توالی لایه های جوی ترکیب و ساختار جو

جو (از یونانی ατμός - «بخار» و σφαῖρα - «کره») پوسته گازی یک جرم آسمانی است که توسط گرانش در اطراف آن نگه داشته شده است. جو پوسته گازی سیاره است که از مخلوطی از گازهای مختلف، بخار آب و غبار تشکیل شده است. اتمسفر ماده را بین زمین و کیهان مبادله می کند. زمین غبار کیهانی و مواد شهاب سنگ را دریافت می کند و سبک ترین گازها را از دست می دهد: هیدروژن و هلیوم. اتمسفر زمین از طریق و از طریق تشعشعات قدرتمند خورشید نفوذ می کند که رژیم حرارتی سطح سیاره را تعیین می کند و باعث تجزیه مولکول های گازهای جوی و یونیزه شدن اتم ها می شود.

جو زمین حاوی اکسیژن است که توسط اکثر موجودات زنده برای تنفس استفاده می شود و دی اکسید کربن که توسط گیاهان، جلبک ها و سیانوباکتری ها در طول فتوسنتز مصرف می شود. جو همچنین لایه محافظ سیاره است که ساکنان آن را در برابر تابش فرابنفش خورشید محافظت می کند.

همه اجرام عظیم - سیارات زمینی و غول های گازی - دارای جو هستند.

ترکیب اتمسفر

جو مخلوطی از گازهای متشکل از نیتروژن (78.08٪)، اکسیژن (20.95٪)، دی اکسید کربن (0.03٪)، آرگون (0.93٪)، مقدار کمی هلیوم، نئون، زنون، کریپتون (0.01٪)، 0.038٪ دی اکسید کربن، و نه تعداد زیادی ازهیدروژن، هلیوم، سایر گازهای نجیب و آلاینده ها.

ترکیب مدرنهوای زمین بیش از صد میلیون سال پیش ایجاد شد، اما با این وجود افزایش شدید فعالیت تولید انسان منجر به تغییر آن شد. در حال حاضر، تقریباً 10-12 درصد در محتوای CO 2 افزایش یافته است. با این حال، اهمیت اصلی این گازها در درجه اول با این واقعیت تعیین می شود که آنها به شدت انرژی تابشی را جذب می کنند و در نتیجه تأثیر قابل توجهی بر رژیم دمایی سطح و جو زمین دارند.

ترکیب اولیه اتمسفر یک سیاره معمولاً به خواص شیمیایی و دمایی خورشید در طول تشکیل سیاره و انتشار گازهای خارجی متعاقب آن بستگی دارد. سپس ترکیب پوسته گاز تحت تأثیر عوامل مختلف تکامل می یابد.

جو زهره و مریخ عمدتاً از دی اکسید کربن با افزودن جزئی نیتروژن، آرگون، اکسیژن و سایر گازها تشکیل شده است. جو زمین عمدتاً محصول موجوداتی است که در آن زندگی می کنند. غول‌های گازی با دمای پایین - مشتری، زحل، اورانوس و نپتون - می‌توانند گازهای با وزن مولکولی پایین - هیدروژن و هلیوم - را در خود نگه دارند. برعکس غول های گازی با دمای بالا مانند Osiris یا 51 Pegasi b نمی توانند آن را نگه دارند و مولکول های جو آنها در فضا پراکنده می شوند. این فرآیند به آرامی و به طور مداوم اتفاق می افتد.

نیتروژن،رایج ترین گاز موجود در جو، از نظر شیمیایی غیر فعال است.

اکسیژنبر خلاف نیتروژن، عنصر شیمیایی بسیار فعال است. عملکرد خاص اکسیژن اکسیداسیون مواد آلی در موجودات هتروتروف است. سنگ هاو گازهای کمتر اکسید شده توسط آتشفشان ها در جو منتشر می شود. بدون اکسیژن، تجزیه مواد آلی مرده وجود نخواهد داشت.

ساختار جوی

ساختار جو از دو بخش تشکیل شده است: قسمت داخلی - تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر و ترموسفر یا یونوسفر، و قسمت خارجی - مگنتوسفر (اگزوسفر).

1) تروپوسفر- این قسمت پایینجوی که 3/4 یعنی در آن متمرکز است 80 درصد از کل جو زمین. ارتفاع آن توسط شدت جریان هوای عمودی (صعودی یا نزولی) ناشی از گرم شدن سطح زمین و اقیانوس تعیین می شود، بنابراین ضخامت تروپوسفر در استوا 16 - 18 کیلومتر است، در عرض های جغرافیایی معتدل 10-11 کیلومتر، و در قطب - تا 8 کیلومتر. دمای هوا در تروپوسفر در ارتفاع 0.6 درجه سانتیگراد برای هر 100 متر کاهش می یابد و از +40 تا - 50 درجه سانتیگراد متغیر است.

2) استراتوسفردر بالای تروپوسفر قرار دارد و تا 50 کیلومتر ارتفاع از سطح سیاره دارد. درجه حرارت در ارتفاع تا 30 کیلومتر ثابت -50 درجه سانتیگراد است. سپس شروع به بالا رفتن می کند و در ارتفاع 50 کیلومتری به +10ºС می رسد.

مرز بالایی بیوسفر صفحه ازن است.

صفحه ازن لایه ای از جو در داخل استراتوسفر است که در ارتفاعات مختلف از سطح زمین قرار دارد و دارای حداکثر چگالی ازن در ارتفاع 20-26 کیلومتری است.

ارتفاع لایه ازن در قطب ها 7-8 کیلومتر، در خط استوا 17-18 کیلومتر و حداکثر ارتفاع وجود ازن 45-50 کیلومتر تخمین زده می شود. به دلیل تابش شدید فرابنفش خورشید، زندگی در بالای سپر ازن غیرممکن است. اگر تمام مولکول های ازن را فشرده کنید، یک لایه 3 میلی متری در اطراف سیاره به دست خواهید آورد.

3) مزوسفر– مرز بالایی این لایه تا ارتفاع 80 کیلومتری قرار دارد. ویژگی اصلی آن کاهش شدید دمای -90 درجه سانتیگراد در حد بالایی آن است. ابرهای شب‌تاب متشکل از کریستال‌های یخ در اینجا ثبت شده‌اند.

4) یونوسفر (ترموسفر) -تا ارتفاع 800 کیلومتری قرار دارد و با افزایش قابل توجه دما مشخص می شود:

دمای 150 کیلومتر +240ºС

دمای 200 کیلومتر +500ºС،

دمای 600 کیلومتر +1500ºС.

تحت تأثیر تابش فرابنفش خورشید، گازها در حالت یونیزه هستند. یونیزاسیون با درخشش گازها و ظاهر شفق ها همراه است.

یونوسفر توانایی انعکاس مکرر امواج رادیویی را دارد که ارتباطات رادیویی از راه دور را در این سیاره تضمین می کند.

5) اگزوسفر- بالای 800 کیلومتر واقع شده و تا 3000 کیلومتر امتداد دارد. در اینجا دما > 2000ºС است. سرعت حرکت گاز به 11.2 کیلومتر بر ثانیه بحرانی نزدیک می شود. اتم های غالب هیدروژن و هلیوم هستند که یک تاج نورانی در اطراف زمین تشکیل می دهند که تا ارتفاع 20000 کیلومتری گسترش می یابد.

توابع جو

1) تنظیم کننده حرارت - آب و هوا و آب و هوا روی زمین به توزیع گرما و فشار بستگی دارد.

2) حفظ زندگی.

3) حرکات عمودی و افقی جهانی در تروپوسفر اتفاق می افتد توده های هواتعیین چرخه آب و تبادل حرارت

4) تقریباً تمام فرآیندهای زمین شناسی سطحی ناشی از تعامل جو، لیتوسفر و هیدروسفر است.

5) محافظ - جو زمین را از فضا، تشعشعات خورشیدی و گرد و غبار شهاب سنگ محافظت می کند.

توابع جو. بدون جو، زندگی بر روی زمین غیرممکن خواهد بود. یک فرد روزانه 12-15 کیلوگرم مصرف می کند. هوا، استنشاق هر دقیقه از 5 تا 100 لیتر، که به طور قابل توجهی از میانگین نیاز روزانه به غذا و آب بیشتر است. علاوه بر این، جو به طور قابل اعتمادی از مردم در برابر خطراتی که آنها را از فضا تهدید می کند محافظت می کند: به شهاب سنگ ها یا تشعشعات کیهانی اجازه عبور نمی دهد. انسان می تواند پنج هفته بدون غذا، پنج روز بدون آب، پنج دقیقه بدون هوا زندگی کند. زندگی عادی انسان نه تنها به هوا، بلکه به خلوص خاصی از آن نیز نیاز دارد. سلامت مردم، وضعیت گیاهان و جانوران، استحکام و دوام سازه ها و سازه های ساختمانی به کیفیت هوا بستگی دارد. هوای آلوده برای آب، زمین، دریاها و خاک مخرب است. اتمسفر نور را تعیین می کند و رژیم های حرارتی زمین را تنظیم می کند و باعث توزیع مجدد گرما می شود. کره زمین. پوسته گاز از زمین در برابر گرم شدن و خنک شدن بیش از حد محافظت می کند. اگر سیاره ما توسط یک پوسته هوا احاطه نشده بود، در عرض یک روز دامنه نوسانات دما به 200 درجه سانتیگراد می رسید. اتمسفر همه چیزهایی را که روی زمین زندگی می کنند از اشعه های مخرب فرابنفش، اشعه ایکس و کیهانی نجات می دهد. جو نقش زیادی در توزیع نور دارد. هوای آن پرتوهای خورشید را به یک میلیون پرتو کوچک می شکند، آنها را پراکنده می کند و روشنایی یکنواخت ایجاد می کند. جو به عنوان هادی صداها عمل می کند.

جو زمین ناهمگن است: در ارتفاعات مختلف چگالی و فشار هوا، دما و ترکیب گاز تغییر می کند. بر اساس رفتار دمای هوای محیط (یعنی دما با ارتفاع افزایش یا کاهش می یابد)، لایه های زیر در آن متمایز می شوند: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر و اگزوسفر. مرزهای بین لایه ها مکث نامیده می شود: 4 مورد از آنها وجود دارد، زیرا مرز بالایی اگزوسفر بسیار مبهم است و اغلب به فضای نزدیک اشاره دارد. ساختار کلی جو را می توان در نمودار پیوست مشاهده کرد.

شکل 1 ساختار جو زمین. اعتبار: وب سایت

پایین ترین لایه اتمسفر، تروپوسفر است که مرز بالایی آن را تروپوپوز می نامند. عرض جغرافیاییمتغیر است و از 8 کیلومتر متغیر است. در قطب تا 20 کیلومتر. در عرض های جغرافیایی گرمسیری در عرض های جغرافیایی متوسط ​​یا معتدل، حد بالایی آن در ارتفاعات 10-12 کیلومتری قرار دارد و در طول سال، حد بالایی تروپوسفر بسته به هجوم تابش خورشیدی، نوساناتی را تجربه می کند. بنابراین، در نتیجه صداگذاری در قطب جنوب زمین توسط سرویس هواشناسی ایالات متحده، مشخص شد که از ماه مارس تا آگوست یا سپتامبر یک سرد شدن مداوم تروپوسفر وجود دارد که در نتیجه برای مدت کوتاهی در ماه اوت یا سپتامبر مرز آن به 11.5 کیلومتر می رسد. سپس، در دوره از سپتامبر تا دسامبر، به سرعت کاهش می یابد و به پایین ترین موقعیت خود - 7.5 کیلومتر می رسد، پس از آن، ارتفاع آن تا ماه مارس تقریباً بدون تغییر باقی می ماند. آن ها تروپوسفر در تابستان به بیشترین ضخامت و در زمستان به نازک ترین خود می رسد.

شایان ذکر است که علاوه بر فصلی، نوسانات روزانه نیز در ارتفاع تروپوپوز وجود دارد. همچنین، موقعیت آن تحت تأثیر طوفان ها و پادسیکلون ها قرار می گیرد: در اول، سقوط می کند، زیرا فشار در آنها کمتر از هوای اطراف است و ثانیاً بر همین اساس افزایش می یابد.

تروپوسفر تا 90 درصد از کل جرم هوای زمین و 9/10 از کل بخار آب را در خود دارد. آشفتگی در اینجا بسیار توسعه یافته است، به ویژه در لایه های نزدیک به سطح و بالاترین، ابرهای همه سطوح ایجاد می شوند، طوفان ها و پادسیکلون ها تشکیل می شوند. و به لطف تجمع گازهای گلخانه ای (دی اکسید کربن، متان، بخار آب) منعکس شده از سطح زمین اشعه های خورشیدتوسعه می دهد اثر گلخانه ای.

اثر گلخانه ای با کاهش دمای هوا در تروپوسفر با ارتفاع همراه است (زیرا زمین گرم شده گرمای بیشتری به لایه های سطحی می دهد). میانگین گرادیان عمودی 0.65 درجه در 100 متر است (یعنی دمای هوا به ازای هر 100 متر افزایش 0.65 درجه سانتیگراد کاهش می یابد). بنابراین اگر نزدیک سطح زمین نزدیک استوا باشد میانگین دمای سالانههوا 26+ و سپس در حد بالایی -70 درجه است. دمای نزدیک به تروپوپوز بالا قطب شمالدر طول سال از -45 درجه در تابستان تا -65 درجه در زمستان متغیر است.

با افزایش ارتفاع، فشار هوا نیز کاهش می‌یابد و تنها 12 تا 20 درصد سطح نزدیک به سطح در مرز فوقانی تروپوسفر است.

در مرز تروپوسفر و لایه پوشاننده استراتوسفر لایه ای از تروپوپوز به ضخامت 1-2 کیلومتر قرار دارد. مرزهای پایین تروپوپوز معمولاً لایه ای از هوا در نظر گرفته می شود که در آن شیب عمودی به 0.2 درجه در 100 متر در مقابل 0.65 درجه / 100 متر در مناطق زیرین تروپوسفر کاهش می یابد.

در tropopause، جریان های هوا با جهت کاملاً مشخص مشاهده می شود، به نام جریان های جت با ارتفاع بالا یا "جریان های جت"، که تحت تاثیر چرخش زمین به دور محور خود و گرم شدن جو با مشارکت تابش خورشیدی تشکیل می شوند. . جریان در مرز مناطق با اختلاف دمای قابل توجه مشاهده می شود. چندین مرکز محلی سازی این جریان ها وجود دارد، به عنوان مثال، قطب شمال، نیمه گرمسیری، زیر قطبی و غیره. دانش محلی سازی جریان های جت برای هواشناسی و هوانوردی بسیار مهم است: اولی از جریان ها برای پیش بینی دقیق تر آب و هوا استفاده می کند، دومی برای ساخت مسیرهای پرواز هواپیما، زیرا در مرزهای جریان ها، گرداب های متلاطم قوی، شبیه گرداب های کوچک وجود دارد که به دلیل عدم وجود ابر در این ارتفاعات، «تلاطم آسمان صاف» نامیده می شود.

تحت تأثیر جریان‌های جت در ارتفاع بالا، شکاف‌ها اغلب در تروپوپوز ایجاد می‌شوند و در برخی مواقع به طور کلی ناپدید می‌شوند، اگرچه دوباره شکل می‌گیرند. این امر به ویژه اغلب در عرض های جغرافیایی نیمه گرمسیری مشاهده می شود که توسط یک جریان قدرتمند نیمه گرمسیری در ارتفاعات غالب است. علاوه بر این، تفاوت لایه های تروپوپوز در دمای محیط منجر به ایجاد شکاف می شود. به عنوان مثال، شکاف بزرگی بین تروپوپوز قطبی گرم و پایین و تروپوپوز بالا و سرد عرض های جغرافیایی استوایی وجود دارد. که در اخیرالایه tropopause از عرض های جغرافیایی معتدل نیز خودنمایی می کند که با دو لایه قبلی: قطبی و گرمسیری شکاف دارد.

لایه دوم جو زمین استراتوسفر است. استراتوسفر را می توان تقریباً به دو منطقه تقسیم کرد. اولین آنها، که تا ارتفاع 25 کیلومتری قرار دارد، با دمای تقریباً ثابت مشخص می شود که برابر با دمای لایه های بالایی تروپوسفر در یک منطقه خاص است. منطقه دوم یا منطقه وارونگی با افزایش دمای هوا تا ارتفاعات تقریباً 40 کیلومتری مشخص می شود. این به دلیل جذب پرتو فرابنفش خورشیدی توسط اکسیژن و ازن رخ می دهد. در قسمت بالایی استراتوسفر، به لطف این گرمایش، دما اغلب مثبت یا حتی قابل مقایسه با دمای هوای سطح است.

در بالای ناحیه وارونگی لایه ای از دمای ثابت وجود دارد که به آن استراتوپوز می گویند و مرز بین استراتوسفر و مزوسفر است. ضخامت آن به 15 کیلومتر می رسد.

برخلاف تروپوسفر، آشفتگی های متلاطم در استراتوسفر نادر است، اما بادهای افقی شدید یا جریان های جت در مناطق باریک در امتداد مرزهای عرض های جغرافیایی معتدل رو به قطب ها می وزند. موقعیت این مناطق ثابت نیست: آنها می توانند جابجا شوند، گسترش یابند یا به طور کلی ناپدید شوند. اغلب جریان های جت به لایه های بالایی تروپوسفر نفوذ می کنند، یا برعکس، توده های هوا از تروپوسفر به لایه های پایین تر استراتوسفر نفوذ می کنند. چنین اختلاط توده های هوا به ویژه در مناطقی از جبهه های جوی معمول است.

بخار آب کمی در استراتوسفر وجود دارد. هوا در اینجا بسیار خشک است و بنابراین ابرهای کمی تشکیل می شود. فقط در ارتفاعات 20-25 کیلومتری و در عرض های جغرافیایی بالا می توانید ابرهای بسیار نازک مرواریدی متشکل از قطرات آب فوق خنک را مشاهده کنید. در طول روز، این ابرها قابل مشاهده نیستند، اما با شروع تاریکی به نظر می رسد که به دلیل روشنایی آنها توسط خورشید که قبلاً در زیر افق غروب کرده است می درخشند.

در همان ارتفاعات (20-25 کیلومتر) در استراتوسفر پایین تر به اصطلاح لایه اوزون وجود دارد - منطقه ای با بالاترین محتوای ازن که تحت تأثیر تابش اشعه ماوراء بنفش خورشیدی تشکیل شده است (شما می توانید در مورد این بیشتر بدانید. پردازش در صفحه). لایه اوزون یا اوزونوسفر برای حفظ حیات همه موجودات زنده در خشکی و جذب پرتوهای مرگبار فرابنفش با طول موج تا 290 نانومتر از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. به همین دلیل است که موجودات زنده بالای لایه اوزون زندگی نمی کنند، این مرز بالای توزیع حیات در زمین است.

ازن نیز تغییر می کند میدانهای مغناطیسیاتم ها به مولکول ها متلاشی می شوند، یونیزاسیون اتفاق می افتد، گازها و سایر ترکیبات شیمیایی تشکیل می شوند.

لایه ای از جو که در بالای استراتوسفر قرار دارد، مزوسفر نامیده می شود. با کاهش دمای هوا با ارتفاع با شیب عمودی متوسط ​​0.25-0.3 درجه در 100 متر مشخص می شود که منجر به تلاطم شدید می شود. در مرزهای بالای مزوسفر، در منطقه ای به نام مزوپوز، دمایی تا 138- درجه سانتیگراد ثبت شد که حداقل مطلق برای کل جو زمین به عنوان یک کل است.

در اینجا، در درون مزوپوز، مرز پایینی ناحیه جذب فعال پرتو ایکس و تابش فرابنفش موج کوتاه از خورشید قرار دارد. این فرآیند انرژی را انتقال حرارت تابشی می نامند. در نتیجه گاز گرم شده و یونیزه می شود که باعث درخشش جو می شود.

در ارتفاعات 75-90 کیلومتری در مرزهای بالای مزوسفر، ابرهای خاصی مشاهده شد که مناطق وسیعی را در مناطق قطبی سیاره اشغال کردند. این ابرها به دلیل درخشششان در هنگام غروب که در اثر انعکاس نور خورشید از بلورهای یخی که این ابرها از آن تشکیل شده اند، شب تاب نامیده می شوند.

فشار هوا در مزوپوز 200 برابر کمتر از سطح زمین است. این نشان می دهد که تقریباً تمام هوای جو در 3 لایه پایین تر آن متمرکز است: تروپوسفر، استراتوسفر و مزوسفر. لایه های پوشاننده، ترموسفر و اگزوسفر، تنها 0.05 درصد از جرم کل جو را تشکیل می دهند.

ترموسفر در ارتفاعات 90 تا 800 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد.

ترموسفر با افزایش مداوم دمای هوا تا ارتفاعات 200-300 کیلومتر مشخص می شود، جایی که می تواند به 2500 درجه سانتیگراد برسد. دما به دلیل جذب اشعه ایکس و اشعه فرابنفش با طول موج کوتاه خورشید توسط مولکول های گاز افزایش می یابد. در ارتفاع 300 کیلومتری از سطح دریا، افزایش دما متوقف می شود.

همزمان با افزایش دما، فشار و در نتیجه چگالی هوای اطراف کاهش می یابد. بنابراین اگر در مرزهای پایین ترموسفر چگالی 1.8 × 10-8 g/cm 3 باشد، در مرزهای بالایی آن قبلاً 1.8 × 10 -15 g/cm 3 است که تقریباً معادل 10 میلیون تا 1 میلیارد ذره است. در هر 1 سانتی متر 3.

تمام مشخصات ترموسفر، مانند ترکیب هوا، دما، چگالی آن، در معرض نوسانات شدید هستند: بسته به موقعیت جغرافیایی، فصل سال و زمان روز. حتی محل مرز بالایی ترموسفر نیز تغییر می کند.

بالاترین لایه جو را اگزوسفر یا لایه پراکنده می نامند. حد پایین آن دائماً در محدوده های بسیار گسترده در حال تغییر است. ارتفاع متوسط ​​690-800 کیلومتر در نظر گرفته شده است. در جایی نصب می شود که احتمال برخورد بین مولکولی یا بین اتمی نادیده گرفته شود، یعنی. میانگین مسافتی که یک مولکول متحرک پر هرج و مرج قبل از برخورد با مولکول مشابه دیگری (به اصطلاح مسیر آزاد) طی خواهد کرد به قدری زیاد خواهد بود که در واقع مولکول ها با احتمال نزدیک به صفر برخورد نخواهند کرد. لایه ای که پدیده توصیف شده در آن رخ می دهد مکث حرارتی نامیده می شود.

مرز بالایی اگزوسفر در ارتفاعات 2-3 هزار کیلومتری قرار دارد. بسیار تار شده و به تدریج به خلاء نزدیک به فضا تبدیل می شود. گاهی اوقات، به همین دلیل، اگزوسفر را بخشی از فضای بیرونی در نظر می گیرند و حد بالایی آن را ارتفاع 190 هزار کیلومتری در نظر می گیرند که در آن تأثیر فشار تابش خورشید بر سرعت اتم های هیدروژن از جاذبه گرانشی بیشتر می شود. زمین. این به اصطلاح است تاج زمین که از اتم های هیدروژن تشکیل شده است. چگالی تاج زمین بسیار کم است: تنها 1000 ذره در سانتی متر مکعب، اما این عدد بیش از 10 برابر بیشتر از غلظت ذرات در فضای بین سیاره ای است.

به دلیل نادر بودن شدید هوا در اگزوسفر، ذرات در مدارهای بیضی شکل بدون برخورد با یکدیگر در اطراف زمین حرکت می کنند. برخی از آنها که در امتداد مسیرهای باز یا هذلولی با سرعت کیهانی حرکت می کنند (اتم های هیدروژن و هلیوم)، اتمسفر را ترک کرده و به فضای بیرونی می روند، به همین دلیل است که اگزوسفر را کره پراکنده می نامند.

جو مخلوطی از گازهای مختلف است. از سطح زمین تا ارتفاع 900 کیلومتری امتداد می یابد و از سیاره در برابر طیف مضر تابش خورشیدی محافظت می کند و حاوی گازهای لازم برای تمام حیات روی این سیاره است. جو گرمای خورشید را به دام می اندازد و سطح زمین را گرم می کند و آب و هوای مطلوبی ایجاد می کند.

ترکیب اتمسفر

جو زمین عمدتاً از دو گاز - نیتروژن (78٪) و اکسیژن (21٪) تشکیل شده است. علاوه بر این، حاوی ناخالصی های دی اکسید کربن و سایر گازها است. در جو به شکل بخار، قطرات رطوبت در ابرها و بلورهای یخ وجود دارد.

لایه های جو

جو از لایه های زیادی تشکیل شده است که هیچ مرز مشخصی بین آنها وجود ندارد. دمای لایه های مختلف به طور قابل توجهی با یکدیگر متفاوت است.

مگنتوسفر بدون هوا اینجاست که بیشتر ماهواره های زمین در خارج از جو زمین پرواز می کنند. اگزوسفر (450-500 کیلومتر از سطح). تقریبا بدون گاز. برخی از ماهواره های هواشناسی در اگزوسفر پرواز می کنند. ترموسفر (80-450 کیلومتر) مشخص می شود دمای بالا، در لایه بالایی به 1700 درجه سانتیگراد می رسد. مزوسفر (50-80 کیلومتر). در این منطقه با افزایش ارتفاع، دما کاهش می یابد. اینجاست که بیشتر شهاب سنگ ها (قطعاتی از سنگ های فضایی) که وارد جو می شوند می سوزند. استراتوسفر (15-50 کیلومتر). حاوی لایه ازن، یعنی لایه ای از ازن که تابش فرابنفش خورشید را جذب می کند. این باعث می شود دمای نزدیک به سطح زمین افزایش یابد. هواپیماهای جت معمولاً اینجا پرواز می کنند زیرا دید در این لایه بسیار خوب است و تقریبا هیچ تداخلی ناشی از شرایط آب و هوایی وجود ندارد. تروپوسفر. ارتفاع آن از 8 تا 15 کیلومتر از سطح زمین متغیر است. در اینجا است که آب و هوای سیاره شکل می گیرد، زیرا در این لایه حاوی بیشترین بخار آب، گرد و غبار و باد است. دما با فاصله گرفتن از سطح زمین کاهش می یابد.

فشار اتمسفر

اگرچه ما آن را احساس نمی کنیم، اما لایه هایی از جو بر سطح زمین فشار وارد می کنند. در نزدیکی سطح بالاترین سطح است و با دور شدن از آن به تدریج کاهش می یابد. این بستگی به تفاوت دمای بین خشکی و اقیانوس دارد و بنابراین در مناطقی که در همان ارتفاع از سطح دریا قرار دارند، اغلب فشارهای متفاوتی وجود دارد. فشار کم آب و هوای مرطوب را به ارمغان می آورد، در حالی که فشار بالا معمولاً هوای صاف را به ارمغان می آورد.

حرکت توده های هوا در جو

و فشارها لایه های پایینی جو را مجبور به مخلوط شدن می کنند. بادهایی که از نواحی می وزند اینگونه است فشار بالادر منطقه پایین در بسیاری از مناطق، بادهای محلی نیز به دلیل تفاوت درجه حرارت بین خشکی و دریا به وجود می آیند. کوه ها نیز تأثیر بسزایی در جهت بادها دارند.

اثر گلخانه ای

دی اکسید کربن و سایر گازهایی که جو زمین را تشکیل می دهند گرمای خورشید را به دام می اندازند. این فرآیند معمولاً اثر گلخانه ای نامیده می شود، زیرا از بسیاری جهات یادآور گردش گرما در گلخانه ها است. اثر گلخانه ای باعث گرم شدن کره زمین در کره زمین می شود. در مناطق پرفشار - پاد سیکلون - هوای آفتابی صاف غروب می کند. در مناطق فشار کم- طوفان - آب و هوا معمولا ناپایدار است. گرما و نور وارد جو می شود. گازها گرمای منعکس شده از سطح زمین را به دام می اندازند و در نتیجه باعث افزایش دما در زمین می شوند.

لایه اوزون خاصی در استراتوسفر وجود دارد. ازن بیشتر تابش فرابنفش خورشید را مسدود می کند و از زمین و تمام حیات روی آن در برابر آن محافظت می کند. دانشمندان دریافته اند که علت تخریب لایه اوزون گازهای دی اکسید کلروفلوئوروکربن ویژه موجود در برخی از آئروسل ها و تجهیزات تبرید است. بر فراز قطب شمال و قطب جنوب، حفره های عظیمی در لایه اوزون کشف شده است که به افزایش میزان تشعشعات فرابنفش مؤثر بر سطح زمین کمک می کند.

ازن در اتمسفر پایین در نتیجه بین تشعشعات خورشیدی و دودهای خروجی مختلف و گازها تشکیل می شود. معمولاً در سراسر جو پراکنده می شود، اما اگر یک لایه بسته از هوای سرد زیر یک لایه هوای گرم تشکیل شود، ازن متمرکز شده و مه دود ایجاد می شود. متأسفانه، این نمی تواند جایگزین تلفات ازن در کشور شود سوراخ های ازناوه

در این عکس ماهواره ای سوراخی در لایه اوزون بر فراز قطب جنوب به وضوح قابل مشاهده است. اندازه سوراخ متفاوت است، اما دانشمندان معتقدند که به طور مداوم در حال رشد است. تلاش هایی برای کاهش سطح گازهای خروجی در جو انجام می شود. آلودگی هوا باید کاهش یابد و از سوخت های بدون دود در شهرها استفاده شود. دود برای بسیاری از افراد باعث تحریک چشم و خفگی می شود.

پیدایش و تکامل جو زمین

جو مدرن زمین نتیجه تکامل طولانی مدت است. این در نتیجه اقدامات ترکیبی عوامل زمین شناسی و فعالیت حیاتی موجودات به وجود آمد. در سراسر تاریخ زمین شناسیجو زمین دستخوش چندین تغییر عمیق شده است. بر اساس داده های زمین شناسی و مقدمات نظری، جو اولیه زمین جوان، که حدود 4 میلیارد سال پیش وجود داشته است، می تواند از مخلوطی از گازهای بی اثر و نجیب با مقدار کمی نیتروژن غیر فعال تشکیل شده باشد (N.A. Yasamanov, 1985; A. S. Monin, 1987؛ O. G. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991, 1993. در حال حاضر، دیدگاه در مورد ترکیب و ساختار جو اولیه تا حدودی تغییر کرده است. جو اولیه (پیش جو) در اولین مرحله پیش سیاره ای، یعنی بیشتر از 4.2 میلیارد. سال، می تواند از مخلوطی از متان، آمونیاک و دی اکسید کربن تشکیل شده باشد.در نتیجه گاززدایی گوشته و فرآیندهای هوازدگی فعال در سطح زمین، بخار آب، ترکیبات کربن به شکل CO 2 و CO، گوگرد و آن ترکیبات شروع به ورود به اتمسفر و همچنین اسیدهای هالوژن قوی - HCI، HF، HI و اسید بوریک، که توسط متان، آمونیاک، هیدروژن، آرگون و برخی دیگر از گازهای نجیب در جو تکمیل شد.این جو اولیه بسیار نازک بود. بنابراین، دمای سطح زمین نزدیک به دمای تعادل تابشی بود (A. S. Monin، 1977).

با گذشت زمان، ترکیب گاز اتمسفر اولیه تحت تأثیر فرآیندهای هوازدگی سنگ های بیرون زده روی سطح زمین، فعالیت سیانوباکتری ها و جلبک های سبز آبی، فرآیندهای آتشفشانی و عمل نور خورشید شروع به تغییر کرد. این منجر به تجزیه متان به دی اکسید کربن، آمونیاک به نیتروژن و هیدروژن شد. دی اکسید کربن که به آرامی به سطح زمین فرو رفت و نیتروژن شروع به تجمع در جو ثانویه کرد. به لطف فعالیت حیاتی جلبک های سبز آبی، اکسیژن در فرآیند فتوسنتز شروع به تولید کرد، اما در ابتدا عمدتاً صرف "اکسیداسیون گازهای جوی و سپس سنگ ها" شد. در همان زمان، آمونیاک اکسید شده به نیتروژن مولکولی، شروع به تجمع شدید در جو کرد. فرض بر این است که مقدار قابل توجهی از نیتروژن در جو مدرن باقی مانده است. متان و مونوکسید کربن به دی اکسید کربن اکسید شدند. گوگرد و سولفید هیدروژن به SO 2 و SO 3 اکسید شدند که به دلیل تحرک و سبکی زیاد، به سرعت از جو حذف شدند. بنابراین، جو ناشی از یک جو کاهنده، همانطور که در دوره آرکئن و پروتروزوییک اولیه بود، به تدریج به یک اتمسفر اکسید کننده تبدیل شد.

دی اکسید کربن هم در نتیجه اکسیداسیون متان و هم در نتیجه گاززدایی گوشته و هوازدگی سنگ ها وارد جو شد. در صورتی که تمام دی اکسید کربن آزاد شده در کل تاریخ زمین در اتمسفر حفظ شود، فشار جزئی آن در حال حاضر می تواند مانند زهره شود (O. Sorokhtin, S. A. Ushakov, 1991). اما روی زمین روند معکوس در کار بود. بخش قابل توجهی از دی اکسید کربن اتمسفر در هیدروسفر حل شد که در آن توسط هیدروبیونت ها برای ساختن پوسته هایشان استفاده شد و به طور بیوژنیک به کربنات تبدیل شد. متعاقبا لایه های ضخیمی از کربنات های شیمیایی و آلی از آنها تشکیل شد.

اکسیژن از سه منبع وارد جو شد. برای مدت طولانی، از لحظه پیدایش زمین، در جریان گاززدایی گوشته آزاد می‌شد و عمدتاً صرف فرآیندهای اکسیداتیو می‌شد. منبع دیگر اکسیژن، تفکیک بخار آب توسط تابش سخت ماوراء بنفش خورشید بود. ظواهر؛ اکسیژن آزاد در جو منجر به مرگ بیشتر پروکاریوت هایی شد که در شرایط کاهشی زندگی می کردند. موجودات پروکاریوتی زیستگاه خود را تغییر دادند. آنها سطح زمین را در اعماق و مناطقی که شرایط بازیابی هنوز در آنجا باقی مانده بود، رها کردند. یوکاریوت ها جایگزین آنها شدند، که شروع به تبدیل انرژیک دی اکسید کربن به اکسیژن کردند.

در طول دوره آرکئن و بخش قابل توجهی از پروتروزوئیک، تقریباً تمام اکسیژن حاصل از هر دو روش بیوژنیک و بیوژنیک عمدتاً صرف اکسیداسیون آهن و گوگرد می شد. در پایان پروتروزوئیک، تمام آهن های دو ظرفیتی فلزی واقع در سطح زمین یا اکسید شده یا به درون هسته زمین حرکت کردند. این باعث شد که فشار جزئی اکسیژن در جو پروتروزوییک اولیه تغییر کند.

در اواسط پروتروزوییک، غلظت اکسیژن در جو به نقطه ژوری رسید و به 0.01٪ از سطح مدرن رسید. از این زمان، اکسیژن شروع به انباشته شدن در جو کرد و احتمالاً در پایان ریفین محتوای آن به نقطه پاستور (0.1٪ از سطح مدرن) رسیده است. این احتمال وجود دارد که لایه اوزون در دوره وندیان ظاهر شده و هرگز ناپدید نشده باشد.

ظهور اکسیژن آزاد در اتمسفر زمینتکامل زندگی را تحریک کرد و منجر به ظهور اشکال جدید با متابولیسم پیشرفته تر شد. اگر جلبک‌های تک سلولی یوکاریوتی و سیانیا که در ابتدای پروتروزوئیک ظاهر شدند، تنها به 3-10 درصد از غلظت امروزی آن نیاز به اکسیژن در آب داشتند، پس با ظهور متازوآهای غیراسکلتی در پایان وندیان اولیه، یعنی حدود 650 میلیون سال پیش، غلظت اکسیژن در جو باید به طور قابل توجهی بالاتر باشد. از این گذشته، Metazoa از تنفس اکسیژن استفاده کرد و این مستلزم آن بود که فشار جزئی اکسیژن به یک سطح بحرانی برسد - نقطه پاستور. در این مورد، فرآیند تخمیر بی‌هوازی با یک متابولیسم اکسیژن امیدوارکننده‌تر و پیشرونده‌تر جایگزین شد.

پس از این، تجمع بیشتر اکسیژن در جو زمین بسیار سریع اتفاق افتاد. افزایش تدریجی حجم جلبک های سبز آبی به دستیابی به سطح اکسیژن لازم برای حمایت از زندگی دنیای حیوانات در جو کمک کرد. تثبیت خاصی از محتوای اکسیژن در جو از لحظه ای که گیاهان به زمین رسیدند - تقریباً 450 میلیون سال پیش - رخ داد. ظهور گیاهان در خشکی، که در دوره سیلورین رخ داد، منجر به تثبیت نهایی سطح اکسیژن در جو شد. از آن زمان به بعد، غلظت آن در محدوده های نسبتاً باریکی در نوسان بود و هرگز از محدودیت های وجود زندگی فراتر نمی رفت. غلظت اکسیژن در جو از زمان ظهور گیاهان گلدار به طور کامل تثبیت شده است. این اتفاق در اواسط اتفاق افتاد دوره کرتاسه، یعنی حدود 100 میلیون سال پیش

بخش عمده ای از نیتروژن در مراحل اولیه توسعه زمین، عمدتا به دلیل تجزیه آمونیاک، تشکیل شد. با ظهور موجودات، فرآیند اتصال نیتروژن جو به مواد آلی و دفن آن در رسوبات دریایی آغاز شد. پس از رسیدن ارگانیسم ها به خشکی، نیتروژن شروع به دفن در رسوبات قاره ای کرد. فرآیندهای پردازش نیتروژن آزاد به ویژه با ظهور گیاهان زمینی تشدید شد.

در نوبت کریپتوزوئیک و فانوزوئیک، یعنی حدود 650 میلیون سال پیش، محتوای دی اکسید کربن در اتمسفر به یک دهم درصد کاهش یافت و اخیراً، تقریباً 10 تا 20 میلیون سال، به مقداری نزدیک به سطح مدرن رسیده است. پیش.

بنابراین، ترکیب گاز اتمسفر نه تنها فضای زندگی را برای موجودات فراهم می کرد، بلکه ویژگی های فعالیت زندگی آنها را تعیین کرد و به سکونت و تکامل کمک کرد. اختلالات در حال ظهور در توزیع آنچه برای موجودات مفید است ترکیب گازجو به دلایل کیهانی و سیاره ای منجر به انقراض های دسته جمعیجهان ارگانیک، که به طور مکرر در طول کریپتوزوئیک و در مرزهای خاصی از تاریخ فانروزوئیک رخ داده است.

توابع قومی اتمسفر

جو زمین مواد، انرژی لازم را فراهم می کند و جهت و سرعت فرآیندهای متابولیک را تعیین می کند. ترکیب گاز جو مدرن برای وجود و توسعه حیات بهینه است. به عنوان منطقه ای که آب و هوا و اقلیم در آن شکل می گیرد، جو باید شرایط راحتی را برای زندگی مردم، حیوانات و پوشش گیاهی ایجاد کند. انحراف در یک جهت یا دیگری در کیفیت هوای جویو شرایط آب و هواییايجاد كردن شرایط شدیدبرای زندگی دنیای حیوانات و گیاهان، از جمله انسان.

جو زمین نه تنها شرایط موجودیت بشر را فراهم می کند، بلکه عامل اصلی تکامل قوم کره است. در عین حال، معلوم می شود که منبع انرژی و مواد خام برای تولید است. به طور کلی اتمسفر عاملی است که سلامت انسان را حفظ می کند و برخی از مناطق به دلیل شرایط فیزیکی-جغرافیایی و کیفیت هوای جوی به عنوان مناطق تفریحی و مناطقی برای درمان و تفریح ​​مردم آسایشگاه- تفرجگاه در نظر گرفته شده است. بنابراین، فضا عامل تأثیرگذاری زیبایی شناختی و احساسی است.

توابع قوم‌کره و تکنوسفر جو که اخیراً تعریف شده‌اند (E. D. Nikitin, N. A. Yasamanov, 2001) نیاز به مطالعه مستقل و عمیق دارند. بنابراین، مطالعه توابع انرژی اتمسفر، هم از نقطه نظر وقوع و عملکرد فرآیندهایی که به محیط زیست آسیب می رسانند و هم از نقطه نظر تأثیر بر سلامت و رفاه مردم بسیار مرتبط است. در این مورد ما در مورددر مورد انرژی طوفان ها و پاد سیکلون ها، گرداب های جوی، فشار جوو سایر پدیده های شدید جوی که استفاده مؤثر از آنها به حل موفقیت آمیز مشکل به دست آوردن غیر آلاینده کمک می کند. محیطمنابع انرژی جایگزین. به هر حال، محیط هوا، به ویژه آن قسمت از آن که در بالای اقیانوس جهانی قرار دارد، منطقه ای است که در آن مقدار عظیمی از انرژی آزاد آزاد می شود.

مثلاً مشخص شد که طوفان های استواییبا قدرت متوسط، فقط در یک روز انرژی معادل انرژی 500 هزار آزاد می کنند. بمب های اتمی، در هیروشیما و ناکازاکی افتاد. در 10 روز از وجود چنین طوفانی انرژی به اندازه ای آزاد می شود که برای 600 سال تمام نیازهای انرژی کشوری مانند آمریکا را تامین کند.

که در سال های گذشتهتعداد زیادی کار از دانشمندان علوم طبیعی منتشر شده است که به یک درجه یا دیگری مربوط به جنبه های مختلف فعالیت و تأثیر جو بر فرآیندهای زمینی است که نشان دهنده تشدید تعاملات بین رشته ای در علوم طبیعی مدرن است. در عین حال، نقش یکپارچه برخی از جهات آن آشکار می شود که در این میان باید به جهت عملکردی-اکولوژیکی در ژئواکولوژی اشاره کرد.

این جهت باعث تحریک تجزیه و تحلیل و تعمیم نظری در مورد عملکردهای بوم شناختی و نقش سیاره ای ژئوسفرهای مختلف می شود و این به نوبه خود پیش نیاز مهمی برای توسعه روش شناسی و مبانی علمی برای مطالعه کل نگر سیاره ما است. استفاده منطقیو حفاظت از منابع طبیعی آن

جو زمین از چندین لایه تشکیل شده است: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، ترموسفر، یونوسفر و اگزوسفر. در بالای تروپوسفر و پایین استراتوسفر یک لایه غنی شده با ازن وجود دارد که به آن سپر ازن می گویند. الگوهای خاصی (روزانه، فصلی، سالانه و غیره) در توزیع ازن ایجاد شده است. جو از زمان پیدایش خود بر روند فرآیندهای سیاره ای تأثیر گذاشته است. ترکیب اولیه جو کاملاً متفاوت از زمان حاضر بود، اما با گذشت زمان سهم و نقش نیتروژن مولکولی به طور پیوسته افزایش یافت، حدود 650 میلیون سال پیش اکسیژن آزاد ظاهر شد که مقدار آن به طور مداوم افزایش یافت، اما غلظت دی اکسید کربن بر این اساس کاهش یافت. تحرک بالای جو، ترکیب گاز آن و حضور ذرات معلق در هوا نقش برجسته و مشارکت فعال آن را در انواع فرآیندهای زمین شناسی و بیوسفر تعیین می کند. جو نقش زیادی در توزیع مجدد انرژی خورشیدی و توسعه فاجعه‌بار ایفا می‌کند پدیده های طبیعیو بلایا تاثیر منفیبر دنیای ارگانیکو سیستم های طبیعی تحت تأثیر گرداب های جوی قرار می گیرند - گردبادها (گردبادها)، طوفان ها، طوفان ها، طوفان ها و سایر پدیده ها. منابع اصلی آلودگی همراه با عوامل طبیعیانجام دادن اشکال مختلف فعالیت اقتصادیشخص اثرات انسانی بر جو نه تنها در ظاهر آئروسل های مختلف و گازهای گلخانه ای، بلکه در افزایش مقدار بخار آب نیز بیان می شود و به صورت مه دود و مه خود را نشان می دهد. باران اسیدی. گازهای گلخانه ای رژیم دمایی سطح زمین را تغییر می دهند، انتشار برخی از گازها حجم لایه ازن را کاهش می دهد و به تشکیل سوراخ های ازن کمک می کند. نقش قوم کره جو زمین بسیار زیاد است.

نقش جو در فرآیندهای طبیعی

اتمسفر سطحی، در حالت میانی خود بین لیتوسفر و فضای بیرونی و ترکیب گاز آن، شرایطی را برای زندگی موجودات ایجاد می کند. در عین حال، بسته به کمیت، ماهیت و فرکانس بارش جویفرکانس و شدت بادها و به ویژه دمای هوا تعیین کننده هوازدگی و شدت تخریب سنگ ها، انتقال و تجمع مواد آواری است. جو یکی از اجزای اصلی سیستم اقلیمی است. دما و رطوبت هوا، ابری و بارندگی، باد - همه اینها آب و هوا را مشخص می کند، یعنی تغییر مداوم وضعیت جو. در عین حال، همین مؤلفه‌ها آب و هوا را مشخص می‌کنند، یعنی متوسط ​​رژیم آب و هوایی بلندمدت.

ترکیب گازها، وجود ابرها و ناخالصی‌های مختلف که ذرات آئروسل (خاکستر، غبار، ذرات بخار آب) نامیده می‌شوند، ویژگی‌های عبور تابش خورشید از جو را تعیین می‌کنند و از فرار تشعشعات حرارتی زمین جلوگیری می‌کنند. به فضای بیرونی

جو زمین بسیار متحرک است. فرآیندهایی که در آن به وجود می آید و تغییر در ترکیب گاز، ضخامت، کدر بودن، شفافیت و وجود ذرات معین آئروسل در آن بر آب و هوا و اقلیم تأثیر می گذارد.

عمل و جهت فرآیندهای طبیعی و همچنین حیات و فعالیت روی زمین توسط تابش خورشید تعیین می شود. 99.98 درصد از گرمای تامین شده به سطح زمین را تامین می کند. هر سال این مقدار 134*1019 کیلوکالری است. این مقدار گرما را می توان با سوزاندن 200 میلیارد تن به دست آورد. زغال سنگ. ذخایر هیدروژنی که این جریان انرژی گرما هسته‌ای را در جرم خورشید ایجاد می‌کند، حداقل تا 10 میلیارد سال دیگر، یعنی برای مدتی دو برابر بیشتر از زمان وجود سیاره ما و خودش، باقی خواهد ماند.

حدود 1/3 از مقدار کل انرژی خورشیدی که به مرز بالایی جو می رسد به فضا بازتاب می شود، 13٪ توسط لایه اوزون جذب می شود (تقریباً تمام اشعه ماوراء بنفش). 7٪ - بقیه جو و تنها 44٪ به سطح زمین می رسد. کل تابش خورشیدی که در روز به زمین می رسد برابر با انرژی است که بشر در نتیجه سوزاندن انواع سوخت در هزاره گذشته دریافت کرده است.

میزان و ماهیت توزیع تابش خورشیدی در سطح زمین به شدت به ابری بودن و شفافیت جو بستگی دارد. میزان تابش پراکنده تحت تأثیر ارتفاع خورشید از افق، شفافیت جو، محتوای بخار آب، گرد و غبار، مقدار کل دی اکسید کربن و غیره است.

حداکثر مقدار تابش پراکنده به مناطق قطبی می رسد. هر چه خورشید بالاتر از افق پایین تر باشد، گرمای کمتری وارد یک منطقه معین از زمین می شود.

شفافیت جوی و ابری بودن از اهمیت بالایی برخوردار است. در یک روز تابستانی ابری معمولا سردتر از یک روز صاف است، زیرا ابری شدن روز از گرم شدن سطح زمین جلوگیری می کند.

غبارآلودگی جو نقش عمده ای در توزیع گرما دارد. ذرات جامد ریز پراکنده گرد و غبار و خاکستر موجود در آن که بر شفافیت آن تأثیر می گذارد، بر توزیع تابش خورشیدی تأثیر منفی می گذارد که بیشتر آن منعکس می شود. ذرات ریز از دو طریق وارد جو می شوند: یا خاکستری که در طی فوران های آتشفشانی ساطع می شود، یا گرد و غبار صحرا که توسط بادهای مناطق خشک استوایی و نیمه گرمسیری حمل می شود. به خصوص مقدار زیادی از چنین گرد و غباری در هنگام خشکسالی تشکیل می شود، زمانی که جریان هوای گرم آن را به لایه های بالایی جو می برد و می تواند در آنجا باقی بماند. مدت زمان طولانی. پس از فوران آتشفشان کراکاتوآ در سال 1883، گرد و غباری که ده ها کیلومتر به جو پرتاب شد، حدود 3 سال در استراتوسفر باقی ماند. در نتیجه فوران آتشفشان El Chichon (مکزیک) در سال 1985، گرد و غبار به اروپا رسید و بنابراین دمای سطح کمی کاهش یافت.

جو زمین حاوی مقادیر متغیر بخار آب است. به صورت مطلق وزن یا حجم، مقدار آن از 2 تا 5 درصد متغیر است.

بخار آب، مانند دی اکسید کربن، اثر گلخانه ای را افزایش می دهد. در ابرها و مه هایی که در جو به وجود می آیند، فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی عجیبی رخ می دهد.

منبع اصلی بخار آب به جو سطح اقیانوس جهانی است. سالانه لایه ای از آب به ضخامت 95 تا 110 سانتی متر از آن تبخیر می شود که بخشی از رطوبت پس از متراکم شدن به اقیانوس باز می گردد و دیگری توسط جریان های هوا به سمت قاره ها هدایت می شود. در مناطق با اقلیم مرطوب متغیر، بارش خاک را مرطوب می کند و در اقلیم مرطوب، ذخایر آب زیرزمینی ایجاد می کند. بنابراین، جو یک تجمع کننده رطوبت و یک مخزن بارش است. و مه هایی که در اتمسفر ایجاد می شوند رطوبت پوشش خاک را تامین می کنند و در نتیجه نقش تعیین کننده ای در توسعه گیاهان و جانوران ایفا می کنند.

رطوبت اتمسفر به دلیل تحرک جو در سطح زمین پخش می شود. با سیستم بسیار پیچیده بادها و توزیع فشار مشخص می شود. با توجه به اینکه جو در حرکت مداوم است، ماهیت و مقیاس توزیع جریان و فشار باد دائماً در حال تغییر است. مقیاس گردش از ریزهواشناسی، با اندازه تنها چند صد متر، تا مقیاس جهانی چند ده هزار کیلومتری متفاوت است. گردابه های جوی عظیم در ایجاد سیستم های جریان هوا در مقیاس بزرگ شرکت می کنند و گردش کلی جو را تعیین می کنند. علاوه بر این، آنها منابع پدیده های جوی فاجعه بار هستند.

توزیع آب و هوا و شرایط آب و هواییو عملکرد ماده زنده اگر فشار اتمسفر در محدوده های کوچک نوسان داشته باشد، نقش تعیین کننده ای در رفاه مردم و رفتار حیوانات ندارد و بر عملکرد فیزیولوژیکی گیاهان تأثیر نمی گذارد. تغییرات فشار معمولاً با پدیده های پیشانی و تغییرات آب و هوایی همراه است.

فشار اتمسفر برای تشکیل باد از اهمیت اساسی برخوردار است که به عنوان یک عامل تسکین دهنده، تأثیر شدیدی بر دنیای حیوانات و گیاهان دارد.

باد می تواند رشد گیاه را سرکوب کند و در عین حال انتقال بذر را تقویت کند. نقش باد در شکل دادن به شرایط آب و هوایی و آب و هوایی بسیار زیاد است. همچنین به عنوان تنظیم کننده جریان های دریا عمل می کند. باد به عنوان یکی از عوامل برون زا به فرسایش و کاهش تورم مواد هوازده در فواصل طولانی کمک می کند.

نقش اکولوژیکی و زمین شناسی فرآیندهای جوی

کاهش شفافیت اتمسفر به دلیل ظهور ذرات آئروسل و گرد و غبار جامد در آن بر توزیع تابش خورشیدی، افزایش آلبدو یا بازتابش تأثیر می گذارد. واکنش‌های شیمیایی مختلفی که باعث تجزیه ازن و تولید ابرهای مرواریدی متشکل از بخار آب می‌شوند به همین نتیجه منجر می‌شوند. تغییرات جهانی در بازتاب، و همچنین تغییرات در گازهای جوی، عمدتا گازهای گلخانه ای، مسئول تغییرات آب و هوایی هستند.

گرمای ناهموار که باعث اختلاف فشار اتمسفر در قسمت‌های مختلف سطح زمین می‌شود، منجر به گردش اتمسفر، که از ویژگی های متمایز تروپوسفر است. هنگامی که اختلاف فشار رخ می دهد، هوا از مناطق خارج می شود فشار خون بالابه منطقه فشار کم. این حرکات توده های هوا، همراه با رطوبت و دما، ویژگی های اصلی اکولوژیکی و زمین شناسی فرآیندهای جوی را تعیین می کنند.

باد بسته به سرعت، کارهای زمین شناسی مختلفی را روی سطح زمین انجام می دهد. با سرعت 10 متر بر ثانیه، شاخه های ضخیم درختان را تکان می دهد، گرد و غبار را بلند کرده و حمل می کند. ماسه ریز; شاخه های درخت را با سرعت 20 متر بر ثانیه می شکند، شن و ماسه را حمل می کند. با سرعت 30 متر بر ثانیه (طوفان) سقف خانه ها را می شکند، درختان را از ریشه می کند، تیرها را می شکند، سنگریزه ها را جابجا می کند و قلوه سنگ ها را با خود حمل می کند و باد طوفانی با سرعت 40 متر بر ثانیه خانه ها را ویران می کند، برق را می شکند و خراب می کند. قطب های خط، درختان بزرگ را ریشه کن می کند.

گردبادها و گردبادها (گردبادها) - گرداب های جوی که در فصل گرم و با قدرت زیاد به وجود می آیند. جبهه های جویبا سرعت 100 متر بر ثانیه. Squalls گردبادهای افقی با سرعت باد طوفانی (تا 60-80 متر بر ثانیه) هستند. آنها اغلب با باران های شدید و رعد و برق همراه هستند که از چند دقیقه تا نیم ساعت طول می کشد. اسکال ها مناطقی به عرض 50 کیلومتر را پوشش می دهند و مسافتی بین 200 تا 250 کیلومتر را طی می کنند. طوفان شدید در مسکو و منطقه مسکو در سال 1998 به سقف بسیاری از خانه ها آسیب رساند و درختان را فرو ریخت.

گردباد، نامیده می شود آمریکای شمالیگردبادها گرداب های جوی قیفی شکل قدرتمندی هستند که اغلب با آنها همراه است ابرهای طوفانی. اینها ستون هایی از هوا هستند که در وسط با قطر چند ده تا صدها متر در حال کاهش است. گردباد ظاهری شبیه قیف دارد که بسیار شبیه به خرطوم فیل است که از ابرها پایین می آید یا از سطح زمین بالا می آید. گردباد با دارا بودن نادر شدن شدید و سرعت چرخش بالا تا چند صد کیلومتر حرکت می کند و گرد و غبار، آب از مخازن و اجسام مختلف را به داخل می کشد. گردبادهای قدرتمندهمراه با رعد و برق، باران هستند و قدرت تخریب زیادی دارند.

گردبادها به ندرت در زیر قطبی یا مناطق استواییجایی که مدام سرد یا گرم است. گردبادهای کمی در اقیانوس باز وجود دارد. گردبادها در اروپا، ژاپن، استرالیا، ایالات متحده آمریکا و در روسیه به ویژه در منطقه مرکزی زمین سیاه، در مناطق مسکو، یاروسلاول، نیژنی نووگورود و ایوانوو شایع هستند.

گردبادها اتومبیل ها، خانه ها، کالسکه ها و پل ها را بلند و جابه جا می کنند. بخصوص گردبادهای مخرب(گردباد) مشاهده شده در ایالات متحده آمریکا. هر ساله از 450 تا 1500 گردباد با میانگین تلفات حدود 100 نفر رخ می دهد. گردبادها فرآیندهای فاجعه بار جوی سریع الاثر هستند. آنها فقط در 20-30 دقیقه تشکیل می شوند و طول عمر آنها 30 دقیقه است. بنابراین، پیش بینی زمان و مکان گردبادها تقریبا غیرممکن است.

گرداب های مخرب دیگر اما طولانی مدت جوی، طوفان ها هستند. آنها به دلیل اختلاف فشار تشکیل می شوند که در شرایط خاص به ظهور یک حرکت دایره ای جریان هوا کمک می کند. گرداب های جویدر اطراف جریان های قدرتمند در حال افزایش هوای گرم مرطوب و با سرعت بالاآنها در نیمکره جنوبی در جهت عقربه های ساعت و در نیمکره شمالی در خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخند. سیکلون ها بر خلاف گردبادها از اقیانوس ها سرچشمه می گیرند و اثرات مخرب خود را بر روی قاره ها ایجاد می کنند. عوامل مخرب اصلی هستند بادهای قوی، بارش شدید به صورت بارش برف، رگبار، تگرگ و سیلاب. بادهایی با سرعت 19 تا 30 متر بر ثانیه طوفان، 30 تا 35 متر بر ثانیه طوفان و بیش از 35 متر بر ثانیه طوفان تشکیل می دهند.

طوفان های استوایی - طوفان ها و طوفان ها - دارای عرض متوسط ​​چند صد کیلومتر هستند. سرعت باد در داخل طوفان به نیروی طوفان می رسد. طوفان های استوایی از چند روز تا چند هفته طول می کشند و با سرعت 50 تا 200 کیلومتر در ساعت حرکت می کنند. طوفان های عرض جغرافیایی متوسط ​​قطر بیشتری دارند. ابعاد عرضی آنها از هزار تا چند هزار کیلومتر است و سرعت باد طوفانی است. آنها در نیمکره شمالی از غرب حرکت می کنند و همراه با تگرگ و بارش برف هستند که طبیعت فاجعه باری دارند. از نظر تعداد قربانیان و خسارات وارده، طوفان‌ها و طوفان‌ها و طوفان‌های مرتبط، بزرگترین پدیده‌های جوی طبیعی پس از سیل هستند. در مناطق پرجمعیت آسیا، تعداد تلفات ناشی از طوفان ها هزاران نفر است. در سال 1991، طوفان در بنگلادش، که باعث تشکیل امواج دریا به ارتفاع 6 متر شد، 125 هزار نفر جان خود را از دست دادند. طوفان خسارات زیادی به ایالات متحده وارد می کند. در همان زمان، ده ها و صدها نفر می میرند. در اروپای غربی، طوفان خسارت کمتری ایجاد می کند.

رعد و برق یک پدیده جوی فاجعه بار در نظر گرفته می شود. آنها زمانی رخ می دهند که دما خیلی سریع افزایش می یابد هوای مرطوب. در مرز گرمسیری و مناطق نیمه گرمسیریرعد و برق 90-100 روز در سال رخ می دهد منطقه ی معتدل 10-30 روز. در کشور ما بیشترین تعداد رعد و برق در قفقاز شمالی رخ می دهد.

رعد و برق معمولا کمتر از یک ساعت طول می کشد. به ویژه خطرات شدید باران، تگرگ، رعد و برق، وزش باد و جریان های عمودی هوا هستند. خطر تگرگ با توجه به اندازه تگرگ تعیین می شود. در قفقاز شمالی، جرم تگرگ یک بار به 0.5 کیلوگرم می رسید و در هند، تگرگ به وزن 7 کیلوگرم ثبت شد. شهری-خطرناک ترین مناطق کشور ما در قفقاز شمالی قرار دارد. در ژوئیه 1992 تگرگ به فرودگاه آسیب زد. آب معدنی» 18 هواپیما.

از پدیده های خطرناک جوی می توان به رعد و برق اشاره کرد. آنها مردم، دام ها را می کشند، باعث آتش سوزی می شوند و به شبکه برق آسیب می رسانند. سالانه حدود 10000 نفر بر اثر رعد و برق و عواقب آن در سراسر جهان جان خود را از دست می دهند. علاوه بر این، در برخی مناطق آفریقا، فرانسه و ایالات متحده آمریکا، تعداد قربانیان صاعقه بیشتر از سایر پدیده های طبیعی است. خسارت اقتصادی سالانه طوفان های تندری در ایالات متحده حداقل 700 میلیون دلار است.

خشکسالی برای مناطق بیابانی، استپی و جنگلی-استپی معمول است. کمبود بارندگی باعث خشک شدن خاک و کاهش سطح آن می شود آب های زیرزمینیو در مخازن تا زمانی که کاملا خشک شوند. کمبود رطوبت منجر به مرگ گیاهان و محصولات می شود. خشکسالی به ویژه در آفریقا، خاورمیانه و خاورمیانه شدید است. آسیای مرکزیو در جنوب آمریکای شمالی.

خشکسالی ها شرایط زندگی انسان ها را تغییر داده اند اثر نامطلوببر محیط طبیعی از طریق فرآیندهایی مانند شور شدن خاک، بادهای خشک، طوفان های گرد و غبار، فرسایش خاک و آتش سوزی جنگل ها. آتش‌سوزی‌ها به ویژه در هنگام خشکسالی در مناطق تایگا، جنگل‌های گرمسیری و نیمه گرمسیری و ساوانا شدیدتر می‌شوند.

خشکسالی فرآیندهای کوتاه مدتی است که یک فصل به طول می انجامد. هنگامی که خشکسالی بیش از دو فصل طول می کشد، خطر قحطی و مرگ و میر دسته جمعی وجود دارد. به طور معمول، خشکسالی قلمرو یک یا چند کشور را تحت تأثیر قرار می دهد. خشکسالی های طولانی مدت با پیامدهای غم انگیز به ویژه اغلب در منطقه ساحل آفریقا رخ می دهد.

پدیده‌های جوی مانند بارش برف، باران‌های شدید کوتاه‌مدت و باران‌های طولانی مدت خسارات زیادی به بار می‌آورند. بارش برف باعث ریزش بهمن های عظیم در کوه ها می شود و آب شدن سریع برف های ریزش شده و بارش های طولانی مدت منجر به سیل می شود. توده عظیم آب که روی سطح زمین به ویژه در مناطق بدون درخت می ریزد باعث فرسایش شدید می شود پوشش خاک. رشد شدیدی از سیستم های پرتو خندقی وجود دارد. سیل در نتیجه سیل های بزرگ در طول دوره رخ می دهد ریزش موی شدیدبارش یا سیل پس از گرم شدن ناگهانی برف یا ذوب شدن بهاره برف و بنابراین منشأ آن به پدیده های جوی تعلق دارد (آنها در فصل مورد بحث قرار می گیرند. نقش اکولوژیکیهیدروسفر).

تغییرات جوی انسانی

در حال حاضر، منابع انسانی مختلفی وجود دارد که باعث آلودگی هوا شده و منجر به اختلالات جدی در تعادل اکولوژیکی می شود. از نظر مقیاس، دو منبع بیشترین تأثیر را بر جو دارند: حمل و نقل و صنعت. به طور متوسط، حمل و نقل حدود 60٪ از کل را تشکیل می دهد آلودگی اتمسفر، صنعت - 15، انرژی حرارتی - 15، فن آوری برای تخریب خانه و زباله صنعتی - 10%.

حمل و نقل بسته به سوخت مصرفی و انواع اکسید کننده ها، اکسیدهای نیتروژن، گوگرد، اکسیدها و دی اکسیدهای کربن، سرب و ترکیبات آن، دوده، بنزوپیرن (ماده ای از گروه چند حلقه ای) را در جو منتشر می کند. هیدروکربن های معطرکه یک سرطان زا قوی است که باعث سرطان پوست می شود).

صنعت دی اکسید گوگرد، اکسیدها و دی اکسیدهای کربن، هیدروکربن ها، آمونیاک، سولفید هیدروژن، اسید سولفوریکفنل، کلر، فلوئور و سایر ترکیبات و مواد شیمیایی. اما جایگاه غالب در بین انتشار گازهای گلخانه ای (تا 85٪) توسط گرد و غبار اشغال شده است.

در نتیجه آلودگی، شفافیت اتمسفر تغییر می کند و باعث ایجاد ذرات معلق در هوا، مه دود و باران اسیدی می شود.

آئروسل ها سیستم های پراکنده ای هستند که از ذرات جامد یا قطرات مایع معلق در یک محیط گازی تشکیل شده اند. اندازه ذرات فاز پراکنده معمولاً 10-3-10-7 سانتی متر است بسته به ترکیب فاز پراکنده، آئروسل ها به دو گروه تقسیم می شوند. یکی شامل آئروسل های متشکل از ذرات جامد پراکنده در یک محیط گازی، دوم شامل آئروسل هایی است که مخلوطی از فازهای گازی و مایع هستند. اولی دود نامیده می شود، و دومی - مه. در روند تشکیل آنها، مراکز تراکم نقش مهمی ایفا می کنند. خاکستر آتشفشانی، گرد و غبار کیهانی، محصولات انتشارات صنعتی، باکتری های مختلف و غیره به عنوان هسته های تراکم عمل می کنند.تعداد منابع احتمالی هسته های غلظت دائما در حال افزایش است. بنابراین، به عنوان مثال، هنگامی که چمن خشک در اثر آتش سوزی در مساحت 4000 متر مربع از بین می رود، به طور متوسط ​​11 * 10 22 هسته آئروسل تشکیل می شود.

ذرات آئروسل از لحظه ظهور سیاره ما شروع به شکل گیری کردند و بر شرایط طبیعی تأثیر گذاشتند. با این حال، کمیت و اعمال آنها، متعادل با چرخه کلی مواد در طبیعت، تغییرات محیطی عمیقی ایجاد نکرد. عوامل انسانیتشکیلات آنها این تعادل را به سمت اضافه بارهای زیست کره قابل توجهی تغییر داد. این ویژگی به ویژه از زمانی که بشر شروع به استفاده از ذرات معلق در هوا به شکل مواد سمی و برای محافظت از گیاهان کرد، مشهود بوده است.

خطرناک ترین برای پوشش گیاهی آئروسل های دی اکسید گوگرد، هیدروژن فلوراید و نیتروژن هستند. هنگامی که آنها با سطح مرطوب برگ تماس پیدا می کنند، اسیدهایی را تشکیل می دهند که تأثیر مخربی بر موجودات زنده دارند. مه های اسیدی با هوای استنشاقی وارد می شوند اندام های تنفسیحیوانات و انسان ها، اثر تهاجمی بر غشاهای مخاطی دارند. برخی از آنها بافت زنده را تجزیه می کنند و آئروسل های رادیواکتیو باعث سرطان می شوند. در میان ایزوتوپ های رادیواکتیو، Sg 90 نه تنها به دلیل سرطان زایی آن، بلکه به عنوان آنالوگ کلسیم نیز خطرناک است و در استخوان های موجودات زنده جایگزین می شود و باعث تجزیه آنها می شود.

در طی انفجارهای هسته ای، ابرهای آئروسل رادیواکتیو در جو تشکیل می شوند. ذرات کوچک با شعاع 1 تا 10 میکرون نه تنها در لایه های بالایی تروپوسفر، بلکه به لایه استراتوسفر نیز می افتند که در آن می توان آنها را یافت. مدت زمان طولانی. ابرهای آئروسل نیز در حین کار راکتورها در تاسیسات صنعتی که سوخت هسته ای تولید می کنند و همچنین در نتیجه حوادث در نیروگاه های هسته ای تشکیل می شوند.

دود مخلوطی از ذرات معلق در هوا با فازهای پراکنده مایع و جامد است که یک پرده مه آلود بر روی مناطق صنعتی و شهرهای بزرگ تشکیل می دهد.

سه نوع مه دود وجود دارد: یخی، مرطوب و خشک. مه دود یخ را دود آلاسکا می نامند. این ترکیبی از آلاینده های گازی با افزودن ذرات گرد و غبار و کریستال های یخ است که هنگام یخ زدن قطرات مه و بخار از سیستم های گرمایشی رخ می دهد.

مه دود مرطوب یا مه دود از نوع لندن، گاهی اوقات مه دود زمستانی نامیده می شود. این ترکیبی از آلاینده های گازی (عمدتا دی اکسید گوگرد)، ذرات گرد و غبار و قطرات مه است. پیش نیاز هواشناسی برای ظهور مه دود زمستانی، هوای بدون باد است که در آن لایه ای از هوای گرم در بالای لایه زمینی هوای سرد (زیر 700 متر) قرار دارد. در این مورد، نه تنها تبادل افقی، بلکه عمودی نیز وجود دارد. آلاینده ها که معمولاً در لایه های بالا پراکنده می شوند، در این حالت در لایه سطحی تجمع می یابند.

مه دود خشک در طول تابستان رخ می دهد و اغلب مه دود از نوع لس آنجلس نامیده می شود. این ترکیبی از ازن، مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن و بخارات اسیدی است. این مه دود در نتیجه تجزیه آلاینده ها توسط تابش خورشیدی به ویژه قسمت فرابنفش آن ایجاد می شود. پیش نیاز هواشناسی وارونگی اتمسفر است که در ظاهر لایه ای از هوای سرد بالای هوای گرم بیان می شود. به طور معمول، گازها و ذرات جامد بلند شده توسط جریان هوای گرم سپس به لایه های سرد بالایی پراکنده می شوند، اما در این مورد در لایه وارونگی تجمع می یابند. در فرآیند فوتولیز، دی اکسیدهای نیتروژن تشکیل شده در طی احتراق سوخت در موتورهای خودرو تجزیه می شوند:

NO 2 → NO + O

سپس سنتز ازن رخ می دهد:

O + O 2 + M → O 3 + M

NO + O → NO 2

فرآیندهای تفکیک نوری با درخشش زرد مایل به سبز همراه است.

علاوه بر این، واکنش هایی از این نوع رخ می دهد: SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4، یعنی اسید سولفوریک قوی تشکیل می شود.

با تغییر شرایط هواشناسی (ظاهر باد یا تغییر رطوبت)، هوای سرد از بین می رود و مه دود از بین می رود.

وجود مواد سرطان زا در مه دود منجر به مشکلات تنفسی، تحریک غشاهای مخاطی، اختلالات گردش خون، خفگی آسم و اغلب مرگ می شود. دود مخصوصاً برای کودکان خردسال خطرناک است.

باران اسیدی است ته نشینی، با انتشار صنعتی اکسیدهای گوگرد، نیتروژن و بخارات اسید پرکلریک و کلر محلول در آنها اسیدی می شود. در فرآیند سوزاندن زغال سنگ و گاز، بیشتر گوگرد موجود در آن، چه به صورت اکسید و چه در ترکیبات با آهن، به ویژه در پیریت، پیروتیت، کالکوپیریت و غیره، به اکسید گوگرد تبدیل می‌شود که در مجموع به اکسید گوگرد تبدیل می‌شود. با دی اکسید کربن، به اتمسفر منتشر می شود. هنگامی که نیتروژن اتمسفر و انتشارات فنی با اکسیژن ترکیب می شوند، اکسیدهای نیتروژن مختلفی تشکیل می شوند و حجم اکسیدهای نیتروژن تشکیل شده به دمای احتراق بستگی دارد. بخش عمده ای از اکسیدهای نیتروژن در حین کار وسایل نقلیه و لوکوموتیوهای دیزلی و بخش کوچکتری در بخش انرژی و شرکت های صنعتی رخ می دهد. اکسیدهای گوگرد و نیتروژن تشکیل دهنده اصلی اسید هستند. هنگام واکنش با اکسیژن اتمسفر و بخار آب موجود در آن، اسیدهای سولفوریک و نیتریک تشکیل می شوند.

مشخص است که تعادل اسید قلیایی محیط با مقدار pH تعیین می شود. یک محیط خنثی دارای مقدار pH 7، یک محیط اسیدی دارای مقدار pH 0، و یک محیط قلیایی دارای مقدار pH 14 است. بی طرف بود کاهش مقدار pH به میزان یک برابر با افزایش ده برابری اسیدیته است و بنابراین در حال حاضر تقریباً در همه جا باران می بارد. افزایش اسیدیته. حداکثر اسیدیته باران ثبت شده در اروپای غربی 4-3.5 pH بود. باید در نظر داشت که مقدار pH 4-4.5 برای اکثر ماهی ها کشنده است.

باران اسیدی اثر تهاجمی بر پوشش گیاهی زمین، ساختمان های صنعتی و مسکونی دارد و به تسریع قابل توجه هوازدگی سنگ های در معرض خطر کمک می کند. افزایش اسیدیته از خود تنظیمی خنثی سازی خاک هایی که در آن مواد مغذی حل می شوند جلوگیری می کند. این به نوبه خود منجر به کاهش شدید عملکرد و تخریب پوشش گیاهی می شود. اسیدیته خاک باعث آزاد شدن خاک های سنگین متصل شده می شود که به تدریج توسط گیاهان جذب می شوند و باعث آسیب جدی به بافت و نفوذ به زنجیره غذایی انسان می شوند.

تغییر پتانسیل اسید قلیایی آب های دریابویژه در آبهای کم عمق منجر به توقف تولیدمثل بسیاری از بی مهرگان، مرگ ماهی ها و برهم زدن تعادل اکولوژیکی در اقیانوس ها می شود.

در نتیجه باران اسیدی، جنگل ها در خطر نابودی قرار دارند اروپای غربی، کشورهای بالتیک، کارلیا، اورال، سیبری و کانادا.

اندازه دقیق جو ناشناخته است، زیرا مرز بالایی آن به وضوح قابل مشاهده نیست. با این حال، ساختار اتمسفر به اندازه کافی مورد مطالعه قرار گرفته است تا همه بتوانند ایده ای از چگونگی ساختار پوشش گازی سیاره ما داشته باشند.

دانشمندانی که فیزیک جو را مطالعه می کنند، آن را به عنوان منطقه ای در اطراف زمین که با سیاره می چرخد ​​تعریف می کنند. FAI موارد زیر را ارائه می دهد تعریف:

• مرز بین فضا و جو در امتداد خط کارمان است. این خط طبق تعریف همین سازمان ارتفاعی از سطح دریا است که در ارتفاع 100 کیلومتری قرار دارد.

همه چیز بالای این خط فضای بیرونی است. جو به تدریج به فضای بین سیاره ای منتقل می شود و به همین دلیل است که ایده های متفاوتی در مورد اندازه آن وجود دارد.

با مرز پایین جو، همه چیز بسیار ساده تر است - از امتداد سطح پوسته زمین و سطح آب زمین - هیدروسفر عبور می کند. در این مورد، می توان گفت، مرز با سطح زمین و آب ادغام می شود، زیرا ذرات موجود در آن ذرات هوای محلول نیز هستند.

چه لایه هایی از جو در اندازه زمین گنجانده شده است؟

نکته جالب: در زمستان کمتر است، در تابستان بیشتر است.

در این لایه است که تلاطم، پاد سیکلون و طوفان به وجود می آید و ابرها تشکیل می شوند. این کره است که مسئول تشکیل آب و هوا است؛ تقریباً 80٪ از کل توده های هوا در آن قرار دارد.

تروپوپوز لایه ای است که در آن دما با ارتفاع کاهش نمی یابد. بالای تروپوپوز، در ارتفاع بالای 11 و تا 50 کیلومتری قرار دارد. استراتوسفر حاوی لایه ای از ازن است که به عنوان محافظت از سیاره در برابر پرتوهای فرابنفش شناخته شده است. هوای این لایه رقیق است که رنگ بنفش مشخصه آسمان را توضیح می دهد. سرعت جریان هوا در اینجا می تواند به 300 کیلومتر در ساعت برسد. بین استراتوسفر و مزوسفر یک استراتوپوز وجود دارد - یک کره مرزی که در آن حداکثر دما رخ می دهد.

لایه بعدی است. تا ارتفاعات 85-90 کیلومتری گسترش می یابد. رنگ آسمان در مزوسفر سیاه است، بنابراین ستارگان را می توان حتی در صبح و بعد از ظهر مشاهده کرد. پیچیده ترین فرآیندهای فتوشیمیایی در آنجا اتفاق می افتد که در طی آن درخشش اتمسفر رخ می دهد.

بین مزوسفر و لایه بعدی، مزوپوز وجود دارد. به عنوان یک لایه انتقال تعریف می شود که در آن حداقل دما. بالاتر، در ارتفاع 100 کیلومتری از سطح دریا، خط کارمان قرار دارد. در بالای این خط ترموسفر (محدودیت ارتفاع 800 کیلومتر) و اگزوسفر قرار دارند که به آن "منطقه پراکندگی" نیز می گویند. در ارتفاع تقریبی 2-3 هزار کیلومتری به خلاء نزدیک به فضا می گذرد.

با توجه به اینکه لایه بالایی جو به وضوح قابل مشاهده نیست، محاسبه اندازه دقیق آن غیرممکن است. علاوه بر این، در کشورهای مختلفسازمان هایی هستند که نظرات متفاوتی در این مورد دارند. لازم به ذکر است که خط کارمانمی توان مرز جو زمین را فقط به صورت مشروط در نظر گرفت، زیرا منابع مختلفاز نشانگرهای مرزی مختلف استفاده کنید. بنابراین، در برخی از منابع می توانید اطلاعاتی پیدا کنید که حد بالایی در ارتفاع 2500-3000 کیلومتری عبور می کند.

ناسا از علامت 122 کیلومتری برای محاسبات استفاده می کند. چندی پیش، آزمایش هایی انجام شد که مرز را در حدود 118 کیلومتری مشخص کرد.

همه کسانی که با هواپیما پرواز کرده اند به این نوع پیام عادت کرده اند: "پرواز ما در ارتفاع 10000 متری انجام می شود، دمای بیرون 50 درجه سانتیگراد است." به نظر چیز خاصی نیست هر چه از سطح زمین که توسط خورشید گرم می شود دورتر باشد، سردتر است. بسیاری از مردم فکر می کنند که دما به طور مداوم با ارتفاع کاهش می یابد و دما به تدریج کاهش می یابد و به دمای فضا نزدیک می شود. به هر حال، دانشمندان تا پایان قرن 19 چنین فکر می کردند.

بیایید نگاهی دقیق تر به توزیع دمای هوا بر روی زمین بیندازیم. اتمسفر به چندین لایه تقسیم می شود که در درجه اول ماهیت تغییرات دما را منعکس می کند.

لایه زیرین جو نامیده می شود تروپوسفر، که به معنای "کره چرخش" است. همه تغییرات در آب و هوا و آب و هوا نتیجه آن است فرآیندهای فیزیکی، دقیقاً در این لایه رخ می دهد. مرز فوقانی این لایه در جایی قرار دارد که کاهش دما با ارتفاع با افزایش آن جایگزین می شود - تقریباً در ارتفاع 15-16 کیلومتری بالای استوا و 7-8 کیلومتری بالای قطب ها. مانند خود زمین، جو نیز تحت تأثیر چرخش سیاره ما تا حدودی بر روی قطب ها مسطح شده و بر روی خط استوا متورم می شود. با این حال، این اثر در جو بسیار قوی تر از پوسته جامد زمین بیان می شود. در جهت از سطح زمین به سمت مرز بالایی تروپوسفر، دمای هوا کاهش می یابد. بالای خط استوا حداقل دماهوا حدود -62 درجه سانتیگراد و بالای قطبها حدود -45 درجه سانتیگراد است. در عرض های جغرافیایی معتدل، بیش از 75 درصد از جرم جو در تروپوسفر است. در مناطق استوایی، حدود 90 درصد از جرم جو در داخل تروپوسفر قرار دارد.

در سال 1899، یک حداقل در مشخصات دمای عمودی در یک ارتفاع مشخص یافت شد و سپس دما کمی افزایش یافت. آغاز این افزایش به معنای انتقال به لایه بعدی جو - به استراتوسفراستراتوسفر به معنای "کره لایه ای" است. اصطلاح استراتوسفر به معنای و منعکس کننده ایده قبلی در مورد منحصر به فرد بودن لایه ای است که در بالای تروپوسفر قرار دارد. استراتوسفر تا ارتفاع حدود 50 کیلومتری از سطح زمین گسترش می یابد. ویژگی خاص آن است. به ویژه افزایش شدید دمای هوا این افزایش دما توضیح داده شده است که واکنش تشکیل ازن یکی از اصلی ترین واکنش ها است. واکنش های شیمیاییدر جو رخ می دهد.

بخش عمده ای از ازن در ارتفاعات تقریباً 25 کیلومتری متمرکز شده است، اما به طور کلی لایه ازن یک پوسته بسیار گسترده است که تقریباً کل استراتوسفر را می پوشاند. تعامل اکسیژن با پرتوهای فرابنفش یکی از فرآیندهای مفید در جو زمین است که به حفظ حیات روی زمین کمک می کند. جذب این انرژی توسط ازن مانع از جریان بیش از حد آن به سطح زمین می شود، جایی که دقیقاً سطح انرژی مناسب برای وجود ایجاد می شود. اشکال زمینیزندگی اوزونوسفر مقداری از انرژی تابشی که از جو عبور می کند را جذب می کند. در نتیجه، یک شیب عمودی دمای هوا تقریباً 0.62 درجه سانتیگراد در هر 100 متر در اوزونوسفر ایجاد می شود، به عنوان مثال، دما با افزایش ارتفاع تا حد بالایی استراتوسفر - استراتوپوز (50 کیلومتر) افزایش می یابد، که مطابق با برخی از داده ها، 0 درجه سانتیگراد.

در ارتفاعات 50 تا 80 کیلومتری لایه ای از جو وجود دارد که به آن می گویند مزوسفر. کلمه مزوسفر به معنای کره میانی است که در آن دمای هوا با افزایش ارتفاع کم می‌شود. بالای مزوسفر، در لایه ای به نام ترموسفر، دما دوباره با ارتفاع تا حدود 1000 درجه سانتیگراد افزایش می یابد و سپس بسیار سریع به -96 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. با این حال، به طور نامحدود کاهش نمی یابد، سپس دما دوباره افزایش می یابد.

ترموسفراولین لایه است یون کره. بر خلاف لایه‌های ذکر شده قبلی، یونوسفر از نظر دما متمایز نمی‌شود. یونوسفر ناحیه ای با طبیعت الکتریکی است که بسیاری از انواع ارتباطات رادیویی را ممکن می سازد. یونوسفر به چندین لایه تقسیم می شود که با حروف D، E، F1 و F2 مشخص می شود.این لایه ها نیز دارای نام های خاصی هستند. جدا شدن به لایه ها به دلایل مختلفی ایجاد می شود که از جمله مهمترین آنها تأثیر نابرابر لایه ها در عبور امواج رادیویی است. اکثر لایه زیرین، D عمدتا امواج رادیویی را جذب می کند و در نتیجه از انتشار بیشتر آنها جلوگیری می کند. بهترین لایه E مطالعه شده در ارتفاع تقریبی 100 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد. به نام دانشمندان آمریکایی و انگلیسی که به طور همزمان و مستقل آن را کشف کردند، لایه Kennelly-Heaviside نیز نامیده می شود. لایه E مانند یک آینه غول پیکر، امواج رادیویی را منعکس می کند. به لطف این لایه، امواج رادیویی طولانی مسافت های بیشتری را می پیمایند که اگر فقط در یک خط مستقیم منتشر شوند، بدون اینکه از لایه E منعکس شوند. لایه F نیز خواص مشابهی دارد. به آن لایه اپلتون نیز می گویند. همراه با لایه Kennelly-Heaviside، امواج رادیویی را به ایستگاه های رادیویی زمینی منعکس می کند.این انعکاس می تواند در زوایای مختلف رخ دهد. لایه اپلتون در ارتفاع حدود 240 کیلومتری قرار دارد.

بیرونی ترین ناحیه جو، لایه دوم یونوسفر، اغلب نامیده می شود اگزوسفر. این اصطلاح به وجود حاشیه های فضا در نزدیکی زمین اشاره دارد. تعیین دقیق اینکه جو به پایان می رسد و کجا شروع می شود دشوار است، زیرا با افزایش ارتفاع، چگالی گازهای اتمسفر به تدریج کاهش می یابد و خود جو به تدریج تقریباً به یک خلاء تبدیل می شود که در آن فقط مولکول های منفرد یافت می شود. در حال حاضر در ارتفاع تقریبی 320 کیلومتری، چگالی جو آنقدر کم است که مولکول ها می توانند بیش از 1 کیلومتر را بدون برخورد با یکدیگر طی کنند. بیرونی ترین قسمت جو به عنوان مرز بالایی آن عمل می کند که در ارتفاعات 480 تا 960 کیلومتری قرار دارد.

اطلاعات بیشتر در مورد فرآیندهای جو را می توان در وب سایت "Earth Climate" یافت.