تهانينا 

الغلاف الجوي للأرض. تكوين وبنية الغلاف الجوي الجزء العلوي من الغلاف الجوي

الغلاف الغازي الذي يحيط بكوكب الأرض ، والمعروف باسم الغلاف الجوي ، يتكون من خمس طبقات رئيسية. تنشأ هذه الطبقات على سطح الكوكب ، من مستوى سطح البحر (في بعض الأحيان أدناه) وترتفع إلى الفضاء الخارجي بالتسلسل التالي:

  • تروبوسفير.
  • الستراتوسفير.
  • الميزوسفير.
  • حرارة.
  • إكزوسفير.

رسم تخطيطي للطبقات الرئيسية للغلاف الجوي للأرض

بين كل من هذه الطبقات الخمس الرئيسية توجد مناطق انتقالية تسمى "فترات توقف" حيث تحدث تغيرات في درجة حرارة الهواء وتركيبته وكثافته. إلى جانب فترات التوقف المؤقت ، يشتمل الغلاف الجوي للأرض على إجمالي 9 طبقات.

تروبوسفير: حيث يحدث الطقس

من بين جميع طبقات الغلاف الجوي ، فإن طبقة التروبوسفير هي الطبقة التي نعرفها أكثر (سواء أدركت ذلك أم لا) ، لأننا نعيش في قاعها - سطح الكوكب. يغلف سطح الأرض ويمتد لأعلى لعدة كيلومترات. كلمة تروبوسفير تعني "تغيير الكرة". اسم مناسب جدًا ، لأن هذه الطبقة هي المكان الذي يحدث فيه طقسنا اليومي.

بدءًا من سطح الكوكب ، يرتفع التروبوسفير إلى ارتفاع يتراوح من 6 إلى 20 كم. يحتوي الثلث السفلي من الطبقة الأقرب إلينا على 50٪ من جميع غازات الغلاف الجوي. إنه الجزء الوحيد من التكوين الكامل للغلاف الجوي الذي يتنفس. بسبب حقيقة أن الهواء يسخن من الأسفل بواسطة سطح الأرض ، الذي يمتص الطاقة الحرارية للشمس ، تنخفض درجة حرارة وضغط التروبوسفير مع زيادة الارتفاع.

في الجزء العلوي توجد طبقة رقيقة تسمى التروبوبوز ، وهي مجرد منطقة عازلة بين طبقة التروبوسفير والستراتوسفير.

الستراتوسفير: موطن الأوزون

الستراتوسفير هي الطبقة التالية من الغلاف الجوي. يمتد من 6 إلى 20 كم إلى 50 كم فوق سطح الأرض. هذه هي الطبقة التي تطير فيها معظم الطائرات التجارية وتسافر المناطيد.

هنا ، لا يتدفق الهواء لأعلى ولأسفل ، ولكنه يتحرك موازية للسطح في تيارات هواء سريعة جدًا. تزداد درجات الحرارة كلما صعدت ، بفضل وفرة الأوزون الطبيعي (O3) ، وهو منتج ثانوي للإشعاع الشمسي ، والأكسجين ، الذي لديه القدرة على امتصاص أشعة الشمس فوق البنفسجية الضارة (أي ارتفاع في درجة الحرارة مع الارتفاع معروف في الأرصاد الجوية باعتبارها "انعكاسًا").

نظرًا لأن طبقة الستراتوسفير تحتوي على درجات حرارة أكثر دفئًا في القاع ودرجات حرارة أكثر برودة في الأعلى ، فإن الحمل الحراري (الحركات الرأسية للكتل الهوائية) نادر في هذا الجزء من الغلاف الجوي. في الواقع ، يمكنك مشاهدة عاصفة مستعرة في طبقة التروبوسفير من الستراتوسفير ، حيث تعمل الطبقة "كغطاء" للحمل الحراري ، والذي لا تخترق الغيوم العاصفة من خلاله.

يتبع الستراتوسفير مرة أخرى طبقة عازلة ، تسمى هذه المرة الستراتوبوز.

Mesosphere: الغلاف الجوي الأوسط

يقع الغلاف الجوي المتوسط ​​على بعد حوالي 50-80 كم من سطح الأرض. الغلاف الجوي العلوي هو أبرد مكان طبيعي على وجه الأرض ، حيث يمكن أن تنخفض درجات الحرارة إلى أقل من -143 درجة مئوية.

الحرارة: الغلاف الجوي العلوي

يتبع الغلاف الجوي الميزوسفير والميزوبوز الغلاف الحراري ، الذي يقع بين 80 و 700 كيلومتر فوق سطح الكوكب ، ويحتوي على أقل من 0.01٪ من إجمالي الهواء في الغلاف الجوي. تصل درجات الحرارة هنا إلى + 2000 درجة مئوية ، ولكن بسبب الندرة الشديدة للهواء ونقص جزيئات الغاز لنقل الحرارة ، يُنظر إلى درجات الحرارة المرتفعة هذه على أنها شديدة البرودة.

إكزوسفير: حدود الغلاف الجوي والفضاء

على ارتفاع حوالي 700-10000 كم فوق سطح الأرض يوجد الغلاف الخارجي - الحافة الخارجية للغلاف الجوي ، المتاخمة للفضاء. هنا تدور أقمار الأرصاد الجوية حول الأرض.

ماذا عن الأيونوسفير؟

الأيونوسفير ليس طبقة منفصلة ، وفي الواقع يستخدم هذا المصطلح للإشارة إلى الغلاف الجوي على ارتفاع 60 إلى 1000 كم. يشمل الأجزاء العلوية من الغلاف الجوي ، والغلاف الحراري بأكمله وجزء من الغلاف الخارجي. حصل الغلاف المتأين على اسمه لأنه في هذا الجزء من الغلاف الجوي ، يتأين إشعاع الشمس عندما يمر بالمجالات المغناطيسية للأرض عند و. تُلاحظ هذه الظاهرة من الأرض كالشفق القطبي الشمالي.

تبدأ من ارتفاع 80-90 كم وتمتد حتى 800 كم. تتقلب درجة حرارة الهواء في الغلاف الحراري على مستويات مختلفة ، وتزداد بسرعة وبشكل متقطع ويمكن أن تختلف من 200 إلى 2000 كلفن ، اعتمادًا على درجة النشاط الشمسي. والسبب هو امتصاص الأشعة فوق البنفسجية من الشمس على ارتفاعات 150-300 كم نتيجة تأين الأكسجين الجوي. في الجزء السفلي من الغلاف الحراري ، ترجع الزيادة في درجة الحرارة إلى حد كبير إلى الطاقة المنبعثة أثناء دمج (إعادة تركيب) ذرات الأكسجين في الجزيئات (في هذه الحالة ، طاقة الأشعة فوق البنفسجية الشمسية ، التي تم امتصاصها مسبقًا أثناء تفكك جزيئات O 2 ، إلى طاقة الحركة الحرارية للجسيمات). في خطوط العرض العليا ، مصدر مهم للحرارة في الغلاف الحراري هو حرارة الجول التي تطلقها التيارات الكهربائية ذات الأصل المغنطيسي. يتسبب هذا المصدر في تسخين كبير ولكن غير متساوٍ للطبقة العليا من الغلاف الجوي في خطوط العرض الفرعية القطبية ، خاصة أثناء العواصف المغناطيسية.

تحلق في الغلاف الحراري

بسبب النحافة الشديدة للهواء ، فإن الرحلات فوق خط كرمان ممكنة فقط على طول مسار باليستي. تتم جميع الرحلات الجوية المأهولة (باستثناء رحلات رواد الفضاء الأمريكيين إلى القمر) في الغلاف الحراري ، بشكل أساسي على ارتفاعات من 200 إلى 500 كيلومتر - أقل من 200 كيلومتر يتأثر تأثير الهواء المتباطئ بشدة ، وأكثر من 500 كيلومتر من الإشعاع الأحزمة التي لها تأثير ضار على الناس.

غالبًا ما تطير الأقمار الصناعية غير المأهولة في الغلاف الحراري - يتطلب وضع القمر الصناعي في مدار أعلى مزيدًا من الطاقة ، ولأغراض عديدة (على سبيل المثال ، لاستشعار الأرض عن بعد) ، يفضل الارتفاع المنخفض.


مؤسسة ويكيميديا. 2010.

المرادفات:

شاهد ما هو "Thermosphere" في القواميس الأخرى:

    الغلاف الجوي ... قاموس التدقيق الإملائي

    الغلاف الحراري- منطقة الغلاف الجوي العلوي على ارتفاع 100500 كيلومتر بدرجات حرارة موجبة. [GOST 25645.113 84] الغلاف الحراري طبقة الغلاف الجوي للكوكب الواقعة فوق طبقة الميزوسفير ، تتميز بارتفاع درجة الحرارة مع الارتفاع ، والتباطؤ التدريجي و ... ... دليل المترجم الفني

    طبقة الغلاف الجوي فوق طبقة الميزوسفير من ارتفاعات 80-90 كم ، ترتفع درجة الحرارة فيها إلى ارتفاعات 200-300 كم ، حيث تصل قيمها إلى 1500 كلفن ، وبعد ذلك تظل ثابتة تقريبًا حتى الارتفاعات الشاهقة. .. قاموس موسوعي كبير

    THERMOSPHERE ، غلاف من الغازات الخفيفة بين الميزوسفير و EXOSPHERE ، على ارتفاع 100 كم إلى 400 كم من سطح الأرض. مع زيادة الارتفاع في الغلاف الحراري ، تزداد درجة الحرارة بشكل موحد ... القاموس الموسوعي العلمي والتقنيموسوعة جغرافية

    طبقة الغلاف الجوي فوق طبقة الميزوسفير من ارتفاعات 80-90 كم ، ترتفع درجة الحرارة فيها إلى ارتفاعات 200-300 كم ، حيث تصل قيمها إلى 1500 كلفن ، وبعد ذلك تظل ثابتة تقريبًا حتى الارتفاعات الشاهقة. * * * الغلاف الجوي الحراري ، طبقة الغلاف الجوي أعلاه ... ... قاموس موسوعي

    - (انظر الحرارة ... + الكرة) الطبقات العليا من الغلاف الجوي ، فوق 80 كم ، حيث تزداد درجة الحرارة مع الارتفاع إلى قيم عالية جدًا (1500 درجة مئوية على ارتفاعات 200 300 كم أو أكثر). قاموس جديد للكلمات الأجنبية. بواسطة EdwART، 2009. thermosphere (te)، s، zh. (... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية

كل من طار على متن طائرة معتاد على هذا النوع من الرسائل: "رحلتنا على ارتفاع 10000 متر ، ودرجة الحرارة في الخارج هي 50 درجة مئوية". يبدو أنه لا يوجد شيء مميز. كلما زادت درجة حرارة الشمس عن سطح الأرض ، يكون الجو أكثر برودة. يعتقد الكثير من الناس أن الانخفاض في درجة الحرارة مع الارتفاع يستمر بشكل مستمر وتنخفض درجة الحرارة تدريجيًا ، مع اقتراب درجة حرارة الفضاء. بالمناسبة ، اعتقد العلماء ذلك حتى نهاية القرن التاسع عشر.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على توزيع درجة حرارة الهواء فوق الأرض. ينقسم الغلاف الجوي إلى عدة طبقات ، والتي تعكس في المقام الأول طبيعة التغيرات في درجات الحرارة.

تسمى الطبقة السفلى من الغلاف الجوي التروبوسفير، والتي تعني "مجال الدوران". جميع التغيرات في الطقس والمناخ هي نتيجة العمليات الفيزيائية التي تحدث على وجه التحديد في هذه الطبقة. تقع الحدود العليا لهذه الطبقة حيث يتم استبدال الانخفاض في درجة الحرارة مع الارتفاع بزيادتها - تقريبًا عند على ارتفاع 15-16 كم فوق خط الاستواء و7-8 كم فوق القطبين. مثل الأرض نفسها ، فإن الغلاف الجوي تحت تأثير دوران كوكبنا يتم تسويته إلى حد ما فوق القطبين ويتضخم فوق خط الاستواء. هذا التأثير أقوى بكثير في الغلاف الجوي منه في الغلاف الصلب للأرض. في الاتجاه من سطح الأرض إلى الحد الأعلى لطبقة التروبوسفير ، تنخفض درجة حرارة الهواء. وفوق خط الاستواء ، تكون درجة حرارة الهواء الدنيا حوالي -62 درجة C ، وفوق القطبين حوالي -45 درجة مئوية ، في خطوط العرض المعتدلة ، يوجد أكثر من 75٪ من كتلة الغلاف الجوي في طبقة التروبوسفير.

في عام 1899 ، تم العثور على حد أدنى في ملف تعريف درجة الحرارة العمودي على ارتفاع معين ، ثم زادت درجة الحرارة قليلاً. بداية هذه الزيادة تعني الانتقال إلى الطبقة التالية من الغلاف الجوي - إلى الستراتوسفير، وهو ما يعني "طبقة المجال". ويعني مصطلح الستراتوسفير ويعكس الفكرة السابقة عن تفرد الطبقة الواقعة فوق التروبوسفير. يمتد الستراتوسفير إلى ارتفاع حوالي 50 كم فوق سطح الأرض. وميزته هي ، على وجه الخصوص ، الزيادة الحادة في درجة حرارة الهواء. وهذا الارتفاع في درجة الحرارة يفسر تفاعل تكوين الأوزون - وهو أحد التفاعلات الكيميائية الرئيسية التي تحدث في الغلاف الجوي.

يتركز الجزء الأكبر من الأوزون على ارتفاعات تبلغ حوالي 25 كم ، ولكن بشكل عام طبقة الأوزون عبارة عن قشرة ممتدة بشدة على طول الارتفاع ، وتغطي طبقة الستراتوسفير بأكملها تقريبًا. يعد تفاعل الأكسجين مع الأشعة فوق البنفسجية إحدى العمليات المفضلة في الغلاف الجوي للأرض والتي تساهم في الحفاظ على الحياة على الأرض. إن امتصاص الأوزون لهذه الطاقة يمنع تدفقها المفرط إلى سطح الأرض ، حيث يتم إنشاء مثل هذا المستوى من الطاقة المناسب لوجود أشكال الحياة الأرضية. يمتص الأوزون بعضًا من الطاقة المشعة التي تمر عبر الغلاف الجوي. نتيجة لذلك ، تم إنشاء تدرج عمودي لدرجة حرارة الهواء بحوالي 0.62 درجة مئوية لكل 100 متر في طبقة الأوزون ، أي ترتفع درجة الحرارة مع ارتفاع يصل إلى الحد الأعلى لطبقة الستراتوسفير - الستراتوبوز (50 كم) ، والتي تصل ، وفقًا لـ بعض البيانات ، 0 درجة مئوية.

على ارتفاعات من 50 إلى 80 كم هناك طبقة من الغلاف الجوي تسمى الميزوسفير. كلمة "mesosphere" تعني "كرة وسيطة" ، وهنا تستمر درجة حرارة الهواء في الانخفاض مع الارتفاع. فوق الغلاف الجوي ، في طبقة تسمى الغلاف الحراريترتفع درجة الحرارة مرة أخرى مع ارتفاع يصل إلى حوالي 1000 درجة مئوية ، ثم تنخفض بسرعة كبيرة إلى -96 درجة مئوية. ومع ذلك ، فإنه لا ينخفض ​​إلى ما لا نهاية ، ثم ترتفع درجة الحرارة مرة أخرى.

ثيرموسفيرهي الطبقة الأولى الأيونوسفير. على عكس الطبقات المذكورة سابقًا ، لا يتميز الأيونوسفير بدرجة الحرارة. الأيونوسفير منطقة ذات طبيعة كهربائية تجعل العديد من أنواع الاتصالات الراديوية ممكنة. تنقسم طبقة الأيونوسفير إلى عدة طبقات تسميها بالأحرف D و E و F1 و F2 ، كما أن لهذه الطبقات أسماء خاصة. يعود الانقسام إلى طبقات إلى عدة أسباب ، من أهمها التأثير غير المتكافئ للطبقات على مرور الموجات الراديوية. الطبقة الدنيا ، D ، تمتص بشكل أساسي الموجات الراديوية وبالتالي تمنع انتشارها. تقع الطبقة E التي تمت دراستها بشكل أفضل على ارتفاع حوالي 100 كيلومتر فوق سطح الأرض. وتسمى أيضًا طبقة Kennelly-Heaviside نسبة لأسماء العلماء الأمريكيين والإنجليز الذين اكتشفوها في وقت واحد وبشكل مستقل. الطبقة E ، مثل المرآة العملاقة ، تعكس موجات الراديو. بفضل هذه الطبقة ، تنتقل موجات الراديو الطويلة لمسافات أبعد مما هو متوقع إذا انتشرت فقط في خط مستقيم ، دون أن تنعكس من الطبقة E. تتمتع الطبقة F أيضًا بخصائص مماثلة ، وتسمى أيضًا طبقة أبليتون. إلى جانب طبقة كينيلي-هيفيسايد ، تعكس الموجات الراديوية لمحطات الراديو الأرضية ، ويمكن أن يحدث هذا الانعكاس في زوايا مختلفة. تقع طبقة أبليتون على ارتفاع حوالي 240 كم.

غالبًا ما يُطلق على المنطقة الخارجية من الغلاف الجوي ، وهي الطبقة الثانية من الغلاف الجوي المتأين اكسوسفير. يشير هذا المصطلح إلى وجود ضواحي الفضاء بالقرب من الأرض. من الصعب تحديد المكان الذي ينتهي فيه الغلاف الجوي بالضبط ويبدأ الفضاء ، نظرًا لأن كثافة غازات الغلاف الجوي تتناقص تدريجياً مع الارتفاع ويتحول الغلاف الجوي نفسه تدريجياً إلى فراغ تقريبًا ، حيث تلتقي الجزيئات الفردية فقط. على ارتفاع حوالي 320 كيلومترًا ، تكون كثافة الغلاف الجوي منخفضة جدًا بحيث يمكن للجزيئات السفر لأكثر من كيلومتر واحد دون الاصطدام ببعضها البعض. يعمل الجزء الخارجي من الغلاف الجوي كحد أعلى له ، والذي يقع على ارتفاعات من 480 إلى 960 كم.

يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول العمليات في الغلاف الجوي على موقع الويب "مناخ الأرض"


الأرض محاطة بغلاف مغناطيسي ضخم ، يوجد في منتصفه حزام إشعاعي وغلاف جوي. ضع في اعتبارك هذه المكونات الثلاثة للبنية الخارجية للأرض.

الأرض مغلفة بقشرة غازية تسمى الغلاف الجوي (من اليونانية ατμός - بخار و σφαῖρα - كرة). يحدد الغلاف الجوي الطقس والمناخ على سطح الأرض. يتكون أساسًا من غازات وشوائب مختلفة (الغبار ، قطرات الماء ، بلورات الجليد ، أملاح البحر ، منتجات الاحتراق) ، وكميتها ليست ثابتة. يكاد يكون تركيز الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي ثابتًا ، باستثناء الماء (H2O) وثاني أكسيد الكربون (CO2).

سماكة الغلاف الجوي 1500 كم من سطح الأرض. الكتلة الكلية للهواء ، أي خليط الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي ، هي (5.1-5.3) × 1015 طن ، والضغط عند 0 درجة مئوية عند مستوى سطح البحر هو 1013.25 هيكتو باسكال ؛ درجة الحرارة الحرجة −140.7 درجة مئوية ؛ الضغط الحرج 3.7 ميجا باسكال. ذوبان الهواء في الماء عند 0 درجة مئوية - 0.036٪ ، عند 25 درجة مئوية - 0.22٪.

مع زيادة الارتفاع ، تنخفض كثافة الهواء والضغط الجوي. تتغير درجة الحرارة أيضًا مع تغير الارتفاع. يتميز الهيكل الرأسي للغلاف الجوي بدرجات حرارة مختلفة وخصائص كهربائية وظروف هواء مختلفة. اعتمادًا على درجة الحرارة في الغلاف الجوي ، يتم تمييز الطبقات الرئيسية التالية: التروبوسفير ، الستراتوسفير ، الميزوسفير ، الغلاف الحراري ، الغلاف الخارجي (مجال التشتت). تسمى المناطق الانتقالية للغلاف الجوي بين الأصداف المجاورة التروبوبوز ، الستراتوبوز ، إلخ ، على التوالي.

تروبوسفير

هذه هي الطبقة الدنيا من الغلاف الجوي التي تمت دراستها ، ويبلغ ارتفاعها 8-10 كم في المناطق القطبية ، ويصل إلى 10-12 كم في خطوط العرض المعتدلة ، و16-18 كم عند خط الاستواء. يتركز كل بخار الماء تقريبًا في طبقة التروبوسفير. عند الارتفاع كل 100 متر ، تنخفض درجة الحرارة في طبقة التروبوسفير بمتوسط ​​0.65 درجة وتصل إلى -53 درجة مئوية في الجزء العلوي. هذه الطبقة العليا من التروبوسفير تسمى التروبوبوز.

الستراتوسفير

تقع هذه الطبقة من الغلاف الجوي على ارتفاع 11 إلى 50 كم. هناك نوعان من التغيرات المميزة في درجات الحرارة في الستراتوسفير ، أحدهما على ارتفاع 11-25 كم (-56.5 درجة مئوية) ، والآخر على ارتفاع 25-40 كم (0.8 درجة مئوية). بعد أن وصلت درجة الحرارة إلى الصفر (0 درجة مئوية) على ارتفاع حوالي 40 كم ، فإنها تظل ثابتة حتى ارتفاع حوالي 55 كم. تسمى هذه المنطقة ذات درجة الحرارة الثابتة الستراتوبوز وهي الحد الفاصل بين طبقة الستراتوسفير والميزوسفير.

تقع طبقة الأوزون في الستراتوسفير على ارتفاع 15-20 إلى 55-60 كم ، وهو ما يحدد الحد الأعلى للحياة في المحيط الحيوي. على ارتفاع حوالي 30 كم ، نتيجة التفاعلات الكيميائية الضوئية ، يتشكل -O3 ، الذي يمتص الأشعة فوق البنفسجية (180-200 نانومتر) ، الضار بالحياة. نتيجة لذلك ، تتحول طاقة الموجات القصيرة ، وتتغير المجالات المغناطيسية ، وتتفكك الجزيئات ، ويحدث التأين ، وتشكل جديد للغازات ومركبات كيميائية أخرى. يمكن ملاحظة هذه العمليات في شكل الأضواء الشمالية والبرق والتوهجات الأخرى.

الميزوسفير

يبدأ هذا الجزء من الغلاف الجوي على ارتفاع 50 كم ويمتد حتى 80-90 كم. تنخفض درجة حرارة الهواء إلى ارتفاع 75-85 كم إلى -88 درجة مئوية.

عندما نرتفع إلى ارتفاع أكبر من أي وقت مضى فوق سطح الأرض ، تضعف تدريجياً ظواهر مثل انتشار الصوت ، ورفع وسحب الديناميكا الهوائية ، ونقل الحرارة بالحمل الحراري ، وما إلى ذلك ، ثم تختفي تمامًا.

الغلاف الجوي أو الأيونوسفير

على ارتفاع 80-90 كم إلى 800 كم ، يحدث تأين قوي تحت تأثير إشعاع الموجة القصيرة الشمسية. لذلك ، يسمى الغلاف الحراري أيضًا الغلاف المتأين. يعتبر الأيونوسفير الحزام الكهرومغناطيسي للأرض.

يتكون الأيونوسفير من خليط من غاز من الذرات والجزيئات المحايدة (بشكل أساسي الأكسجين O2 والنيتروجين N2) وبلازما شبه محايدة (عدد الجسيمات سالبة الشحنة يساوي تقريبًا عدد الجسيمات المشحونة إيجابياً). يصبح التأين مهمًا بالفعل على ارتفاع 60 كم ويزداد باطراد مع المسافة من الأرض.


في طبقات الهواء المتخلخلة ، يكون انتشار الصوت أمرًا مستحيلًا. حتى ارتفاعات 60-90 كم ، لا يزال من الممكن استخدام مقاومة الهواء والرفع للرحلة الهوائية التي يتم التحكم فيها. ولكن ، بدءًا من ارتفاعات 100-130 كم ، تفقد مفاهيم الرقم M وحاجز الصوت المألوف لكل طيار معناها ، على الرغم من أنه لا يزال من الممكن استخدام الجناح الديناميكي الهوائي عند سرعات الطيران العالية.

على ارتفاعات 180-200 كم ، يبدأ مجال الطيران الباليستي البحت ، والذي لا يمكن التحكم فيه إلا باستخدام القوى التفاعلية. إذا تطورت خلال هذه الرحلة قوة طرد مركزي مساوية لقوة الجاذبية على ارتفاع معين ، فإن الطائرة تصبح قمرًا صناعيًا للأرض.

على ارتفاعات تزيد عن 100 كم ، يُحرم الغلاف الجوي أيضًا من خاصية رائعة أخرى - القدرة على امتصاص الطاقة الحرارية وتوصيلها ونقلها بالحمل الحراري (أي عن طريق خلط الهواء). وهذا يعني أن العناصر المختلفة للمعدات ومعدات المحطة الفضائية المدارية لن تكون قادرة على التبريد من الخارج بالطريقة التي يتم بها ذلك عادة على متن طائرة - بمساعدة الطائرات النفاثة والرادياتير الهوائية. في مثل هذا الارتفاع ، كما هو الحال في الفضاء بشكل عام ، فإن الطريقة الوحيدة لنقل الحرارة هي الإشعاع.

يؤثر وجود الإلكترونات الحرة في الطبقات العليا من الغلاف الجوي على خصائصه الكهرومغناطيسية. للوهلة الأولى ، قد يبدو أن وجود الإلكترونات الحرة سيمنح الغلاف الجوي خصائص الموصل ، تمامًا كما تحدد الإلكترونات التي تتحرك بحرية في المعدن الموصلية. لكن هذا بالطبع ليس كذلك: في المعدن ، تتحرك الإلكترونات في بيئة شبكة بلورية ، بينما في الغاز المتأين ، تتعرض لحركة حرارية فوضوية للحقل الكهربائي الخارجي للموجة. في هذه الحالة ، يمكن اعتبار كل إلكترون كجسم حر يقع في الفضاء مع الكتلة المقابلة والشحنة الكهربائية.

ومع ذلك ، فإن تيار الإلكترون ليس تيار توصيل ، كما قد يعتقد المرء. لا يمكن لموجات الراديو ذات الترددات المنخفضة (أقل من 0) أن تنتشر في غاز مؤين على الإطلاق. الأيونوسفير لا يمكن اختراقه بالنسبة لهم. بعد الوصول إلى تلك المنطقة من الأيونوسفير حيث يختفي مؤشر معين ، تنعكس موجات الراديو منه.

في الوقت الحاضر ، وجد أنه في بعض مناطق العالم توجد مناطق مستقرة إلى حد ما ذات كثافة إلكترون منخفضة ، وتوجد "رياح أيونوسفيرية" منتظمة ، وتنشأ عمليات موجية غريبة تحمل اضطرابات الأيونوسفير المحلية على بعد آلاف الكيلومترات من مكانها. الإثارة ، وأكثر من ذلك بكثير.

ومع ذلك ، كلما تقدم العلماء في دراسة طبقة الأيونوسفير ، زادت الأسئلة التي تثار. لا سيما الكثير من الأشياء غير المكتشفة في مجال سلوك وخصائص الأيونوسفير القطبي. على سبيل المثال ، مصادر التأين أثناء الليل القطبي ليست مفهومة تمامًا ، وآليات نقل الجسيمات المشحونة إلى هذه المناطق غير مفهومة جيدًا ، وتفاعل الأيونوسفير القطبي مع الاضطرابات في النشاط الشمسي وفي الرياح الشمسية يجب أن يكون درس.

إكزوسفير

هذا الجزء الخارجي من الغلاف الحراري هو منطقة التشتت ، التي تقع فوق 800 كم. الغاز الموجود في الغلاف الخارجي مخلخ جدًا ، وبالتالي تتسرب جزيئاته إلى الفضاء بين الكواكب (التبديد).

دور الغلاف الجوي في حياة الأرض

الغلاف الجوي هو مصدر الأكسجين الذي يتنفسه الناس. ومع ذلك ، عندما تصعد إلى الارتفاع ، ينخفض ​​إجمالي الضغط الجوي ، مما يؤدي إلى انخفاض ضغط الأكسجين الجزئي.

تحتوي رئة الإنسان على ما يقرب من ثلاثة لترات من الهواء السنخي. إذا كان الضغط الجوي طبيعيًا ، فسيكون ضغط الأكسجين الجزئي في الهواء السنخي 11 ملم زئبق. الفن ، ضغط ثاني أكسيد الكربون - 40 ملم زئبق. الفن ، وبخار الماء - 47 ملم زئبق. فن. مع زيادة الارتفاع ، ينخفض ​​ضغط الأكسجين ، وسيظل ضغط بخار الماء وثاني أكسيد الكربون في الرئتين بشكل إجمالي ثابتًا - حوالي 87 ملم زئبق. فن. عندما يساوي ضغط الهواء هذه القيمة ، سيتوقف الأكسجين عن التدفق إلى الرئتين.

بسبب انخفاض الضغط الجوي على ارتفاع 20 كم ، سيغلي الماء وسوائل الجسم الخلالي في جسم الإنسان هنا. إذا كنت لا تستخدم كابينة مضغوطة ، فسوف يموت الشخص على هذا الارتفاع على الفور تقريبًا. لذلك ، من وجهة نظر الخصائص الفسيولوجية لجسم الإنسان ، ينشأ "الفضاء" من ارتفاع 20 كم فوق مستوى سطح البحر.

دور الغلاف الجوي في حياة الأرض كبير جدًا. لذلك ، على سبيل المثال ، بفضل طبقات الهواء الكثيفة - التروبوسفير والستراتوسفير ، يتمتع الناس بالحماية من التعرض للإشعاع. في الفضاء ، في الهواء المخلخل ، على ارتفاع يزيد عن 36 كم ، يعمل الإشعاع المؤين. على ارتفاع أكثر من 40 كم - الأشعة فوق البنفسجية.

عند الارتفاع فوق سطح الأرض إلى ارتفاع يزيد عن 90-100 كم ، سيكون هناك ضعف تدريجي ، ثم اختفاء تام للظواهر المألوفة لدى البشر ، والتي لوحظت في الطبقة السفلى من الغلاف الجوي:

الصوت لا ينتشر.

لا توجد قوة ديناميكية هوائية وسحب.

لا تنتقل الحرارة بالحمل الحراري ، إلخ.

تحمي طبقة الغلاف الجوي الأرض وجميع الكائنات الحية من الإشعاع الكوني ، من النيازك ، وهي مسؤولة عن تنظيم التقلبات الموسمية في درجات الحرارة ، وتحقيق التوازن والتوازن بين التقلبات اليومية. في حالة عدم وجود غلاف جوي على الأرض ، ستتقلب درجة الحرارة اليومية في حدود +/- 200 درجة مئوية. طبقة الغلاف الجوي هي "حاجز" مانح للحياة بين سطح الأرض والفضاء الخارجي ، وهي حاملة للرطوبة والحرارة ؛ وتحدث عمليات التمثيل الضوئي وتبادل الطاقة في الغلاف الجوي - وهي أهم عمليات الغلاف الحيوي.

طبقات الغلاف الجوي بالترتيب من سطح الأرض

الغلاف الجوي عبارة عن هيكل متعدد الطبقات ، وهو طبقات الغلاف الجوي التالية بالترتيب من سطح الأرض:

تروبوسفير.

الستراتوسفير.

الميزوسفير.

ثيرموسفير.

إكزوسفير

لا تحتوي كل طبقة على حدود حادة بينهما ، ويتأثر ارتفاعها بخط العرض والفصول. تم تشكيل هذا الهيكل الطبقي نتيجة لتغيرات درجات الحرارة على ارتفاعات مختلفة. بفضل الغلاف الجوي ، نرى النجوم المتلألئة.

بنية الغلاف الجوي للأرض حسب الطبقات:

مما يتكون الغلاف الجوي للأرض؟

تختلف كل طبقة من طبقات الغلاف الجوي في درجة الحرارة والكثافة والتركيب. السماكة الكلية للغلاف الجوي هي 1.5-2.0 ألف كم. مما يتكون الغلاف الجوي للأرض؟ في الوقت الحاضر ، إنه خليط من الغازات ذات الشوائب المختلفة.

تروبوسفير

تبدأ بنية الغلاف الجوي للأرض بطبقة التروبوسفير ، وهي الجزء السفلي من الغلاف الجوي بارتفاع يتراوح بين 10 و 15 كم. هذا هو المكان الذي يتركز فيه معظم هواء الغلاف الجوي. السمة المميزة لطبقة التروبوسفير هي انخفاض درجة الحرارة بمقدار 0.6 درجة مئوية بينما ترتفع كل 100 متر. تركزت طبقة التروبوسفير في حد ذاتها تقريبًا كل بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي ، كما تتشكل السحب هنا أيضًا.

يتغير ارتفاع طبقة التروبوسفير يوميًا. بالإضافة إلى ذلك ، يختلف متوسط ​​قيمتها حسب خط العرض وموسم السنة. يبلغ متوسط ​​ارتفاع طبقة التروبوسفير فوق القطبين 9 كم ، فوق خط الاستواء - حوالي 17 كم. متوسط ​​درجة حرارة الهواء السنوية فوق خط الاستواء قريب من +26 درجة مئوية ، وفوق القطب الشمالي -23 درجة مئوية. الخط العلوي لحدود طبقة التروبوسفير فوق خط الاستواء هو متوسط ​​درجة الحرارة السنوية حوالي -70 درجة مئوية ، وفوق القطب الشمالي في الصيف -45 درجة مئوية وفي الشتاء -65 درجة مئوية. وبالتالي ، كلما ارتفع الارتفاع ، انخفضت درجة الحرارة. تمر أشعة الشمس بحرية عبر طبقة التروبوسفير ، فتسخن سطح الأرض. يتم الاحتفاظ بالحرارة التي تشعها الشمس بواسطة ثاني أكسيد الكربون والميثان وبخار الماء.

الستراتوسفير

يوجد فوق طبقة التروبوسفير طبقة الستراتوسفير التي يبلغ ارتفاعها 50-55 كم. خصوصية هذه الطبقة هي زيادة درجة الحرارة مع الارتفاع. بين التروبوسفير والستراتوسفير توجد طبقة انتقالية تسمى التروبوبوز.

تبدأ درجة حرارة طبقة الستراتوسفير تقريبًا من ارتفاع 25 كيلومترًا في الزيادة ، وعند بلوغ أقصى ارتفاع يبلغ 50 كيلومترًا ، تكتسب قيمًا تتراوح من +10 إلى +30 درجة مئوية.

يوجد القليل جدًا من بخار الماء في الستراتوسفير. في بعض الأحيان على ارتفاع حوالي 25 كم ، يمكنك العثور على غيوم رقيقة جدًا تسمى "أم اللؤلؤ". في النهار ، لا تكون ملحوظة ، لكنها تتوهج في الليل بسبب إضاءة الشمس التي تقع تحت الأفق. تكوين غيوم عرق اللؤلؤ هو قطرات ماء فائقة التبريد. يتكون الستراتوسفير في الغالب من الأوزون.

الميزوسفير

يبلغ ارتفاع طبقة الميزوسفير حوالي 80 كم. هنا ، مع ارتفاعه لأعلى ، تنخفض درجة الحرارة وعند الحد العلوي تصل قيمته إلى عدة عشرات من C˚ تحت الصفر. يمكن أيضًا ملاحظة السحب في طبقة الميزوسفير ، والتي يُفترض أنها تتكون من بلورات الجليد. تسمى هذه الغيوم "فضي". يتميز الغلاف الجوي بأبرد درجة حرارة في الغلاف الجوي: من -2 إلى -138 درجة مئوية.

ثيرموسفير

حصلت هذه الطبقة الجوية على اسمها بسبب ارتفاع درجات الحرارة. يتكون الغلاف الحراري من:

الأيونوسفير.

اكسوسفير.

يتميز الأيونوسفير بهواء مخلخل ، يتكون كل سنتيمتر منه على ارتفاع 300 كيلومتر من مليار ذرة وجزيء ، وعلى ارتفاع 600 كيلومتر - أكثر من 100 مليون.

يتميز الأيونوسفير أيضًا بتأين الهواء العالي. تتكون هذه الأيونات من ذرات أكسجين مشحونة وجزيئات مشحونة من ذرات النيتروجين وإلكترونات حرة.

إكزوسفير

تبدأ الطبقة الخارجية من ارتفاع 800-1000 كم. تتحرك جزيئات الغاز ، خاصة الخفيفة منها ، هنا بسرعة كبيرة ، متغلبًا على قوة الجاذبية. هذه الجسيمات ، بسبب حركتها السريعة ، تطير من الغلاف الجوي إلى الفضاء الخارجي وتنتشر. لذلك ، يسمى الغلاف الخارجي مجال التشتت. إن ذرات الهيدروجين في الغالب هي التي تطير في الفضاء ، والتي تشكل أعلى طبقات الغلاف الخارجي. بفضل الجزيئات الموجودة في الغلاف الجوي العلوي وجزيئات الرياح الشمسية ، يمكننا مراقبة الأضواء الشمالية.

جعلت الأقمار الصناعية والصواريخ الجيوفيزيائية من الممكن إثبات الوجود في الغلاف الجوي العلوي لحزام إشعاع الكوكب ، والذي يتكون من جسيمات مشحونة كهربائيًا - الإلكترونات والبروتونات.