ชั้นบรรยากาศของโลกเปรียบเสมือนเปลือกอากาศ

การปรากฏตัวของลูกบอลพิเศษเหนือพื้นผิวโลกได้รับการพิสูจน์โดยชาวกรีกโบราณซึ่งเรียกชั้นบรรยากาศว่าลูกบอลไอน้ำหรือก๊าซ

นี่คือหนึ่งใน geospheres ของโลกโดยที่สิ่งมีชีวิตทั้งหมดจะไม่สามารถดำรงอยู่ได้

บรรยากาศอยู่ที่ไหน.

ชั้นบรรยากาศล้อมรอบดาวเคราะห์ด้วยชั้นอากาศหนาแน่น เริ่มต้นจากพื้นผิวโลก มันสัมผัสกับอุทกสเฟียร์ครอบคลุมเปลือกโลกและขยายออกไปไกลออกไปในอวกาศ

บรรยากาศประกอบด้วยอะไรบ้าง?

ชั้นอากาศของโลกประกอบด้วยอากาศเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งมีมวลรวมถึง 5.3 * 1,018 กิโลกรัม ในจำนวนนี้ส่วนที่เป็นโรคคืออากาศแห้งและมีไอน้ำน้อยกว่ามาก

เหนือทะเลมีความหนาแน่นของบรรยากาศ 1.2 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร อุณหภูมิในบรรยากาศสามารถเข้าถึง –140.7 องศา อากาศละลายในน้ำที่อุณหภูมิศูนย์

บรรยากาศประกอบด้วยหลายชั้น:

• โทรโพสเฟียร์;
• โทรโปพอส;
• สตราโตสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์;
• มีโซสเฟียร์และมีโซพอส;
• เส้นพิเศษเหนือระดับน้ำทะเลเรียกว่าเส้นคาร์มาน
• เทอร์โมสเฟียร์และเทอร์โมสเฟียร์;
• โซนกระเจิงหรือเอกโซสเฟียร์

แต่ละชั้นมีลักษณะเฉพาะของตัวเองซึ่งเชื่อมโยงถึงกันและรับประกันการทำงานของเปลือกอากาศของโลก

ขีดจำกัดของบรรยากาศ

ขอบต่ำสุดของบรรยากาศผ่านชั้นไฮโดรสเฟียร์และชั้นบนของเปลือกโลก ขอบเขตบนเริ่มต้นในเอกโซสเฟียร์ซึ่งอยู่ห่างจากพื้นผิวโลก 700 กิโลเมตรและจะสูงถึง 1.3 พันกิโลเมตร

ตามรายงานบางฉบับ บรรยากาศสูงถึง 10,000 กิโลเมตร นักวิทยาศาสตร์เห็นพ้องกันว่าขอบเขตด้านบนของชั้นอากาศควรเป็นเส้นคาร์มาน เนื่องจากการบินที่นี่ไม่สามารถทำได้อีกต่อไป

ด้วยการศึกษาอย่างต่อเนื่องในพื้นที่นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์ว่าบรรยากาศสัมผัสกับบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ที่ระดับความสูง 118 กิโลเมตร

องค์ประกอบทางเคมี

ชั้นของโลกนี้ประกอบด้วยก๊าซและก๊าซเจือปน ซึ่งรวมถึงสารตกค้างจากการเผาไหม้ เกลือทะเล น้ำแข็ง น้ำ และฝุ่น องค์ประกอบและมวลของก๊าซที่พบในชั้นบรรยากาศแทบไม่เคยเปลี่ยนแปลงเลย มีเพียงความเข้มข้นของน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์เท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง

องค์ประกอบของน้ำอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.2 เปอร์เซ็นต์ถึง 2.5 เปอร์เซ็นต์ ขึ้นอยู่กับละติจูด องค์ประกอบเพิ่มเติม ได้แก่ คลอรีน ไนโตรเจน ซัลเฟอร์ แอมโมเนีย คาร์บอน โอโซน ไฮโดรคาร์บอน กรดไฮโดรคลอริก ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ ไฮโดรเจนโบรไมด์ ไฮโดรเจนไอโอไดด์

ส่วนที่แยกจากกันถูกครอบครองโดยปรอท ไอโอดีน โบรมีน และไนตริกออกไซด์ นอกจากนี้อนุภาคของเหลวและของแข็งที่เรียกว่าละอองลอยยังพบได้ในโทรโพสเฟียร์ ก๊าซเรดอนที่หายากที่สุดในโลกพบได้ในชั้นบรรยากาศ

ในแง่ขององค์ประกอบทางเคมี ไนโตรเจนครอบครองบรรยากาศมากกว่า 78% ออกซิเจน - เกือบ 21% คาร์บอนไดออกไซด์ - 0.03% อาร์กอน - เกือบ 1% ปริมาณรวมของสารน้อยกว่า 0.01% องค์ประกอบของอากาศนี้เกิดขึ้นเมื่อดาวเคราะห์ดวงแรกเกิดขึ้นและเริ่มพัฒนา

ด้วยการถือกำเนิดของมนุษย์ซึ่งค่อยๆ เคลื่อนไปสู่การผลิต องค์ประกอบทางเคมีก็เปลี่ยนไป โดยเฉพาะปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

หน้าที่ของบรรยากาศ

ก๊าซในชั้นอากาศทำหน้าที่หลายอย่าง ประการแรก พวกมันดูดซับรังสีและพลังงานการแผ่รังสี ประการที่สอง พวกมันมีอิทธิพลต่อการก่อตัวของอุณหภูมิในชั้นบรรยากาศและบนโลก ประการที่สาม รับประกันชีวิตและวิถีของมันบนโลก

นอกจากนี้ชั้นนี้ยังให้การควบคุมอุณหภูมิซึ่งกำหนดสภาพอากาศและสภาพอากาศ โหมดการกระจายความร้อน และความดันบรรยากาศ โทรโพสเฟียร์ช่วยควบคุมการไหลของมวลอากาศ กำหนดการเคลื่อนที่ของน้ำ และกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อน

บรรยากาศมีปฏิสัมพันธ์กับเปลือกโลกและไฮโดรสเฟียร์อย่างต่อเนื่องทำให้เกิดกระบวนการทางธรณีวิทยา หน้าที่ที่สำคัญที่สุดคือให้การปกป้องจากฝุ่นที่เกิดจากอุกกาบาต จากอิทธิพลของอวกาศและดวงอาทิตย์

ข้อเท็จจริง

• ออกซิเจนได้รับบนโลกโดยการสลายตัวของอินทรียวัตถุในหินแข็ง ซึ่งมีความสำคัญมากในระหว่างการปล่อยก๊าซเรือนกระจก การสลายตัวของหิน และการเกิดออกซิเดชันของสิ่งมีชีวิต
• คาร์บอนไดออกไซด์ช่วยให้เกิดการสังเคราะห์ด้วยแสง และยังมีส่วนช่วยในการส่งผ่านคลื่นสั้นของรังสีดวงอาทิตย์และการดูดกลืนคลื่นความร้อนยาว หากไม่เกิดขึ้นก็จะสังเกตปรากฏการณ์เรือนกระจกที่เรียกว่า
• ปัญหาหลักประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับบรรยากาศคือมลภาวะซึ่งเกิดจากการดำเนินกิจการของโรงงานและการปล่อยมลพิษจากรถยนต์ ดังนั้นหลายประเทศจึงได้นำการควบคุมสิ่งแวดล้อมแบบพิเศษมาใช้ และในระดับระหว่างประเทศก็มีการดำเนินการกลไกพิเศษเพื่อควบคุมการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและผลกระทบจากภาวะเรือนกระจก

ชั้นบรรยากาศของโลกเปรียบเสมือนเปลือกก๊าซของโลกของเรา อย่างไรก็ตาม เทห์ฟากฟ้าเกือบทั้งหมดมีเปลือกที่คล้ายกัน ตั้งแต่ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะไปจนถึงดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย - ขนาดของความเร็ว มวล และพารามิเตอร์อื่นๆ แต่มีเพียงเปลือกโลกของเราเท่านั้นที่มีส่วนประกอบที่ทำให้เราสามารถมีชีวิตอยู่ได้

ชั้นบรรยากาศของโลก: ประวัติโดยย่อของการเกิดขึ้น

เชื่อกันว่าในช่วงเริ่มต้นของการดำรงอยู่โลกของเราไม่มีเปลือกก๊าซเลย แต่เทห์ฟากฟ้าที่อายุน้อยที่เพิ่งสร้างขึ้นใหม่นั้นมีการพัฒนาอยู่ตลอดเวลา ชั้นบรรยากาศปฐมภูมิของโลกก่อตัวขึ้นจากการปะทุของภูเขาไฟอย่างต่อเนื่อง นี่เป็นวิธีที่เปลือกไอน้ำ ไนโตรเจน คาร์บอน และองค์ประกอบอื่นๆ (ยกเว้นออกซิเจน) ก่อตัวขึ้นรอบๆ โลกตลอดหลายพันปีที่ผ่านมา

เนื่องจากปริมาณความชื้นในบรรยากาศมีจำกัด ส่วนเกินจึงกลายเป็นหยาดน้ำ จึงเป็นที่มาของการก่อตัวของทะเล มหาสมุทร และแหล่งน้ำอื่นๆ สิ่งมีชีวิตชนิดแรกที่อาศัยอยู่บนโลกนี้ปรากฏตัวและพัฒนาในสภาพแวดล้อมทางน้ำ ส่วนใหญ่เป็นของสิ่งมีชีวิตพืชที่ผลิตออกซิเจนผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง ดังนั้นชั้นบรรยากาศของโลกจึงเริ่มเต็มไปด้วยก๊าซสำคัญนี้ และจากการสะสมของออกซิเจนทำให้เกิดชั้นโอโซนขึ้นซึ่งช่วยปกป้องโลกจากอันตรายของรังสีอัลตราไวโอเลต ปัจจัยเหล่านี้เองที่สร้างเงื่อนไขทั้งหมดสำหรับการดำรงอยู่ของเรา

โครงสร้างชั้นบรรยากาศของโลก

ดังที่คุณทราบเปลือกก๊าซของโลกของเราประกอบด้วยหลายชั้น - โทรโพสเฟียร์, สตราโตสเฟียร์, มีโซสเฟียร์, เทอร์โมสเฟียร์ เป็นไปไม่ได้ที่จะวาดขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างชั้นเหล่านี้ - ทุกอย่างขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปีและละติจูดของดาวเคราะห์

โทรโพสเฟียร์เป็นส่วนล่างของเปลือกก๊าซซึ่งมีความสูงเฉลี่ย 10 ถึง 15 กิโลเมตร นี่คือจุดที่ความชื้นส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ อย่างไรก็ตาม นี่คือจุดที่ความชื้นทั้งหมดตั้งอยู่และเกิดเมฆ เนื่องจากปริมาณออกซิเจน ชั้นโทรโพสเฟียร์จึงรองรับกิจกรรมชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด นอกจากนี้ การกำหนดสภาพอากาศและลักษณะภูมิอากาศของพื้นที่เป็นสิ่งสำคัญ ไม่เพียงแต่เมฆเท่านั้น แต่ยังรวมถึงลมด้วย อุณหภูมิลดลงตามความสูง

สตราโตสเฟียร์ - เริ่มจากชั้นโทรโพสเฟียร์และสิ้นสุดที่ระดับความสูง 50 ถึง 55 กิโลเมตร ที่นี่อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นตามระดับความสูง บรรยากาศส่วนนี้แทบไม่มีไอน้ำ แต่มีชั้นโอโซน บางครั้งที่นี่คุณอาจสังเกตเห็นการก่อตัวของเมฆ "มุก" ซึ่งมองเห็นได้เฉพาะในเวลากลางคืนเท่านั้น เชื่อกันว่ามีหยดน้ำที่ควบแน่นสูง

มีโซสเฟียร์ทอดยาวขึ้นไปถึง 80 กิโลเมตร ในชั้นนี้ คุณจะสังเกตเห็นอุณหภูมิลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อคุณเลื่อนขึ้น ความปั่นป่วนยังได้รับการพัฒนาอย่างมากที่นี่ อย่างไรก็ตามสิ่งที่เรียกว่า "เมฆ noctilucent" นั้นก่อตัวขึ้นในชั้นมีโซสเฟียร์ซึ่งประกอบด้วยผลึกน้ำแข็งขนาดเล็กซึ่งสามารถมองเห็นได้เฉพาะในเวลากลางคืนเท่านั้น เป็นที่น่าสนใจว่าแทบไม่มีอากาศเลยที่ขอบเขตบนของชั้นมีโซสเฟียร์ ซึ่งน้อยกว่าพื้นผิวโลกถึง 200 เท่า

เทอร์โมสเฟียร์เป็นชั้นบนของเปลือกก๊าซของโลก ซึ่งเป็นเรื่องปกติที่จะแยกแยะความแตกต่างระหว่างไอโอโนสเฟียร์และเอ็กโซสเฟียร์ ที่น่าสนใจคืออุณหภูมิที่นี่จะสูงขึ้นอย่างรวดเร็วตามระดับความสูง - ที่ระดับความสูง 800 กิโลเมตรจากพื้นผิวโลกมีอุณหภูมิสูงกว่า 1,000 องศาเซลเซียส ไอโอโนสเฟียร์มีลักษณะเฉพาะคืออากาศเจือจางมากและมีไอออนแอคทีฟปริมาณมาก สำหรับชั้นบรรยากาศนอกโลก บรรยากาศส่วนนี้ผ่านเข้าสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์ได้อย่างราบรื่น เป็นที่น่าสังเกตว่าเทอร์โมสเฟียร์ไม่มีอากาศ

อาจสังเกตได้ว่าชั้นบรรยากาศของโลกเป็นส่วนที่สำคัญมากของโลกซึ่งยังคงเป็นปัจจัยชี้ขาดในการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิต ช่วยให้มั่นใจได้ถึงกิจกรรมของชีวิต รักษาการดำรงอยู่ของไฮโดรสเฟียร์ (เปลือกน้ำของโลก) และปกป้องจากรังสีอัลตราไวโอเลต

ขีดจำกัดบนอยู่ที่ระดับความสูง 8-10 กม. ในขั้วโลก, 10-12 กม. ในเขตอบอุ่น และ 16-18 กม. ในละติจูดเขตร้อน ในฤดูหนาวต่ำกว่าในฤดูร้อน ชั้นบรรยากาศหลักชั้นล่าง ประกอบด้วยมากกว่า 80% ของมวลอากาศในบรรยากาศทั้งหมด และประมาณ 90% ของไอน้ำทั้งหมดที่มีอยู่ในบรรยากาศ ความปั่นป่วนและการพาความร้อนได้รับการพัฒนาอย่างมากในโทรโพสเฟียร์ เมฆเกิดขึ้น และพายุไซโคลนและแอนติไซโคลนก็พัฒนาขึ้น อุณหภูมิจะลดลงตามความสูงที่เพิ่มขึ้นโดยมีความลาดชันตามแนวตั้งเฉลี่ย 0.65°/100 ม

สิ่งต่อไปนี้ได้รับการยอมรับว่าเป็น "สภาวะปกติ" ที่พื้นผิวโลก: ความหนาแน่น 1.2 กก./ลบ.ม. ความดันบรรยากาศ 101.35 kPa อุณหภูมิบวก 20 °C และความชื้นสัมพัทธ์ 50% ตัวบ่งชี้แบบมีเงื่อนไขเหล่านี้มีความสำคัญทางวิศวกรรมล้วนๆ

สตราโตสเฟียร์

ชั้นบรรยากาศตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 11 ถึง 50 กม. โดดเด่นด้วยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเล็กน้อยในชั้น 11-25 กม. (ชั้นล่างของสตราโตสเฟียร์) และการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในชั้น 25-40 กม. จาก −56.5 เป็น 0.8 ° (ชั้นบนของสตราโตสเฟียร์หรือบริเวณผกผัน) เมื่อถึงค่าประมาณ 273 K (เกือบ 0 ° C) ที่ระดับความสูงประมาณ 40 กม. อุณหภูมิยังคงคงที่จนถึงระดับความสูงประมาณ 55 กม. บริเวณที่มีอุณหภูมิคงที่นี้เรียกว่าสตราโตสเฟียร์และเป็นขอบเขตระหว่างสตราโตสเฟียร์และมีโซสเฟียร์

สเตรโทพอส

ชั้นขอบเขตของชั้นบรรยากาศระหว่างสตราโตสเฟียร์และมีโซสเฟียร์ ในการกระจายอุณหภูมิแนวตั้งจะมีค่าสูงสุด (ประมาณ 0 °C)

มีโซสเฟียร์

วัยหมดประจำเดือน

ชั้นเปลี่ยนผ่านระหว่างมีโซสเฟียร์และเทอร์โมสเฟียร์ มีการกระจายอุณหภูมิในแนวตั้งขั้นต่ำ (ประมาณ -90°C)

สายคาร์มาน

ความสูงเหนือระดับน้ำทะเลซึ่งเป็นที่ยอมรับตามอัตภาพว่าเป็นขอบเขตระหว่างชั้นบรรยากาศของโลกและอวกาศ

เทอร์โมสเฟียร์

ขีดจำกัดบนคือประมาณ 800 กม. อุณหภูมิจะสูงขึ้นถึงระดับความสูง 200-300 กม. โดยจะถึงค่าลำดับ 1,500 K หลังจากนั้นจะยังคงเกือบคงที่จนถึงระดับความสูงสูง ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์และรังสีคอสมิกไอออไนซ์ของอากาศ (“ ออโรรา”) เกิดขึ้น - พื้นที่หลักของไอโอโนสเฟียร์อยู่ภายในเทอร์โมสเฟียร์ ที่ระดับความสูงมากกว่า 300 กม. อะตอมออกซิเจนจะมีอิทธิพลเหนือกว่า

เอกโซสเฟียร์ (ทรงกลมกระเจิง)

ขึ้นไปที่ระดับความสูง 100 กม. บรรยากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซที่เป็นเนื้อเดียวกันและผสมกันอย่างดี ในชั้นที่สูงกว่า การกระจายตัวของก๊าซตามความสูงขึ้นอยู่กับมวลโมเลกุล ความเข้มข้นของก๊าซที่หนักกว่าจะลดลงเร็วขึ้นตามระยะห่างจากพื้นผิวโลก เนื่องจากความหนาแน่นของก๊าซลดลง อุณหภูมิจึงลดลงจาก 0 °C ในชั้นสตราโตสเฟียร์เป็น -110 °C ในชั้นมีโซสเฟียร์ อย่างไรก็ตาม พลังงานจลน์ของอนุภาคแต่ละตัวที่ระดับความสูง 200-250 กม. สอดคล้องกับอุณหภูมิ ~1500°C เหนือ 200 กม. สังเกตความผันผวนของอุณหภูมิและความหนาแน่นของก๊าซในเวลาและอวกาศอย่างมีนัยสำคัญ

ที่ระดับความสูงประมาณ 2,000-3,000 กม. ชั้นบรรยากาศจะค่อยๆ กลายเป็นสิ่งที่เรียกว่า ใกล้สุญญากาศอวกาศซึ่งเต็มไปด้วยอนุภาคก๊าซระหว่างดาวเคราะห์ที่มีการทำให้บริสุทธิ์สูง ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอะตอมของไฮโดรเจน แต่ก๊าซนี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของสสารระหว่างดาวเคราะห์เท่านั้น อีกส่วนหนึ่งประกอบด้วยอนุภาคฝุ่นที่มีต้นกำเนิดจากดาวหางและอุกกาบาต นอกจากอนุภาคฝุ่นที่หายากมากแล้ว การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและรังสีคอร์กล้ามเนื้อของแหล่งกำเนิดสุริยะและกาแล็กซียังแทรกซึมเข้าไปในอวกาศนี้อีกด้วย

โทรโพสเฟียร์คิดเป็นประมาณ 80% ของมวลบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ - ประมาณ 20%; มวลของมีโซสเฟียร์ไม่เกิน 0.3% เทอร์โมสเฟียร์น้อยกว่า 0.05% ของมวลบรรยากาศทั้งหมด ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางไฟฟ้าในบรรยากาศ นิวโทรโนสเฟียร์และไอโอโนสเฟียร์มีความโดดเด่น ปัจจุบันเชื่อกันว่าบรรยากาศขยายไปถึงระดับความสูง 2,000-3,000 กม.

ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของก๊าซในบรรยากาศที่ปล่อยออกมา โฮโมสเฟียร์และ เฮเทอโรสเฟียร์. เฮเทอโรสเฟียร์- นี่คือพื้นที่ที่แรงโน้มถ่วงส่งผลต่อการแยกก๊าซ เนื่องจากการปะปนกันที่ระดับความสูงดังกล่าวนั้นน้อยมาก. นี่แสดงถึงองค์ประกอบที่แปรผันของเฮเทอโรสเฟียร์ ด้านล่างเป็นส่วนที่ผสมกันและเป็นเนื้อเดียวกันของบรรยากาศที่เรียกว่าโฮโมสเฟียร์ ขอบเขตระหว่างชั้นเหล่านี้เรียกว่าเทอร์โบพอส ซึ่งอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 120 กม.

คุณสมบัติทางกายภาพ

ความหนาของชั้นบรรยากาศอยู่ห่างจากพื้นผิวโลกประมาณ 2,000 - 3,000 กิโลเมตร มวลอากาศรวมคือ (5.1-5.3)?10 18 กก. มวลโมลาร์ของอากาศแห้งสะอาดคือ 28.966 ความดันที่ 0 °C ที่ระดับน้ำทะเล 101.325 kPa; อุณหภูมิวิกฤต ?140.7 °C; แรงดันวิกฤต 3.7 MPa; ซีพี 1.0048?10? J/(กก. · K) (ที่ 0 °C), C v 0.7159 10? J/(กก. · K) (ที่ 0 °C) ความสามารถในการละลายของอากาศในน้ำที่อุณหภูมิ 0°C คือ 0.036% ที่ 25°C - 0.22%

คุณสมบัติทางสรีรวิทยาและอื่น ๆ ของบรรยากาศ

เมื่ออยู่ที่ระดับความสูง 5 กม. เหนือระดับน้ำทะเล คนที่ไม่ได้รับการฝึกจะเริ่มประสบกับภาวะขาดออกซิเจน และหากไม่มีการปรับตัว ประสิทธิภาพของบุคคลจะลดลงอย่างมาก โซนสรีรวิทยาของบรรยากาศสิ้นสุดที่นี่ การหายใจของมนุษย์จะเป็นไปไม่ได้ที่ระดับความสูง 15 กม. แม้ว่าบรรยากาศจะสูงถึงประมาณ 115 กม. แต่บรรยากาศก็ยังมีออกซิเจนอยู่

บรรยากาศทำให้เรามีออกซิเจนที่จำเป็นสำหรับการหายใจ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความดันรวมของบรรยากาศลดลงเมื่อคุณสูงขึ้น ความดันบางส่วนของออกซิเจนจึงลดลงตามไปด้วย

ปอดของมนุษย์มีถุงลมประมาณ 3 ลิตรอยู่ตลอดเวลา ความดันย่อยของออกซิเจนในถุงลมที่ความดันบรรยากาศปกติคือ 110 มิลลิเมตรปรอท ศิลปะ ความดันคาร์บอนไดออกไซด์ - 40 มม. ปรอท ศิลปะ และไอน้ำ - 47 มม. ปรอท ศิลปะ. เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ความดันออกซิเจนลดลง และความดันไอรวมของน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในปอดยังคงเกือบคงที่ - ประมาณ 87 มม. ปรอท ศิลปะ. การจ่ายออกซิเจนไปยังปอดจะหยุดลงอย่างสมบูรณ์เมื่อความกดอากาศโดยรอบเท่ากับค่านี้

ที่ระดับความสูงประมาณ 19-20 กม. ความดันบรรยากาศจะลดลงเหลือ 47 มม. ปรอท ศิลปะ. ดังนั้นที่ระดับความสูงนี้ น้ำและของเหลวคั่นระหว่างหน้าจึงเริ่มเดือดในร่างกายมนุษย์ นอกห้องโดยสารที่มีแรงดันอากาศที่ระดับความสูงเหล่านี้ ความตายจะเกิดขึ้นแทบจะในทันที ดังนั้นจากมุมมองของสรีรวิทยาของมนุษย์ "อวกาศ" เริ่มต้นที่ระดับความสูง 15-19 กม.

ชั้นอากาศหนาแน่น - โทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์ - ปกป้องเราจากผลเสียหายของรังสี ด้วยการทำให้อากาศบริสุทธิ์เพียงพอที่ระดับความสูงมากกว่า 36 กม. รังสีคอสมิกปฐมภูมิ - รังสีคอสมิกหลัก - มีผลกระทบอย่างรุนแรงต่อร่างกาย ที่ระดับความสูงมากกว่า 40 กม. ส่วนอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัมแสงอาทิตย์เป็นอันตรายต่อมนุษย์

เมื่อเราสูงขึ้นไปเหนือพื้นผิวโลก ปรากฏการณ์ที่คุ้นเคยซึ่งสังเกตได้ในชั้นล่างของชั้นบรรยากาศ เช่น การแพร่กระจายของเสียง การเกิดขึ้นของการยกและลากตามหลักอากาศพลศาสตร์ การถ่ายเทความร้อนโดยการพาความร้อน ฯลฯ จะค่อยๆ ลดลงและหายไปโดยสิ้นเชิง .

ในชั้นอากาศที่ทำให้บริสุทธิ์ การแพร่กระจายของเสียงเป็นไปไม่ได้ จนถึงระดับความสูง 60-90 กม. ยังคงสามารถใช้แรงต้านอากาศและแรงยกเพื่อควบคุมการบินตามหลักอากาศพลศาสตร์ได้ แต่เริ่มต้นจากระดับความสูง 100-130 กม. แนวคิดของหมายเลข M และกำแพงเสียงที่นักบินทุกคนคุ้นเคยนั้นสูญเสียความหมายไป ที่นั่นผ่านเส้น Karman ธรรมดาซึ่งเกินกว่าที่ขอบเขตของการบินด้วยขีปนาวุธล้วนๆ จะเริ่มต้นขึ้นซึ่งสามารถทำได้เท่านั้น ถูกควบคุมโดยใช้แรงปฏิกิริยา

ที่ระดับความสูงมากกว่า 100 กม. บรรยากาศขาดคุณสมบัติที่น่าทึ่งอีกประการหนึ่ง นั่นคือความสามารถในการดูดซับ นำและส่งพลังงานความร้อนโดยการพาความร้อน (เช่น โดยการผสมอากาศ) ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบต่างๆ ของอุปกรณ์บนสถานีอวกาศในวงโคจรจะไม่สามารถระบายความร้อนจากภายนอกได้ในลักษณะเดียวกับที่ทำบนเครื่องบินตามปกติ - ด้วยความช่วยเหลือของไอพ่นและหม้อน้ำอากาศ ที่ระดับความสูงนี้ เช่นเดียวกับในอวกาศ วิธีเดียวที่จะถ่ายโอนความร้อนได้คือการแผ่รังสีความร้อน

องค์ประกอบของบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยก๊าซและสิ่งสกปรกต่างๆ เป็นหลัก (ฝุ่น หยดน้ำ ผลึกน้ำแข็ง เกลือทะเล ผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้)

ความเข้มข้นของก๊าซที่ประกอบเป็นบรรยากาศแทบจะคงที่ ยกเว้นน้ำ (H 2 O) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2)

องค์ประกอบของอากาศแห้ง

แก๊ส	เนื้อหา โดยปริมาตร,%	เนื้อหา โดยน้ำหนัก%
ไนโตรเจน	78,084	75,50
ออกซิเจน	20,946	23,10
อาร์กอน	0,932	1,286
น้ำ	0,5-4	-
คาร์บอนไดออกไซด์	0,032	0,046
นีออน	1.818×10 −3	1.3×10 −3
ฮีเลียม	4.6×10 −4	7.2×10 −5
มีเทน	1.7×10 −4	-
คริปทอน	1.14×10 −4	2.9×10 −4
ไฮโดรเจน	5×10 −5	7.6×10 −5
ซีนอน	8.7×10 −6	-
ไนตรัสออกไซด์	5×10 −5	7.7×10 −5

นอกจากก๊าซที่ระบุในตารางแล้ว บรรยากาศยังประกอบด้วย SO 2, NH 3, CO, โอโซน, ไฮโดรคาร์บอน, HCl, ไอระเหย, I 2 รวมถึงก๊าซอื่น ๆ อีกมากมายในปริมาณเล็กน้อย โทรโพสเฟียร์ประกอบด้วยอนุภาคของแข็งและของเหลวแขวนลอย (ละอองลอย) จำนวนมากอย่างต่อเนื่อง

ประวัติความเป็นมาของการก่อตัวของชั้นบรรยากาศ

ตามทฤษฎีที่พบบ่อยที่สุด ชั้นบรรยากาศของโลกมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันสี่องค์ประกอบเมื่อเวลาผ่านไป เริ่มแรกประกอบด้วยก๊าซเบา (ไฮโดรเจนและฮีเลียม) ที่ถูกจับจากอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ นี่คือสิ่งที่เรียกว่า บรรยากาศเบื้องต้น(ประมาณสี่พันล้านปีก่อน) ในระยะต่อไป การระเบิดของภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่ส่งผลให้บรรยากาศอิ่มตัวด้วยก๊าซอื่นที่ไม่ใช่ไฮโดรเจน (คาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนีย ไอน้ำ) นี่คือวิธีที่มันถูกสร้างขึ้น บรรยากาศรอง(ประมาณสามพันล้านปีก่อนปัจจุบัน) บรรยากาศแบบนี้กำลังฟื้นฟู นอกจากนี้กระบวนการก่อตัวของบรรยากาศยังถูกกำหนดโดยปัจจัยต่อไปนี้:

• การรั่วไหลของก๊าซเบา (ไฮโดรเจนและฮีเลียม) สู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์
• ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในบรรยากาศภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลต การปล่อยฟ้าผ่า และปัจจัยอื่น ๆ

ปัจจัยเหล่านี้ค่อยๆ นำไปสู่การก่อตัว บรรยากาศระดับอุดมศึกษาโดดเด่นด้วยปริมาณไฮโดรเจนที่ต่ำกว่ามากและมีปริมาณไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ที่สูงกว่ามาก (เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาทางเคมีจากแอมโมเนียและไฮโดรคาร์บอน)

ไนโตรเจน

การก่อตัวของ N 2 จำนวนมากเกิดจากการออกซิเดชันของบรรยากาศแอมโมเนีย-ไฮโดรเจนโดยโมเลกุล O 2 ซึ่งเริ่มมาจากพื้นผิวดาวเคราะห์อันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงเริ่มต้นเมื่อ 3 พันล้านปีก่อน นอกจากนี้ N2 ยังถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการแยกไนเตรตของไนเตรตและสารประกอบที่มีไนโตรเจนอื่นๆ ไนโตรเจนจะถูกออกซิไดซ์โดยโอโซนเป็น NO ในบรรยากาศชั้นบน

ไนโตรเจน N 2 จะทำปฏิกิริยาภายใต้สภาวะเฉพาะเท่านั้น (เช่น ระหว่างการปล่อยฟ้าผ่า) ออกซิเดชันของโมเลกุลไนโตรเจนโดยโอโซนระหว่างการปล่อยกระแสไฟฟ้าถูกนำมาใช้ในการผลิตปุ๋ยไนโตรเจนทางอุตสาหกรรม ไซยาโนแบคทีเรีย (สาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียว) และแบคทีเรียปมที่ก่อให้เกิดซิมไบโอซิสของไรโซเบียมกับพืชตระกูลถั่วที่เรียกว่าสามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยการใช้พลังงานต่ำและแปลงให้เป็นรูปแบบที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ ปุ๋ยพืชสด

ออกซิเจน

องค์ประกอบของบรรยากาศเริ่มเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงตามการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตบนโลกอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงพร้อมกับการปล่อยออกซิเจนและการดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์ เริ่มแรกออกซิเจนถูกใช้ไปในการเกิดออกซิเดชันของสารประกอบรีดิวซ์ - แอมโมเนีย, ไฮโดรคาร์บอน, เหล็กในรูปเหล็กที่มีอยู่ในมหาสมุทร ฯลฯ ในตอนท้ายของขั้นตอนนี้ปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศเริ่มเพิ่มขึ้น บรรยากาศสมัยใหม่ที่มีคุณสมบัติออกซิไดซ์จะค่อยๆก่อตัวขึ้น เนื่องจากทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่และฉับพลันในหลายกระบวนการที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ เปลือกโลก และชีวมณฑล เหตุการณ์นี้จึงถูกเรียกว่า ภัยพิบัติจากออกซิเจน

คาร์บอนไดออกไซด์

ปริมาณ CO 2 ในชั้นบรรยากาศขึ้นอยู่กับกิจกรรมของภูเขาไฟและกระบวนการทางเคมีในเปลือกโลก แต่ที่สำคัญที่สุดคือขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของการสังเคราะห์ทางชีวภาพและการสลายตัวของสารอินทรีย์ในชีวมณฑลของโลก ชีวมวลเกือบทั้งหมดของโลกในปัจจุบัน (ประมาณ 2.4 × 10 12 ตัน) เกิดขึ้นเนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศในชั้นบรรยากาศ สารอินทรีย์ที่ฝังอยู่ในมหาสมุทร หนองน้ำ และป่าไม้ จะกลายเป็นถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ (ดูวัฏจักรคาร์บอนธรณีเคมี)

ก๊าซมีตระกูล

มลพิษทางอากาศ

เมื่อเร็ว ๆ นี้มนุษย์เริ่มมีอิทธิพลต่อวิวัฒนาการของชั้นบรรยากาศ ผลลัพธ์ของกิจกรรมของเขาคือปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนที่สะสมในยุคทางธรณีวิทยาก่อนหน้านี้ CO 2 จำนวนมหาศาลถูกใช้ไปในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงและถูกดูดซับโดยมหาสมุทรของโลก ก๊าซนี้เข้าสู่ชั้นบรรยากาศเนื่องจากการสลายตัวของหินคาร์บอเนตและสารอินทรีย์จากพืชและสัตว์ รวมถึงเนื่องจากการปะทุของภูเขาไฟและกิจกรรมทางอุตสาหกรรมของมนุษย์ ในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา ปริมาณ CO 2 ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้น 10% โดยส่วนใหญ่ (360 พันล้านตัน) มาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง หากอัตราการเติบโตของการเผาไหม้เชื้อเพลิงยังคงดำเนินต่อไป ในอีก 50-60 ปีข้างหน้า ปริมาณ CO 2 ในชั้นบรรยากาศจะเพิ่มขึ้นสองเท่าและอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก

การเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นสาเหตุหลักของก๊าซก่อมลพิษ (CO, SO2) ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนในบรรยากาศเป็น SO 3 ในชั้นบนของบรรยากาศ ซึ่งในทางกลับกันจะทำปฏิกิริยากับน้ำและไอแอมโมเนีย และทำให้เกิดกรดซัลฟิวริก (H 2 SO 4) และแอมโมเนียมซัลเฟต ((NH 4) 2 SO 4 ) กลับคืนสู่พื้นผิวโลกในรูปแบบที่เรียกว่า ฝนกรด การใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในทำให้เกิดมลภาวะในบรรยากาศอย่างมากด้วยไนโตรเจนออกไซด์ ไฮโดรคาร์บอน และสารประกอบตะกั่ว (tetraethyl lead Pb(CH 3 CH 2) 4))

มลพิษจากละอองลอยในชั้นบรรยากาศมีสาเหตุจากทั้งสาเหตุตามธรรมชาติ (การระเบิดของภูเขาไฟ พายุฝุ่น การลอยตัวของหยดน้ำทะเลและละอองเกสรดอกไม้ ฯลฯ) และกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ (การขุดแร่และวัสดุก่อสร้าง การเผาเชื้อเพลิง การทำปูนซีเมนต์ ฯลฯ ). การปล่อยอนุภาคขนาดใหญ่ออกสู่ชั้นบรรยากาศอย่างเข้มข้นเป็นหนึ่งในสาเหตุที่เป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศบนโลก

วรรณกรรม

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov “ ชีววิทยาอวกาศและการแพทย์” (ฉบับที่ 2, แก้ไขและขยาย), M.: “ Prosveshchenie”, 1975, 223 หน้า
2. N. V. Gusakova “เคมีสิ่งแวดล้อม”, Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192 กับ ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V. A.. ธรณีเคมีของก๊าซธรรมชาติ, M. , 1971;
4. McEwen M. , Phillips L.. เคมีบรรยากาศ, M. , 1978;
5. Wark K. , Warner S. , มลพิษทางอากาศ แหล่งที่มาและการควบคุม ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ ม.. 2523;
6. การติดตามมลพิษเบื้องหลังของสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ วี. 1, ล., 1982.

ดูเพิ่มเติม

ลิงค์

ชั้นบรรยากาศของโลก

บรรยากาศ (จากภาษากรีก ατμός - "ไอน้ำ" และ σφαῖρα - "ทรงกลม") คือเปลือกก๊าซของเทห์ฟากฟ้าที่ยึดไว้โดยแรงโน้มถ่วง ชั้นบรรยากาศเป็นเปลือกก๊าซของโลกซึ่งประกอบด้วยก๊าซ ไอน้ำ และฝุ่นหลายชนิดผสมกัน ชั้นบรรยากาศมีการแลกเปลี่ยนสสารระหว่างโลกและจักรวาล โลกได้รับฝุ่นจักรวาลและวัสดุอุกกาบาต และสูญเสียก๊าซที่เบาที่สุด ได้แก่ ไฮโดรเจนและฮีเลียม ชั้นบรรยากาศของโลกถูกทะลุผ่านและทะลุผ่านโดยการแผ่รังสีอันทรงพลังจากดวงอาทิตย์ ซึ่งกำหนดรูปแบบการระบายความร้อนของพื้นผิวดาวเคราะห์ ทำให้เกิดการแยกตัวของโมเลกุลของก๊าซในบรรยากาศและการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอม

ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยออกซิเจนที่สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ใช้เพื่อการหายใจ และคาร์บอนไดออกไซด์ที่พืช สาหร่าย และไซยาโนแบคทีเรียใช้ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ชั้นบรรยากาศยังเป็นชั้นป้องกันของโลกอีกด้วย โดยปกป้องผู้อยู่อาศัยจากรังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์

วัตถุขนาดใหญ่ทั้งหมด - ดาวเคราะห์ภาคพื้นดินและก๊าซยักษ์ - มีชั้นบรรยากาศ

องค์ประกอบของบรรยากาศ

บรรยากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซประกอบด้วยไนโตรเจน (78.08%) ออกซิเจน (20.95%) คาร์บอนไดออกไซด์ (0.03%) อาร์กอน (0.93%) ฮีเลียม นีออน ซีนอน คริปทอน (0.01%) จำนวนเล็กน้อย คาร์บอนไดออกไซด์ 0.038% และไฮโดรเจน ฮีเลียม ก๊าซมีตระกูลและสารมลพิษอื่นๆ จำนวนเล็กน้อย

องค์ประกอบสมัยใหม่ของอากาศของโลกก่อตั้งขึ้นเมื่อกว่าร้อยล้านปีก่อน แต่กิจกรรมการผลิตของมนุษย์ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วยังคงนำไปสู่การเปลี่ยนแปลง ปัจจุบันมีปริมาณ CO 2 เพิ่มขึ้นประมาณ 10-12% ก๊าซที่รวมอยู่ในชั้นบรรยากาศมีบทบาทหน้าที่ต่างๆ อย่างไรก็ตาม ความสำคัญหลักของก๊าซเหล่านี้ถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าพวกมันดูดซับพลังงานรังสีได้อย่างมาก และด้วยเหตุนี้จึงมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อระบอบอุณหภูมิของพื้นผิวและบรรยากาศของโลก

องค์ประกอบเริ่มแรกของชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์มักจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางเคมีและอุณหภูมิของดวงอาทิตย์ในระหว่างการก่อตัวดาวเคราะห์และการปล่อยก๊าซภายนอกในเวลาต่อมา องค์ประกอบของเปลือกก๊าซจะวิวัฒนาการภายใต้อิทธิพลของปัจจัยต่างๆ

บรรยากาศของดาวศุกร์และดาวอังคารส่วนใหญ่ประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ โดยเติมไนโตรเจน อาร์กอน ออกซิเจน และก๊าซอื่นๆ เข้าไปเล็กน้อย ชั้นบรรยากาศของโลกส่วนใหญ่เป็นผลผลิตของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในนั้น ก๊าซยักษ์อุณหภูมิต่ำ ได้แก่ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน สามารถกักเก็บก๊าซที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำเป็นส่วนใหญ่ ได้แก่ ไฮโดรเจนและฮีเลียม ในทางกลับกัน ก๊าซยักษ์ใหญ่ที่มีอุณหภูมิสูง เช่น โอซิริส หรือ 51 เพกาซี บี ไม่สามารถกักเก็บไว้ได้ และโมเลกุลของบรรยากาศของพวกมันก็กระจัดกระจายในอวกาศ กระบวนการนี้เกิดขึ้นอย่างช้าๆ และต่อเนื่อง

ไนโตรเจนก๊าซที่พบมากที่สุดในบรรยากาศก็คือไม่มีการใช้งานทางเคมี

ออกซิเจนต่างจากไนโตรเจนตรงที่เป็นองค์ประกอบที่มีฤทธิ์ทางเคมีมาก หน้าที่เฉพาะของออกซิเจนคือการออกซิเดชันของอินทรียวัตถุของสิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิค หิน และก๊าซภายใต้การออกซิไดซ์ที่ปล่อยออกมาสู่ชั้นบรรยากาศโดยภูเขาไฟ หากไม่มีออกซิเจน ก็จะไม่มีการสลายตัวของสารอินทรีย์ที่ตายแล้ว

โครงสร้างบรรยากาศ

โครงสร้างของบรรยากาศประกอบด้วยสองส่วน: ส่วนด้านใน - โทรโพสเฟียร์, สตราโตสเฟียร์, มีโซสเฟียร์และเทอร์โมสเฟียร์หรือไอโอโนสเฟียร์และส่วนด้านนอก - แมกนีโตสเฟียร์ (เอ็กโซสเฟียร์)

1) โทรโพสเฟียร์– นี่คือส่วนล่างของบรรยากาศซึ่งมีความเข้มข้น 3/4 เช่น ~ 80% ของชั้นบรรยากาศของโลกทั้งหมด ความสูงของมันถูกกำหนดโดยความเข้มของการไหลของอากาศในแนวตั้ง (ขึ้นหรือลง) ที่เกิดจากความร้อนของพื้นผิวโลกและมหาสมุทร ดังนั้นความหนาของโทรโพสเฟียร์ที่เส้นศูนย์สูตรคือ 16–18 กม. ในละติจูดพอสมควร 10–11 กม. และ ที่เสา – สูงสุด 8 กม. อุณหภูมิอากาศในโทรโพสเฟียร์ที่ระดับความสูงลดลง 0.6 องศาเซลเซียส ทุกๆ 100 เมตร และอยู่ในช่วงตั้งแต่ +40 ถึง - 50 องศาเซลเซียส

2) สตราโตสเฟียร์ตั้งอยู่เหนือชั้นโทรโพสเฟียร์และมีความสูงไม่เกิน 50 กม. จากพื้นผิวโลก อุณหภูมิที่ระดับความสูงสูงสุด 30 กม. คงที่ -50°С จากนั้นจะเริ่มสูงขึ้นและที่ระดับความสูง 50 กม. ถึง+10ºС

ขอบเขตด้านบนของชีวมณฑลคือม่านโอโซน

ม่านโอโซนเป็นชั้นบรรยากาศภายในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ ซึ่งอยู่ที่ระดับความสูงต่างๆ จากพื้นผิวโลก และมีความหนาแน่นของโอโซนสูงสุดที่ระดับความสูง 20-26 กม.

ความสูงของชั้นโอโซนที่เสาอยู่ที่ประมาณ 7-8 กม. ที่เส้นศูนย์สูตรที่ 17-18 กม. และความสูงสูงสุดของการมีอยู่ของโอโซนคือ 45-50 กม. ชีวิตเหนือเกราะป้องกันโอโซนเป็นไปไม่ได้เนื่องจากรังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรงของดวงอาทิตย์ หากคุณบีบอัดโมเลกุลโอโซนทั้งหมด คุณจะได้ชั้นประมาณ 3 มม. รอบๆ โลก

3) มีโซสเฟียร์– ขอบเขตด้านบนของชั้นนี้สูงถึง 80 กม. คุณสมบัติหลักคืออุณหภูมิลดลงอย่างมาก -90°С ที่ขีด จำกัด บน เมฆกลางคืนที่ประกอบด้วยผลึกน้ำแข็งถูกบันทึกไว้ที่นี่

4) ไอโอโนสเฟียร์ (เทอร์โมสเฟียร์) -ตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 800 กม. และโดดเด่นด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก:

อุณหภูมิ 150 กม. +240ºС,

อุณหภูมิ 200 กม. +500ºС,

อุณหภูมิ 600 กม. +1500ºС

ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ ก๊าซจะอยู่ในสถานะแตกตัวเป็นไอออน ไอออนไนซ์สัมพันธ์กับการเรืองแสงของก๊าซและการปรากฏตัวของแสงออโรร่า

ไอโอโนสเฟียร์มีความสามารถในการสะท้อนคลื่นวิทยุซ้ำ ๆ ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสื่อสารทางวิทยุระยะไกลบนโลก

5) เอกโซสเฟียร์– ตั้งอยู่เหนือ 800 กม. และขยายได้ถึง 3,000 กม. ที่นี่อุณหภูมิอยู่ที่ >2000°С ความเร็วของการเคลื่อนที่ของก๊าซเข้าใกล้จุดวิกฤติ ~ 11.2 กม./วินาที อะตอมที่โดดเด่นคือไฮโดรเจนและฮีเลียม ซึ่งก่อตัวเป็นโคโรนาส่องสว่างรอบโลก ซึ่งขยายไปถึงระดับความสูง 20,000 กม.

หน้าที่ของบรรยากาศ

1) การควบคุมอุณหภูมิ - สภาพอากาศและสภาพอากาศบนโลกขึ้นอยู่กับการกระจายความร้อนและความดัน

2) การดำรงชีวิต

3) ในชั้นโทรโพสเฟียร์ การเคลื่อนที่ของมวลอากาศในแนวตั้งและแนวนอนทั่วโลกเกิดขึ้น ซึ่งเป็นตัวกำหนดวัฏจักรของน้ำและการแลกเปลี่ยนความร้อน

4) กระบวนการทางธรณีวิทยาพื้นผิวเกือบทั้งหมดเกิดจากปฏิสัมพันธ์ของชั้นบรรยากาศ เปลือกโลก และอุทกสเฟียร์

5) ป้องกัน - ชั้นบรรยากาศปกป้องโลกจากอวกาศ รังสีดวงอาทิตย์ และฝุ่นอุกกาบาต

หน้าที่ของบรรยากาศ- หากไม่มีชั้นบรรยากาศ ชีวิตบนโลกคงเป็นไปไม่ได้ บุคคลบริโภค 12-15 กิโลกรัมต่อวัน อากาศสูดดมทุกนาทีตั้งแต่ 5 ถึง 100 ลิตรซึ่งเกินความต้องการอาหารและน้ำโดยเฉลี่ยต่อวันอย่างมาก นอกจากนี้บรรยากาศยังช่วยปกป้องผู้คนจากอันตรายที่คุกคามพวกเขาจากอวกาศได้อย่างน่าเชื่อถือ: ไม่อนุญาตให้อุกกาบาตหรือรังสีคอสมิกทะลุผ่าน บุคคลสามารถอยู่ได้โดยปราศจากอาหารเป็นเวลาห้าสัปดาห์ โดยไม่มีน้ำเป็นเวลาห้าวัน โดยไม่มีอากาศเป็นเวลาห้านาที ชีวิตปกติของมนุษย์ไม่เพียงต้องการอากาศเท่านั้น แต่ยังต้องการความบริสุทธิ์ด้วย สุขภาพของผู้คน สภาพของพืชและสัตว์ ความแข็งแรงและความทนทานของโครงสร้างอาคารและโครงสร้างขึ้นอยู่กับคุณภาพอากาศ อากาศเสียเป็นอันตรายต่อน้ำ ผืนดิน ทะเล และดิน บรรยากาศเป็นตัวกำหนดแสงและควบคุมระบบการระบายความร้อนของโลก ซึ่งมีส่วนช่วยในการกระจายความร้อนบนโลก เปลือกก๊าซปกป้องโลกจากการระบายความร้อนและความร้อนที่มากเกินไป หากโลกของเราไม่ได้ล้อมรอบด้วยเปลือกอากาศ ภายในหนึ่งวัน ความผันผวนของอุณหภูมิจะสูงถึง 200 C บรรยากาศช่วยทุกสิ่งที่อาศัยอยู่บนโลกจากรังสีอัลตราไวโอเลตที่ทำลายล้าง รังสีเอกซ์ และรังสีคอสมิก บรรยากาศมีบทบาทสำคัญในการกระจายแสง อากาศของมันแบ่งรังสีดวงอาทิตย์ออกเป็นรังสีเล็กๆ นับล้าน กระจายออกไปและสร้างแสงสว่างที่สม่ำเสมอ บรรยากาศทำหน้าที่เป็นสื่อนำเสียง

ทุกคนที่บินบนเครื่องบินจะคุ้นเคยกับข้อความประเภทนี้: "เที่ยวบินของเราเกิดขึ้นที่ระดับความสูง 10,000 ม. อุณหภูมิภายนอกคือ 50 ° C" ดูเหมือนไม่มีอะไรพิเศษ ยิ่งอยู่ห่างจากพื้นผิวโลกที่ได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์มากเท่าไรก็ยิ่งเย็นลงเท่านั้น หลายคนคิดว่าอุณหภูมิจะลดลงอย่างต่อเนื่องตามระดับความสูง และอุณหภูมิจะค่อยๆ ลดลงจนเข้าใกล้อุณหภูมิในอวกาศ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์คิดเช่นนั้นจนถึงปลายศตวรรษที่ 19

มาดูการกระจายตัวของอุณหภูมิอากาศบนโลกกันดีกว่า บรรยากาศแบ่งออกเป็นหลายชั้น ซึ่งสะท้อนถึงธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเป็นหลัก

ชั้นบรรยากาศชั้นล่างเรียกว่า โทรโพสเฟียร์ซึ่งหมายถึง "ทรงกลมของการหมุน" การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศและสภาพอากาศทั้งหมดเป็นผลมาจากกระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้นอย่างแม่นยำในชั้นนี้ ขอบเขตด้านบนของชั้นนี้อยู่ที่ซึ่งอุณหภูมิที่ลดลงพร้อมความสูงจะถูกแทนที่ด้วยการเพิ่มขึ้น - ประมาณที่ ระดับความสูง 15-16 กม. เหนือเส้นศูนย์สูตรและ 7-8 กม. เหนือขั้วโลก อย่างไรก็ตาม ผลกระทบนี้เด่นชัดในชั้นบรรยากาศมากกว่าในเปลือกโลกแข็งในทิศทางจากพื้นผิวโลกถึง ประมาณ -62 ° C และเหนือขั้วโลก - ประมาณ -45 ° C ในละติจูดพอสมควร มวลบรรยากาศมากกว่า 75% อยู่ในเขตร้อน ประมาณ 90% ตั้งอยู่ภายในมวลโทรโพสเฟียร์ ของบรรยากาศ

ในปี พ.ศ. 2442 พบค่าต่ำสุดในโปรไฟล์อุณหภูมิแนวตั้งที่ระดับความสูงหนึ่ง จากนั้นอุณหภูมิก็เพิ่มขึ้นเล็กน้อย จุดเริ่มต้นของการเพิ่มขึ้นนี้หมายถึงการเปลี่ยนไปสู่ชั้นบรรยากาศถัดไป - เป็น สตราโตสเฟียร์ซึ่งหมายถึง "ทรงกลมของชั้น" คำว่าสตราโตสเฟียร์หมายถึงและสะท้อนความคิดก่อนหน้านี้เกี่ยวกับความเป็นเอกลักษณ์ของชั้นสตราโตสเฟียร์ที่ทอดยาวไปถึงระดับความสูงประมาณ 50 กม. เหนือพื้นผิวโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุณหภูมิอากาศที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วอธิบายได้ว่าปฏิกิริยาการเกิดโอโซนเป็นหนึ่งในปฏิกิริยาเคมีหลักที่เกิดขึ้นในบรรยากาศ

โอโซนส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 25 กม. แต่โดยทั่วไปแล้วชั้นโอโซนจะเป็นเปลือกที่ขยายออกไปอย่างมาก ครอบคลุมเกือบทั้งสตราโตสเฟียร์ ปฏิสัมพันธ์ของออกซิเจนกับรังสีอัลตราไวโอเลตเป็นหนึ่งในกระบวนการที่เป็นประโยชน์ในชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งมีส่วนช่วยในการดำรงชีวิตบนโลก การดูดซับพลังงานนี้โดยโอโซนช่วยป้องกันการไหลมากเกินไปไปยังพื้นผิวโลก ซึ่งเป็นจุดที่สร้างระดับพลังงานที่เหมาะสมสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนบกอย่างแน่นอน โอโซโนสเฟียร์ดูดซับพลังงานรังสีบางส่วนที่ผ่านชั้นบรรยากาศ เป็นผลให้มีการไล่ระดับอุณหภูมิอากาศในแนวตั้งประมาณ 0.62 °C ต่อ 100 ม. ในชั้นโอโซโนสเฟียร์ กล่าวคือ อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นตามระดับความสูงจนถึงขีดจำกัดด้านบนของสตราโตสเฟียร์ - สตราโตสเฟียร์ (50 กม.) ถึง ตาม ข้อมูลบางส่วน 0 °C

ที่ระดับความสูงตั้งแต่ 50 ถึง 80 กม. จะมีชั้นบรรยากาศที่เรียกว่า มีโซสเฟียร์- คำว่า "มีโซสเฟียร์" หมายถึง "ทรงกลมกลาง" ซึ่งอุณหภูมิของอากาศจะลดลงอย่างต่อเนื่องตามความสูง เหนือมีโซสเฟียร์ในชั้นที่เรียกว่า เทอร์โมสเฟียร์อุณหภูมิจะสูงขึ้นอีกครั้งที่ระดับความสูงประมาณ 1,000°C แล้วลดลงอย่างรวดเร็วถึง -96°C อย่างไรก็ตามมันไม่ลดลงไปเรื่อย ๆ แล้วอุณหภูมิก็จะเพิ่มขึ้นอีกครั้ง

เทอร์โมสเฟียร์เป็นชั้นแรก ไอโอโนสเฟียร์- ต่างจากชั้นที่กล่าวมาก่อนหน้านี้ ไอโอโนสเฟียร์ไม่ได้แยกตามอุณหภูมิ ไอโอโนสเฟียร์เป็นพื้นที่ที่มีลักษณะทางไฟฟ้าที่ทำให้การสื่อสารทางวิทยุหลายประเภทเป็นไปได้ ไอโอโนสเฟียร์แบ่งออกเป็นหลายชั้น กำหนดด้วยตัวอักษร D, E, F1 และ F2 การแยกชั้นออกเป็นหลายชั้นนั้นเกิดจากสาเหตุหลายประการ โดยสาเหตุที่สำคัญที่สุดคืออิทธิพลของชั้นที่ไม่เท่ากันในการผ่านของคลื่นวิทยุ ชั้นต่ำสุด D จะดูดซับคลื่นวิทยุเป็นหลักและป้องกันการแพร่กระจายต่อไป ชั้น E ที่ได้รับการศึกษาที่ดีที่สุดจะอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 100 กม. เหนือพื้นผิวโลก เรียกอีกอย่างว่าชั้น Kennelly-Heaviside ตามชื่อของนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันและอังกฤษที่ค้นพบมันพร้อมกันและเป็นอิสระ เลเยอร์ E เหมือนกระจกบานใหญ่ สะท้อนคลื่นวิทยุ ต้องขอบคุณชั้นนี้ คลื่นวิทยุที่ยาวจึงเดินทางได้ไกลเกินกว่าที่คาดไว้หากพวกมันแพร่กระจายเป็นเส้นตรง โดยไม่ถูกสะท้อนจากชั้น E มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกัน ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าชั้นแอปเปิลตัน เมื่อรวมกับชั้น Kennelly-Heaviside จะสะท้อนคลื่นวิทยุไปยังสถานีวิทยุภาคพื้นดิน ชั้นแอปเปิลตันตั้งอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 240 กม.

มักเรียกว่าบริเวณชั้นนอกสุดของชั้นบรรยากาศ หรือชั้นที่สองของไอโอโนสเฟียร์ นอกโลก- คำนี้หมายถึงการมีอยู่ของพื้นที่รอบนอกอวกาศใกล้โลก เป็นการยากที่จะระบุได้อย่างแน่ชัดว่าบรรยากาศสิ้นสุดและอวกาศเริ่มต้นที่ใด เนื่องจากความหนาแน่นของก๊าซในบรรยากาศจะค่อยๆ ลดลงที่ระดับความสูง และบรรยากาศเองก็ค่อยๆ กลายเป็นสุญญากาศ ซึ่งมีเพียงโมเลกุลเดี่ยวเท่านั้นที่ถูกพบ เมื่ออยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 320 กิโลเมตร ความหนาแน่นของบรรยากาศจึงต่ำมากจนโมเลกุลสามารถเคลื่อนที่ได้ไกลกว่า 1 กิโลเมตรโดยไม่ชนกัน ส่วนนอกสุดของชั้นบรรยากาศทำหน้าที่เป็นขอบเขตบน ซึ่งตั้งอยู่ที่ระดับความสูงตั้งแต่ 480 ถึง 960 กม.

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการในชั้นบรรยากาศสามารถดูได้ที่เว็บไซต์ “Earth Climate”