Главная Пишите

Воздушная оболочка Земли и ее исследование (аэрология)

Разделы страницы об атмосферных слоях и процессах Земли: Современная атмосфера Земли Палеоатмосфера Земного шара Виды метеорологических и атмосферных явлений Регулярные морские стихии (тайфуны, штормы) Хроника катастрофических бурь, смерчей и ураганов Факторы синоптических процессов Порталы по метеорологии Литература об атмосфере и аэрологии

Также смотрите связанные темы: Климат Земли и его история Солнце и гелиоклиматология Погода и её предсказание Стихийные бедствия Выживание в экстремальных условиях

Современная воздушная оболочка Земли

Строение земной атмосферы

Атмосфера Земли состоит из слоёв: тропосфера (до 10 км от поверхности), стратосфера (10-50 км), мезосфера (50-85 км), мезопауза (80-90 км), термосфера (85-115 км и выше). [Как можно видеть из иллюстрации слева, деление атмосферы на эти слои определяется поведением температурной кривой - границы слоёв находятся на её изломах.] Озоносфера – область атмосферы Земли, расположенная на высоте от 10 до 50 км от поверхности земли [границы тропосферы], с максимумом на высоте 20-25 км. Предохраняет поверхность Земли от избыточного освещения ее УФ излучением Солнца. Производство легко испаряющихся жидкостей типа фреонов и накопление их в атмосфере Земли приводит к образованию «озоновых дыр», что может иметь негативные последствия для живых организмов. Мезопа́уза — слой атмосферы, разделяющий мезосферу и термосферу. На Земле располагается на высоте 80—90 км над уровнем моря. В мезопаузе находится температурный минимум, который составляет около −100 °C. Ниже (начиная от высоты около 50 км) температура падает с высотой, выше (до высоты около 400 км) — снова растёт. Мезопауза совпадает с нижней границей области активного поглощения рентгеновского и наиболее коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца. На этой высоте наблюдаются серебристые облака. За термосферой (более 700 км от поверхности планеты) начинается экзосфера, или геокорона, являющаяся, по-существу, ионизованным следом от орбитального движения Земли. На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в ближнекосмический вакуум, заполненный сильно разряженными атомами водорода. Последние слои атмосферы перед экзосферой называют ионосферой. В общепланетарном значении это слой атмосферы планеты, сильно ионизированный вследствие облучения космическими лучами. У Земного шара — это верхняя часть атмосферы, состоящая из мезосферы, мезопаузы и термосферы. Наука, изучающая ионосферу с экхосферой называется аэрологией [не путать с другим синонимом, изучающим воздух в шахтах].

• Общие сведения об атмосфере Земли

Состав земной атмосферы

Атмосферный воздух представляет собой механическую смесь из различных газов, основные из которых:

1. Азот N₂ - 78,084% (по объёму)
2. Кислород O₂ - 20,946%
3. Аргон Ar - 0,932%
4. Водяной пар H₂O - 0,5-4%
5. Углекислый газ CO₂ - 0,032%
6. Неон Ne - 1,818x10^-3%
7. Гелий He - 4,6x10^-4%
8. Метан CH₄ - 1,7x10^-4%
9. Криптон Kr - 1,14x10^-4%
10. Водород H₂ - 5x10^-5%
11. Ксенон Xe - 8,7x10^-6%
12. Закись азота N₂O - 5x10^-5%

Ссылки:

• СО2 уже никогда не упадет ниже 400 ppm. Интересное видео о концентрации углекислого газа.

Палеоатмосфера Земного шара

Среди авторов (см. например, Шульдинер, 1985) имеются небольшие расхождения в величинах температур для одних и тех же периодов эволюции Земли, но общий характер остается примерно одинаковым. По видимому, есть основания считать, что температура на поверхности Земли примерно 3.8 млрд. лет назад приближалась к 100° С (океаны кипели!). Если восстановить (Кузнецов, 1990) эту зависимость для ранней Земли, ко времени 4.5 млрд. лет назад, то температура окажется порядка (и более) 300 °С. Это, однако, не самая высокая оценка температуры поверхности ранней Земли, например, согласно Р.Геррелсу и Ф.Маккензи (там же, с. 79). температура на поверхности ранней Земли достигала 600 °С, а давление превышало 360 атмосфер, из которых на долю воды приходилось 300, углекислоты - 45, соляной кислоты 10 атм.

Различные авторы попутно неоднократно высказывали идею, согласно которой древняя атмосфера Земли соответствует атмосфере современной Венеры.

Физико-химические ритмы атмосферы

Изменение температуры, углекислого газа и запылённости атмосферы за последние полмиллиарда лет (фанерозой):

• Эволюция атмосферы Земли

Виды метеорологических и атмосферных явлений

Перемещения воздуха (ураганы, смерчи, циклоны и антициклоны)

Ветер – это горизонтальное перемещение потока воздуха параллельно земной поверхности, возникающее в результате неравномерного распределения тепла и атмосферного давления и направленное из зоны высокого давления в зону низкого давления.

Ветер характеризуется скоростью (силой) и направлением. Направление определяется сторонами горизонта, откуда он дует, и измеряется в градусах. Скорость ветра измеряется в метрах в секунду и километрах в час.

Штормовые ветры — одно из наиболее распространенных стихийных бедствий. Скорость ветра порой превышает 25 м/с, а максимальные значения - 40 м/с и более.

Сила ветра измеряется в баллах, для сравнения:

• 3 балла - Слабый - 5 м/с (~20 км/час) - листья и тонкие ветки деревьев непрерывно колышутся;
• 5 баллов - Свежий - 10 м/с (~35 км/час) - вытягивает большие флаги, свистит в ушах;
• 7 баллов - Крепкий - 15 м/с (~55 км/час) - гудят телеграфные провода, трудно идти против ветра;
• 9 баллов - Шторм - 25 м/с ( 90 км/час) - ветер валит деревья, разрушает строения.

В мире пользуются шкалой Бофорта, которая принята для оценки силы ветра в баллах (подробно):

Действие сильного ветра:

• При штормовом ветре (до 24,4 м/сек) в городе могут быть повалены деревья, порваны линии электропередач и контактные сети электротранспорта. Из-за искрения проводов могут возникнуть очаги пожаров в частном жилом секторе.
• При сильном штормовом ветре (до 28,4 м/сек) происходят некоторые разрушения строений, в том числе могут быть сорваны кровли с домов, разбиты стекла в окнах. Завалы сломанных деревьев, строительных конструкций могут существенно перекрыть проезды и автомагистрали.
• При ураганном ветре (32,6 м/сек и более) отмечаются серьёзные разрушения капитальных строений, контактных сетей электротранспорта, линий электропередач коммунально-энергетических сетей, автотранспорта.

Перенос пыли и пыльные бури

Оказывается, не только осадки влияют на плодородие. Немаловажным может быть и регулярный перенос ветрами химических веществ ,по-просту говоря - пыли. Например, плодородие джунглей Амазонки обеспечивает фосфор из высохшего озера в центре Сахары. Ежегодно из Сахары улетает в среднем 182 миллиона тонн пыли, а до Амазонии доходит около 28,8 миллиона тонн. Почвы бассейна Амазонки чрезвычайно бедны фосфором: дожди и течение реки вымывают это питательное вещество из джунглей. Сахара же, напротив, богата фосфором — и крупнейшим источником минерала является дно высохшего озера на территории Чада (впадина Боделе). Ежегодно в бассейн Амазонки поступает примерно 22 тысячи тонн фосфора — почти столько же, сколько вымывается из региона. [А джунгли Амазонки, как и сибирская тайга - "лёгкие планеты"!]

Источники пыли в атмосфере весьма разнообразны: почва и соли морской воды, попадающие в воздух, вулканические выбросы, пожары.

Выброшенная в стратосферу пыль надолго снижает инсоляцию, и это не дым от пожаров, который летописцы обычно отмечают.

• 44 г. до н.э. Солнце было затемнено на целый год, и воздух был холодным и туманным.
• 137 г. Весь год Солнце являло печальный свет без лучей наподобие Луны.
• 526 г. Солнце без лучей, с блеском, подобным луне, мерцало в продолжении целого года.
• 536 г. В Месопотамии Солнце затемнялось 18 месяцев.
• 562 г. Солнце затмилось в продолжение 8 месяцев..
• 564 г. В течение 18 месяцев Солнце светило лишь по три часа в день.
• 624 г. Солнце потемнело в месяце Арек до месяца Кагота.
• 934 г. Солнце потеряло свой обычный свет в течение нескольких месяцев.
• 1371 г. Почти два месяца стояла по земле великая непроглядная мгла, нельзя было и за две сажени видеть человека в лицо.
• 1384 г. Мгла и помрачение, которые продолжались многие дни. Птицы не могли летать.
• 1601 г. Весь год, а также следующий год из за высотного дыма солнце и луна постоянно были красноватые, бледные и без блеска.

В период 1842-1849 гг. прошла серия пыльных бурь, не имеющая аналогов в истории. Такого не случалось даже в период Черной смерти. Вопрос, что такое же беспрецедентное прямо перед этим произошло?

• 1842 г. Ураган, засыпавший Закавказье песком.
• 1842 г. Черный ураган 6 июня 1842 г. в Киеве.
• 1843 г. Сильный пыльный фён в Тироле и Зальцбурге.
• 1845 г. Цветные закаты в Европе с апреля по октябрь.
• 1846 г. В Генуе и Сицилии сирокко с красно-желтой пылью, разрушениями и жертвами.
• 1846 г. Над Лионом ураган с красным дождем и красной пылью.
• 1847 г. Красная пыль в Тироле.
• 1847 г. Красная сирокковая пыль выпадает в Альпах.
• 1848 г. Красно-бурый ураган с красным снегом в Австрии.
• 1849 г. Пыль выпала (1500 на 500 верст) на Украине.
• 1849 г. Черный дождь в Ирландии.

Источники:

• Полная история катастрофы. А.Г.Степаненко
• Плодородие джунглей Амазонки объяснили притоком фосфора из Сахары.

Осадки

Дождь. Град. Снег.

Регулярные морские стихии (тайфуны, штормы, морские ураганы)

Ежегодные атлантические стихии

Для формирования штормов и ураганов нужны теплая вода и влажный воздух. Из-за глобального потепления океан нагревается все больше, испарения также растут. Штормы в Атлантике обычно образуются в теплых частях океана вблизи Африки. Затем они «мчатся» через океан в сторону Америки. Здесь их подпитывает значительно потеплевшая в последние десятилетия вода Карибского региона, после чего штормы и ураганы обрушиваются на американское побережье.

• Земле начали угрожать зомби-ураганы. Климатологи предупреждают, что с дальнейшим изменением климата на планете вырастет количество зомби-штормов и зомби-ураганов. Так называют явления, когда уже утихнувший шторм или ураган внезапно «оживает» и снова начинает усиливаться.

Ураган "Катрина" (2005 год)

Жертвами урагана "Катрина" в пяти американских штатах стали свыше 1 тыс. 300 человек. Больше других пострадала Луизиана. На ее долю приходится более 1 тыс. 100 погибших. Кроме того, "Катрина" унесла жизни 221 человека в штате Миссисипи, 14 - во Флориде, 2 - в Джорджии и 2 - в Алабаме.

• Тысячи людей пропали без вести после урагана "Катрина".

Хроника катастрофических бурь, смерчей и ураганов

Катастрофические бури, смерчи, ураганы, тайфуны...

• 1359 г. Одна из самых убийственных бурь с градом [в какой месяц?] произошла во Франции, близ города Шартр во время столетней войны. Говоря о человеческих жертвах, летописец сообщает лишь о солдатах армии английского короля Эдуарда III — тысяча из них была убита градинами величиной с гусиное яйцо [!]. Кроме того погибло 6 тыс. лошадей войска.
• 1471 г. Удар особо жестокой бури по г. Новгороду. [Через 110 лет после Франции.] Погибло свыше 900 человек и огромное количество скота. Затонуло 180 новгородских судов.
• 1629 г. Невиданный ураган в Москве. [Через 160 лет после Новгорода.] По свидетельству летописца, дело не ограничилось тем, что с домов были сорваны крыши, а со многих церквей — купола. Ураган разрушил ряд домов полностью, а некоторые церкви, по утверждению летописца, перенес на новые места.
• 1703 г. 27 ноября на Англию обрушился ураган, сопровождающийся нагонной волной. В море погибло 300 судов и 30 тыс. членов их экипажа. Также было разрушено 5 тыс. домов.
• 1737 г. 7 октября тропический ураган в Бенгальском заливе вызвал гигантскую нагонную волну, затопившую прибрежные районы находившиеся в его акватории стран. Кроме того, затонуло 20 тыс. судов. Количество погибших составило 300 тыс. человек.
• 1775 г. У о. Ньюфаундленд сотни рыболовных судов потоплены ураганом. Погибли не менее 4 тыс. человек.
• 1777 г. 21 сентября произошли буря и наводнение в Санкт-Петербурге. [Через 150 лет после Москвы.] Причинены значительные разрушения.
• 1789 г. Три нагонные волны, вызванные ураганом, полностью разрушили индийский г.Коринга в дельте р.Ганг и уничтожили 20 тыс. человек.
• 1811 г. 10 сентября в штате Южная Каролина (США) по г. Чарлстон прошел смерч, вызвавший огромные разрушения и убывший около 500 человек.
• 19 августа 1812 г. по штату Луизиана (США) прошел ураган. На реке Миссисипи он буквально разнес на куски 50 кораблей. Были разрушены многие населенные пункты. Погибло несколько сотен человек.
• В сентябре (1815) мощный ураган обрушился на Северо — Восточное побережье США. Затонуло 85 судов. В ряде мест волны затопили прибрежные районы, залив даже места расположенные в 60 км. от моря.
• 1819 г. 27 июля ураган разрушил город Мобил в США (штат Алабама). Погибло более 200 человек. Кроме того, в море затонули или были разбиты волнами о берег сотни судов.
• 1824 г. Наводнение в Санкт-Петербурге — 6 ноября в Балтийском море образовалась нагонная волна, которая заставила Неву потечь вспять и выйти из берегов. Затоплен был весь город, вода снесла с лица земли целые кварталы. По официальным данным погибло 208 человек.
• 1825 г. 26 июля ураган разрушил 70 тыс. домов на острове Пуэрто — Рико. Погибло 374 человека.
• 1829 г. Ураган и наводнение в районе Инвернесс в Шотландии. Погибли сотни людей.
• 1831 г. 10 августа ураган разрушил до основания все населенные пункты на острове Барбадос. Погибло 15 тыс. человек. В том же году холера начала свой марш по странам Европы. В некоторых странах, включая Россию, она стала почти повседневной болезнью.

Что касается северо-запада России, то ураганы тудк налетали примерно через полтораста лет.

Факторы синоптических процессов (причины изменения погоды)

Земные и внеземные причины изменения погоды. Техногенное воздействие на климат.

Космические факторы, влияющие на погоду

Влияние солнечной погоды на земную

На долгострочную погоду и климат влияет также солнечная активность. А циклы её изменения задают ритм изменения и земной атмосферы.

Порталы по метеорологии

• Всё о погоде в вопросах и ответах

Литература об атмосфере и аэрологии

Также смотрите литературу по геомагнетизму.

• Бримблкумб П. Состав и химия атмосферы. М.: Мир, 1988. 351 с.
• Мальцев Ю.П. (ред.), Магнитосферно-ионосферная физика, краткий справочник. - СПБ.: "Наука", 1993. - 184 с.
• Charlson R.J., Lovelock J.E., Andreae M.O., Warren S.G. Oceanic phytoplankton, atmospheric sulfur, cloud albedo and climate // Nature. 1987. Vol. 326, N 614. P. 655-661.
• Lamb A.H. Volcanic dust in the atmosphere // Phil. Trans. Roy. Soc. 1970. Vol. 266. P. 425-533.
• Lamb A.H. Update of the chronology of assessments of the volcanic dust veil index // Clim. Monit. 1983. N 12. P. 79-90.
• Sato M., Hansen J.E., McCormick M.P., Pollack J.B. Stratospheric aerosol optical depths, 1850–1990 // J. Geophys. Res. 1993. Vol. 98. P. 22 987-22 994.
• Stothers R.B., Wolff J.A., Self S., Rampino M.R. Basaltic fissure eruptions, plume heights and atmospheric aerosols // Geophys. Res. Let. 1986. N 13. P. 725-728.

---

© «Сайт Игоря Гаршина», 2002, 2005. Пишите письма ().

Страница обновлена 04.10.2020