יש שכבות כאלה באטמוספירה של כדור הארץ: טרפוספירה, סטרטוספירה, מזוספרה, תרמוספירה, אקסוספירה. היונוספרה נבדלת בנפרד.

עד 80% מהמסה הכוללת של האטמוספירה היא הטרופוספירה - שכבת פני השטח התחתונה של האטמוספירה. הטרופוספירה באזורי הקוטב ממוקמת ברמה של עד 8-10 ק"מ מעל פני כדור הארץ, באזור הטרופי - עד למקסימום של 16-18 ק"מ. בין הטרופוספירה לסטרטוספירה שמעל נמצאת הטרופופוזה - שכבת המעבר. בטרופוספירה הטמפרטורה יורדת ככל שהגובה עולה, והלחץ האטמוספרי יורד עם הגובה. שיפוע הטמפרטורה הממוצע בטרופוספירה הוא 0.6 מעלות צלזיוס ל-100 מ' הטמפרטורה ברמות שונות של מעטפת זו נקבעת על ידי בליעת קרינת השמש ויעילות ההסעה. כמעט כל הפעילות האנושית מתרחשת בטרופוספירה. ההרים הגבוהים ביותר אינם חורגים מהטרופוספירה, רק תחבורה אווירית יכולה לחצות את הגבול העליון של פגז זה לגובה קטן ולהימצא בסטרטוספירה. חלק גדול של אדי מים כלול בטרופוספירה, מה שקובע את היווצרותם של כמעט כל העננים. כמו כן, כמעט כל האירוסולים (אבק, עשן וכו') שנוצרים על פני כדור הארץ מרוכזים בטרופוספירה. בגבול השכבה התחתונה של הטרופוספירה, מתבטאות תנודות יומיות בטמפרטורה ולחות האוויר, מהירות הרוח מופחתת בדרך כלל (היא עולה עם הגובה). בטרופוספירה קיימת חלוקה משתנה של עמוד האוויר למסות אוויר בכיוון האופקי, הנבדלות במספר מאפיינים בהתאם לחגורה ולאזור היווצרותן. בחזיתות אטמוספריות - הגבולות בין מסות אוויר - נוצרים ציקלונים ואנטיציקלונים, הקובעים את מזג האוויר באזור מסוים לפרק זמן מסוים.

הסטרטוספירה היא שכבת האטמוספירה בין הטרופוספירה למזוספרה. הגבולות של שכבה זו נעים בין 8-16 ק"מ ל-50-55 ק"מ מעל פני כדור הארץ. בסטרטוספירה, הרכב הגזים של האוויר זהה לערך בטרופוספירה. מאפיין ייחודי הוא ירידה בריכוז אדי המים ועלייה בתכולת האוזון. שכבת האוזון של האטמוספירה, המגנה על הביוספרה מפני ההשפעות האגרסיביות של אור אולטרה סגול, היא ברמה של 20 עד 30 ק"מ. בסטרטוספירה הטמפרטורה עולה עם הגובה, וערכי הטמפרטורה נקבעים על ידי קרינת השמש, ולא על ידי הסעה (תנועות של מסות אוויר), כמו בטרופוספירה. חימום האוויר בסטרטוספירה נובע מספיגת קרינה אולטרה סגולה על ידי האוזון.

המזוספרה משתרעת מעל הסטרטוספירה עד לרמה של 80 ק"מ. שכבה זו של האטמוספירה מאופיינת בכך שהטמפרטורה יורדת מ-0°C ל-90°C ככל שהגובה עולה.זהו האזור הקר ביותר באטמוספירה.

מעל המזוספרה נמצאת התרמוספירה עד לרמה של 500 ק"מ. מהגבול עם המזוספרה ועד האקסוספירה, הטמפרטורה משתנה בין כ-200 K ל-2000 K. עד לרמה של 500 ק"מ צפיפות האוויר יורדת פי כמה מאות אלפי פעמים. ההרכב היחסי של המרכיבים האטמוספריים של התרמוספירה דומה לשכבת פני השטח של הטרופוספירה, אך עם עלייה בגובה, יותר חמצן עובר למצב האטומי. חלק מסוים של מולקולות ואטומים של התרמוספירה נמצא במצב מיונן ומפוזר במספר שכבות, הם מאוחדים על ידי הרעיון של היונוספירה. מאפייני התרמוספירה משתנים על פני טווח רחב בהתאם לקו הרוחב הגיאוגרפי, כמות קרינת השמש, הזמן בשנה והיום.

השכבה העליונה של האטמוספירה היא האקסוספירה. זוהי השכבה הדקה ביותר של האטמוספירה. באקסוספירה, הנתיבים החופשיים הממוצעים של חלקיקים הם כה עצומים עד שחלקיקים יכולים לברוח בחופשיות לחלל הבין-פלנטרי. מסת האקסוספירה היא עשירית מיליונית מהמסה הכוללת של האטמוספירה. הגבול התחתון של האקסוספירה הוא ברמה של 450-800 ק"מ, והגבול העליון הוא האזור שבו ריכוז החלקיקים זהה לחלל החיצון - כמה אלפי ק"מ מפני כדור הארץ. האקסוספירה מורכבת מפלזמה, גז מיונן. גם באקסוספירה נמצאות חגורות הקרינה של הפלנטה שלנו.

מצגת וידאו - שכבות של האטמוספירה של כדור הארץ:

תוכן קשור: