Хтось живе в атмосфері. Вертикальна будова атмосфери

Атмосфера Землі є газовою оболонкою нашої планети. Її нижня межа проходить на рівні земної кори та гідросфери, а верхня переходить у навколоземну область космічного простору. Атмосфера містить близько 78% азоту, 20% кисню, до 1% аргону, вуглекислого газу, водню, гелію, неону та деяких інших газів.

Ця земна оболонка характеризується чітко вираженою шаруватістю. Шари атмосфери визначаються вертикальним розподілом температури та різною щільністю газів на різних її рівнях. Розрізняють такі верстви атмосфери Землі: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, екзосфера. Окремо виділяють іоносферу.

До 80% усієї маси атмосфери становить тропосфера – нижній приземний шар атмосфери. Тропосфера у полярних поясах розташована на рівні до 8-10 км над земною поверхнею, у тропічному поясі – максимально до 16-18 км. Між тропосферою і шаром стратосферою знаходиться тропопауза - перехідний шар. У тропосфері температура знижується зі збільшенням висоти, аналогічно з висотою зменшується атмосферний тиск. Середній градієнт температури в тропосфері становить 0,6°С на 100 м. Температура різних рівнях даної оболонки визначається особливостями поглинання сонячного випромінювання та ефективністю конвекції. Майже вся діяльність людини здійснюється у тропосфері. Найвищі гори не виходять за межі тропосфери, тільки повітряний транспорт може перетинати на невелику висоту верхню межу цієї оболонки та перебувати у стратосфері. Велика частка водяної пари міститься в тропосфері, що обумовлює формування багатьох хмар. Також у тропосфері сконцентровані практично всі аерозолі (пил, дим, тощо), що утворюються на земній поверхні. У нижньому прикордонному шарі тропосфери виражені добові коливання температури, вологості повітря, швидкість вітру зазвичай знижена (вона зростає з підвищенням висоти). У тропосфері спостерігається мінливе розчленовування товщі повітря на повітряні маси в горизонтальному напрямку, що відрізняються за низкою показників залежно від пояса та місцевості їх формування. На атмосферних фронтах - кордонах між повітряними масами - утворюються циклони та антициклони, що визначають погоду на певній території протягом конкретного проміжку часу.

Стратосфера є шаром атмосфери між тропосферою та мезосферою. Межі цього шару становлять від 8-16 км. до 50-55 км. над поверхнею Землі. У стратосфері газовий склад повітря приблизно такий самий, як і в тропосфері. Відмінна риса – зменшення концентрації водяної пари та підвищення вмісту озону. Озоновий шар атмосфери, що захищає біосферу від агресивного впливу ультрафіолетового світла, становить від 20 до 30 км. У стратосфері температура підвищується з висотою, причому температурні значення визначаються сонячним випромінюванням, а чи не конвекцією (пересуванням повітряних мас), як і тропосфері. Нагрівання повітря стратосфери обумовлено поглинанням ультрафіолетового випромінювання озоном.

Над стратосферою простягається мезосфера рівня 80 км. Цей шар атмосфери характеризується тим, що температура зі збільшенням висоти знижується від 0° З до - 90° З. Це найхолодніша область атмосфери.

Вище за мезосферу знаходиться термосфера до рівня 500 км. Від кордону з мезосферою до екзосфери температура змінюється приблизно від 200 К до 2000 К. До рівня 500 км щільність повітря зменшується у кілька сотень тисяч разів. Відносний склад атмосферних складових термосфери аналогічний до приземного шару тропосфери, але зі збільшенням висоти більша кількість кисню переходить в атомарний стан. Певна частка молекул і атомів термосфери перебуває у іонізованому стані і розподілені у кількох шарах, вони поєднуються поняттям іоносфера. Характеристики термосфери варіюють у великому діапазоні залежно від географічної широти, величини сонячної радіації, пори року та доби.

Верхній шар атмосфери – екзосфера. Це найбільш розріджений шар атмосфери. У екзосфері довжини вільного пробігу частинок настільки величезні, що частки можуть вільно віддалятися міжпланетний простір. Маса екзосфери становить одну десятимільйонну від загальної атмосфери. Нижня межа екзосфери – рівень 450-800 км, а верхнім кордоном вважається область, де концентрація частинок така сама, як і космічному просторі, - кілька тисяч кілометрів від Землі. Екзосфера складається із плазми – іонізованого газу. Також в екзосфері знаходяться радіаційні пояси нашої планети.

Відео презентація – шари атмосфери Землі:

Схожі матеріали:

Склад Землі. Повітря

Повітря - це механічна суміш із різних газів, що становлять атмосферу Землі. Повітря необхідне дихання живих організмів, знаходить широке застосування у промисловості.

Те, що повітря являє собою суміш, а не однорідну субстанцію, було доведено в ході експериментів шотландського вченого Джозефа Блека. У ході одного з них вчений виявив, що при нагріванні білої магнезії (вуглекислий магній) виділяється «пов'язане повітря», тобто вуглекислий газ, і утворюється палена магнезія (окис магнію). При випалюванні вапняку, навпаки, відбувається видалення «пов'язаного повітря». На основі цих експериментів вчений зробив висновок, що відмінність між вуглекислими та їдкими лугами полягає в тому, що до складу перших входить вуглекислий газ, що є однією із складових частин повітря. Сьогодні ж ми знаємо, що, крім вуглекислого, до складу земного повітря входять:

Зазначене в таблиці співвідношення газів у земній атмосфері притаманно її нижніх шарів, до висоти 120 км. У цих областях лежить добре перемішана, однорідна за складом область, яка називається гомосферою. Вище гомосфери лежить гетеросфера, на яку характерне розкладання молекул газів на атоми та іони. Області відокремлені одна від одної турбопаузою.

Хімічна реакція, коли під впливом сонячного і космічного випромінювання відбувається розкладання молекул на атоми, називається фотодисоціацією. При розпаді молекулярного кисню утворюється атомарний кисень, що є основним газом атмосфери на висотах понад 200 км. На висотах від 1200 км починають переважати водень і гелій, що є найлегшими з газів.

Оскільки основна маса повітря зосереджена в 3 нижніх атмосферних шарах, зміни складу повітря на висотах більше 100 км не помітно впливають на загальний склад атмосфери.

Азот - найпоширеніший газ, частку якого припадає понад три чверті обсягу земного повітря. Сучасний азот утворився при окисленні ранньої аміачно-водневої атмосфери молекулярним киснем, що утворюється у процесі фотосинтезу. В даний час невелика кількість азоту в атмосферу надходить у результаті денітрифікації - процесу відновлення нітратів до нітритів, з подальшим утворенням газоподібних оксидів та молекулярного азоту, що виробляється анаеробними прокаріотами. Частина азоту в атмосферу надходить при вулканічних виверженнях.

У верхніх шарах атмосфери за впливом електричних розрядів за участю озону молекулярний азот окислюється до монооксиду азоту:

N 2 + O 2 → 2NO

У звичайних умовах монооксид відразу ж вступає в реакцію з киснем з утворенням закису азоту:

2NO + O 2 → 2N 2 O

Азот є найважливішим хімічним елементом земної атмосфери. Азот входить до складу білків, що забезпечує мінеральне харчування рослин. Він визначає швидкість біохімічних реакцій, грає роль розріджувача кисню.

Другим за поширеністю газом атмосфери Землі є кисень. Утворення цього газу пов'язують із фотосинтезуючою діяльністю рослин та бактерій. І чим різноманітнішими та численнішими ставали фотосинтезуючі організми, тим значнішим ставав процес утримання кисню в атмосфері. Невелика кількість важкого кисню виділяється під час дегазації мантії.

У верхніх шарах тропосфери та стратосфери під впливом ультрафіолетового сонячного випромінювання (позначимо його як hν) утворюється озон:

O 2 + hν → 2O

Внаслідок дії того ж ультрафіолетового випромінювання відбувається і розпад озону:

О 3 + hν → О 2 + О

О 3 + O → 2О 2

В результаті першої реакції утворюється атомарний кисень, в результаті другої молекулярний кисень. Всі 4 реакції звуться «механізм Чепмена», на ім'я британського вченого Сідні Чепмена, який відкрив їх у 1930 році.

Кисень служить дихання живих організмів. З його допомогою відбуваються процеси окислення та горіння.

Озон служить захисту живих організмів від ультрафіолетового випромінювання, що викликає незворотні мутації. Найбільша концентрація озону спостерігається у нижній стратосфері не більше т.зв. озонового шару або озонового екрану, що лежить на висотах 22-25 км. Вміст озону невеликий: при нормальному тиску весь озон земної атмосфери займав би шар завтовшки всього 2,91 мм.

Утворення третього за поширеністю в атмосфері газу аргону, а також неону, гелію, криптону та ксенону пов'язують із вулканічними виверженнями та розпадом радіоактивних елементів.

Зокрема гелій є продуктом радіоактивного розпаду урану, торію і радію: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (у цих реакція α-частка є ядром гелію, яка в У процесі втрати енергії захоплює електрони і стає 4 He).

Аргон утворюється в процесі розпаду радіоактивного ізотопу калію: 40 K → 40 Ar + γ.

Неон випаровується з вивержених порід.

Криптон утворюється як кінцевий продукт розпаду урану (235 U та 238 U) та торію Th.

Основна маса атмосферного криптону утворилася ще на ранніх стадіях еволюції Землі як результат розпаду трансуранових елементів з феноменально малим періодом напіврозпаду або надійшла з космосу, вміст криптону в якому в десять мільйонів разів вищий ніж на Землі.

Ксенон є результатом поділу урану, але переважна більшість цього газу залишилася з ранніх стадій утворення Землі, від первинної атмосфери.

Вуглекислий газ надходить в атмосферу в результаті вулканічних вивержень та в процесі розкладання органічної речовини. Його вміст в атмосфері середніх широт Землі сильно різниться залежно від пори року: взимку кількість CO 2 зростає, а влітку - знижується. Пов'язане це коливання з діяльністю рослин, які використовують вуглекислий газ у процесі фотосинтезу.

Водень утворюється внаслідок розкладання води сонячним випромінюванням. Але, будучи найлегшим із газів, що входять до складу атмосфери, постійно випаровується в космічний простір, і тому вміст його в атмосфері дуже невеликий.

Водяна пара є результатом випаровування води з поверхні озер, річок, морів та суші.

Концентрація основних газів у нижніх шарах атмосфери, за винятком водяної пари та вуглекислого газу, постійна. У невеликих кількостях в атмосфері містяться оксид сірки SO 2 , аміак NH 3 , монооксид вуглецю, озон O 3 , хлороводень HCl, фтороводород HF, монооксид азоту NO, вуглеводні, пари ртуті Hg, йоду I 2 і багато інших. У нижньому атмосферному шарі тропосфері постійно знаходиться велика кількість завислих твердих і рідких частинок.

Джерелами твердих частинок в атмосфері Землі є вулканічні виверження, пилок рослин, мікроорганізми, а останнім часом і діяльність людини, наприклад спалювання викопного палива в процесі виробництва. Найдрібніші частинки пилу, які є ядрами конденсації, є причинами утворення туманів і хмар. Без твердих частинок, які постійно присутні в атмосфері, на Землю не випадали б опади.

10,045×10 3 Дж/(кг*К)(в інтервалі температур від 0-100°С), C v 8,3710*10 3 Дж/(кг*К) (0-1500°С). Розчинність повітря у воді за 0°С 0,036%, за 25°С - 0,22%.

Склад атмосфери

Історія освіти атмосфери

Рання історія

Нині наука неспроможна зі стовідсотковою точністю простежити всі етапи освіти Землі. Згідно з найпоширенішою теорією, атмосфера Землі в часі перебувала в чотирьох різних складах. Спочатку вона складалася з легких газів (водню та гелію), захоплених із міжпланетного простору. Це так звана первинна атмосфера. На наступному етапі активна вулканічна діяльність призвела до насичення атмосфери та іншими газами, крім водню (вуглеводнями, аміаком, водяною парою). Так утворилася вторинна атмосфера. Ця атмосфера була відновною. Далі процес утворення атмосфери визначався такими факторами:

постійний витік водню в міжпланетний простір;
хімічні реакції, що відбуваються в атмосфері під впливом ультрафіолетового випромінювання, грозових розрядів та деяких інших факторів.

Поступово ці фактори призвели до утворення третинної атмосфери, Що характеризується набагато меншим вмістом водню і набагато більшим - азоту та вуглекислого газу (утворені в результаті хімічних реакцій з аміаку та вуглеводнів).

Поява життя та кисню

З появою на Землі живих організмів внаслідок фотосинтезу, що супроводжується виділенням кисню та поглинанням вуглекислого газу, склад атмосфери почав змінюватися. Існують, проте, дані (аналіз ізотопного складу кисню атмосфери і який виділяється при фотосинтезі), що свідчать на користь геологічного походження атмосферного кисню.

Спочатку кисень витрачався на окислення відновлених сполук - вуглеводнів, закисної форми заліза, що містилася в океанах та ін. Після закінчення цього етапу вміст кисню в атмосфері почало зростати.

У 1990-х роках були проведені експерименти зі створення замкнутої екологічної системи («Біосфера 2»), в ході яких не вдалося створити стабільну систему, що має єдиний склад повітря. Вплив мікроорганізмів призвело до зниження рівня кисню та збільшення кількості вуглекислого газу.

Азот

Утворення великої кількості N 2 обумовлено окисленням первинної аміачно-водневої атмосфери молекулярним О 2 , який став надходити з поверхні планети в результаті фотосинтезу, як передбачається, близько 3 млрд років тому (за іншою версією, кисень атмосфери має геологічне походження). Азот окислюється до NO у верхніх шарах атмосфери, використовується в промисловості та зв'язується азотфіксуючими бактеріями, у той же час N 2 виділяється в атмосферу в результаті денітрифікації нітратів та ін азотних сполук.

Азот N 2 інертний газ і вступає в реакції лише у специфічних умовах (наприклад, при розряді блискавки). Окислювати його і переводити в біологічну форму можуть ціанобактерії, деякі бактерії (наприклад, бульбочкові, що формують ризобіальний симбіоз з бобовими рослинами).

Окислення молекулярного азоту електричними розрядами використовується при промисловому виготовленні азотних добрив, він призвів до утворення унікальних родовищ селітри в чилійській пустелі Атакама.

Шляхетні гази

Спалювання палива - основне джерело забруднюючих газів (CO, NO, SO 2). Діоксид сірки окислюється О 2 повітря до SO 3 у вищих шарах атмосфери, який взаємодіє з парами Н 2 Про і NH 3 а утворюються при цьому Н 2 SO 4 і (NН 4) 2 SO 4 повертаються на поверхню Землі разом з атмосферними опадами. Використання двигунів внутрішнього згоряння призводить до значного забруднення атмосфери оксидами азоту, вуглеводнями та сполуками Рb.

Аерозольне забруднення атмосфери зумовлене як природними причинами (виверження вулканів, пилові бурі, винесення капел морської води та частинок пилку рослин та ін.), так і господарською діяльністю людини (видобуток руд та будівельних матеріалів, спалювання палива, виготовлення цементу тощо) . Інтенсивне широкомасштабне винесення твердих частинок в атмосферу - одна з можливих причин змін клімату планети.

Будова атмосфери та характеристика окремих оболонок

Фізичний стан атмосфери визначається погодою та кліматом. Основні параметри атмосфери: щільність повітря, тиск, температура та склад. Зі збільшенням висоти щільність повітря та атмосферний тиск зменшуються. Температура також змінюється в залежності від зміни висоти. Вертикальна будова атмосфери характеризується різними температурними та електричними властивостями, різним станом повітря. Залежно від температури у атмосфері розрізняють такі основні верстви: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, екзосферу (сферу розсіювання). Перехідні області атмосфери між сусідніми оболонками називають відповідно тропопауза, стратопауза тощо.

Тропосфера

Стратосфера

У стратосфері затримується більшість короткохвильової частини ультрафіолетового випромінювання (180-200 нм) і відбувається трансформація енергії коротких хвиль. Під впливом цих променів змінюються магнітні поля, розпадаються молекули, відбувається іонізація, новоутворення газів та інших хімічних сполук. Ці процеси можна спостерігати у вигляді північних сяйв, блискавиць, та інших. світінь.

У стратосфері і вищих шарах під впливу сонячної радіації молекули газів дисоціюють - на атоми (понад 80 км дисоціюють СО 2 і Н 2 вище 150 км - Про 2 вище 300 км - Н 2). На висоті 100-400 км в іоносфері відбувається також іонізація газів, на висоті 320 км концентрація заряджених частинок (О + 2, О - 2, N + 2) становить ~ 1/300 від концентрації нейтральних частинок. У верхніх шарах атмосфери присутні вільні радикали - ВІН, АЛЕ 2 та ін.

У стратосфері майже немає водяної пари.

Мезосфера

До висоти 100 км атмосфера є гомогенною добре перемішаною сумішшю газів. У вищих шарах розподіл газів за висотою залежить від своїх молекулярних мас, концентрація більш важких газів меншає швидше у міру віддалення поверхні Землі. Внаслідок зменшення щільності газів температура знижується від 0°С у стратосфері до -110°С у мезосфері. Однак кінетична енергія окремих частинок на висотах 200-250 км. відповідає температурі ~1500°С. Понад 200 км спостерігаються значні флуктуації температури та щільності газів у часі та просторі.

На висоті близько 2000-3000 км екзосфера поступово перетворюється на так званий близькокосмічний вакуум, який заповнений сильно розрідженими частинками міжпланетного газу, головним чином атомами водню. Але цей газ є лише частиною міжпланетної речовини. Іншу частину складають пилоподібні частинки кометного та метеорного походження. Крім цих надзвичайно розріджених частинок, у цей простір проникає електромагнітна та корпускулярна радіація сонячного та галактичного походження.

Перед тропосфери припадає близько 80% маси атмосфери, частку стратосфери - близько 20%; маса мезосфери - трохи більше 0,3%, термосфери - менше 0,05% від загальної маси атмосфери. На підставі електричних властивостей в атмосфері виділяють нейтросферу та іоносферу. В даний час вважають, що атмосфера тягнеться до висоти 2000-3000 км.

Залежно від складу газу в атмосфері виділяють гомосферуі гетеросферу. Гетеросфера- це область, де гравітація впливає поділ газів, оскільки їх перемішування такий висоті незначно. Звідси випливає змінний склад гетеросфери. Нижче лежить добре перемішана, однорідна за складом частина атмосфери звана гомосферою. Кордон між цими шарами називається турбопаузою, вона лежить на висоті близько 120 км.

Властивості атмосфери

Вже на висоті 5 км над рівнем моря у нетренованої людини з'являється кисневе голодування і без адаптації працездатність значно знижується. Тут кінчається фізіологічна зона атмосфери. Подих людини стає неможливим на висоті 15 км, хоча приблизно до 115 км атмосфера містить кисень.

Атмосфера забезпечує нас необхідним для дихання киснем. Однак унаслідок падіння загального тиску атмосфери у міру підйому на висоту відповідно знижується і парціальний тиск кисню.

У легені людини постійно міститься близько 3 л альвеолярного повітря. Парціальний тиск кисню в альвеолярному повітрі за нормального атмосферного тиску становить 110 мм рт. ст., тиск вуглекислого газу – 40 мм рт. ст., а водяна пара -47 мм рт. ст. Зі збільшенням висоти тиск кисню падає, а сумарний тиск парів води та вуглекислоти в легенях залишається майже постійним - близько 87 мм рт. ст. Надходження кисню в легені повністю припиниться, коли тиск навколишнього повітря дорівнюватиме цій величині.

На висоті близько 19-20 км. тиск атмосфери знижується до 47 мм рт. ст. Тому на цій висоті починається кипіння води та міжтканинної рідини в організмі людини. Поза герметичною кабіною цих висотах смерть настає майже миттєво. Таким чином, з погляду фізіології людини "космос" починається вже на висоті 15-19 км.

Щільні шари повітря - тропосфера і стратосфера - захищають нас від дії радіації. При достатньому розрідженні повітря, на висотах понад 36 км, інтенсивну дію на організм має іонізуюча радіація - первинні космічні промені; на висотах понад 40 км. діє небезпечна для людини ультрафіолетова частина сонячного спектру.

Повітряна оболонка, яка оточує нашу планету і обертається разом із нею, називається атмосферою. Половина всієї маси атмосфери зосереджена у нижніх 5 км, а три чверті маси – у нижніх 10 км. Вище повітря значно розріджене, хоча його частинки виявляються на висоті 2000-3000 км над земною поверхнею.

Повітря, яким ми дихаємо, це суміш газів. Найбільше в ньому азоту – 78% та кисню – 21%. Аргон становить менше 1% та 0,03% - вуглекислий газ. Інші численні гази, наприклад криптон, ксенон, неон, гелій, водень, озон та інші, становлять тисячні та мільйонні частки відсотка. Повітря містить також водяну пару, частинки різних речовин, бактерії, пилок і космічний пил.

Атмосфера складається з кількох шарів. Нижній шар до висоти 10-15 км. над поверхнею Землі називається тропосфера. Вона нагрівається від Землі, тому температура повітря тут з висотою падає на 6 ° С на 1 кілометр підйому. У тропосфері знаходиться майже вся водяна пара і утворюються практично всі хмари - прим.. Висота тропосфери над різними широтами планети неоднакова. Над полюсами вона піднімається до 9 км, над помірними широтами – до 10-12 км, а над екватором – до 15 км. Процеси, що відбуваються в тропосфері - формування та переміщення повітряних мас, утворення циклонів та антициклонів, поява хмар та випадання опадів, - визначають погоду та клімат біля земної поверхні.

Вище тропосфери розташовується стратосфера, яка тягнеться до 50-55 км. Тропосферу та стратосферу поділяє перехідний шар тропопаузу, завтовшки 1-2 км. У стратосфері на висоті близько 25 км. температура повітря поступово починає зростати і на 50 км. досягає + 10 +30 °С. Таке підвищення температури пов'язане з тим, що в стратосфері на висотах 25-30 км. знаходиться шар озону. У Землі його вміст у повітрі мізерно мало, але в великих висотах двоатомні молекули кисню поглинають ультрафіолетову сонячну радіацію, утворюючи тритомні молекули озону.

Якби озон розташовувався в нижніх шарах атмосфери, на висоті із нормальним тиском, товщина його шару була б лише 3 мм. Але і в такій невеликій кількості він відіграє важливу роль: поглинає шкідливу для живих організмів частину сонячного випромінювання.

Вище стратосфери приблизно до висоти 80 км. простягається мезосфера, в якій температура повітря з висотою падає до декількох десятків градусів нижче нуля.

Верхня частина атмосфери характеризується дуже високими температурами і називається термосферою – прим. В іоносфері молекули атмосферних газів поглинають ультрафіолетову радіацію Сонця, утворюються заряджені атоми і вільні електрони. В іоносфері спостерігаються полярні сяйва.

Атмосфера грає дуже важливу роль життя нашої планети. Вона оберігає Землю від сильного нагріву сонячним промінням вдень і від переохолодження вночі. Більшість метеоритів згоряє в атмосферних шарах, не долітаючи до планети. Атмосфера містить кисень, необхідний всім організмам, озоновий екран, що захищає життя Землі від згубної частини ультрафіолетової радіації Сонця.

АТМОСФЕРИ ПЛАНЕ СОНЯЧНОЇ СИСТЕМИ

Атмосфера Меркурія настільки сильно розріджена, що, можна сказати, її практично немає. Повітряна оболонка Венери складається з вуглекислого газу (96%) та азоту (близько 4%), вона дуже щільна - атмосферний тиск на поверхні планети майже в 100 разів більше, ніж на Землі. Марсіанська атмосфера теж складається переважно з вуглекислого газу (95%) та азоту (2,7%), але її щільність менша за земну приблизно в 300 разів, а тиск - майже в 100 разів. Видима поверхня Юпітера насправді є верхнім шаром воднево-гелієвої атмосфери. Такі ж складові повітряні оболонки Сатурна і Урана. Красивий блакитний колір Урану обумовлений високою концентрацією метану у верхній частині його атмосфери - прим. У Нептуна, оповитого вуглеводневим серпанком, виділяють два основні шари хмар: один складається з кристалів замерзлого метану, а другий, розташований нижче, містить аміак і сірководень.

Займається метеорологія, а тривалими варіаціями – кліматологія.

Товщина атмосфери 1500 км. від поверхні Землі. Сумарна маса повітря, тобто суміші газів, що становлять атмосферу, - 5,1-5,3 * 10^15 т. Молекулярна маса чистого сухого повітря становить 29. Тиск при 0 ° С на рівні моря 101325 Па, або 760 мм. рт. ст.; критична температура - 140,7 ° С; критичний тиск 3,7 МПа. Розчинність повітря у воді при 0 ° С – 0,036 %, при 25 ° С – 0,22 %.

Фізичний стан атмосфери визначається. Основні параметри атмосфери: щільність повітря, тиск, температура та склад. Зі збільшенням висоти щільність повітря і зменшується. Температура також змінюється в залежності від зміни висоти. Вертикальне характеризується різними температурними та електричними властивостями, різним станом повітря. Залежно від температури у атмосфері розрізняють такі основні верстви: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, екзосферу (сферу розсіювання). Перехідні області атмосфери між сусідніми оболонками називають відповідно тропопауза, стратопауза тощо.

Тропосфера- нижній, основний, найбільш вивчений, висотою в полярних областях 8-10 км, в помірних широтах до 10-12 км, на екваторі - 16-18 км. У тропосфері зосереджено приблизно 80-90% всієї маси атмосфери та майже всі водяні пари. При підйомі кожні 100 м температура в тропосфері знижується в середньому на 0,65 ° С і досягає -53 ° С у верхній частині. Цей верхній шар тропосфери називають тропопаузою. У тропосфері сильно розвинені турбулентність та конвекція, зосереджена переважна частина, виникають хмари, розвиваються.

Стратосфера- Шар атмосфери, що розташовується на висоті 11-50 км. Характерна незначна зміна температури у шарі 11-25 км (нижній шар стратосфери) та підвищення її у шарі 25-40 км від -56,5 до 0,8 °С (верхній шар стратосфери або область інверсії). Досягши на висоті близько 40 км. значення 273 К (0 °С), температура залишається постійною до висоти 55 км. Ця область постійної температури називається стратопаузою і є межею між стратосферою та мезосферою.

Саме в стратосфері розташовується шар озоносфери(«озоновий шар», на висоті від 15-20 до 55-60 км), який визначає верхню межу життя в . Важливий компонент стратосфери та мезосфери – озон, що утворюється в результаті фотохімічних реакцій найбільш інтенсивно на висоті, що дорівнює 30 км. Загальна маса озону склала б при нормальному тиску шар товщиною 1,7-4 мм, але і цього достатньо для поглинання згубного для життя ультрафіолетового. Руйнування озону відбувається за його взаємодії з вільними радикалами, оксидом азоту, галогенсодержащими сполуками (зокрема «фреонами»). Озон - алотропія кисню, що утворюється в результаті наступної хімічної реакції, зазвичай після дощу, коли отримана сполука піднімається у верхні шари тропосфери; озон має специфічний запах.

Мезосферапочинається на висоті 50 км і тягнеться до 80-90 км. до висоти 75-85 км. знижується до -88 °С. Верхньою межею мезосфери є мезопауза.

Термосфера(інша назва – іоносфера) – шар атмосфери, що йде за мезосферою, – починається на висоті 80-90 км і простягається до 800 км. Температура повітря в термосфері швидко і неухильно зростає та сягає кількох сотень і навіть тисяч градусів.

Екзосфера- Зона розсіювання, зовнішня частина термосфери, розташована вище 800 км. Газ в екзосфері сильно розріджений, і звідси йде витік його частинок у міжпланетний простір (дисипація).
До висоти 100 км атмосфера є гомогенною (однофазною), добре перемішаною сумішшю газів. У більш високих шарах розподіл газів по висоті залежить від їх молекулярних мас, концентрація більш важких газів зменшується швидше при віддаленні поверхні Землі. Внаслідок зменшення щільності газів температура знижується від 0 ° С у стратосфері до -110 ° С у мезосфері. Однак кінетична енергія окремих частинок на висотах 200-250 км. відповідає температурі приблизно 1500 °С. Понад 200 км спостерігаються значні флуктуації температури та щільності газів у часі та просторі.

Перед тропосфери припадає близько 80 % маси атмосфери, частку стратосфери - близько 20 %; маса мезосфери - трохи більше 0,3 %, термосфери - менше 0,05 % від загальної маси атмосфери. На підставі електричних властивостей в атмосфері виділяють нейтросферу та іоносферу. В даний час вважають, що атмосфера тягнеться до висоти 2000-3000 км.

Залежно від складу газу в атмосфері виділяють гомосферу та гетеросферу. Гетеросфера- це область, де гравітація впливає поділ газів, т.к. їхнє перемішування на такій висоті незначне. Звідси випливає змінний склад гетеросфери. Нижче лежить добре перемішана, однорідна за складом частина атмосфери звана гомосферою. Кордон між цими шарами називається турбопаузою, він лежить на висоті близько 120 км.

Атмосферний тиск - тиск атмосферного повітря на предмети, що знаходяться в ньому, і земну поверхню. Нормальним атмосферним тиском є показник 760 мм рт. ст. (101325 Па). При збільшенні висоти на кожен кілометр тиск падає на 100 мм.

Склад атмосфери

Повітряна оболонка Землі, що складається в основному з газів та різних домішок (пил, краплі води, кристали льоду, морські солі, продукти горіння), кількість яких є постійною. Основними газами є азот (78%), кисень (21%) та аргон (0,93%). Концентрація газів, що становлять атмосферу, практично постійна, за винятком вуглекислого газу СО2 (0,03%).

Також в атмосфері містяться SO2, СН4, NH3, СО, вуглеводні, НС1, HF, пари Hg, I2, а також NO та багато інших газів у незначних кількостях. У тропосфері постійно знаходиться велика кількість завислих твердих і рідких частинок (аерозоль).