планета земля

Що таке атмосфера? Над цим питанням, мабуть, замислювалися ще первісні люди. Вітер, урагани, дощ, сніг, град, тумани – всі ці явища доставляли їм чимало неприємностей і, природно, спонукали дошукуватися до причин, що їх породжують.

Ми живемо на дні повітряного океану, що тягнеться на тисячі кілометрів вгору. Але до недавнього часу для докладного вивчення був доступний лише тонкий приземний шар повітря. І тільки після того, як на озброєння геофізиків надійшли ракети і штучні супутники Землі, вчені змогли почати експериментальне дослідження всієї товщі атмосфери, Тепер ми можемо дати досить достовірний загальний її опис.

Почнемо подорож від рівня моря вгору. На початку шляху ми зауважимо, що температура навколишнього повітря падає в середньому на 6-6,5 градуса на кожен кілометр підйому. І так до висоти 10-15 кілометрів. Це тропосфера – самий нижній шар повітряної оболонки Землі. Як бачите, він тонкий, але в ньому зосереджено приблизно 90 відсотків маси всього повітря. Саме тут розташовується планетна «машина погоди». Тут розігруються основні атмосферні процеси, які дають нам знати про себе зливами і снігопадами, ураганами і грозами. (Також багато про всі ці явище пояснює наукове вчення про ноосферу, про яке більше можна дізнатися за посиланням https://max-polyakov.institute/ru/).

Продовжимо підйом. Температура буде залишатися приблизно постійною до висоти 25-30 кілометрів. Ми пройшли другий шар – стратосферу. Далі входимо в область, звану мезосферою. Температура в ній почне повільно наростати, поки ми не віддалимося від поверхні Землі на 50-60 кілометрів. Склад повітря тут практично такий же, як і в тропосфері. Але є й відмінність. Прилади покажуть нам, що в стратосфері підвищений вміст озону – нестійкого газу, молекула якого складається з трьох атомів кисню.

Прошарок озону народжений взаємодією ультрафіолетового випромінювання Сонця з молекулами звичайного кисню. Вона встає надійною перешкодою на шляху випромінювань, що породили його. Озон поглинає левову частку згубних для життя ультрафіолетових променів. Цей рятівний для нас процес супроводжується і розігрівом стратосфери. Ось чому її температура наростає.

Пора вирушати далі вгору. Температура починає різко падати з кожним кілометром. Це верхня частина мезосфери. Вона кордон, що розділяє, зрозуміло, умовно, область, де переважають нейтральні молекули, від іоносфери – області, де різко зростає вміст електричних заряджених частинок і атомів.

Втім, ми відхилилися від головного нашого орієнтиру – зміни температури. За мезосферою слідує великий шар термосфери, де температура починає швидко наростати, досягаючи сотень і навіть тисяч градусів. Звичайно, до цих величин температури не можна підходити з нашими земними мірками. Якщо космонавт вийде з корабля в гермосфері, він зовсім не згорить, навіть якщо його костюм не буде зроблений з вогнестійкого матеріалу. Не треба забувати, що на висоті, скажімо, в 300 кілометрів панує таке розрідження, що молекулі повітря, перш ніж зіткнутися з іншою молекулою, треба пролетіти в середньому близько десятка кілометрів.

При такій щільності середовища температура перестає відповідати нашим життєвим уявленням і стає просто мірилом швидкості, а точніше кажучи, кінетичної енергії, молекул і частинок. Можна пояснити ще й так: загальна чисельність молекул, що вдаряються об костюм нашого космонавта, настільки мала, що сумарна їх енергія незначна, незважаючи на високу швидкість їх руху. Тому космонавт просто не зможе відчути температуру частинок газу, що оточує його. Втім, і присутності самих частинок він теж відчути не зможе без чутливості приладів: дуже глибокий вакуум.

На висоті близько 500-800 кілометрів наростання температури припиняється. Далі йде околиця газової оболонки Землі – екзосфера. Це область вкрай розрідженої речовини. Звідси легкі частинки, долаючи сили земного тяжіння і магнітного поля, відлітають в космос за багато тисяч кілометрів від Землі. Ця сфера поступово переходить в міжпланетне середовище, де на кубічний сантиметр простору доводиться не більше сотні частинок.

Мета стрімкого польоту крізь атмосферу, який ми тільки що зробили, полягала в тому, щоб отримати загальне уявлення про зовнішню оболонку нашої планети. Нижня її частина – тропосфера – вивчається вже давно, і відомості про неї увійшли не тільки у вузівські, а й в шкільні підручники. Практична значимість цих досліджень досить очевидна. Вони потрібні авіації: сучасні швидкісні літаки літають тепер у верхніх шарах тропосфери. Вони потрібні і для надійного прогнозування погоди.