Atmosfera je jedna od najvažnijih komponenti naše planete. Ona je ta od koje „sklanja“ ljude teški uslovi svemirskog prostora, kao što je sunčevo zračenje i svemirski otpad. Međutim, mnoge činjenice o atmosferi većini ljudi nisu poznate.
1. Prava boja neba
Iako je teško povjerovati, nebo je zapravo ljubičasto. Kada svjetlost uđe u atmosferu, čestice zraka i vode apsorbiraju svjetlost i raspršuju je. U ovom slučaju, najviše se raspršuje ljubičasta Zato ljudi vide plavo nebo.
2. Ekskluzivni element u Zemljinoj atmosferi
Kao što se mnogi sjećaju iz škole, Zemljina atmosfera se sastoji od otprilike 78% dušika, 21% kisika i male količine argona, ugljičnog dioksida i drugih plinova. Ali malo ljudi zna da je naša atmosfera jedina do sada otkrivena od strane naučnika (pored komete 67P) koja ima slobodan kiseonik. Budući da je kisik vrlo reaktivan plin, često reagira s drugim kemikalijama u svemiru. Njegov čisti oblik na Zemlji čini planetu pogodnom za život.
3. Bijela pruga na nebu
Sigurno su se neki ljudi ponekad pitali zašto bela pruga ostaje na nebu iza mlaznog aviona. Ovi bijeli tragovi, poznati kao tragovi, nastaju kada se vrući, vlažni izduvni plinovi iz motora aviona pomiješaju sa hladnijim vanjskim zrakom. Vodena para iz izduvnih gasova zamrzne i postaje vidljiv.
4. Glavni slojevi atmosfere
Zemljina atmosfera se sastoji od pet glavnih slojeva, koji čine mogući život na planeti. Prva od njih, troposfera, proteže se od nivoa mora do visine od oko 17 km na ekvatoru. Većina vremenskih događaja se dešava ovdje.
5. Ozonski omotač
Sljedeći sloj atmosfere, stratosfera, dostiže visinu od otprilike 50 km na ekvatoru. Sadrži ozonski sloj, koji štiti ljude od opasnih ultraljubičastih zraka. Iako se ovaj sloj nalazi iznad troposfere, zapravo može biti topliji zbog energije apsorbirane iz sunčevih zraka. Većina mlaznih aviona i meteoroloških balona leti u stratosferi. Avioni u njemu mogu brže letjeti jer su manje pod utjecajem gravitacije i trenja. Vremenski baloni mogu pružiti bolju sliku oluja, od kojih se većina dešava niže u troposferi.6. Mezosfera
Mezosfera je srednji sloj, koji se proteže do visine od 85 km iznad površine planete. Njegova temperatura se kreće oko -120 ° C. Većina meteora koji uđu u Zemljinu atmosferu sagorijeva u mezosferi. Posljednja dva sloja koja se protežu u svemir su termosfera i egzosfera.
7. Nestanak atmosfere
Zemlja je najvjerovatnije nekoliko puta izgubila svoju atmosferu. Kada je planeta bila prekrivena okeanima magme, masivni međuzvjezdani objekti su se srušili na nju. Ovi udari, koji su takođe formirali Mesec, možda su po prvi put formirali atmosferu planete.
8. Da nije bilo atmosferskih gasova...
Bez raznih gasova u atmosferi bi Zemlja bila previše hladna za ljudsko postojanje. Vodena para, ugljični dioksid i drugi atmosferski plinovi apsorbiraju sunčevu toplinu i "distribuiraju" je po površini planete, pomažući u stvaranju klime pogodne za život.
9. Formiranje ozonskog omotača
Zloglasni (i esencijalni) ozonski omotač nastao je kada su atomi kisika reagirali sa ultraljubičastim svjetlom sunca i formirali ozon. Ozon je taj koji apsorbuje većinu štetnog sunčevog zračenja. Uprkos svojoj važnosti, ozonski omotač je formiran relativno nedavno nakon što se u okeanima pojavilo dovoljno života da se u atmosferu oslobodi količina kiseonika potrebna za stvaranje minimalne koncentracije ozona.
10. Jonosfera
Ionosfera je tako nazvana jer čestice visoke energije iz svemira i sunca pomažu u formiranju jona, stvarajući "električni sloj" oko planete. Kada nije bilo satelita, ovaj sloj je pomagao reflektovati radio talase.
11. Kisela kiša
Kisele kiše, koje uništavaju cijele šume i devastiraju vodene ekosisteme, nastaju u atmosferi kada se čestice sumpor-dioksida ili dušikovog oksida pomiješaju s vodenom parom i padaju na tlo kao kiša. Ova hemijska jedinjenja se takođe nalaze u prirodi: sumpor-dioksid se proizvodi tokom vulkanskih erupcija, a dušikov oksid se proizvodi tokom udara groma.
12. Moć munje
Munja je toliko moćna da se samo jedna munja može zagrijati ambijentalni vazduh do 30 000 ° C. Brzo zagrijavanje uzrokuje eksplozivnu ekspanziju obližnjeg zraka, što se čuje kao zvučni val zvan grmljavina.
Aurora Borealis i Aurora Australis (sjeverna i južna aurora) uzrokovane su jonskim reakcijama koje se dešavaju u četvrtom nivou atmosfere, termosferi. Kada se visoko nabijene čestice solarnog vjetra sudare s molekulima zraka iznad magnetnih polova planete, one sijaju i stvaraju zasljepljujuće svjetlosne emisije.
14. Zalasci sunca
Zalasci sunca često izgledaju kao da je nebo u plamenu jer male atmosferske čestice raspršuju svjetlost, reflektirajući je u narandžastim i žutim nijansama. Isti princip je u osnovi formiranja duga.
2013. godine naučnici su otkrili da sićušni mikrobi mogu preživjeti mnogo kilometara iznad površine Zemlje. Na visini od 8-15 km iznad planete otkriveni su mikrobi koji uništavaju organsko hemijske supstance, koji lebde u atmosferi, "hraneći se" njima.
Pristalice teorije apokalipse i raznih drugih horor priča bit će zainteresirane za učenje.
Svi koji su letjeli avionom navikli su na ovakvu poruku: "naš let se odvija na visini od 10.000 m, temperatura napolju je 50°C." Čini se ništa posebno. Što je dalje od površine Zemlje koju grije Sunce, to je hladnije. Mnogi ljudi misle da temperatura kontinuirano opada sa visinom i da temperatura postepeno opada, približavajući se temperaturi prostora. Inače, naučnici su tako mislili sve do kraja 19. veka.
Pogledajmo pobliže raspodjelu temperature zraka na Zemlji. Atmosfera je podijeljena na nekoliko slojeva, koji prvenstveno odražavaju prirodu temperaturnih promjena.
Donji sloj atmosfere se naziva troposfera, što znači “sfera rotacije.” Sve promjene vremena i klime rezultat su fizičkih procesa koji se odvijaju upravo u ovom sloju.Gornja granica ovog sloja se nalazi na mjestu gdje se smanjenje temperature sa visinom zamjenjuje njenim povećanjem - otprilike na nadmorskoj visini od 15-16 km iznad ekvatora i 7-8 km iznad polova.Kao i sama Zemlja, i atmosfera je, pod uticajem rotacije naše planete, takođe nešto spljoštena iznad polova i nadima se iznad ekvatora. Međutim, ovaj efekat je izražen u atmosferi mnogo jače nego u čvrstoj ljusci Zemlje.U pravcu od Zemljine površine prema Na gornjoj granici troposfere temperatura vazduha opada.Iznad ekvatora minimalna temperatura vazduh je oko -62°C, a iznad polova oko -45°C. Na umjerenim geografskim širinama, više od 75% mase atmosfere nalazi se u troposferi. U tropima se oko 90% mase atmosfere nalazi unutar troposfere.
Godine 1899. god vertikalni profil temperature na određenoj nadmorskoj visini, detektovan je njen minimum, a zatim je temperatura blago porasla. Početak ovog povećanja znači prelazak na sljedeći sloj atmosfere - na stratosfera, što znači "sfera sloja". Termin stratosfera znači i odražava prethodnu ideju jedinstvenosti sloja koji leži iznad troposfere. Stratosfera se prostire na visini od oko 50 km iznad površine Zemlje. Posebnost je, posebno, naglo povećanje temperature vazduha.Ovo povećanje temperature objašnjava se reakcijom stvaranja ozona koja je jedna od glavnih hemijske reakcije koji se dešavaju u atmosferi.
Najveći dio ozona koncentrisan je na visinama od približno 25 km, ali općenito ozonski omotač je vrlo proširena školjka, koja pokriva gotovo cijelu stratosferu. Interakcija kiseonika sa ultraljubičastim zracima jedan je od korisnih procesa u Zemljinoj atmosferi koji doprinosi održavanju života na Zemlji. Apsorpcija ove energije ozonom sprečava njeno prekomerno oticanje na površinu zemlje, gde se stvara upravo onaj nivo energije koji je pogodan za postojanje zemaljskih oblika života. Ozonosfera apsorbira dio energije zračenja koja prolazi kroz atmosferu. Kao rezultat, u ozonosferi se uspostavlja vertikalni gradijent temperature vazduha od približno 0,62°C na 100 m, odnosno temperatura raste sa visinom do gornje granice stratosfere - stratopauze (50 km), dostižući, prema neki podaci, 0°C.
Na visinama od 50 do 80 km nalazi se sloj atmosfere tzv mezosfera. Reč "mezosfera" znači "srednja sfera", gde temperatura vazduha nastavlja da opada sa visinom. Iznad mezosfere, u sloju tzv termosfera, temperatura ponovo raste sa visinom do oko 1000°C, a zatim vrlo brzo pada na -96°C. Međutim, ne pada beskonačno, tada se temperatura ponovo povećava.
Termosfera je prvi sloj jonosfera. Za razliku od prethodno navedenih slojeva, jonosfera se ne razlikuje po temperaturi. Ionosfera je područje električne prirode koje omogućava mnoge vrste radio komunikacija. Jonosfera je podijeljena na nekoliko slojeva, označenih slovima D, E, F1 i F2. Ovi slojevi također imaju posebne nazive. Razdvajanje na slojeve uzrokovano je više razloga, među kojima je najvažniji nejednak uticaj slojeva na prolazak radio talasa. Najniži sloj, D, uglavnom apsorbuje radio talase i na taj način sprečava njihovo dalje širenje. Najbolje proučavan sloj E nalazi se na nadmorskoj visini od približno 100 km iznad površine zemlje. Naziva se i Kennelly-Heaviside sloj po imenima američkih i engleskih naučnika koji su ga istovremeno i nezavisno otkrili. Sloj E, poput ogromnog ogledala, reflektuje radio talase. Zahvaljujući ovom sloju, dugi radio talasi putuju dalje udaljenosti nego što bi se očekivalo da se šire samo pravolinijski, a da se ne reflektuju od sloja E. F sloj ima slična svojstva. Naziva se i Appletonov sloj. Zajedno sa slojem Kennelly-Heaviside, reflektuje radio talase na zemaljske radio stanice Ova refleksija se može pojaviti pod različitim uglovima. Appletonov sloj se nalazi na nadmorskoj visini od oko 240 km.
Najudaljeniji dio atmosfere, drugi sloj jonosfere, često se naziva egzosfera. Ovaj izraz se odnosi na postojanje periferije svemira u blizini Zemlje. Teško je tačno odrediti gdje atmosfera završava i gdje počinje prostor, budući da se gustina povećava s visinom. atmosferskih gasova postupno se smanjuje, a sama atmosfera postepeno se pretvara u gotovo vakuum, u kojem se javljaju samo pojedinačni molekuli. Već na visini od približno 320 km, gustina atmosfere je toliko niska da molekuli mogu putovati više od 1 km bez sudara. Kao njena gornja granica služi najudaljeniji dio atmosfere, koji se nalazi na visinama od 480 do 960 km.
Više informacija o procesima u atmosferi možete pronaći na web stranici “Earth Climate”
Njegova gornja granica je na nadmorskoj visini od 8-10 km u polarnim, 10-12 km u umjerenim i 16-18 km u tropskim geografskim širinama; niže zimi nego ljeti. Donji, glavni sloj atmosfere. Sadrži više od 80% ukupne mase atmosferski vazduh i oko 90% sve vodene pare dostupne u atmosferi. Turbulencija i konvekcija su jako razvijene u troposferi, pojavljuju se oblaci, a razvijaju se cikloni i anticikloni. Temperatura opada sa povećanjem nadmorske visine sa prosječnim vertikalnim gradijentom od 0,65°/100 m
iza " normalnim uslovima» na površini Zemlje su prihvaćene: gustina 1,2 kg/m3, barometarski pritisak 101,35 kPa, temperatura plus 20 °C i relativna vlažnost 50%. Ovi uslovni indikatori imaju čisto inženjerski značaj.
Stratosfera
Sloj atmosfere koji se nalazi na nadmorskoj visini od 11 do 50 km. Karakterizira ga blaga promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i povećanje temperature u sloju od 25-40 km od -56,5 do 0,8 ° (gornji sloj stratosfere ili inverziona regija). Postigavši vrijednost od oko 273 K (skoro 0 °C) na nadmorskoj visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo područje konstantne temperature naziva se stratopauza i predstavlja granicu između stratosfere i mezosfere.
Stratopauza
Granični sloj atmosfere između stratosfere i mezosfere. U vertikalnoj raspodjeli temperature postoji maksimum (oko 0 °C).
Mezosfera
Mesopauza
Prijelazni sloj između mezosfere i termosfere. Postoji minimum u vertikalnoj distribuciji temperature (oko -90°C).
Karmanova linija
Visina iznad nivoa mora, koja je konvencionalno prihvaćena kao granica između Zemljine atmosfere i svemira.
Termosfera
Gornja granica je oko 800 km. Temperatura se penje na nadmorske visine od 200-300 km, gdje dostiže vrijednosti od reda od 1500 K, nakon čega ostaje gotovo konstantna do velikih visina. Pod uticajem ultraljubičastog i rendgenskog sunčevog zračenja i kosmičkog zračenja dolazi do jonizacije vazduha (“aurore”) - glavni delovi jonosfere leže unutar termosfere. Na visinama iznad 300 km prevladava atomski kiseonik.
Egzosfera (sfera raspršivanja)
Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmiješana mješavina plinova. U višim slojevima, distribucija gasova po visini zavisi od njihove molekulske težine, koncentracija težih plinova opada brže s udaljenosti od Zemljine površine. Zbog smanjenja gustine gasa, temperatura pada sa 0 °C u stratosferi na -110 °C u mezosferi. Međutim, kinetička energija pojedinih čestica na visinama od 200-250 km odgovara temperaturi od ~1500°C. Iznad 200 km, primjećuju se značajne fluktuacije temperature i gustine gasa u vremenu i prostoru.
Na visini od oko 2000-3000 km egzosfera se postepeno pretvara u tzv. blizu svemirskog vakuuma, koji je ispunjen vrlo razrijeđenim česticama međuplanetarnog plina, uglavnom atomima vodonika. Ali ovaj plin predstavlja samo dio međuplanetarne materije. Drugi dio čine čestice prašine kometnog i meteorskog porijekla. Pored izuzetno razrijeđenih čestica prašine, u ovaj prostor prodire elektromagnetno i korpuskularno zračenje solarnog i galaktičkog porijekla.
Troposfera čini oko 80% mase atmosfere, stratosfera - oko 20%; masa mezosfere nije veća od 0,3%, termosfera je manja od 0,05% ukupne mase atmosfere. Na osnovu električnih svojstava u atmosferi razlikuju se neutronosfera i jonosfera. Trenutno se vjeruje da se atmosfera prostire na nadmorskoj visini od 2000-3000 km.
U zavisnosti od sastava gasa u atmosferi, oni emituju homosfera I heterosfera. Heterosfera- Ovo je oblast u kojoj gravitacija utiče na odvajanje gasova, jer je njihovo mešanje na takvoj visini zanemarljivo. To implicira promjenjiv sastav heterosfere. Ispod njega leži dobro izmiješan, homogen dio atmosfere, nazvan homosfera. Granica između ovih slojeva naziva se turbopauza, nalazi se na nadmorskoj visini od oko 120 km.
Fizička svojstva
Debljina atmosfere je otprilike 2000 - 3000 km od površine Zemlje. Ukupna vazdušna masa je (5,1-5,3)?10 18 kg. Molarna masa čistog suvog vazduha je 28.966. Pritisak na 0 °C na nivou mora 101,325 kPa; kritična temperatura ?140,7 °C; kritični pritisak 3,7 MPa; C p 1,0048?10? J/(kg K)(na 0 °C), C v 0,7159 10? J/(kg K) (na 0 °C). Rastvorljivost vazduha u vodi na 0°C je 0,036%, na 25°C - 0,22%.
Fiziološka i druga svojstva atmosfere
Već na nadmorskoj visini od 5 km, neobučena osoba počinje iskusiti gladovanje kisikom i bez adaptacije, performanse osobe su značajno smanjene. Ovdje se završava fiziološka zona atmosfere. Ljudsko disanje postaje nemoguće na visini od 15 km, iako do otprilike 115 km atmosfera sadrži kisik.
Atmosfera nas opskrbljuje kisikom neophodnim za disanje. Međutim, zbog pada ukupnog pritiska atmosfere, kako se dižete na visinu, parcijalni pritisak kiseonika se shodno tome smanjuje.
Ljudska pluća stalno sadrže oko 3 litre alveolarnog zraka. Parcijalni pritisak kiseonika u alveolarnom vazduhu pri normalnom atmosferskom pritisku je 110 mmHg. Art., pritisak ugljičnog dioksida - 40 mm Hg. art., i vodena para - 47 mm Hg. Art. S povećanjem nadmorske visine, tlak kisika opada, a ukupni tlak pare vode i ugljičnog dioksida u plućima ostaje gotovo konstantan - oko 87 mm Hg. Art. Opskrba plućima kisikom će se potpuno zaustaviti kada pritisak okolnog zraka postane jednak ovoj vrijednosti.
Na visini od oko 19-20 km, atmosferski pritisak pada na 47 mm Hg. Art. Stoga, na ovoj nadmorskoj visini, voda i intersticijska tečnost počinju da ključaju u ljudskom tijelu. Izvan kabine pod pritiskom na ovim visinama, smrt se događa gotovo trenutno. Dakle, sa stanovišta ljudske fiziologije, "svemir" počinje već na visini od 15-19 km.
Gusti slojevi zraka - troposfera i stratosfera - štite nas od štetnog djelovanja radijacije. Uz dovoljno razrjeđivanje zraka, na visinama većim od 36 km, jonizujuće zračenje ima intenzivan učinak na organizam - primarno kosmičke zrake; Na visinama većim od 40 km, ultraljubičasti dio sunčevog spektra je opasan za ljude.
Kako se dižemo na sve veću visinu iznad Zemljine površine, tako poznate pojave uočene u nižim slojevima atmosfere kao što su širenje zvuka, pojava aerodinamičkog uzgona i otpora, prijenos topline konvekcijom, itd., postepeno slabe, a zatim potpuno nestaju .
U razrijeđenim slojevima zraka širenje zvuka je nemoguće. Do visina od 60-90 km još uvijek je moguće koristiti otpor zraka i podizanje za kontrolirani aerodinamički let. Ali počevši od visina od 100-130 km, koncepti M broja i zvučne barijere, poznati svakom pilotu, gube smisao; prolazi konvencionalna Karmanova linija, iza koje počinje sfera čisto balističkog leta, koja može samo kontrolirati pomoću reaktivnih sila.
Na visinama iznad 100 km, atmosfera je lišena još jednog izuzetnog svojstva - sposobnosti da apsorbuje, provodi i prenosi toplotnu energiju konvekcijom (tj. miješanjem zraka). To znači da razni elementi oprema, oprema orbitalne svemirske stanice neće moći da se hladi izvana na isti način kao što se to obično radi u avionu - uz pomoć vazdušnih mlaznica i vazdušni radijatori. Na ovoj visini, kao i općenito u svemiru, jedini način prijenosa topline je toplinsko zračenje.
Sastav atmosfere
Zemljina atmosfera se sastoji uglavnom od plinova i raznih nečistoća (prašina, kapljice vode, kristali leda, morske soli, produkti sagorevanja).
Koncentracija plinova koji čine atmosferu gotovo je konstantna, s izuzetkom vode (H 2 O) i ugljičnog dioksida (CO 2).
| Gas | Sadržaj po zapremini,% |
Sadržaj po masi,% |
|---|---|---|
| Nitrogen | 78,084 | 75,50 |
| Kiseonik | 20,946 | 23,10 |
| Argon | 0,932 | 1,286 |
| Voda | 0,5-4 | - |
| Ugljen-dioksid | 0,032 | 0,046 |
| Neon | 1.818×10 −3 | 1,3×10 −3 |
| Helijum | 4,6×10 −4 | 7,2×10 −5 |
| Metan | 1,7×10 −4 | - |
| Krypton | 1,14×10 −4 | 2,9×10 −4 |
| Vodonik | 5×10 −5 | 7,6×10 −5 |
| Xenon | 8,7×10 −6 | - |
| Dušikov oksid | 5×10 −5 | 7,7×10 −5 |
Pored gasova navedenih u tabeli, atmosfera sadrži SO 2, NH 3, CO, ozon, ugljovodonike, HCl, pare, I 2, kao i mnoge druge gasove u malim količinama. Troposfera stalno sadrži veliku količinu suspendovanih čvrstih i tečnih čestica (aerosol).
Istorija nastanka atmosfere
Prema najčešćoj teoriji, Zemljina atmosfera je tokom vremena imala četiri različita sastava. U početku se sastojao od lakih gasova (vodonik i helijum) uhvaćenih iz međuplanetarnog prostora. Ovo je tzv primarna atmosfera(prije oko četiri milijarde godina). On sledeća faza aktivna vulkanska aktivnost dovela je do zasićenja atmosfere drugim plinovima osim vodonika (ugljični dioksid, amonijak, vodena para). Ovako je nastala sekundarna atmosfera(oko tri milijarde godina prije današnjeg dana). Ova atmosfera je bila obnavljajuća. Nadalje, proces formiranja atmosfere određen je sljedećim faktorima:
- curenje lakih gasova (vodonik i helijum) u međuplanetarni prostor;
- hemijske reakcije koje se dešavaju u atmosferi pod uticajem ultraljubičastog zračenja, pražnjenja groma i nekih drugih faktora.
Postepeno su ovi faktori doveli do formiranja tercijarne atmosfere, koju karakterizira mnogo manji sadržaj vodika i mnogo veći sadržaj dušika i ugljičnog dioksida (nastalih kao rezultat kemijskih reakcija iz amonijaka i ugljikovodika).
Nitrogen
Obrazovanje velika količina N 2 nastaje zbog oksidacije atmosfere amonijaka i vodika molekularnim O 2, koji je počeo dolaziti s površine planete kao rezultat fotosinteze, počevši prije 3 milijarde godina. N2 se također oslobađa u atmosferu kao rezultat denitrifikacije nitrata i drugih spojeva koji sadrže dušik. Azot se oksidira ozonom u NO in gornjih slojeva atmosfera.
Azot N 2 reaguje samo pod određenim uslovima (na primer, tokom pražnjenja groma). Oksidacija molekularnog dušika ozonom na električna pražnjenja koristi se u industrijskoj proizvodnji azotnih đubriva. Oksidirajte ga uz malu potrošnju energije i pretvorite ga u biološki aktivni oblik Cijanobakterije (plavo-zelene alge) i nodule bakterije koje stvaraju rizobijalnu simbiozu sa mahunarkama, tzv. zeleno đubrivo.
Kiseonik
Sastav atmosfere počeo se radikalno mijenjati pojavom živih organizama na Zemlji, kao rezultat fotosinteze, praćene oslobađanjem kisika i apsorpcijom ugljičnog dioksida. U početku se kiseonik trošio na oksidaciju redukovanih jedinjenja – amonijaka, ugljovodonika, željeznog oblika gvožđa sadržanog u okeanima, itd. Na kraju ove faze, sadržaj kiseonika u atmosferi počeo je da raste. Postepeno se formirala moderna atmosfera sa oksidativnim svojstvima. Budući da je izazvao velike i nagle promjene u mnogim procesima u atmosferi, litosferi i biosferi, događaj je nazvan kisikovom katastrofom.
Ugljen-dioksid
Sadržaj CO 2 u atmosferi zavisi od vulkanske aktivnosti i hemijskih procesa u zemljinim školjkama, ali najviše od intenziteta biosinteze i razgradnje organske materije u Zemljinoj biosferi. Gotovo cjelokupna trenutna biomasa planete (oko 2,4 × 10 12 tona) nastaje zbog ugljičnog dioksida, dušika i vodene pare sadržane u atmosferskom zraku. Organski sastojci zakopani u okeanu, močvarama i šumama pretvaraju se u ugalj, naftu i prirodni gas. (vidi Geohemijski ciklus ugljika)
Plemeniti gasovi
Zagađenje zraka
IN U poslednje vremeČovjek je počeo utjecati na evoluciju atmosfere. Rezultat njegovih aktivnosti je konstantno značajno povećanje sadržaja ugljičnog dioksida u atmosferi zbog sagorijevanja ugljikovodičnih goriva akumuliranih u prethodnim geološkim erama. Ogromne količine CO 2 troše se tokom fotosinteze i apsorbuju ga svjetski okeani. Ovaj plin ulazi u atmosferu zbog raspadanja karbonatnih stijena i organskih tvari biljnog i životinjskog porijekla, kao i zbog vulkanizma i ljudske industrijske aktivnosti. U proteklih 100 godina, sadržaj CO 2 u atmosferi porastao je za 10%, pri čemu najveći dio (360 milijardi tona) dolazi od sagorijevanja goriva. Ako se nastavi stopa rasta sagorijevanja goriva, onda će se u narednih 50-60 godina količina CO 2 u atmosferi udvostručiti i mogla bi dovesti do globalnih klimatskih promjena.
Sagorevanje goriva je glavni izvor zagađujućih gasova (CO, SO2). Sumpor dioksid se oksidira kisikom iz atmosfere do SO 3 u gornjim slojevima atmosfere, koji zauzvrat stupa u interakciju s vodom i parom amonijaka, te rezultirajućom sumpornom kiselinom (H 2 SO 4) i amonijevim sulfatom ((NH 4) 2 SO 4 ) se vraćaju na površinu Zemlje u obliku tzv. kisela kiša. Upotreba motora sa unutrašnjim sagorevanjem dovodi do značajnog zagađenja atmosfere azotnim oksidima, ugljovodonicima i jedinjenjima olova (tetraetil olovo Pb(CH 3 CH 2) 4)).
Zagađenje atmosfere aerosolom uzrokovano je: prirodni uzroci(vulkanske erupcije, oluje prašine, unošenje kapljica morska voda i polen biljaka, itd.), i ekonomska aktivnost ljudi (vađenje rude i građevinski materijal, sagorijevanje goriva, proizvodnja cementa itd.). Intenzivna emisija velikih razmjera čvrstih čestica u atmosferu je jedna od njih mogući razlozi promjene klime na planeti.
Književnost
- V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov „Svemirska biologija i medicina“ (2. izdanje, revidirano i prošireno), M.: „Prosveščenie“, 1975, 223 str.
- N. V. Gusakova "Hemija" okruženje“, Rostov na Donu: Phoenix, 2004, 192 s ISBN 5-222-05386-5
- Sokolov V. A. Geohemija prirodni gasovi, M., 1971;
- McEwen M., Phillips L. Atmospheric Chemistry, M., 1978;
- Wark K., Warner S., Zagađenje zraka. Izvori i kontrola, prev. s engleskog, M.. 1980;
- Praćenje pozadinskog zagađenja prirodne sredine. V. 1, L., 1982.
vidi takođe
Linkovi
|
Zemljina atmosfera |
Plava planeta...
Ova tema je trebala biti jedna od prvih koja se pojavila na stranici. Uostalom, helikopteri su atmosferski avioni. Zemljina atmosfera– njihovo stanište, da tako kažem:-). A fizička svojstva zrak Upravo to određuje kvalitetu ovog staništa :-). Odnosno, ovo je jedna od osnova. I uvijek prvo pišu o osnovi. Ali to sam tek sada shvatio. Ipak, kao što znate, bolje je kasno nego nikad... Hajdemo da se dotaknemo ovog pitanja, a da ne ulazimo u korov i nepotrebne komplikacije :-).
Dakle… Zemljina atmosfera. Ovo je gasovita ljuska naše plave planete. Svi znaju ovo ime. Zašto plava? Jednostavno zato što se "plava" (kao i plava i ljubičasta) komponenta sunčeve svjetlosti (spektra) najbolje raspršuje u atmosferi, bojeći je tako plavkasto-plavkasto, ponekad s primjesom ljubičastog tona (naravno po sunčanom danu :-)) .
Sastav Zemljine atmosfere.
Sastav atmosfere je prilično širok. Neću navoditi sve komponente u tekstu, postoji dobra ilustracija za to.Sastav svih ovih gasova je skoro konstantan, sa izuzetkom ugljen-dioksida (CO 2 ). Osim toga, atmosfera nužno sadrži vodu u obliku pare, suspendiranih kapljica ili kristala leda. Količina vode nije konstantna i zavisi od temperature i, u manjoj meri, pritiska vazduha. Osim toga, Zemljina atmosfera (posebno sadašnja) sadrži određenu količinu, rekao bih, “svakakvih gadnih stvari” :-). To su SO 2, NH 3, CO, HCl, NO, osim toga tu su i živine pare Hg. Istina, svega toga ima u malim količinama, hvala Bogu :-).
Zemljina atmosfera Uobičajeno je podijeliti ga na nekoliko uzastopnih zona u visini iznad površine.
Prva, najbliža zemlji, je troposfera. Ovo je najniži i, da tako kažem, glavni sloj za život. različite vrste. Sadrži 80% mase cjelokupnog atmosferskog zraka (iako po zapremini čini samo oko 1% cijele atmosfere) i oko 90% sve atmosferske vode. Glavnina svih vjetrova, oblaka, kiše i snijega 🙂 dolazi odatle. Troposfera se proteže do visina od oko 18 km u tropskim širinama i do 10 km u polarnim širinama. Temperatura zraka u njemu opada s povećanjem visine za otprilike 0,65º na svakih 100 m.
Atmosferske zone.
Zona dva - stratosfera. Mora se reći da između troposfere i stratosfere postoji još jedna uska zona - tropopauza. Zaustavlja pad temperature sa visinom. Tropopauza ima prosječnu debljinu od 1,5-2 km, ali njene granice su nejasne i troposfera se često preklapa sa stratosferom.
Dakle, stratosfera ima prosječnu visinu od 12 km do 50 km. Temperatura u njemu ostaje nepromijenjena do 25 km (oko -57ºS), zatim negdje do 40 km raste do otprilike 0ºS i onda ostaje nepromijenjena do 50 km. Stratosfera je relativno miran dio Zemljine atmosfere. Nepovoljno vrijeme praktično ga nema. Čuveni ozonski omotač nalazi se u stratosferi na visinama od 15-20 km do 55-60 km.
Nakon toga slijedi mali granični sloj, stratopauza, u kojoj temperatura ostaje oko 0ºC, a zatim sljedeća zona je mezosfera. Prostire se na nadmorskoj visini od 80-90 km, a u njemu temperatura pada na oko 80ºC. U mezosferi obično postaju vidljivi mali meteori, koji počinju da sijaju u njoj i tamo gore.
Sljedeći uski interval je mezopauza i iza nje zona termosfere. Njegova visina je do 700-800 km. Ovdje temperatura ponovo počinje rasti i na visinama od oko 300 km može dostići vrijednosti reda veličine 1200ºS. Tada ostaje konstantan. Unutar termosfere, do visine od oko 400 km, nalazi se jonosfera. Ovdje je zrak jako joniziran zbog izloženosti sunčevom zračenju i ima visoku električnu provodljivost.
Sljedeća i, općenito, posljednja zona je egzosfera. Ovo je takozvana zona raspršivanja. Ovdje se uglavnom nalaze vrlo razrijeđeni vodonik i helijum (uz dominaciju vodonika). Na visinama od oko 3000 km, egzosfera prelazi u svemirski vakuum.
Ovako nešto. Zašto otprilike? Zato što su ovi slojevi prilično konvencionalni. Moguće su različite promjene nadmorske visine, sastava plinova, vode, temperature, jonizacije i tako dalje. Osim toga, postoji još mnogo pojmova koji definiraju strukturu i stanje Zemljine atmosfere.
Na primjer, homosfera i heterosfera. U prvom su atmosferski plinovi dobro izmiješani i njihov sastav je prilično homogen. Drugi se nalazi iznad prvog i tamo praktično nema takvog miješanja. Gasovi u njemu su odvojeni gravitacijom. Granica između ovih slojeva nalazi se na nadmorskoj visini od 120 km, a naziva se turbopauza.
Završimo sa terminima, ali ću svakako dodati da je konvencionalno prihvaćeno da se granica atmosfere nalazi na nadmorskoj visini od 100 km. Ova granica se zove Karmanova linija.
Dodaću još dvije slike da ilustrujem strukturu atmosfere. Prvi je, međutim, na njemačkom, ali je kompletan i prilično lako razumljiv :-). Može se uvećati i jasno vidjeti. Drugi prikazuje promjenu atmosferske temperature s visinom.
Struktura Zemljine atmosfere.
Temperatura vazduha se menja sa visinom.
Moderne orbitalne svemirske letjelice s ljudskom posadom lete na visinama od oko 300-400 km. Međutim, ovo više nije avijacija, iako je to područje, naravno, blisko povezano u određenom smislu, a o tome ćemo svakako kasnije :-).
Zona avijacije je troposfera. Moderni atmosferski avioni mogu letjeti i u nižim slojevima stratosfere. Na primjer, praktičan plafon MIG-25RB je 23.000 m.
Let u stratosferi.
I tačno fizičke osobine vazduha Troposfera određuje kakav će biti let, koliko će biti efikasan sistem kontrole aviona, kako će turbulencija u atmosferi uticati na njega i kako će motori raditi.
Prva glavna imovina je temperatura vazduha. U plinskoj dinamici, može se odrediti na Celzijusovoj skali ili na Kelvinovoj skali.
Temperatura t 1 na datoj visini N na Celzijusovoj skali određuje se:
t 1 = t - 6,5N, Gdje t– temperatura vazduha u blizini tla.
Temperatura na Kelvinovoj skali se naziva apsolutna temperatura , nula na ovoj skali je apsolutna nula. Na apsolutnoj nuli, termičko kretanje molekula prestaje. Apsolutna nula na Kelvinovoj skali odgovara -273º na Celzijusovoj skali.
Shodno tome temperatura T na visokom N na Kelvinovoj skali određuje se:
T = 273K + t - 6,5H
Zračni pritisak. Atmosferski pritisak mjereno u Pascalima (N/m2), in stari sistem mjerenja u atmosferama (atm.). Postoji i barometarski pritisak. Ovo je pritisak izmjeren u milimetrima žive pomoću živinog barometra. Barometarski pritisak (pritisak na nivou mora) jednak 760 mmHg. Art. naziva se standardnim. U fizici 1 atm. tačno jednako 760 mm Hg.
Gustina zraka. U aerodinamici se najčešće koristi koncept masene gustine zraka. Ovo je masa vazduha u 1 m3 zapremine. Gustina vazduha se menja sa visinom, vazduh postaje sve razređeniji.
Vlažnost vazduha. Pokazuje količinu vode u zraku. postoji koncept " relativna vlažnost" Ovo je omjer mase vodene pare prema maksimalnom mogućem na datoj temperaturi. Koncept 0%, odnosno kada je vazduh potpuno suv, može postojati samo u laboratoriji. S druge strane, 100% vlažnost je sasvim moguća. To znači da je vazduh apsorbovao svu vodu koju je mogao apsorbovati. Nešto poput apsolutno „punog sunđera“. Visoka relativna vlažnost smanjuje gustinu vazduha, dok je niska relativna vlažnost povećava.
Zbog činjenice da se letovi zrakoplova odvijaju u različitim atmosferskim uvjetima, njihovi letni i aerodinamički parametri u istom režimu leta mogu biti različiti. Stoga za tačna procena ovi parametri se unose Međunarodna standardna atmosfera (ISA). Pokazuje promjenu stanja zraka s povećanjem nadmorske visine.
Osnovni parametri klimatizacije pri nultoj vlažnosti se uzimaju kako slijedi:
pritisak P = 760 mm Hg. Art. (101,3 kPa);
temperatura t = +15°C (288 K);
masena gustina ρ = 1,225 kg/m 3 ;
Za ISA je prihvaćeno (kao što je gore spomenuto :-)) da temperatura u troposferi pada za 0,65º na svakih 100 metara visine.
Standardna atmosfera (primjer do 10.000 m).
MSA tablice se koriste za kalibraciju instrumenata, kao i za navigacijske i inženjerske proračune.
Fizička svojstva vazduha također uključuju koncepte kao što su inercija, viskoznost i kompresibilnost.
Inercija je svojstvo zraka koje karakterizira njegovu sposobnost da se odupre promjenama svog stanja mirovanja ili ravnomjernog linearnog kretanja. . Mjera inercije je masena gustina zraka. Što je veća, veća je inercija i sila otpora medija kada se avion kreće u njemu.
Viskoznost Određuje otpor trenja zraka kada se avion kreće.
Kompresibilnost određuje promjenu gustoće zraka s promjenama tlaka. Pri malim brzinama aviona(do 450 km/h) nema promene pritiska kada vazduh struji oko njega, ali pri velikim brzinama počinje da se javlja efekat kompresije. Njegov utjecaj je posebno vidljiv pri nadzvučnim brzinama. Ovo je posebna oblast aerodinamike i tema za poseban članak :-).
Pa, čini se da je to sve za sada... Vrijeme je da završimo ovo pomalo zamorno nabrajanje koje se, međutim, ne može izbjeći :-). Zemljina atmosfera, njegovi parametri, fizičke osobine vazduha Za avion su važni koliko i parametri samog uređaja i nisu mogli biti zanemareni.
Ćao, do narednih susreta i jos zanimljivih tema :)...
P.S. Za desert predlažem da pogledate video snimljen iz kokpita MIG-25PU blizanca tokom leta u stratosferu. Navodno ga je snimio turist koji ima para za takve letove :-). Snimljeno uglavnom kroz Vjetrobran. Obratite pažnju na boju neba...
Atmosfera ima slojevitu strukturu. Granice između slojeva nisu oštre i njihova visina zavisi od geografske širine i doba godine. Slojevita struktura je rezultat temperaturnih promjena na različite visine. Vrijeme se formira u troposferi (niže oko 10 km: oko 6 km iznad polova i više od 16 km iznad ekvatora). A gornja granica troposofere je viša ljeti nego zimi.
Od površine Zemlje prema gore ovi slojevi su:
Troposfera
Stratosfera
Mezosfera
Termosfera
Egzosfera
Troposfera
Donji dio atmosfere, do visine od 10-15 km, u kojem je koncentrisano 4/5 ukupne mase atmosferskog zraka, naziva se troposfera. Karakteristično je da temperatura ovdje opada sa visinom u prosjeku za 0,6°/100 m (u nekim slučajevima vertikalna raspodjela temperature uveliko varira). Troposfera sadrži gotovo svu atmosfersku vodenu paru i proizvodi gotovo sve oblake. Turbulencija je ovdje također jako razvijena, posebno u blizini zemljine površine, kao i u takozvanim mlaznim strujama u gornjem dijelu troposfere.
Visina do koje se troposfera prostire preko svake lokacije na Zemlji varira iz dana u dan. Osim toga, čak i u prosjeku varira na različitim geografskim širinama iu različitim godišnjim dobima. U prosjeku, godišnja troposfera se proteže preko polova do visine od oko 9 km, preko umjerenih geografskih širina do 10-12 km i iznad ekvatora do 15-17 km. Prosječna godišnja temperatura zraka na zemljinoj površini je oko +26° na ekvatoru i oko -23° na sjevernom polu. Na gornjoj granici troposfere iznad ekvatora prosječna temperatura je oko -70°, iznad Sjevernog pola zimi oko -65°, a ljeti oko -45°.
Pritisak vazduha na gornjoj granici troposfere, koji odgovara njenoj visini, je 5-8 puta manji nego na površini zemlje. Zbog toga se najveći dio atmosferskog zraka nalazi u troposferi. Procesi koji se odvijaju u troposferi su direktno i odlučujuće važni za vremenske prilike i klimu na površini Zemlje.
Sva vodena para je koncentrisana u troposferi i zato se svi oblaci formiraju unutar troposfere. Temperatura opada sa visinom.
Sunčeve zrake lako prolaze kroz troposferu, a toplota se zagreva sunčeve zrake Zemlja se akumulira u troposferi: plinovi kao što su ugljični dioksid, metan i vodena para zadržavaju toplinu. Ovaj mehanizam zagrijavanja atmosfere sa Zemlje, zagrijane sunčevim zračenjem, naziva se efekat staklene bašte. Upravo zato što je izvor toplote za atmosferu Zemlja, temperatura vazduha opada sa visinom
Granica između turbulentne troposfere i mirne stratosfere naziva se tropopauza. Ovdje se formiraju brzi vjetrovi koji se nazivaju "mlazne struje".
Nekada se pretpostavljalo da temperatura atmosfere pada iznad troposofere, ali su merenja u visokim slojevima atmosfere pokazala da to nije tako: neposredno iznad tropopauze temperatura je skoro konstantna, a zatim počinje da raste. vjetrovi duvaju u stratosferi bez stvaranja turbulencija. Vazduh u stratosferi je veoma suv i zbog toga su oblaci retki. Nastaju takozvani sedefasti oblaci.
Stratosfera je veoma važna za život na Zemlji, jer se upravo u ovom sloju nalazi mala količina ozona, koji apsorbuje jako ultraljubičasto zračenje koje je štetno za život. Apsorbirajući ultraljubičasto zračenje, ozon zagrijava stratosferu.
Stratosfera
Iznad troposfere na nadmorskoj visini od 50-55 km leži stratosfera, koju karakteriše činjenica da temperatura u njoj, u prosjeku, raste s visinom. Prijelazni sloj između troposfere i stratosfere (debljine 1-2 km) naziva se tropopauza.
Iznad su bili podaci o temperaturi na gornjoj granici troposfere. Ove temperature su tipične i za donju stratosferu. Dakle, temperatura vazduha u donjoj stratosferi iznad ekvatora je uvek veoma niska; Štaviše, ljeti je mnogo niže nego iznad pola.
Donja stratosfera je manje-više izotermna. Ali, počevši od visine od oko 25 km, temperatura u stratosferi brzo raste sa visinom, dostižući maksimum na visini od oko 50 km, štaviše pozitivne vrijednosti(od +10 do +30°). Zbog povećanja temperature sa visinom, turbulencija u stratosferi je niska.
U stratosferi ima zanemarljivo malo vodene pare. Međutim, na visinama od 20-25 km, na visokim geografskim širinama ponekad se uočavaju vrlo tanki, takozvani sedefasti oblaci. Danju se ne vide, ali noću izgleda da sijaju, jer su obasjane suncem ispod horizonta. Ovi oblaci se sastoje od prehlađenih kapljica vode. Stratosferu takođe karakteriše činjenica da uglavnom sadrži atmosferski ozon, kao što je već pomenuto
Mezosfera
Iznad stratosfere leži sloj mezosfere, do otprilike 80 km. Ovdje temperatura pada s visinom na nekoliko desetina stepeni ispod nule. Zbog brzog pada temperature sa visinom, turbulencija je jako razvijena u mezosferi. Na visinama blizu gornje granice mezosfere (75-90 km) uočava se još jedna posebna vrsta oblaka, takođe osvijetljenih suncem noću, tzv. Najvjerovatnije se sastoje od kristala leda.
Na gornjoj granici mezosfere pritisak vazduha je 200 puta manji nego na površini zemlje. Dakle, u troposferi, stratosferi i mezosferi zajedno, do visine od 80 km, leži više od 99,5% ukupne mase atmosfere. Prekriveni slojevi čine zanemarljivu količinu zraka
Na visini od oko 50 km iznad Zemlje, temperatura ponovo počinje da pada, označavajući gornju granicu stratosfere i početak sledećeg sloja, mezosfere. Mezosfera ima najhladniju temperaturu u atmosferi: od -2 do -138 stepeni Celzijusa. Najveći oblaci se takođe nalaze ovde: vedro vrijeme mogu se videti na zalasku sunca. Zovu se noctilucentne (sjajne noću).
Termosfera
Gornji dio atmosfere, iznad mezosfere, karakteriziraju vrlo visoke temperature i zato se naziva termosfera. Međutim, u njemu se razlikuju dva dijela: jonosfera, koja se proteže od mezosfere do visina od hiljadu kilometara, i vanjski dio koji leži iznad nje - egzosfera, koja se pretvara u zemljinu koronu.
Vazduh u jonosferi je izuzetno razrijeđen. Već smo naznačili da je na visinama od 300-750 km prosječna gustina oko 10-8-10-10 g/m3. Ali čak i sa tako malom gustinom, svaki kubni centimetar vazduh na visini od 300 km još uvek sadrži oko milijardu (109) molekula ili atoma, a na visini od 600 km - preko 10 miliona (107). To je nekoliko redova veličine veće od sadržaja gasova u međuplanetarnom prostoru.
Jonosferu, kao što joj ime govori, karakteriše veoma jak stepen jonizacija zraka - sadržaj jona ovdje je višestruko veći nego u slojevima ispod, uprkos jakom općem razrjeđivanju zraka. Ovi ioni su uglavnom nabijeni atomi kisika, nabijeni molekuli dušikovog oksida i slobodni elektroni. Njihov sadržaj na visinama od 100-400 km je oko 1015-106 po kubnom centimetru.
U jonosferi se izdvaja nekoliko slojeva, odnosno regiona sa maksimalnom jonizacijom, posebno na visinama od 100-120 km i 200-400 km. Ali čak i u prostorima između ovih slojeva, stepen jonizacije atmosfere ostaje veoma visok. Položaj jonosferskih slojeva i koncentracija jona u njima stalno se mijenjaju. Sporadične kolekcije elektrona sa posebno visokim koncentracijama nazivaju se oblaci elektrona.
Električna provodljivost atmosfere zavisi od stepena jonizacije. Stoga je u jonosferi električna provodljivost zraka općenito 1012 puta veća od one na zemljinoj površini. Radio talasi doživljavaju apsorpciju, prelamanje i refleksiju u jonosferi. Talasi dužine veće od 20 m uopće ne mogu proći kroz jonosferu: odbijaju se od elektronskih slojeva niske koncentracije u donjem dijelu jonosfere (na visinama od 70-80 km). Srednji i kratki talasi se reflektuju od slojeva jonosfere iznad njih.
Zbog refleksije od jonosfere moguća je komunikacija na velikim udaljenostima na kratkim talasima. Višestruke refleksije od jonosfere i zemljine površine omogućavaju kratkim talasima da putuju cik-cak na velike udaljenosti, savijajući se oko površine globusa. Kako se položaj i koncentracija jonosferskih slojeva stalno mijenjaju, mijenjaju se i uvjeti za apsorpciju, refleksiju i širenje radio valova. Stoga je za pouzdane radio komunikacije neophodno kontinuirano proučavanje stanja jonosfere. Posmatranja širenja radio talasa su upravo sredstvo za takva istraživanja.
U jonosferi se uočavaju aurore i sjaj noćnog neba, koji im je po prirodi blizak u prirodi - stalna luminiscencija atmosferskog zraka, kao i oštre fluktuacije u magnetskom polju - jonosferske magnetske oluje.
Jonizacija u jonosferi svoje postojanje duguje dejstvu ultraljubičastog zračenja Sunca. Njegova apsorpcija od strane molekula atmosferskih plinova dovodi do formiranja nabijenih atoma i slobodnih elektrona, kao što je gore objašnjeno. Fluktuacije magnetnog polja u jonosferi i aurorama zavise od fluktuacija sunčeve aktivnosti. Promjene solarne aktivnosti povezane su s promjenama u protoku korpuskularnog zračenja koje dolazi od Sunca u Zemljinu atmosferu. Naime, korpuskularno zračenje je od primarnog značaja za ove jonosferske pojave.
Temperatura u jonosferi raste sa visinom do veoma visokih vrednosti. Na visinama od oko 800 km dostiže 1000°.
Pričamo o tome visoke temperature jonosfera, znače da se čestice atmosferskih gasova tamo kreću veoma velikim brzinama. Međutim, gustina vazduha u jonosferi je toliko niska da se telo koje se nalazi u jonosferi, na primer leteći satelit, neće zagrejati razmenom toplote sa vazduhom. Temperatura satelit će ovisiti o direktnoj apsorpciji sunčevog zračenja i o oslobađanju vlastitog zračenja u okolni prostor. Termosfera se nalazi iznad mezosfere na nadmorskoj visini od 90 do 500 km iznad površine Zemlje. Molekuli plina su ovdje jako raspršeni i apsorbiraju rendgenske zrake i ultraljubičasto zračenje kratkih talasa. Zbog toga temperature mogu dostići 1000 stepeni Celzijusa.
Termosfera u osnovi odgovara jonosferi, gdje jonizirani plin odbija radio valove natrag na Zemlju, što je fenomen koji omogućava radio komunikaciju.
Egzosfera
Iznad 800-1000 km, atmosfera prelazi u egzosferu i postepeno u međuplanetarni prostor. Brzine kretanja čestica plina, posebno lakih, ovdje su vrlo velike, a zbog ekstremne razrijeđenosti zraka na ovim visinama, čestice mogu letjeti oko Zemlje po eliptičnim orbitama bez sudara jedna s drugom. Pojedinačne čestice mogu imati brzine dovoljne da savladaju gravitaciju. Za nenabijene čestice kritična brzina će biti 11,2 km/sec. Takve posebno brze čestice mogu, krećući se po hiperboličkim putanjama, izletjeti iz atmosfere u svemir, "pobjeći" i raspršiti se. Stoga se egzosfera naziva i sferom raspršivanja.
Uglavnom izlaze atomi vodonika, koji su dominantni gas u najvišim slojevima egzosfere.
Nedavno se pretpostavljalo da se egzosfera, a sa njom i Zemljina atmosfera uopšte, završava na visinama od oko 2000-3000 km. Ali iz posmatranja raketa i satelita, čini se da vodik koji izlazi iz egzosfere formira ono što se zove Zemljina korona oko Zemlje, koja se proteže na više od 20.000 km. Naravno, gustina gasa u zemljinoj koroni je zanemarljiva. Na svaki kubni centimetar u prosjeku ima samo oko hiljadu čestica. Ali u međuplanetarnom prostoru koncentracija čestica (uglavnom protona i elektrona) je najmanje deset puta manja.
Uz pomoć satelita i geofizičkih raketa, postojanje u gornjem dijelu atmosfere i u prizemnom prostoru pojasa zračenja Zemlje, koji počinje na visini od nekoliko stotina kilometara i proteže se desetinama hiljada kilometara od zemljine površine, je uspostavljena. Ovaj pojas se sastoji od električno nabijenih čestica - protona i elektrona, zarobljenih magnetsko polje Zemlja i kreće se vrlo velikim brzinama. Njihova energija je reda veličine stotina hiljada elektron-volti. Pojas zračenja neprestano gubi čestice u zemljinoj atmosferi i nadopunjuje se tokovima solarnog korpuskularnog zračenja.
temperatura atmosfere stratosfera troposfera