บรรยากาศชั้นบนเป็นอย่างไร บรรยากาศ - เปลือกอากาศของโลก

ทุกคนที่บินโดยเครื่องบินจะคุ้นเคยกับข้อความประเภทนี้: "เที่ยวบินของเราเกิดขึ้นที่ระดับความสูง 10,000 ม. อุณหภูมิลงน้ำ 50 ° C" ดูเหมือนไม่มีอะไรพิเศษ ยิ่งห่างจากพื้นผิวโลกที่ร้อนจากดวงอาทิตย์มากเท่าไร ก็ยิ่งเย็นลงเท่านั้น หลายคนคิดว่าอุณหภูมิที่ลดลงตามระดับความสูงจะดำเนินต่อไปเรื่อยๆ และค่อยๆ อุณหภูมิลดลงเรื่อยๆ จนเข้าใกล้อุณหภูมิของอวกาศ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์คิดเช่นนั้นจนถึงสิ้นศตวรรษที่ 19

มาดูการกระจายของอุณหภูมิอากาศบนโลกกัน ชั้นบรรยากาศแบ่งออกเป็นหลายชั้นซึ่งสะท้อนธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเป็นหลัก

ชั้นบรรยากาศด้านล่างเรียกว่า โทรโพสเฟียร์ซึ่งหมายถึง "ทรงกลมแห่งการหมุน" การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดของสภาพอากาศและสภาพอากาศเป็นผลมาจากกระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้นในชั้นนี้ ขอบบนของชั้นนี้ตั้งอยู่ที่อุณหภูมิที่ลดลงพร้อมความสูงทำให้เพิ่มขึ้น - ประมาณที่ ที่ระดับความสูง 15-16 กม. เหนือเส้นศูนย์สูตรและ 7-8 กม. เหนือขั้วโลก เช่นเดียวกับโลกเอง บรรยากาศภายใต้อิทธิพลของการหมุนรอบโลกของเรายังค่อนข้างแบนเหนือขั้วและบวมเหนือเส้นศูนย์สูตร อย่างไรก็ตาม ผลกระทบนี้เด่นชัดในชั้นบรรยากาศมากกว่าในเปลือกแข็งของโลก ในทิศทางจากพื้นผิวโลกถึงขอบบนของโทรโพสเฟียร์ อุณหภูมิของอากาศจะลดลง เหนือเส้นศูนย์สูตร อุณหภูมิอากาศต่ำสุดจะอยู่ที่ -62 ° C และเหนือขั้วโลกประมาณ -45 ° C ในละติจูดพอสมควร มวลของบรรยากาศมากกว่า 75% อยู่ในชั้นโทรโพสเฟียร์ ในเขตร้อน ประมาณ 90% อยู่ภายในโทรโพสเฟียร์ มวลของบรรยากาศ

ในปี พ.ศ. 2442 พบค่าต่ำสุดในโปรไฟล์อุณหภูมิแนวตั้งที่ระดับความสูงหนึ่งแล้วอุณหภูมิก็สูงขึ้นเล็กน้อย จุดเริ่มต้นของการเพิ่มขึ้นนี้หมายถึงการเปลี่ยนไปสู่ชั้นบรรยากาศถัดไป - to สตราโตสเฟียร์ซึ่งหมายถึง "ชั้นทรงกลม" คำว่า สตราโตสเฟียร์ หมายถึงและสะท้อนถึงความคิดเดิมของความเป็นเอกลักษณ์ของชั้นที่อยู่เหนือชั้นโทรโพสเฟียร์ สตราโตสเฟียร์ขยายขึ้นไปที่ระดับความสูงประมาณ 50 กม. เหนือพื้นผิวโลก ลักษณะเฉพาะของมันคือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุณหภูมิอากาศเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วปฏิกิริยาของโอโซน - หนึ่งในปฏิกิริยาเคมีหลักที่เกิดขึ้นในบรรยากาศ

โอโซนส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 25 กม. แต่โดยทั่วไปแล้ว ชั้นโอโซนนั้นเป็นเปลือกที่มีความสูงส่งมาก ครอบคลุมเกือบทั้งสตราโตสเฟียร์ ปฏิสัมพันธ์ของออกซิเจนกับรังสีอัลตราไวโอเลตเป็นหนึ่งในกระบวนการที่เป็นประโยชน์ในชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งมีส่วนช่วยในการดำรงชีวิตบนโลก การดูดซับพลังงานนี้โดยโอโซนจะป้องกันการไหลของโอโซนมากเกินไปสู่พื้นผิวโลก ซึ่งจะมีการสร้างระดับพลังงานดังกล่าวขึ้น ซึ่งเหมาะสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนบก โอโซนสเฟียร์ดูดซับพลังงานรังสีบางส่วนที่ไหลผ่านชั้นบรรยากาศ เป็นผลให้มีการไล่ระดับอุณหภูมิอากาศในแนวตั้งประมาณ 0.62 ° C ต่อ 100 ม. ในโอโซนอสเฟียร์เช่นอุณหภูมิเพิ่มขึ้นด้วยระดับความสูงจนถึงขีด จำกัด บนของสตราโตสเฟียร์ - สตราโตพอส (50 กม.) ถึงตามบางส่วน ข้อมูล 0 °С

ที่ระดับความสูง 50-80 กม. มีชั้นบรรยากาศเรียกว่า มีโซสเฟียร์... คำว่า "มีโซสเฟียร์" หมายถึง "ทรงกลมระดับกลาง" ในที่นี้ อุณหภูมิของอากาศยังคงลดลงตามความสูง เหนือชั้นมีโซสเฟียร์ในชั้นที่เรียกว่า เทอร์โมสเฟียร์อุณหภูมิจะสูงขึ้นอีกครั้งด้วยระดับความสูงประมาณ 1,000 ° C แล้วลดลงอย่างรวดเร็วถึง -96 ° C แต่ก็ไม่ตกอย่างไม่มีกำหนดแล้วอุณหภูมิจะสูงขึ้นอีก

เทอร์โมสเฟียร์เป็นชั้นแรก ไอโอสเฟียร์... ต่างจากชั้นต่างๆ ที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ไอโอสเฟียร์ไม่ได้จำแนกตามอุณหภูมิ ไอโอสเฟียร์เป็นพื้นที่ของธรรมชาติทางไฟฟ้าที่ทำให้การสื่อสารทางวิทยุหลายประเภทเป็นไปได้ ไอโอสเฟียร์ถูกแบ่งออกเป็นหลายชั้น แสดงด้วยตัวอักษร D, E, F1 และ F2 ชั้นเหล่านี้ยังมีชื่อพิเศษอีกด้วย การแยกชั้นออกเป็นชั้น ๆ เกิดจากสาเหตุหลายประการ ซึ่งที่สำคัญที่สุดคือผลกระทบที่ไม่เท่ากันของชั้นในการส่งคลื่นวิทยุ ชั้นล่างสุดคือ D ดูดซับคลื่นวิทยุเป็นหลักและป้องกันการแพร่กระจายต่อไป ชั้น E ที่มีการศึกษาดีที่สุดตั้งอยู่เหนือพื้นผิวโลกประมาณ 100 กม. เรียกอีกอย่างว่าเลเยอร์ Kennelly-Heaviside ตามนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันและอังกฤษที่ค้นพบมันพร้อมกันและเป็นอิสระ เลเยอร์ E เหมือนกระจกเงายักษ์ สะท้อนคลื่นวิทยุ ด้วยเลเยอร์นี้ คลื่นวิทยุที่ยาวจึงเดินทางได้ไกลกว่าที่คาดไว้หากแผ่กระจายเป็นเส้นตรงเท่านั้นโดยไม่สะท้อนจากเลเยอร์ E เลเยอร์ F มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกัน เรียกอีกอย่างว่าเลเยอร์ Appleton จะสะท้อนคลื่นวิทยุไปยังสถานีวิทยุภาคพื้นดินร่วมกับเลเยอร์ Kennelly-Heaviside การสะท้อนดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้ในมุมต่างๆ ชั้นของ Appleton ตั้งอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 240 กม.

ชั้นนอกสุดของชั้นบรรยากาศชั้นที่สองของไอโอโนสเฟียร์มักถูกเรียกว่า เอกโซสเฟียร์... คำนี้บ่งบอกถึงการมีอยู่ของขอบอวกาศใกล้โลก เป็นการยากที่จะระบุได้อย่างแน่ชัดว่าชั้นบรรยากาศสิ้นสุดที่ใดและอวกาศเริ่มต้นขึ้น เนื่องจากความหนาแน่นของก๊าซในบรรยากาศจะค่อยๆ ลดลงด้วยระดับความสูงที่ระดับความสูง และบรรยากาศเองก็เกือบจะกลายเป็นสุญญากาศอย่างราบรื่นซึ่งพบเพียงโมเลกุลเดี่ยวเท่านั้น ที่ระดับความสูงประมาณ 320 กม. ความหนาแน่นของบรรยากาศต่ำมากจนโมเลกุลสามารถเดินทางได้มากกว่า 1 กม. โดยไม่ชนกัน ส่วนนอกสุดของชั้นบรรยากาศทำหน้าที่เป็นขอบเขตบนซึ่งตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 480 ถึง 960 กม.

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการในชั้นบรรยากาศสามารถดูได้จากเว็บไซต์ "Earth climate"

ชั้นบรรยากาศเป็นเปลือกก๊าซของโลกของเราซึ่งหมุนไปพร้อมกับโลก ก๊าซในชั้นบรรยากาศเรียกว่าอากาศ บรรยากาศสัมผัสกับไฮโดรสเฟียร์และครอบคลุมเปลือกโลกบางส่วน แต่ขอบเขตบนนั้นยากต่อการกำหนด สันนิษฐานตามอัตภาพว่าชั้นบรรยากาศขยายขึ้นไปประมาณสามพันกิโลเมตร มันไหลอย่างราบรื่นสู่พื้นที่สุญญากาศ

องค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศโลก

การก่อตัวขององค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศเริ่มขึ้นเมื่อประมาณสี่พันล้านปีก่อน ในขั้นต้น บรรยากาศประกอบด้วยก๊าซเบาเท่านั้น - ฮีเลียมและไฮโดรเจน ตามที่นักวิทยาศาสตร์ ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการสร้างเปลือกก๊าซรอบโลกคือการปะทุของภูเขาไฟ ซึ่งปล่อยก๊าซออกมาจำนวนมหาศาลพร้อมกับลาวา ต่อมาการแลกเปลี่ยนก๊าซเริ่มต้นด้วยพื้นที่น้ำกับสิ่งมีชีวิตกับผลิตภัณฑ์จากกิจกรรมของพวกเขา องค์ประกอบของอากาศค่อยๆ เปลี่ยนไปและถูกบันทึกในรูปแบบปัจจุบันเมื่อหลายล้านปีก่อน

องค์ประกอบหลักของบรรยากาศคือไนโตรเจน (ประมาณ 79%) และออกซิเจน (20%) เปอร์เซ็นต์ที่เหลือ (1%) ตกอยู่กับก๊าซต่อไปนี้: อาร์กอน นีออน ฮีเลียม มีเทน คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจน คริปทอน ซีนอน โอโซน แอมโมเนีย กำมะถันและไนโตรเจนไดออกไซด์ ไนตรัสออกไซด์ และคาร์บอนมอนอกไซด์รวมอยู่ใน 1 เปอร์เซ็นต์นี้

นอกจากนี้ อากาศยังมีไอน้ำและฝุ่นละออง (ละอองเกสรพืช ฝุ่น ผลึกเกลือ สิ่งเจือปนจากละอองลอย)

เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้สังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพ แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณในส่วนผสมในอากาศบางอย่าง และสาเหตุของเรื่องนี้ก็คือผู้ชายและกิจกรรมของเขา เพียง 100 ปีที่ผ่านมา ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นอย่างมาก! เรื่องนี้เต็มไปด้วยปัญหามากมาย ซึ่งปัญหาระดับโลกที่สุดคือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

การก่อตัวของสภาพอากาศและภูมิอากาศ

ชั้นบรรยากาศมีบทบาทสำคัญในการกำหนดสภาพอากาศและสภาพอากาศบนโลก มากขึ้นอยู่กับปริมาณแสงแดด ธรรมชาติของพื้นผิวด้านล่างและการหมุนเวียนของบรรยากาศ

ลองพิจารณาปัจจัยตามลำดับ

1. ชั้นบรรยากาศยอมให้ความร้อนของแสงแดดส่องผ่านและดูดซับรังสีที่เป็นอันตราย ชาวกรีกโบราณรู้ว่ารังสีของดวงอาทิตย์ตกกระทบส่วนต่างๆ ของโลกในมุมที่ต่างกัน คำว่า "ภูมิอากาศ" ในการแปลจากภาษากรีกโบราณแปลว่า "ลาด" ดังนั้น ที่เส้นศูนย์สูตร รังสีของดวงอาทิตย์เกือบจะตกในแนวตั้ง เพราะที่นี่ร้อนมาก ยิ่งใกล้กับเสามากเท่าไร มุมเอียงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และอุณหภูมิจะลดลง

2. เนื่องจากความร้อนของโลกไม่เท่ากัน กระแสอากาศจึงก่อตัวขึ้นในชั้นบรรยากาศ พวกเขาจะจำแนกตามขนาดของพวกเขา ลมที่เล็กที่สุด (หลายสิบและหลายร้อยเมตร) เป็นลมในพื้นที่ ตามมาด้วยมรสุมและลมค้า พายุไซโคลนและแอนติไซโคลน โซนหน้าผากของดาวเคราะห์

มวลอากาศเหล่านี้เคลื่อนที่ตลอดเวลา บางส่วนของพวกเขาค่อนข้างคงที่ ตัวอย่างเช่น ลมค้าขายที่พัดจากกึ่งเขตร้อนไปยังเส้นศูนย์สูตร การเคลื่อนที่ของผู้อื่นขึ้นอยู่กับความกดอากาศเป็นส่วนใหญ่

3. ความกดบรรยากาศเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่มีอิทธิพลต่อการก่อตัวของสภาพอากาศ นี่คือความกดอากาศบนพื้นผิวโลก ดังที่ทราบกันดีว่ามวลอากาศเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปยังบริเวณที่ความดันนี้ต่ำกว่า

มีทั้งหมด 7 โซน เส้นศูนย์สูตรเป็นเขตความกดอากาศต่ำ นอกจากนี้ ทั้งสองด้านของเส้นศูนย์สูตรขึ้นไปถึงละติจูดที่ 30 ซึ่งเป็นบริเวณที่มีความกดอากาศสูง จาก 30 °ถึง 60 ° - แรงดันต่ำอีกครั้ง และจาก 60 °ถึงเสา - โซนแรงดันสูง มวลอากาศหมุนเวียนระหว่างโซนเหล่านี้ ผู้ที่เดินทางจากทะเลหนึ่งไปสู่อีกฟากหนึ่งของแผ่นดินนั้นนำมาซึ่งฝนและสภาพอากาศที่เลวร้าย และผู้ที่พัดมาจากทวีปต่าง ๆ คืออากาศที่แจ่มใสและแห้งแล้ง ในสถานที่ที่กระแสอากาศชนกันจะมีการสร้างโซนด้านหน้าของบรรยากาศซึ่งมีลักษณะของการตกตะกอนและความไม่ลงรอยกันสภาพอากาศที่มีลมแรง

นักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่าแม้แต่ความเป็นอยู่ที่ดีของบุคคลนั้นขึ้นอยู่กับความกดอากาศ ตามมาตรฐานสากล ความดันบรรยากาศปกติคือ 760 มม. ปรอท คอลัมน์ที่อุณหภูมิ 0 ° C ตัวบ่งชี้นี้คำนวณสำหรับพื้นที่ที่เกือบจะราบกับระดับน้ำทะเล ความดันจะลดลงตามความสูง ตัวอย่างเช่นสำหรับเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก 760 มม. ปรอท เป็นบรรทัดฐาน แต่สำหรับมอสโกที่อยู่สูงกว่าความดันปกติคือ 748 มม. ปรอท

ความดันเปลี่ยนแปลงไม่เพียง แต่ในแนวตั้ง แต่ยังรวมถึงแนวนอนด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะรู้สึกได้เมื่อผ่านพายุไซโคลน

โครงสร้างของบรรยากาศ

บรรยากาศชวนให้นึกถึงขนมพัฟ และแต่ละชั้นมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง

. โทรโพสเฟียร์- ชั้นที่ใกล้โลกที่สุด "ความหนา" ของชั้นนี้เปลี่ยนไปตามระยะห่างจากเส้นศูนย์สูตร เหนือเส้นศูนย์สูตร ชั้นขยายขึ้นไป 16-18 กม. ในเขตอบอุ่น - 10-12 กม. ที่เสา - สำหรับ 8-10 กม.

ที่นี่ประกอบด้วยมวลอากาศ 80% และไอน้ำ 90% ที่นี่เมฆก่อตัว พายุไซโคลนและแอนติไซโคลนปรากฏขึ้น อุณหภูมิของอากาศขึ้นอยู่กับความสูงของภูมิประเทศ โดยเฉลี่ยแล้ว อุณหภูมิจะลดลง 0.65 ° C ทุกๆ 100 เมตร

. โทรโปพอส- ชั้นเปลี่ยนผ่านของบรรยากาศ มีความสูงตั้งแต่หลายร้อยเมตรถึง 1-2 กม. อุณหภูมิอากาศในฤดูร้อนจะสูงกว่าฤดูหนาว ตัวอย่างเช่น เหนือขั้วโลกในฤดูหนาว -65 ° C และเหนือเส้นศูนย์สูตรในช่วงเวลาใดของปี มันคือ -70 ° C

. สตราโตสเฟียร์- นี่คือชั้นหนึ่งซึ่งขอบเขตบนซึ่งวิ่งที่ระดับความสูง 50-55 กิโลเมตร. มีความปั่นป่วนต่ำที่นี่มีปริมาณไอน้ำในอากาศเล็กน้อย แต่มีโอโซนอยู่มาก ความเข้มข้นสูงสุดอยู่ที่ระดับความสูง 20-25 กม. ในสตราโตสเฟียร์อุณหภูมิของอากาศเริ่มสูงขึ้นและถึง + 0.8 ° C เนื่องจากชั้นโอโซนมีปฏิสัมพันธ์กับรังสีอัลตราไวโอเลต

. Stratopause- ชั้นกลางที่ต่ำระหว่างสตราโตสเฟียร์กับมีโซสเฟียร์ตามมา

. มีโซสเฟียร์- ขอบบนของชั้นนี้คือ 80-85 กิโลเมตร กระบวนการโฟโตเคมีที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับอนุมูลอิสระเกิดขึ้นที่นี่ พวกเขาให้แสงสีน้ำเงินที่อ่อนโยนของโลกของเราซึ่งมองเห็นได้จากอวกาศ

ดาวหางและอุกกาบาตส่วนใหญ่เผาไหม้ในชั้นมีโซสเฟียร์

. วัยหมดประจำเดือน- ชั้นกลางถัดไปซึ่งมีอุณหภูมิอากาศอย่างน้อย -90 °

. เทอร์โมสเฟียร์- ขอบล่างเริ่มต้นที่ระดับความสูง 80 - 90 กม. และขอบบนของชั้นจะอยู่ที่ประมาณ 800 กม. อุณหภูมิของอากาศสูงขึ้น มันสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ +500 ° C ถึง + 1,000 ° C ความผันผวนของอุณหภูมิหลายร้อยองศาในระหว่างวัน! แต่อากาศที่นี่หายากมากจนเข้าใจคำว่า "อุณหภูมิ" ตามที่เราคิดว่าไม่เหมาะสม

. ไอโอโนสเฟียร์- รวม mesosphere, mesopause และ thermosphere อากาศที่นี่ประกอบด้วยโมเลกุลออกซิเจนและไนโตรเจนเป็นส่วนใหญ่ รวมทั้งพลาสมากึ่งเป็นกลาง รังสีของดวงอาทิตย์ที่กระทบกับไอโอโนสเฟียร์จะทำให้โมเลกุลของอากาศแตกตัวเป็นไอออนอย่างแรง ในชั้นล่าง (สูงสุด 90 กม.) ระดับของไอออไนซ์จะต่ำ ยิ่งสูงก็ยิ่งแตกตัวเป็นไอออน ดังนั้นที่ระดับความสูง 100-110 กม. อิเล็กตรอนจึงมีความเข้มข้น ซึ่งจะช่วยสะท้อนคลื่นวิทยุสั้นถึงปานกลาง

ชั้นที่สำคัญที่สุดของไอโอโนสเฟียร์คือชั้นบนซึ่งอยู่ที่ระดับความสูง 150-400 กม. ลักษณะเฉพาะของมันคือสะท้อนคลื่นวิทยุและสิ่งนี้มีส่วนช่วยในการส่งสัญญาณวิทยุในระยะทางไกล

มันอยู่ในบรรยากาศรอบนอกที่มีปรากฏการณ์เช่นแสงออโรร่าเกิดขึ้น

. เอกโซสเฟียร์- ประกอบด้วยอะตอมของออกซิเจน ฮีเลียม และไฮโดรเจน ก๊าซในชั้นนี้มีน้อยมาก และอะตอมของไฮโดรเจนมักจะหนีออกสู่อวกาศ ดังนั้นเลเยอร์นี้จึงเรียกว่า "เขตกระเจิง"

นักวิทยาศาสตร์คนแรกที่เสนอว่าบรรยากาศของเรามีน้ำหนักคือชาวอิตาลี E. Torricelli ตัวอย่างเช่น Ostap Bender ในนวนิยายเรื่อง "The Golden Calf" ของเขาคร่ำครวญว่าคอลัมน์อากาศที่มีน้ำหนัก 14 กิโลกรัมกดลงบนแต่ละคน! แต่ตัวรวมที่ยอดเยี่ยมนั้นผิดพลาดเล็กน้อย ผู้ใหญ่กดดัน 13-15 ตัน! แต่เราไม่รู้สึกถึงความหนักอึ้งนี้เพราะความกดอากาศมีความสมดุลโดยความดันภายในของบุคคล มวลของบรรยากาศของเราคือ 5,300,000,000,000,000 ตัน ตัวเลขนั้นใหญ่โตถึงแม้จะมีน้ำหนักเพียงหนึ่งในล้านของโลกของเรา

สตราโตสเฟียร์เป็นหนึ่งในชั้นบนสุดของเปลือกโลกของเรา โดยเริ่มต้นที่ระดับความสูงประมาณ 11 กม. เหนือพื้นดิน เครื่องบินโดยสารไม่บินที่นี่อีกต่อไปและเมฆก่อตัวน้อยมาก โอโซนตั้งอยู่ในสตราโตสเฟียร์ซึ่งเป็นเปลือกบางที่ปกป้องโลกจากการแทรกซึมของรังสีอัลตราไวโอเลตที่ทำลายล้าง

ซองอากาศของดาวเคราะห์

ชั้นบรรยากาศเป็นเปลือกก๊าซของโลกซึ่งอยู่ติดกับพื้นผิวด้านในของไฮโดรสเฟียร์และเปลือกโลก ขอบด้านนอกของมันค่อยๆผ่านเข้าไปในอวกาศ องค์ประกอบของบรรยากาศประกอบด้วยก๊าซ: ไนโตรเจน ออกซิเจน อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ และอื่นๆ เช่นเดียวกับสิ่งเจือปนในรูปของฝุ่น หยดน้ำ ผลึกน้ำแข็ง และผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ อัตราส่วนขององค์ประกอบหลักของซองอากาศจะคงที่ ข้อยกเว้นคือคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ปริมาณในบรรยากาศมักเปลี่ยนแปลง

ชั้นซองแก๊ส

ชั้นบรรยากาศแบ่งออกเป็นหลายชั้น โดยชั้นหนึ่งอยู่เหนือชั้นอื่นและมีองค์ประกอบอยู่ในองค์ประกอบ:

ชั้นขอบ - ติดกับพื้นผิวของดาวเคราะห์โดยตรงซึ่งขยายไปถึงความสูง 1-2 กม.

ชั้นโทรโพสเฟียร์เป็นชั้นที่สอง ขอบเขตภายนอกตั้งอยู่โดยเฉลี่ยที่ระดับความสูง 11 กม. ไอน้ำเกือบทั้งหมดของบรรยากาศกระจุกตัวอยู่ที่นี่ ก่อตัวเป็นเมฆ พายุไซโคลน และแอนติไซโคลน เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น อุณหภูมิจะได้รับ ;

tropopause - ชั้นเฉพาะกาลที่โดดเด่นด้วยการหยุดชะงักของอุณหภูมิลดลง;

สตราโตสเฟียร์เป็นชั้นที่ทอดยาวไปถึงระดับความสูง 50 กม. และแบ่งออกเป็นสามโซน: จาก 11 ถึง 25 กม. อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยจาก 25 เป็น 40 - อุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 40 เป็น 50 - อุณหภูมิคงที่ (stratopause );

มีโซสเฟียร์ขยายไปถึงระดับความสูง 80-90 กม.

เทอร์โมสเฟียร์สูงถึง 700-800 กม. เหนือระดับน้ำทะเลที่นี่ที่ระดับความสูง 100 กม. ตั้งอยู่แนว Karman ซึ่งถือเป็นพรมแดนระหว่างชั้นบรรยากาศและอวกาศของโลก

เอกโซสเฟียร์เรียกอีกอย่างว่าเขตกระเจิงซึ่งสูญเสียอนุภาคสสารจำนวนมากและพวกมันก็บินไปในอวกาศ

การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในสตราโตสเฟียร์

ดังนั้น สตราโตสเฟียร์จึงเป็นส่วนหนึ่งของซองก๊าซของดาวเคราะห์ที่อยู่ถัดจากชั้นโทรโพสเฟียร์ ที่นี่อุณหภูมิของอากาศซึ่งคงที่ตลอด tropopause เริ่มเปลี่ยนแปลง ความสูงของสตราโตสเฟียร์ประมาณ 40 กม. ชายแดนล่างอยู่สูงจากระดับน้ำทะเล 11 กม. เริ่มจากเครื่องหมายนี้ อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ที่ระดับความสูง 25 กม. อัตราการให้ความร้อนจะเริ่มสูงขึ้นอย่างช้าๆ เหนือระดับน้ำทะเล 40 กม. อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นจาก -56.5 °ถึง + 0.8 ° C ยิ่งไปกว่านั้น ยังคงอยู่ใกล้กับศูนย์องศาจนถึงระดับความสูง 50-55 กม. เขตระหว่าง 40 ถึง 55 กิโลเมตร เรียกว่า สตราโตพอส เพราะที่นี่อุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลง เป็นเขตเปลี่ยนผ่านจากสตราโตสเฟียร์ถึงมีโซสเฟียร์

คุณสมบัติของสตราโตสเฟียร์

สตราโตสเฟียร์ของโลกมีมวลประมาณ 20% ของมวลบรรยากาศทั้งหมด อากาศที่นี่บางจนเป็นไปไม่ได้ที่คนเราจะอยู่ได้โดยไม่มีชุดอวกาศพิเศษ ข้อเท็จจริงนี้เป็นหนึ่งในเหตุผลที่เที่ยวบินสู่สตราโตสเฟียร์เริ่มดำเนินการได้ไม่นาน

ลักษณะพิเศษอีกอย่างของเปลือกก๊าซของดาวเคราะห์ที่ระดับความสูง 11-50 กม. คือไอน้ำจำนวนเล็กน้อย ด้วยเหตุนี้ เมฆจึงแทบไม่เคยก่อตัวในสตราโตสเฟียร์ ไม่มีวัสดุก่อสร้างสำหรับพวกเขา อย่างไรก็ตาม แทบจะไม่มีใครสังเกตเห็นเมฆที่เรียกว่า nacreous ซึ่ง "ประดับ" สตราโตสเฟียร์ (ภาพแสดงด้านล่าง) ที่ระดับความสูง 20-30 กม. เหนือระดับน้ำทะเล สามารถสังเกตการก่อตัวบางราวกับเรืองแสงจากภายในได้หลังพระอาทิตย์ตกหรือก่อนพระอาทิตย์ขึ้น เมฆ Nacreous มีรูปร่างคล้ายกับเซอร์รัสหรือเซอร์โรคิวมูลัส

ชั้นโอโซนของโลก

ลักษณะเด่นที่สำคัญของสตราโตสเฟียร์คือความเข้มข้นสูงสุดของโอโซนในบรรยากาศทั้งหมด มันถูกสร้างขึ้นภายใต้อิทธิพลของแสงแดดและปกป้องทุกชีวิตบนโลกจากรังสีทำลายล้าง ชั้นโอโซนของโลกตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 20-25 กม. จากระดับน้ำทะเล โมเลกุลของ O 3 กระจายไปทั่วสตราโตสเฟียร์และแม้กระทั่งใกล้พื้นผิวดาวเคราะห์ แต่ในระดับนี้จะมีการสังเกตความเข้มข้นสูงสุด

ควรสังเกตว่าชั้นโอโซนของโลกมีเพียง 3-4 มม. นี่จะเป็นความหนาถ้าคุณวางอนุภาคของก๊าซนี้ภายใต้สภาวะความดันปกติ เช่น ใกล้พื้นผิวของดาวเคราะห์ โอโซนเกิดขึ้นจากการสลายตัวของโมเลกุลออกซิเจนเป็นสองอะตอมภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลต หนึ่งในนั้นรวมกับโมเลกุล "เต็ม" และเกิดโอโซนขึ้น - O 3

กองหลังตัวอันตราย

ดังนั้นวันนี้สตราโตสเฟียร์จึงเป็นชั้นบรรยากาศที่มีการสำรวจมากกว่าตอนต้นศตวรรษที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม อนาคตของชั้นโอโซนยังไม่ชัดเจนนัก หากปราศจากสิ่งมีชีวิตบนโลกก็จะไม่เกิดขึ้น ในขณะที่ประเทศต่างๆ กำลังลดการผลิตฟรีออน นักวิทยาศาสตร์บางคนกล่าวว่ามันจะไม่ก่อให้เกิดประโยชน์มากนัก อย่างน้อยก็ในอัตราดังกล่าว ในขณะที่บางคนบอกว่าไม่จำเป็นเลย เนื่องจากมีสารอันตรายจำนวนมากเกิดขึ้นตามธรรมชาติ ใครถูก - เวลาจะตัดสิน

เมื่อรวมกับโลกแล้วเปลือกก๊าซของโลกที่เรียกว่าชั้นบรรยากาศก็หมุนเช่นกัน กระบวนการที่เกิดขึ้นเป็นตัวกำหนดสภาพอากาศบนโลกของเรา อีกทั้งยังเป็นบรรยากาศที่ปกป้องโลกของสัตว์และพืชจากผลกระทบที่เป็นอันตรายของรังสีอัลตราไวโอเลต ทำให้มั่นใจได้ถึงอุณหภูมิที่เหมาะสม และอื่นๆ มันไม่ง่ายเลยที่จะกำหนด และนี่คือเหตุผล

บรรยากาศของโลกkm

บรรยากาศเป็นพื้นที่ก๊าซ ขอบเขตบนนั้นไม่ชัดเจนเนื่องจากยิ่งก๊าซสูงเท่าไหร่ก็ยิ่งหายากขึ้นและค่อยๆผ่านสู่อวกาศ ถ้าเราพูดถึงเส้นผ่านศูนย์กลางของชั้นบรรยากาศโลกโดยประมาณ นักวิทยาศาสตร์จะเรียกตัวเลขนี้ว่าประมาณ 2-3 พันกิโลเมตร

ชั้นบรรยากาศของโลกสี่ชั้นซึ่งรวมเข้าด้วยกันอย่างราบรื่น นี้:

• โทรโพสเฟียร์;
• สตราโตสเฟียร์;
• มีโซสเฟียร์;
• ไอโอโนสเฟียร์ (thermosphere)

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจคือ โลกที่ไม่มีชั้นบรรยากาศจะเงียบเหมือนดวงจันทร์ เนื่องจากเสียงคือการสั่นของอนุภาคในอากาศ และความจริงที่ว่าท้องฟ้าเป็นแสงสีน้ำเงินนั้นเกิดจากลักษณะเฉพาะของการสลายตัวของรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านชั้นบรรยากาศ

คุณสมบัติของบรรยากาศแต่ละชั้น

ความหนาของชั้นโทรโพสเฟียร์มีตั้งแต่แปดถึงสิบกิโลเมตร (ในละติจูดพอสมควร - สูงถึง 12 และเหนือเส้นศูนย์สูตร - สูงถึง 18 กิโลเมตร) อากาศในชั้นนี้ได้รับความร้อนจากดินและน้ำ ดังนั้น ยิ่ง รัศมีของชั้นบรรยากาศโลก, อุณหภูมิที่ต่ำกว่า. ที่นี่ 80 เปอร์เซ็นต์ของมวลทั้งหมดของบรรยากาศกระจุกตัวและไอน้ำเข้มข้นพายุฝนฟ้าคะนองพายุเมฆฝนก่อตัวอากาศเคลื่อนที่ในแนวตั้งและแนวนอน

สตราโตสเฟียร์ตั้งอยู่จากชั้นโทรโพสเฟียร์ที่ระดับความสูงแปดถึง 50 กิโลเมตร อากาศที่นี่บางลง แสงอาทิตย์จึงไม่กระจัดกระจาย และสีของท้องฟ้าเปลี่ยนเป็นสีม่วง ชั้นนี้ดูดซับแสงอัลตราไวโอเลตเนื่องจากโอโซน

มีโซสเฟียร์ตั้งอยู่สูงขึ้นไปอีก - ที่ระดับความสูง 50-80 กิโลเมตร ที่นี่ท้องฟ้าดูมืดครึ้มแล้ว และอุณหภูมิของชั้นนั้นสูงถึงลบเก้าสิบองศา ถัดมาคือเทอร์โมสเฟียร์ ซึ่งอุณหภูมิสูงขึ้นอย่างรวดเร็วแล้วหยุดที่ระดับความสูง 600 กม. ที่ประมาณ 240 องศา

ชั้นที่หายากที่สุดคือชั้นไอโอโนสเฟียร์ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยการใช้ไฟฟ้าแรงสูง และยังสะท้อนคลื่นวิทยุที่มีความยาวต่างกัน เช่น กระจก นี่คือที่ที่เกิดแสงเหนือ

อัปเดต: 31 มีนาคม 2559 โดยผู้เขียน: Anna Volosovets

บรรยากาศของโลก(ไอน้ำ atmos กรีก + ลูกบอลสไปรา) - เปลือกของก๊าซที่ล้อมรอบโลก มวลของบรรยากาศประมาณ 5.15 · 10 15 ความสำคัญทางชีวภาพของบรรยากาศนั้นมหาศาล ในชั้นบรรยากาศ มีการแลกเปลี่ยนมวลพลังงานระหว่างสิ่งมีชีวิตกับธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต ระหว่างพืชและสัตว์ ไนโตรเจนในบรรยากาศถูกหลอมรวมโดยจุลินทรีย์ พืชสังเคราะห์สารอินทรีย์จากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเนื่องจากพลังงานของดวงอาทิตย์และปล่อยออกซิเจน การปรากฏตัวของชั้นบรรยากาศช่วยให้สามารถรักษาน้ำบนโลกซึ่งเป็นเงื่อนไขที่สำคัญสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต

การศึกษาที่ดำเนินการกับจรวดธรณีฟิสิกส์ระดับความสูงสูง ดาวเทียมโลกเทียม และสถานีหุ่นยนต์ระหว่างดาวเคราะห์ได้พิสูจน์แล้วว่าชั้นบรรยากาศของโลกขยายออกไปหลายพันกิโลเมตร ขอบเขตของบรรยากาศไม่คงที่โดยได้รับอิทธิพลจากสนามโน้มถ่วงของดวงจันทร์และแรงกดดันจากการไหลของรังสีดวงอาทิตย์ เหนือเส้นศูนย์สูตรในบริเวณเงาของโลก มีบรรยากาศสูงถึง 10,000 กม. และเหนือขั้วโลก ขอบเขตของมันอยู่ห่างจากพื้นผิวโลก 3,000 กม. มวลของบรรยากาศ (80-90%) อยู่ในระดับความสูงสูงสุด 12-16 กม. ซึ่งอธิบายได้จากลักษณะการยกกำลัง (ไม่เชิงเส้น) ของความหนาแน่น (การหักเหของแสง) ของตัวกลางที่เป็นก๊าซเมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น

การดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ในสภาพธรรมชาติเป็นไปได้ในขอบเขตที่แคบกว่าของบรรยากาศในระยะทาง 7-8 กม. ซึ่งปัจจัยบรรยากาศเช่นองค์ประกอบของก๊าซ อุณหภูมิ ความดัน ความชื้นที่จำเป็นสำหรับกิจกรรมที่ใช้งานอยู่ กระบวนการทางชีววิทยา การเคลื่อนที่และการแตกตัวเป็นไอออนของอากาศ ปริมาณน้ำฝนในบรรยากาศ และสถานะทางไฟฟ้าของบรรยากาศก็มีความสำคัญด้านสุขอนามัยเช่นกัน

องค์ประกอบของแก๊ส

บรรยากาศเป็นส่วนผสมทางกายภาพของก๊าซ (ตารางที่ 1) ส่วนใหญ่เป็นไนโตรเจนและออกซิเจน (78.08 และ 20.95 ปริมาตร%) อัตราส่วนของก๊าซในบรรยากาศเกือบจะเท่ากันจนถึงความสูง 80-100 กม. ความคงตัวขององค์ประกอบหลักของก๊าซในชั้นบรรยากาศเกิดจากการปรับสมดุลของกระบวนการแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างธรรมชาติที่มีชีวิตและไม่มีชีวิตและการผสมมวลอากาศอย่างต่อเนื่องในทิศทางแนวนอนและแนวตั้ง

ตารางที่ 1. ลักษณะขององค์ประกอบทางเคมีของอากาศบรรยากาศแห้งที่พื้นผิวโลก

องค์ประกอบของแก๊ส	ความเข้มข้นของปริมาตร%
ออกซิเจน
คาร์บอนไดออกไซด์
ไนตรัสออกไซด์
ซัลเฟอร์ไดออกไซด์	0 ถึง 0.0001
	0 ถึง 0.000007 ในฤดูร้อน 0 ถึง 0.000002 ในฤดูหนาว
ไนโตรเจนไดออกไซด์	0 ถึง 0.000002
คาร์บอนมอนอกไซด์

ที่ระดับความสูงมากกว่า 100 กม. จะมีการเปลี่ยนแปลงเปอร์เซ็นต์ของก๊าซแต่ละชนิดที่เกี่ยวข้องกับการแบ่งชั้นแบบกระจายภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงและอุณหภูมิ นอกจากนี้ ภายใต้การกระทำของส่วนความยาวคลื่นสั้นของรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ที่ระดับความสูง 100 กม. ขึ้นไป โมเลกุลของออกซิเจน ไนโตรเจน และคาร์บอนไดออกไซด์จะแยกตัวออกเป็นอะตอม ที่ระดับความสูงสูง ก๊าซเหล่านี้อยู่ในรูปของอะตอมที่แตกตัวเป็นไอออนสูง

ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศของภูมิภาคต่างๆ ของโลกมีค่าคงที่น้อยกว่า ซึ่งส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการกระจายตัวที่ไม่สม่ำเสมอของสถานประกอบการอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ก่อให้เกิดมลพิษในอากาศ ตลอดจนการกระจายพันธุ์พืชบนโลกที่ไม่สม่ำเสมอ แอ่งน้ำที่ ดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ นอกจากนี้ยังสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในบรรยากาศและเนื้อหาของละอองลอย (ดู) - ลอยอยู่ในอนุภาคอากาศที่มีขนาดตั้งแต่หลายมิลลิไมครอนจนถึงหลายสิบไมครอน - เกิดขึ้นจากการปะทุของภูเขาไฟ การระเบิดประดิษฐ์อันทรงพลัง มลพิษทางอุตสาหกรรม ความเข้มข้นของละอองลอยจะลดลงอย่างรวดเร็วตามความสูง

ส่วนประกอบที่ระเหยง่ายและสำคัญที่สุดของบรรยากาศคือไอน้ำ ซึ่งความเข้มข้นที่พื้นผิวโลกสามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 3% (ในเขตร้อน) ถึง 2 × 10 -10% (ในแอนตาร์กติกา) ยิ่งอุณหภูมิของอากาศสูงขึ้น ความชื้น สิ่งอื่น ๆ ก็เท่าเทียมกัน สามารถอยู่ในบรรยากาศและในทางกลับกัน ไอน้ำจำนวนมากกระจุกตัวอยู่ในบรรยากาศสูงถึง 8-10 กม. ปริมาณไอน้ำในบรรยากาศขึ้นอยู่กับอิทธิพลของกระบวนการระเหย การควบแน่น และการถ่ายโอนในแนวนอน ที่ระดับความสูงที่สูง เนื่องจากอุณหภูมิและการควบแน่นของไอระเหยที่ลดลง อากาศจึงเกือบจะแห้ง

ชั้นบรรยากาศของโลกนอกเหนือจากออกซิเจนระดับโมเลกุลและอะตอมแล้วยังมีโอโซนอยู่เล็กน้อย (ดู) ความเข้มข้นของสารนั้นแปรผันได้อย่างมากและแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับระดับความสูงและฤดูกาล โอโซนส่วนใหญ่อยู่ในบริเวณขั้วโลกในช่วงกลางคืนขั้วโลกที่ระดับความสูง 15-30 กม. โดยมีการลดลงอย่างรวดเร็วขึ้นและลง โอโซนเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาโฟโตเคมีของรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีต่อออกซิเจน ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ที่ระดับความสูง 20-50 กม. โมเลกุลออกซิเจนไดอะตอมมิกสลายตัวเป็นอะตอมบางส่วน และเมื่อรวมโมเลกุลที่ยังไม่สลายตัวเข้าด้วยกัน จะก่อตัวเป็นโมเลกุลโอโซนไตรอะตอม (โพลีเมอร์ รูปแบบอัลโลทรอปิกของออกซิเจน)

การปรากฏตัวในบรรยากาศของกลุ่มที่เรียกว่าก๊าซเฉื่อย (ฮีเลียม, นีออน, อาร์กอน, คริปทอน, ซีนอน) สัมพันธ์กับกระบวนการสลายกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติอย่างต่อเนื่อง

ความสำคัญทางชีวภาพของก๊าซบรรยากาศดีมาก สำหรับสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ส่วนใหญ่ ปริมาณออกซิเจนโมเลกุลบางอย่างในสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซหรือในน้ำเป็นปัจจัยที่ขาดไม่ได้ในการดำรงอยู่ของพวกมัน ซึ่งกำหนดในระหว่างการหายใจ การปลดปล่อยพลังงานจากสารอินทรีย์ที่สร้างขึ้นในช่วงแรกในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่ขอบเขตด้านบนของชีวมณฑล (ส่วนหนึ่งของพื้นผิวโลกและส่วนล่างของชั้นบรรยากาศที่มีชีวิต) ถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของออกซิเจนในปริมาณที่เพียงพอ ในกระบวนการวิวัฒนาการ สิ่งมีชีวิตได้ปรับให้เข้ากับออกซิเจนในระดับหนึ่งในชั้นบรรยากาศ การเปลี่ยนแปลงของปริมาณออกซิเจนในทิศทางของการลดลงหรือเพิ่มขึ้นมีผลเสีย (ดู ความเจ็บป่วยจากระดับความสูง, ภาวะขาดออกซิเจน, ภาวะขาดออกซิเจน)

รูปแบบของออกซิเจนโอโซน - allotropic ก็มีผลทางชีวภาพที่เด่นชัดเช่นกัน ที่ความเข้มข้นไม่เกิน 0.0001 มก. / ล. ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับบริเวณรีสอร์ทและชายฝั่งทะเล โอโซนมีผลในการรักษา - ช่วยกระตุ้นการหายใจและการทำงานของหัวใจและหลอดเลือดทำให้การนอนหลับดีขึ้น เมื่อความเข้มข้นของโอโซนเพิ่มขึ้นจะเกิดพิษ: ระคายเคืองตา, การอักเสบของเยื่อเมือกของระบบทางเดินหายใจ, อาการกำเริบของโรคปอด, โรคประสาทอัตโนมัติ เมื่อรวมกับเฮโมโกลบินโอโซนจะสร้างเมทฮีโมโกลบินซึ่งนำไปสู่การด้อยค่าของระบบทางเดินหายใจของเลือด การถ่ายโอนออกซิเจนจากปอดไปยังเนื้อเยื่อกลายเป็นเรื่องยากและปรากฏการณ์การหายใจไม่ออกก็พัฒนาขึ้น ออกซิเจนปรมาณูมีผลเสียต่อร่างกายเช่นเดียวกัน โอโซนมีบทบาทสำคัญในการสร้างระบบระบายความร้อนในชั้นบรรยากาศต่างๆ เนื่องจากการดูดกลืนรังสีดวงอาทิตย์และรังสีจากพื้นดินอย่างแรง โอโซนที่เข้มข้นที่สุดดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด รังสีดวงอาทิตย์ที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 300 นาโนเมตรถูกโอโซนในชั้นบรรยากาศดูดซับเกือบทั้งหมด ดังนั้น โลกจึงถูกล้อมรอบด้วย "หน้าจอโอโซน" ชนิดหนึ่งที่ปกป้องสิ่งมีชีวิตจำนวนมากจากผลการทำลายล้างของรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ ไนโตรเจนคงที่ - แหล่งอาหารของพืช (และในที่สุดสัตว์) ความสำคัญทางสรีรวิทยาของไนโตรเจนถูกกำหนดโดยการมีส่วนร่วมในการสร้างระดับความดันบรรยากาศที่จำเป็นสำหรับกระบวนการชีวิต ภายใต้เงื่อนไขบางประการ การเปลี่ยนแปลงของความดัน ไนโตรเจนมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาความผิดปกติต่างๆ ในร่างกาย (ดู อาการเจ็บป่วยจากการบีบอัด) ข้อสันนิษฐานว่าไนโตรเจนทำให้พิษของออกซิเจนในร่างกายอ่อนแอลงและถูกดูดซับจากชั้นบรรยากาศไม่เพียงแต่โดยจุลินทรีย์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงสัตว์ชั้นสูงอีกด้วยนั้นยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่

ก๊าซเฉื่อยของบรรยากาศ (ซีนอน คริปทอน อาร์กอน นีออน ฮีเลียม) ที่ความดันบางส่วนที่สร้างขึ้นภายใต้สภาวะปกติสามารถจำแนกได้เป็นก๊าซที่ไม่แยแสทางชีวภาพ ด้วยความดันบางส่วนที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญก๊าซเหล่านี้มีผลทำให้เสพติด

การปรากฏตัวของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศช่วยให้เกิดการสะสมของพลังงานแสงอาทิตย์ในชีวมณฑลเนื่องจากการสังเคราะห์ด้วยแสงของสารประกอบคาร์บอนที่ซับซ้อนซึ่งเกิดขึ้น เปลี่ยนแปลง และสลายตัวอย่างต่อเนื่องตลอดช่วงชีวิต ระบบไดนามิกนี้ได้รับการบำรุงรักษาอันเป็นผลมาจากกิจกรรมของสาหร่ายและพืชบกที่จับพลังงานจากแสงแดดและใช้เพื่อแปลงคาร์บอนไดออกไซด์ (ดู) และน้ำให้เป็นสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ ด้วยการปล่อยออกซิเจน ความยาวของไบโอสเฟียร์ขึ้นไปนั้นถูกจำกัดด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าพืชที่มีคลอโรฟิลล์ไม่สามารถอาศัยอยู่ที่ความสูงได้มากกว่า 6-7 กม. เนื่องจากความดันบางส่วนต่ำของคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ยังมีบทบาทอย่างมากในแง่สรีรวิทยา เนื่องจากมันมีบทบาทสำคัญในการควบคุมกระบวนการเมตาบอลิซึม กิจกรรมของระบบประสาทส่วนกลาง การหายใจ การไหลเวียนโลหิต และระบอบออกซิเจนของร่างกาย อย่างไรก็ตาม กฎระเบียบนี้อาศัยอิทธิพลของคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากตัวมันเอง ไม่ได้มาจากชั้นบรรยากาศ ในเนื้อเยื่อและเลือดของสัตว์และมนุษย์ ความดันบางส่วนของคาร์บอนไดออกไซด์จะสูงกว่าค่าความดันในบรรยากาศประมาณ 200 เท่า และด้วยการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในเนื้อหาของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ (มากกว่า 0.6-1%) มีการรบกวนในร่างกายซึ่งแสดงโดยคำว่า hypercapnia (ดู) การกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อย่างสมบูรณ์จากอากาศที่หายใจเข้าไปไม่สามารถส่งผลเสียโดยตรงต่อมนุษย์และสัตว์

คาร์บอนไดออกไซด์มีบทบาทในการดูดซับรังสีความยาวคลื่นยาวและรักษา "ปรากฏการณ์เรือนกระจก" ที่ทำให้อุณหภูมิที่พื้นผิวโลกสูงขึ้น กำลังศึกษาปัญหาอิทธิพลต่อความร้อนและสภาวะอื่น ๆ ของบรรยากาศของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเข้าสู่อากาศในปริมาณมหาศาลเป็นของเสียจากอุตสาหกรรม

ไอน้ำในบรรยากาศ (ความชื้นในอากาศ) ก็มีผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์เช่นกัน โดยเฉพาะการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม

อันเป็นผลมาจากการควบแน่นของไอน้ำในบรรยากาศ เมฆก่อตัวและปริมาณน้ำฝน (ฝน ลูกเห็บ หิมะ) ตกลงมา ไอน้ำที่กระจายรังสีดวงอาทิตย์มีส่วนร่วมในการสร้างระบอบความร้อนของโลกและชั้นล่างของชั้นบรรยากาศในการก่อตัวของสภาพอุตุนิยมวิทยา

ความกดอากาศ

ความดันบรรยากาศ (barometric) คือความดันที่บรรยากาศกระทำภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวโลก ขนาดของความดันนี้ที่แต่ละจุดในบรรยากาศจะเท่ากับน้ำหนักของเสาอากาศที่อยู่เหนือพื้น โดยมีฐานเป็นหน่วยที่ขยายเหนือพื้นที่การวัดไปจนถึงขอบเขตของบรรยากาศ วัดความดันบรรยากาศด้วยบารอมิเตอร์ (ดู) และแสดงเป็นมิลลิบาร์ ในหน่วยนิวตันต่อตารางเมตรหรือความสูงของคอลัมน์ปรอทในบารอมิเตอร์ในหน่วยมิลลิเมตร ลดลงเหลือ 0 ° และค่าปกติของการเร่งความเร็วของแรงโน้มถ่วง ตาราง 2 แสดงหน่วยวัดความดันบรรยากาศที่พบบ่อยที่สุด

การเปลี่ยนแปลงของความดันเกิดขึ้นเนื่องจากความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของมวลอากาศที่อยู่เหนือพื้นดินและน้ำในละติจูดทางภูมิศาสตร์ที่แตกต่างกัน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความหนาแน่นของอากาศและความดันที่เกิดขึ้นจะลดลง การสะสมขนาดใหญ่ของอากาศที่เคลื่อนที่เร็วด้วยแรงดันที่ลดลง (ด้วยแรงดันที่ลดลงจากขอบไปยังศูนย์กลางของกระแสน้ำวน) เรียกว่าพายุไซโคลนที่มีแรงดันเพิ่มขึ้น (โดยเพิ่มแรงดันไปยังศูนย์กลางของกระแสน้ำวน) - แอนติไซโคลน สำหรับการพยากรณ์อากาศ การเปลี่ยนแปลงที่ไม่เป็นระยะๆ ของความกดอากาศซึ่งเกิดขึ้นในมวลมหาศาลที่เคลื่อนที่และเกี่ยวข้องกับการเกิดขึ้น การพัฒนาและการทำลายแอนติไซโคลนและไซโคลนมีความสำคัญ การเปลี่ยนแปลงอย่างมากของความดันบรรยากาศเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของพายุหมุนเขตร้อน ในกรณีนี้ ความดันบรรยากาศสามารถเปลี่ยนแปลงได้ 30-40 มิลลิบาร์ต่อวัน

ความกดอากาศที่ลดลงในหน่วยมิลลิบาร์ในระยะทาง 100 กม. เรียกว่าการไล่ระดับความกดอากาศในแนวนอน โดยปกติ ความลาดชันของบรรยากาศในแนวนอนคือ 1-3 มิลลิบาร์ แต่ในพายุหมุนเขตร้อน บางครั้งจะเพิ่มขึ้นเป็นหลายสิบมิลลิบาร์ต่อ 100 กม.

เมื่อขึ้นสู่ระดับความสูง ความกดอากาศจะลดลงในความสัมพันธ์แบบลอการิทึม: ในตอนแรกจะรุนแรงมาก จากนั้นค่อยสังเกตเห็นได้ชัดเจนน้อยลง (รูปที่ 1) ดังนั้น เส้นกราฟความกดอากาศจึงเป็นเลขชี้กำลัง

ความดันลดลงต่อหน่วยของระยะทางแนวตั้งเรียกว่าการไล่ระดับความกดอากาศในแนวตั้ง บ่อยครั้งที่พวกเขาใช้ค่าผกผัน - ขั้นตอนความกดอากาศ

เนื่องจากความกดอากาศเป็นผลรวมของความดันบางส่วนของก๊าซที่ก่อตัวในอากาศ เป็นที่แน่ชัดว่าเมื่อสูงขึ้นไปพร้อมกับความดันรวมของบรรยากาศที่ลดลง ความดันบางส่วนของก๊าซที่ประกอบเป็น อากาศก็ลดลงด้วย ค่าความดันบางส่วนของก๊าซในบรรยากาศคำนวณโดยสูตร

โดยที่ P x ​​คือความดันบางส่วนของก๊าซ Ρ z คือความดันบรรยากาศที่ระดับความสูง Ζ X% คือเปอร์เซ็นต์ของก๊าซซึ่งควรกำหนดความดันบางส่วน

ข้าว. 1. การเปลี่ยนแปลงความกดอากาศที่ระดับความสูงเหนือระดับน้ำทะเล

ข้าว. 2. การเปลี่ยนแปลงของความดันบางส่วนของออกซิเจนในถุงลมและความอิ่มตัวของเลือดแดงกับออกซิเจนขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของระดับความสูงเมื่อหายใจอากาศและออกซิเจน การหายใจด้วยออกซิเจนเริ่มต้นที่ระดับความสูง 8.5 กม. (ทดลองในห้องความดัน)

ข้าว. 3. เส้นโค้งเปรียบเทียบของค่าเฉลี่ยของจิตสำนึกที่ใช้งานในบุคคลในไม่กี่นาทีที่ระดับความสูงต่างกันหลังจากการขึ้นอย่างรวดเร็วในขณะที่หายใจอากาศ (I) และออกซิเจน (II) ที่ระดับความสูงมากกว่า 15 กม. สติที่ใช้งานจะถูกรบกวนในลักษณะเดียวกันเมื่อหายใจเอาออกซิเจนและอากาศ ที่ระดับความสูงไม่เกิน 15 กม. การหายใจด้วยออกซิเจนจะช่วยยืดระยะเวลาของการมีสติสัมปชัญญะ (การทดลองในห้องความดัน) อย่างมีนัยสำคัญ

เนื่องจากเปอร์เซ็นต์ของก๊าซในบรรยากาศค่อนข้างคงที่ ดังนั้นในการหาความดันบางส่วนของก๊าซ คุณเพียงแค่ต้องทราบความกดอากาศทั้งหมดที่ระดับความสูงที่กำหนด (รูปที่ 1 และตารางที่ 3)

ตารางที่ 3 ตารางบรรยากาศมาตรฐาน (GOST 4401-64) 1

ความสูงทางเรขาคณิต (ม.)	อุณหภูมิ		ความกดอากาศ			ความดันบางส่วนของออกซิเจน (mmHg)
				mmHg ศิลปะ.

1 ให้ในรูปแบบย่อและเสริมด้วยคอลัมน์ "ความดันบางส่วนของออกซิเจน".

เมื่อกำหนดความดันบางส่วนของก๊าซในอากาศชื้น ความดัน (ความยืดหยุ่น) ของไออิ่มตัวจะต้องถูกลบออกจากค่าความดันบรรยากาศ

สูตรสำหรับกำหนดความดันบางส่วนของก๊าซในอากาศชื้นจะค่อนข้างแตกต่างไปจากอากาศแห้ง:

โดยที่ рH 2 O - แรงดันไอน้ำ ที่ t ° 37 °ความยืดหยุ่นของไอน้ำอิ่มตัวคือ 47 มม. ปรอท ศิลปะ. ค่านี้ใช้ในการคำนวณแรงดันบางส่วนของก๊าซในถุงลมในสภาพพื้นดินและระดับความสูง

ผลต่อร่างกายความดันโลหิตสูงและต่ำ การเปลี่ยนแปลงของความกดอากาศขึ้นหรือลงมีผลกระทบมากมายต่อร่างกายของสัตว์และมนุษย์ อิทธิพลของแรงดันที่เพิ่มขึ้นสัมพันธ์กับการกระทำทางเคมีกายภาพและการเจาะทะลุของตัวกลางแก๊ส

ผลการบีบอัดนั้นแสดงออกโดย: การกดปริมาตรทั่วไปเนื่องจากแรงกดทางกลที่เพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอต่ออวัยวะและเนื้อเยื่อ mechanonarcosis เนื่องจากการบีบอัดเชิงปริมาตรที่สม่ำเสมอที่ความดันบรรยากาศที่สูงมาก แรงกดที่ไม่สม่ำเสมอของเนื้อเยื่อที่จำกัดช่องว่างที่ประกอบด้วยก๊าซในกรณีที่มีการเชื่อมต่อระหว่างอากาศภายนอกกับอากาศในโพรงขาด เช่น หูชั้นกลาง โพรงจมูก (ดู Barotrauma) การเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของก๊าซในระบบหายใจภายนอกซึ่งทำให้เกิดความต้านทานต่อการเคลื่อนไหวของระบบทางเดินหายใจเพิ่มขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการบังคับหายใจ (กิจกรรมทางกายภาพ, hypercapnia)

ผลกระทบที่ทะลุทะลวงสามารถนำไปสู่พิษของออกซิเจนและก๊าซที่ไม่แยแสซึ่งการเพิ่มขึ้นของเนื้อหาในเลือดและเนื้อเยื่อทำให้เกิดปฏิกิริยายาเสพติดสัญญาณแรกของการตัดเมื่อใช้ส่วนผสมไนโตรเจน - ออกซิเจนในคนเกิดขึ้นที่ ความดัน 4-8 ata การเพิ่มความดันบางส่วนของออกซิเจนในขั้นต้นจะลดระดับการทำงานของระบบหัวใจและหลอดเลือดและระบบทางเดินหายใจเนื่องจากการปิดอิทธิพลของกฎระเบียบของภาวะขาดออกซิเจนทางสรีรวิทยา เมื่อความดันบางส่วนของออกซิเจนในปอดเพิ่มขึ้นมากกว่า 0.8-1 ata พิษของมันจะปรากฏ (ความเสียหายต่อเนื้อเยื่อปอด, ชัก, ยุบ)

ผลการเจาะและการบีบอัดของความดันที่เพิ่มขึ้นของสภาพแวดล้อมก๊าซถูกนำมาใช้ในการแพทย์ทางคลินิกในการรักษาโรคต่าง ๆ ที่มีการด้อยค่าของออกซิเจนทั่วไปและในท้องถิ่น (ดู Barotherapy การบำบัดด้วยออกซิเจน)

การลดความดันมีผลชัดเจนยิ่งขึ้นต่อร่างกาย ในบรรยากาศที่หายากมาก ปัจจัยการก่อโรคหลักที่ทำให้หมดสติในไม่กี่วินาที และเสียชีวิตใน 4-5 นาที คือการลดลงของความดันบางส่วนของออกซิเจนในอากาศที่หายใจเข้าไป จากนั้นในถุงลม เลือด และเนื้อเยื่อ (รูปที่ 2 และ 3) การขาดออกซิเจนในระดับปานกลางทำให้เกิดการพัฒนาปฏิกิริยาปรับตัวของระบบทางเดินหายใจและการไหลเวียนโลหิตโดยมุ่งเป้าไปที่การรักษาปริมาณออกซิเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับอวัยวะสำคัญ (สมอง, หัวใจ) ด้วยการขาดออกซิเจนอย่างเด่นชัดกระบวนการออกซิเดชั่นจะถูกยับยั้ง (เนื่องจากเอนไซม์ทางเดินหายใจ) กระบวนการแอโรบิกของการผลิตพลังงานในไมโตคอนเดรียจะหยุดชะงัก สิ่งนี้นำไปสู่ความล้มเหลวในการทำงานของอวัยวะสำคัญก่อนจากนั้นจึงทำให้โครงสร้างเสียหายและความตายของร่างกายไม่สามารถย้อนกลับได้ การพัฒนาปฏิกิริยาปรับตัวและทางพยาธิวิทยาการเปลี่ยนแปลงสถานะการทำงานของร่างกายและประสิทธิภาพของบุคคลที่มีความดันบรรยากาศลดลงนั้นพิจารณาจากระดับและอัตราการลดลงของความดันบางส่วนของออกซิเจนในอากาศที่หายใจเข้าไประยะเวลาของ อยู่ที่ระดับความสูง ความเข้มข้นของงานที่ทำ และสถานะเริ่มต้นของร่างกาย (ดู ความเจ็บป่วยจากระดับความสูง)

ความดันที่ลดลงที่ระดับความสูง (แม้ว่าจะไม่รวมออกซิเจน) ทำให้เกิดความผิดปกติร้ายแรงในร่างกาย รวมเป็นหนึ่งโดยแนวคิดของ "ความผิดปกติของการบีบอัด" ซึ่งรวมถึง: ท้องอืดสูง, barotitis และ barosinusitis, การเจ็บป่วยจากการบีบอัดในระดับสูง และถุงลมโป่งพองสูง

อาการท้องอืดสูงเกิดขึ้นเนื่องจากการขยายตัวของก๊าซในทางเดินอาหารโดยลดความดันบรรยากาศบนผนังหน้าท้องเมื่อปีนขึ้นไปสูง 7-12 กม. ขึ้นไป การปล่อยก๊าซที่ละลายในลำไส้ก็มีความสำคัญเช่นกัน

การขยายตัวของก๊าซนำไปสู่การยืดของกระเพาะอาหารและลำไส้, การเพิ่มไดอะแฟรม, เปลี่ยนตำแหน่งของหัวใจ, การระคายเคืองของอุปกรณ์รับของอวัยวะเหล่านี้และการปรากฏตัวของปฏิกิริยาตอบสนองทางพยาธิวิทยาที่ขัดขวางการหายใจและการไหลเวียนโลหิต มักมีอาการปวดเฉียบพลันในช่องท้อง นักประดาน้ำบางครั้งพบปรากฏการณ์ที่คล้ายกันเมื่อพวกเขาขึ้นจากความลึกสู่ผิวน้ำ

กลไกของการพัฒนาของ barotitis และ barosinusitis ที่แสดงออกโดยความรู้สึกของอาการคัดจมูกและความเจ็บปวดในหูชั้นกลางหรือโพรง paranasal ตามลำดับคล้ายกับการพัฒนาของอาการท้องอืดในระดับสูง

ความดันลดลง นอกเหนือไปจากการขยายตัวของก๊าซที่มีอยู่ในโพรงในร่างกาย ยังทำให้เกิดการปลดปล่อยก๊าซจากของเหลวและเนื้อเยื่อที่พวกมันถูกละลายภายใต้แรงดันที่ระดับน้ำทะเลหรือที่ระดับความลึก และการก่อตัวของฟองก๊าซใน ร่างกาย.

กระบวนการปล่อยก๊าซที่ละลายได้ (โดยหลักคือไนโตรเจน) ทำให้เกิดอาการเจ็บป่วยจากการบีบอัด (ดู)

ข้าว. 4. การพึ่งพาจุดเดือดของน้ำบนความสูงและความกดอากาศ ตัวเลขแรงดันจะอยู่ใต้ตัวเลขระดับความสูงที่สอดคล้องกัน

เมื่อความดันบรรยากาศลดลง จุดเดือดของของเหลวจะลดลง (รูปที่ 4) ที่ระดับความสูงมากกว่า 19 กม. ซึ่งความดันบรรยากาศเท่ากับ (หรือน้อยกว่า) ความยืดหยุ่นของไอระเหยอิ่มตัวที่อุณหภูมิของร่างกาย (37 °) ของเหลวคั่นระหว่างหน้าและระหว่างเซลล์ของร่างกายอาจ "เดือด" อันเป็นผลมาจาก ซึ่งในเส้นเลือดขนาดใหญ่ในช่องของเยื่อหุ้มปอด, กระเพาะอาหาร, เยื่อหุ้มหัวใจ ในเนื้อเยื่อไขมันหลวมนั่นคือในพื้นที่ที่มีแรงดันน้ำต่ำและคั่นระหว่างหน้าจะเกิดฟองไอน้ำรูปแบบถุงลมโป่งพองของเนื้อเยื่อระดับความสูง "การเดือด" ที่ระดับความสูงสูงไม่ส่งผลกระทบต่อโครงสร้างเซลล์ โดยจะแปลเฉพาะในของเหลวและเลือดระหว่างเซลล์

ฟองไอน้ำขนาดมหึมาสามารถปิดกั้นหัวใจและการไหลเวียนโลหิต และขัดขวางระบบและอวัยวะที่สำคัญ นี่เป็นภาวะแทรกซ้อนที่ร้ายแรงของภาวะขาดออกซิเจนเฉียบพลัน ซึ่งเกิดขึ้นที่ระดับความสูง การป้องกันภาวะถุงลมโป่งพองในระดับความสูงสูงสามารถมั่นใจได้โดยการสร้างแรงกดทับจากภายนอกบนร่างกายด้วยอุปกรณ์ระดับสูง

กระบวนการในการลดความดันบรรยากาศ (การบีบอัด) ภายใต้พารามิเตอร์บางอย่างอาจกลายเป็นปัจจัยที่สร้างความเสียหายได้ การบีบอัดจะแบ่งออกเป็นแบบเรียบ (ช้า) และแบบระเบิดได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความเร็ว หลังเกิดขึ้นในเวลาน้อยกว่า 1 วินาทีและมาพร้อมกับป๊อปอันแรง (เช่นในช็อต) การก่อตัวของหมอก (การรวมตัวของไอน้ำเนื่องจากการระบายความร้อนของอากาศที่ขยายตัว) โดยปกติ การบีบอัดแบบระเบิดจะเกิดขึ้นที่ระดับความสูงเมื่อกระจกของห้องโดยสารที่ปิดสนิทหรือชุดอวกาศที่มีแรงดันเกินถูกทำลาย

การบีบอัดแบบระเบิดส่งผลกระทบต่อปอดเป็นหลัก การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของความดันส่วนเกินในปอด (มากกว่า 80 มม. ปรอท) นำไปสู่การยืดเนื้อเยื่อปอดอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งอาจทำให้ปอดแตกได้ (เมื่อขยายตัว 2.3 เท่า) การบีบอัดแบบระเบิดสามารถทำลายระบบทางเดินอาหารได้เช่นกัน ขนาดของความดันส่วนเกินที่เกิดขึ้นในปอดส่วนใหญ่จะขึ้นอยู่กับอัตราการไหลออกของอากาศระหว่างการบีบอัดและปริมาตรของอากาศในปอด เป็นอันตรายอย่างยิ่งหากปิดทางเดินหายใจส่วนบนในเวลาที่มีการบีบอัด (เมื่อกลืนกินกลั้นลมหายใจ) หรือการบีบอัดเกิดขึ้นพร้อมกับขั้นตอนการดลใจลึก ๆ เมื่อปอดเต็มไปด้วยอากาศจำนวนมาก

อุณหภูมิบรรยากาศ

ในตอนแรก อุณหภูมิบรรยากาศจะลดลงตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้น (โดยเฉลี่ยจาก 15 °ที่พื้นดินเป็น -56.5 °ที่ระดับความสูง 11-18 กม.) การไล่ระดับอุณหภูมิแนวตั้งในโซนบรรยากาศนี้อยู่ที่ประมาณ 0.6 ° ทุก ๆ 100 ม. เปลี่ยนแปลงไปตามวันและปี (ตารางที่ 4)

ตารางที่ 4. การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแนวตั้งเหนือแถบกลางของสหภาพโซเวียต

ข้าว. 5. การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิบรรยากาศที่ระดับความสูงต่างกัน ขอบเขตของทรงกลมแสดงด้วยเส้นประ

ที่ระดับความสูง 11-25 กม. อุณหภูมิจะคงที่และอยู่ที่ -56.5 ° จากนั้นอุณหภูมิจะเริ่มสูงขึ้นถึง 30-40 °ที่ระดับความสูง 40 กม. และ 70 °ที่ระดับความสูง 50-60 กม. (รูปที่ 5) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการดูดซับรังสีดวงอาทิตย์อย่างรุนแรงจากโอโซน จากระดับความสูง 60-80 กม. อุณหภูมิของอากาศจะลดลงเล็กน้อยอีกครั้ง (สูงถึง 60 °) แล้วค่อยๆเพิ่มขึ้นและอยู่ที่ 270 °ที่ระดับความสูง 120 กม., 800 °ที่ 220 กม., 1500 °ที่ระดับความสูง 300 กม. และ

บนเส้นขอบที่มีอวกาศ - มากกว่า 3000 ° ควรสังเกตว่าเนื่องจากการหายากสูงและความหนาแน่นต่ำของก๊าซที่ระดับความสูงเหล่านี้ ความจุความร้อนและความสามารถในการให้ความร้อนแก่วัตถุที่เย็นกว่านั้นไม่มีนัยสำคัญมากนัก ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ การถ่ายเทความร้อนจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่งจะเกิดขึ้นผ่านการแผ่รังสีเท่านั้น การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในชั้นบรรยากาศที่พิจารณาทั้งหมดนั้นสัมพันธ์กับการดูดซับพลังงานความร้อนของดวงอาทิตย์โดยมวลอากาศ - โดยตรงและสะท้อนกลับ

ในส่วนล่างของชั้นบรรยากาศใกล้กับพื้นผิวโลก การกระจายอุณหภูมิขึ้นอยู่กับการไหลเข้าของรังสีดวงอาทิตย์และดังนั้นจึงมีลักษณะเป็นละติจูดเป็นหลัก กล่าวคือ เส้นอุณหภูมิเท่ากัน - ไอโซเทอร์ม - ขนานกับละติจูด เนื่องจากบรรยากาศในชั้นล่างได้รับความร้อนจากพื้นผิวโลก การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในแนวนอนจึงได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการกระจายตัวของทวีปและมหาสมุทร คุณสมบัติทางความร้อนจึงแตกต่างกัน โดยปกติ หนังสืออ้างอิงจะระบุอุณหภูมิที่วัดได้ระหว่างการสังเกตการณ์อุตุนิยมวิทยาของเครือข่ายด้วยเทอร์โมมิเตอร์ที่ติดตั้งไว้ที่ความสูง 2 เมตรเหนือผิวดิน อุณหภูมิสูงสุด (สูงถึง 58 ° C) พบได้ในทะเลทรายของอิหร่านและในสหภาพโซเวียต - ทางตอนใต้ของเติร์กเมนิสถาน (สูงถึง 50 °) ต่ำสุด (สูงถึง -87 °) ในแอนตาร์กติกาและใน สหภาพโซเวียต - ในภูมิภาค Verkhoyansk และ Oymyakon (สูงถึง -68 ° ). ในฤดูหนาว การไล่ระดับอุณหภูมิในแนวตั้งในบางกรณี แทนที่จะเป็น 0.6 ° อาจเกิน 1 °ต่อ 100 ม. หรือแม้กระทั่งเป็นค่าลบ ในระหว่างวัน ในฤดูร้อน อาจมีค่าเท่ากับหลายสิบองศาต่อ 100 ม. นอกจากนี้ยังมีการไล่ระดับอุณหภูมิในแนวนอนซึ่งปกติจะหมายถึงระยะทาง 100 กม. ตามแนวปกติถึงไอโซเทอร์ม ขนาดของความลาดชันของอุณหภูมิในแนวนอนคือหนึ่งในสิบขององศาต่อ 100 กม. และในเขตด้านหน้าสามารถเกิน 10 °ต่อ 100 ม.

ร่างกายมนุษย์สามารถรักษาสภาวะสมดุลทางความร้อน (ดู) ในช่วงที่ค่อนข้างแคบของความผันผวนของอุณหภูมิอากาศภายนอก - จาก 15 ถึง 45 ° ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในอุณหภูมิของบรรยากาศใกล้โลกและที่ระดับความสูงต้องใช้วิธีการทางเทคนิคการป้องกันพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าสมดุลความร้อนระหว่างร่างกายมนุษย์และสภาพแวดล้อมภายนอกในเที่ยวบินสูงและอวกาศในระดับสูง

การเปลี่ยนแปลงลักษณะพิเศษในพารามิเตอร์ของบรรยากาศ (อุณหภูมิ ความดัน องค์ประกอบทางเคมี สถานะทางไฟฟ้า) ทำให้สามารถแบ่งบรรยากาศออกเป็นโซนหรือชั้นตามเงื่อนไขได้ โทรโพสเฟียร์- ชั้นที่ใกล้ที่สุดของโลกซึ่งขอบเขตบนซึ่งทอดตัวที่เส้นศูนย์สูตรสูงถึง 17-18 กม. ที่ขั้ว - สูงสุด 7-8 กม. ในละติจูดกลาง - สูงสุด 12-16 กม. ชั้นโทรโพสเฟียร์มีลักษณะเฉพาะโดยความดันลดลงแบบทวีคูณ การมีอยู่ของการไล่ระดับอุณหภูมิในแนวตั้งคงที่ การเคลื่อนที่ในแนวนอนและแนวตั้งของมวลอากาศ และการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของความชื้นในอากาศ โทรโพสเฟียร์ประกอบด้วยชั้นบรรยากาศจำนวนมาก เช่นเดียวกับส่วนสำคัญของชีวมณฑล ที่นี่เมฆประเภทหลักทั้งหมดเกิดขึ้นมวลอากาศและด้านหน้าก่อตัวพายุไซโคลนและแอนติไซโคลนพัฒนาขึ้น ในชั้นโทรโพสเฟียร์เนื่องจากการสะท้อนแสงของดวงอาทิตย์โดยหิมะที่ปกคลุมโลกและการเย็นตัวของชั้นผิวของอากาศการผกผันที่เรียกว่าเกิดขึ้นนั่นคือการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในชั้นบรรยากาศจากด้านล่าง ไปด้านบนแทนการลดลงตามปกติ

ในฤดูร้อนมวลอากาศที่ปั่นป่วน (สุ่มวุ่นวาย) ปั่นป่วนอย่างต่อเนื่องและการถ่ายเทความร้อนโดยการไหลของอากาศ (การพาความร้อน) เกิดขึ้นในโทรโพสเฟียร์ การพาความร้อนจะทำลายหมอกและลดฝุ่นในชั้นบรรยากาศด้านล่าง

ชั้นที่สองของบรรยากาศคือ สตราโตสเฟียร์.

มันเริ่มต้นจากชั้นโทรโพสเฟียร์ในเขตแคบ (1-3 กม.) ด้วยอุณหภูมิคงที่ (โทรโปพอส) และขยายไปถึงความสูงประมาณ 80 กม. คุณสมบัติของสตราโตสเฟียร์คือความบางของอากาศที่เพิ่มขึ้น ความเข้มของรังสีอัลตราไวโอเลตที่สูงมาก การไม่มีไอน้ำ โอโซนจำนวนมาก และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทีละน้อย ปริมาณโอโซนที่สูงทำให้เกิดปรากฏการณ์ทางแสงจำนวนมาก (ภาพลวงตา) ทำให้เกิดการสะท้อนของเสียง และมีผลอย่างมากต่อความเข้มและองค์ประกอบทางสเปกตรัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า การผสมของอากาศอย่างต่อเนื่องเกิดขึ้นในสตราโตสเฟียร์ ดังนั้นองค์ประกอบของมันจึงคล้ายกับของโทรโพสเฟียร์ ถึงแม้ว่าความหนาแน่นของมันที่ขอบเขตบนของสตราโตสเฟียร์จะต่ำมาก ลมที่พัดในสตราโตสเฟียร์อยู่ทางทิศตะวันตก และในโซนตอนบนจะมีการเปลี่ยนไปเป็นลมตะวันออก

ชั้นที่สามของชั้นบรรยากาศคือ ไอโอสเฟียร์ซึ่งเริ่มจากชั้นสตราโตสเฟียร์และแผ่ขยายไปถึงความสูง 600-800 กม.

ลักษณะเด่นของบรรยากาศรอบนอกคือการเกิดปฏิกิริยาหายากสุดขั้วของตัวกลางที่เป็นก๊าซ ความเข้มข้นสูงของโมเลกุลและอะตอมไอออนและอิเล็กตรอนอิสระ ตลอดจนอุณหภูมิสูง ไอโอสเฟียร์มีอิทธิพลต่อการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุ ทำให้เกิดการหักเห การสะท้อน และการดูดซับ

แหล่งที่มาหลักของการแตกตัวเป็นไอออนของชั้นบรรยากาศสูงคือรังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์ ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนจะถูกผลักออกจากอะตอมของแก๊ส อะตอมจะเปลี่ยนเป็นไอออนบวก และอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาจะยังคงเป็นอิสระหรือถูกจับโดยโมเลกุลที่เป็นกลางด้วยการก่อตัวของไอออนลบ ไอออไนเซชันของบรรยากาศรอบนอกได้รับอิทธิพลจากอุกกาบาต corpuscular รังสีเอกซ์และแกมมาจากดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกับกระบวนการแผ่นดินไหวของโลก (แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด การระเบิดอันทรงพลัง) ซึ่งสร้างคลื่นเสียงในบรรยากาศรอบนอกของไอโอโนสเฟียร์ เพิ่มแอมพลิจูด และความเร็วของการสั่นสะเทือนของอนุภาคในบรรยากาศและมีส่วนทำให้เกิดอิออไนเซชันของโมเลกุลและอะตอมของก๊าซ (ดู Aeroionization)

ค่าการนำไฟฟ้าในบรรยากาศรอบนอกซึ่งมีความเข้มข้นสูงของไอออนและอิเล็กตรอนนั้นสูงมาก การนำไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นของบรรยากาศรอบนอกมีบทบาทสำคัญในการสะท้อนของคลื่นวิทยุและการปรากฏตัวของแสงออโรร่า

ไอโอสเฟียร์เป็นสนามบินของดาวเทียมโลกเทียมและขีปนาวุธข้ามทวีป ปัจจุบันเวชศาสตร์อวกาศกำลังศึกษาผลกระทบที่เป็นไปได้ของสภาพการบินในส่วนนี้ของบรรยากาศต่อร่างกายมนุษย์

ชั้นที่สี่ ชั้นบรรยากาศชั้นนอก - เอกโซสเฟียร์... จากที่นี่ ก๊าซในชั้นบรรยากาศจะกระจัดกระจายไปในอวกาศของโลกอันเนื่องมาจากการสลายตัว (โมเลกุลจะเอาชนะแรงโน้มถ่วง) จากนั้นมีการเปลี่ยนจากชั้นบรรยากาศไปสู่อวกาศอย่างค่อยเป็นค่อยไป เอกโซสเฟียร์แตกต่างจากหลังเนื่องจากมีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนมากที่สร้างแถบรังสีที่ 2 และ 3 ของโลก

การแบ่งชั้นบรรยากาศออกเป็น 4 ชั้นเป็นไปโดยพลการมาก ตามพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า ความหนาทั้งหมดของบรรยากาศแบ่งออกเป็น 2 ชั้น ได้แก่ นิวโทรสเฟียร์ซึ่งมีอนุภาคเป็นกลางมากกว่า และชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ โทรโพสเฟียร์ สตราโตสเฟียร์ มีโซสเฟียร์ และเทอร์โมสเฟียร์ แยกตามอุณหภูมิ โดยแยกจากโทรโป- สตราโต- และมีโซพอส ตามลำดับ ชั้นบรรยากาศที่อยู่ระหว่าง 15 ถึง 70 กม. และมีปริมาณโอโซนสูงเรียกว่าโอโซน

ในทางปฏิบัติจะสะดวกที่จะใช้ International Standard Atmosphere (MCA) สำหรับการตัดที่ยอมรับเงื่อนไขต่อไปนี้: ความดันที่ระดับน้ำทะเลที่ t ° 15 °คือ 1,013 mbar (1.013 X 10 5 nm 2 หรือ 760 mm Hg ); อุณหภูมิลดลง 6.5 °ต่อ 1 กม. เป็นระดับ 11 กม. (สตราโตสเฟียร์แบบมีเงื่อนไข) และคงที่ ในสหภาพโซเวียตบรรยากาศมาตรฐานคือ GOST 4401 - 64 (ตารางที่ 3)

ปริมาณน้ำฝน เนื่องจากไอน้ำในชั้นบรรยากาศจำนวนมากกระจุกตัวอยู่ในชั้นโทรโพสเฟียร์ กระบวนการของการเปลี่ยนเฟสของน้ำ ทำให้เกิดการตกตะกอน จึงดำเนินไปในชั้นโทรโพสเฟียร์เป็นหลัก เมฆในชั้นบรรยากาศ Tropospheric มักจะปกคลุมประมาณ 50% ของพื้นผิวโลกทั้งหมด ในขณะที่เมฆในชั้นสตราโตสเฟียร์ (ที่ระดับความสูง 20-30 กม.) และใกล้ช่วงวัยหมดประจำเดือนซึ่งเรียกว่า nacreous และสีเงินตามลำดับนั้นค่อนข้างหายาก จากการควบแน่นของไอน้ำในชั้นโทรโพสเฟียร์ทำให้เกิดเมฆและปริมาณน้ำฝนตกลงมา

โดยธรรมชาติของฝน ฝนจะแบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ ภาระหนัก ฝนตกหนัก ฝนตกปรอยๆ ปริมาณน้ำฝนถูกกำหนดโดยความหนาของชั้นของน้ำที่ตกตะกอนในหน่วยมิลลิเมตร ปริมาณน้ำฝนวัดจากมาตรวัดปริมาณน้ำฝนและมาตรวัดปริมาณน้ำฝน ความเข้มของหยาดน้ำฟ้าแสดงเป็นมิลลิเมตรต่อนาที

การกระจายของหยาดน้ำฟ้าในแต่ละฤดูกาลและวันตลอดจนทั่วทั้งอาณาเขตมีความไม่สม่ำเสมออย่างมาก เนื่องจากการไหลเวียนของบรรยากาศและอิทธิพลของพื้นผิวโลก ดังนั้นในหมู่เกาะฮาวายโดยเฉลี่ย 12,000 มม. ลดลงต่อปีและในภูมิภาคที่แห้งแล้งที่สุดของเปรูและทะเลทรายซาฮารา ปริมาณน้ำฝนไม่เกิน 250 มม. และบางครั้งก็ไม่ตกเป็นเวลาหลายปี ในพลวัตของการเร่งรัดประจำปีประเภทต่อไปนี้มีความโดดเด่น: เส้นศูนย์สูตร - โดยมีปริมาณน้ำฝนสูงสุดหลังจากฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง Equinox; เขตร้อน - มีปริมาณน้ำฝนสูงสุดในฤดูร้อน มรสุม - มีจุดสูงสุดเด่นชัดมากในฤดูร้อนและฤดูหนาวที่แห้งแล้ง กึ่งเขตร้อน - มีฝนสูงสุดในฤดูหนาวและฤดูร้อนที่แห้งแล้ง ละติจูดพอสมควรในทวีปยุโรป - โดยมีปริมาณน้ำฝนสูงสุดในฤดูร้อน ละติจูดพอสมควรทางทะเล - โดยมีปริมาณน้ำฝนสูงสุดในฤดูหนาว

คอมเพล็กซ์บรรยากาศและกายภาพทั้งหมดของปัจจัยภูมิอากาศและอุตุนิยมวิทยาที่ประกอบเป็นสภาพอากาศถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อการส่งเสริมสุขภาพ การชุบแข็ง และเพื่อการรักษาโรค (ดู Climatotherapy) นอกจากนี้ยังเป็นที่ยอมรับว่าความผันผวนอย่างรวดเร็วของปัจจัยบรรยากาศเหล่านี้สามารถส่งผลเสียต่อกระบวนการทางสรีรวิทยาในร่างกายทำให้เกิดการพัฒนาของเงื่อนไขทางพยาธิวิทยาต่างๆและการกำเริบของโรคที่เรียกว่าปฏิกิริยาอุตุนิยมวิทยา (ดู Climatopathology) สิ่งที่สำคัญเป็นพิเศษในแง่นี้คือการรบกวนบรรยากาศในระยะยาวบ่อยครั้งและปัจจัยทางอุตุนิยมวิทยาที่ผันผวนอย่างฉับพลัน

ปฏิกิริยาอุตุนิยมวิทยาพบได้บ่อยในผู้ที่เป็นโรคของระบบหัวใจและหลอดเลือด, โรคข้ออักเสบ, โรคหอบหืด, โรคแผลในกระเพาะอาหาร, โรคผิวหนัง

บรรณานุกรม: Belinsky VA และ Pobyakho VA Aerology, L. , 1962, bibliogr.; ชีวมณฑลและทรัพยากร ed. V.A.Kovdy, M. , 1971; Danilov A. D. เคมีของบรรยากาศรอบนอก, L. , 1967; Kolobkov N. V. บรรยากาศและชีวิตของเธอ M. , 1968; กลิติน เอช. เอช. พื้นฐานของฟิสิกส์บรรยากาศที่ใช้กับการแพทย์, L., 1935; Matveev LT พื้นฐานของอุตุนิยมวิทยาทั่วไป, ฟิสิกส์ของบรรยากาศ, L. , 1965, bibliogr.; Minkh AA Ionization ของอากาศและค่าที่ถูกสุขลักษณะ, M. , 1963, bibliogr.; เขา, วิธีการวิจัยที่ถูกสุขลักษณะ, M. , 1971, bibliogr.; Tverskoy P. N. หลักสูตรอุตุนิยมวิทยา, L. , 1962; Umansky S. P. ชายในอวกาศ, M. , 1970; Khvostikov I. A. ชั้นบรรยากาศสูง, L. , 1964; X p และ A. X. ฟิสิกส์ของบรรยากาศ, L. , 1969, bibliogr.; Khromov S.P. อุตุนิยมวิทยาและภูมิอากาศวิทยาสำหรับคณะภูมิศาสตร์, L. , 1968.

ผลต่อร่างกายความดันโลหิตสูงและต่ำ- อาร์มสตรอง จี. เวชศาสตร์การบิน, ทรานส์. จากภาษาอังกฤษ, M. , 1954, bibliogr.; Zaltsman G.L. รากฐานทางสรีรวิทยาของบุคคลที่อยู่ในสภาวะความดันที่เพิ่มขึ้นของก๊าซในสิ่งแวดล้อม, L. , 1961, bibliogr.; Ivanov DI และ Khromushkin AI ระบบช่วยชีวิตมนุษย์สำหรับเที่ยวบินในระดับสูงและอวกาศ, M. , 1968, bibliogr.; Isakov P.K. เป็นต้น ทฤษฎีและการปฏิบัติของเวชศาสตร์การบิน, M. , 1971, bibliogr.; Kovalenko EA และ Chernyakov IN. ออกซิเจนในเนื้อเยื่อที่ปัจจัยการบินที่รุนแรง, M. , 1972, bibliogr.; Miles S. ยาใต้น้ำ, ทรานส์. จากภาษาอังกฤษ, M. , 1971, bibliogr.; Busby D.E. เวชศาสตร์อวกาศ, Dordrecht, 1968.

I. H. Chernyakov, M. T. Dmitriev, S. I. Nepomnyashchy

กลับ