Строение и функции атмосферы Земли;

Внешней геологической газовой оболочкой Земли является атмосфера. Она простирается на высоту 1,5–2 тыс. км, что составляет 1/3 радиуса планеты. Атмосфера является важнейшим фактором метеорологического режима, условием для протекания физико-химических, биологических процессов в биосфере:

• перемещение воздушных масс (ветер) влияет на температуру и влажность воздуха, т. е. определяет климат и погоду;
• осадки в виде дождя, снега или града обеспечивают влагой растения, животных, почву и подпитывают источники пресной воды на планете;
• кислород атмосферы необходим для дыхания абсолютного большинства животных и человека;
• углекислый газ используется зелеными растениями в процессе фотосинтеза;
• предохраняет Землю от резких перепадов температур, воздействия космического излучения и ультрафиолета.

Важным свойством атмосферы является ее способность к быстрому перемешиванию и перемещению на большие расстояния, а также связь с другими сферами – особенно с Мировым океаном, что определяет высокую степень ее самоочищения.

Основные компоненты воздуха – азот, составляющий около 78 %, и кислород – 20,9 %. Остальную долю чистого воздуха составляют аргон (около 0,9 %), по 0,002 % таких инертных газов, как неон, гелий, криптон, водород, ксенон. В атмосфере содержится также небольшое количество метана и озона, 0,03 % углекислого газа и водяные пары, количество которых во многом определяется антропогенным воздействием на атмосферу.

Различают следующие основные слои атмосферы: нижний, прилегающий к земной поверхности, носит название тропосферы и имеет высоту над полюсами 7–10 и 16–18 км над экватором. Важнейшей характеристикой этого слоя атмосферы, который иначе называют приземной атмосферой, является содержание 80 % всей массы воздуха атмосферы, атмосферных примесей и практически всего водяного пара. Именно это делает возможным образование в тропосфере облаков, гроз, дождей, т. е. протекание физических процессов, формирующих климат и погоду на планете. Вследствие перемешивания воздуха как по горизонтали, так и по вертикали температура в тропосфере понижается на 6 °С с каждым километром высоты.

Тропосферу от следующего слоя атмосферы стратосферы отделяет воздушный слой протяженностью несколько сотен метров – тропопауза, где температура перестает понижаться.

Стратосфера простирается до высоты 50–60 км и характеризуется сильным разряжением воздуха, т. к. количество кислорода и азота уменьшается, а водорода, гелия и других легких газов – увеличивается. Масса воздуха составляет 19 %. Для стратосферы характерны слабые воздушные потоки (чем и опасно загрязнение этого слоя атмосферы), малое количество облаков, постоянная температура –56 °С до высоты приблизительно 25 км. Выше она начинает повышаться и на уровне стратопаузы (46–54 км) достигает 0 °С. Важным моментом в строении стратосферы является наличие озонового экрана (20–25 км), который поглощает ультрафиолетовые солнечные лучи, губительные для живых организмов.

Выше стратопаузы до высоты 80–85 км простирается следующий слой атмосферы – мезосфера, – в котором нарастает разряжение воздуха. Между высотой 80–800 км расположена термо- или ионосфера, в составе которой преобладают разрушенные космическим излучением атомы газов – ионы. Именно они определяют отражение и прохождение радиоволн дальней космической связи и снижают интенсивность идущей к Земле космической радиации. Масса атмосферного воздуха в этом слое составляет 0,9 %. На высоте свыше 150 км температура атмосферы превышает 1500 °С.

Самый верхний, сильно разряженный слой атмосферы называется экзосферой. В ней температура свыше 2000 °С, а газы находятся в атомарном состоянии. Экзосфера переходит в межпланетное пространство, газовая оболочка Земли – в межзвездный газ, состоящий на 76 % из водорода и на 23 % – из гелия.

До высоты примерно 400–600 км сохраняется преимущественно кислородно-азотный состав атмосферы. Свыше 600 км начинается так называемый гелиевый пояс атмосферы или, как его назвал В. И. Вернадский, «гелиевая корона Земли», имеющая протяженность до 1,6 тыс. км.