Атмосферная структура

  1. ТЕПЛОВАЯ СТРУКТУРА
  2. тропосфера
  3. стратосфера
  4. мезосфера
  5. термосфера
  6. экзосфера
  7. МАГНИТНО-ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА
  8. ионосфера
  9. плазмосфера
  10. магнитосфера

Газовая зона, окружающая планету, разделена на несколько концентрических слоев или слоев. Около 99% общей массы атмосферы сосредоточено в первых 20 милях (32 км) над поверхностью Земли. Исторический очерк на открытие структуры атмосферы.

ТЕПЛОВАЯ СТРУКТУРА

Атмосферные слои характеризуются колебаниями температуры, обусловленными прежде всего поглощением солнечного излучения; видимый свет на поверхности, вблизи ультрафиолетового излучения в средней атмосфере и дальнего ультрафиолетового излучения в верхней атмосфере.

тропосфера

Тропосфера является атмосферным слоем, ближайшим к планете, и содержит наибольший процент (около 80%) от общей массы атмосферы. Температура и содержание водяного пара в тропосфере быстро уменьшаются с высотой. Водяной пар играет важную роль в регулировании температуры воздуха, поскольку он поглощает солнечную энергию и тепловое излучение с поверхности планеты. Тропосфера содержит 99% водяного пара в атмосфере. Концентрация водяного пара зависит от широты. Они наиболее велики над тропиками, где они могут достигать 3%, и уменьшаются в направлении полярных регионов.

Все погодные явления происходят в тропосфере, хотя турбулентность может распространяться на нижнюю часть стратосферы. Тропосфера означает «область смешения» и названа так из-за энергичных конвективных воздушных потоков внутри слоя.

Верхняя граница слоя, известная как тропопауза , имеет высоту от 5 миль (8 км) вблизи полюсов до 11 миль (18 км) над экватором. Его высота также меняется в зависимости от сезона; самый высокий летом и самый низкий зимой.

стратосфера

Стратосфера является вторым основным слоем воздуха в атмосфере. Он простирается выше тропопаузы до высоты около 30 миль (50 км) над поверхностью планеты. Температура воздуха в стратосфере остается относительно постоянной вплоть до высоты 15 миль (25 км). Затем оно постепенно увеличивается вплоть до стратопаузы . Поскольку температура воздуха в стратосфере увеличивается с высотой, это не вызывает конвекции и оказывает стабилизирующее влияние на атмосферные условия в регионе. Озон играет основную роль в регулировании теплового режима стратосферы, так как содержание водяного пара в слое очень низкое. Температура увеличивается с концентрацией озона. Солнечная энергия преобразуется в кинетическую энергию, когда молекулы озона поглощают ультрафиолетовое излучение, что приводит к нагреву стратосферы.

озоновый слой центрируется на высоте между 10-15 милями (15-25 км). Приблизительно 90% озона в атмосфере находится в стратосфере. Концентрация озона в этом регионе составляет около 10 частей на миллион по объему (ppmv) по сравнению с примерно 0,04 ppmv в тропосфере. Озон поглощает большую часть солнечного ультрафиолетового излучения в длинах волн от 290 до 320 нм (УФ-В излучение). Эти длины волн вредны для жизни, потому что они могут поглощаться нуклеиновой кислотой в клетках. Увеличение проникновения ультрафиолетового излучения на поверхность планеты повредит жизни растений и будет иметь вредные последствия для окружающей среды. Значительно большое количество солнечного ультрафиолетового излучения может привести к множеству биологических эффектов, таких как резкое увеличение раковых заболеваний.

Популярное времяпрепровождение в последнее время, кажется, отправляет вещи на воздушных шарах в стратосферу и размещает видео на YouTube
пивная банка поднимается на высоту 90000 футов (17 миль, 27 км) и приземляется в «напитке»
игрушечный робот , Лего Спейс Шаттл , Томас Поезд игрушка и даже кресло
человек достигает 128 000 футов (24+ миль, 39 км) и прыгает, преодолевая звуковой барьер, когда падает
баллон для хороших туристов, но попробуйте ракета чтобы добраться туда в спешке!

мезосфера

Мезосфера - слой, простирающийся примерно на 30-50 миль (50-85 км) над поверхностью, характеризуется понижением температуры. Самые холодные температуры в атмосфере Земли происходят в верхней части этого слоя, в мезопаузе , особенно летом около полюса. Мезосферу иногда шутливо называют «игнорирующей сферой», потому что она была, вероятно, наименее изученной из атмосферных слоев. Стратосферу и мезосферу вместе иногда называют средней атмосферой .

термосфера

Термосфера расположена над мезосферой. Температура в термосфере обычно увеличивается с высотой, достигающей 600-3000 F (600-2000 K) в зависимости от солнечной активности. Это повышение температуры связано с поглощением интенсивного солнечного излучения ограниченным количеством оставшегося молекулярного кислорода. На этой крайней высоте молекулы газа широко разделены. Выше 60 миль (100 км) от поверхности Земли химический состав воздуха сильно зависит от высоты, и атмосфера обогащается более легкими газами (атомарный кислород, гелий и водород). Кроме того, на высоте 60 миль (100 км) атмосфера Земли становится слишком тонкой, чтобы поддерживать самолеты, и транспортным средствам необходимо двигаться с орбитальной скоростью, чтобы оставаться в воздухе. Это разграничение между аэронавтикой и космонавтикой известно как Карман Лайн , На высоте выше 100 миль (160 км) основным компонентом атмосферы становится атомарный кислород. На очень больших высотах остаточные газы начинают расслаиваться в соответствии с молекулярной массой из-за гравитационного разделения.

экзосфера

Экзосфера - самая отдаленная область атмосферы от поверхности Земли. В экзосфере движущаяся вверх молекула может вылететь в космос (если она движется достаточно быстро) или притягиваться к Земле под действием силы тяжести (если это не так) с небольшой вероятностью столкновения с другой молекулой. Высота его нижней границы, известной как термопауза или экзобаза , колеблется от 150 до 300 миль (250-500 км) в зависимости от солнечной активности. Верхняя граница может быть теоретически определена высотой (около 120 000 миль, половина расстояния до Луны), при которой влияние давления солнечной радиации на скорости атомного водорода превышает влияние гравитационного притяжения Земли. Экзосфера, наблюдаемая из космоса как геокорона видно, что простирается как минимум до 60000 миль от поверхности Земли. Экзосфера - это переходная зона между атмосферой Земли и межпланетным пространством.

МАГНИТНО-ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА

Верхняя атмосфера также разделена на области в зависимости от поведения и количества свободных электронов и других заряженных частиц.

ионосфера

Ионосфера определяется влиянием атмосферы на распространение радиоволн в результате присутствия и изменения концентрации свободных электронов в атмосфере.

D-регион находится на высоте от 35 до 55 миль (60 - 90 км), но исчезает ночью.
E-регион находится на высоте от 55 до 90 миль (90 - 140 км).
F-область выше 90 миль (140 км) в высоте. В течение дня он имеет две области, известные как область F1 с высотой от 90 до 115 миль (140–180 км) и область F2, в которой концентрация электронов достигает пика в диапазоне высот от 150 до 300 миль (около 250 до 500 км). Самая последняя карта Высота максимума (hmF2) , Ионосфера выше пиковой концентрации электронов обычно называется верхней ионосферой.

плазмосфера

Плазмосфера на самом деле не сферическая, а область в форме пончика (тор) с отверстием, выровненным относительно магнитной оси Земли. [В этом случае использование суффикса-сферы скорее в переносном смысле означает «сферу влияния».] Плазмосфера Земли состоит только из этого, плазма четвертое состояние материи. (Проверьте свои навыки сортировки состояний материи с помощью Сортировщик .) Эта плазма состоит в основном из ионов водорода (протонов) и электронов. У этого есть очень острый край, названный плазмопаузой . Внешний край этого бублика над экватором обычно составляет около 4-6 радиусов Земли от центра Земли или 12 000–20 000 миль (19 000–32 000 км) над поверхностью. Плазмосфера по сути является продолжением ионосферы. Внутри плазменной паузы линии геомагнитного поля вращаются вместе с Землей. Внутренний край плазмосферы принимается за высоту, на которой протоны заменяют кислород в качестве доминирующего элемента в ионосферной плазме, которая обычно происходит на высоте около 600 миль (1000 км). Плазмосфера также может рассматриваться как структура внутри магнитосферы.

магнитосфера

Вне плазменной паузы магнитные силовые линии не могут вращаться, потому что на них сильно влияют электрические поля солнечного ветра. Магнитосфера представляет собой полость (также не сферическую), в которой магнитное поле Земли ограничено солнечным ветром и межпланетным магнитным полем (IMF). Внешняя граница магнитосферы называется магнитопаузой . Магнитосфера имеет форму вытянутой слезы (как украшение елки) с хвостом, направленным в сторону от Солнца. Магнитопауза, как правило, расположена на расстоянии около 10 радиусов Земли или около 35000 миль (около 56000 км) над поверхностью Земли на дневной стороне и тянется в длинный хвост, магнитный хвост , длиной в несколько миллионов миль (около 1000 радиусов Земли), хорошо мимо орбиты Луны (около 60 радиусов Земли) на ночной стороне Земли. Однако сама Луна обычно не находится в магнитосфере, за исключением пары дней вокруг полной Луны.

За пределами магнитопаузы находятся магнитоплетение и ударная волна, которые представляют собой области солнечного ветра, нарушенные присутствием Земли и ее магнитного поля.