Воздушная оболочка Земли и ее исследование (аэрология)

Главная > Естественные науки > Науки о Земле > Аэрология
Атмосферные явления из космоса

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:


Современная воздушная оболочка Земли

Строение земной атмосферы

Строение атмосферы Земли

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].

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:

Палеоатмосфера Земного шара

Среди авторов (например, Шульдинер, 1985) имеются небольшие расхождения в оценке температур для одних и тех же периодов эволюции Земли, но общий характер остается примерно одинаковым. Есть основания считать, что температура на поверхности планеты 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), тогда температура на поверхности 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. [Значит, и Венера сможет потом сама преобразиться?]

За последние 2,4 миллиарда лет уровень кислорода в атмосфере вырос почти с нуля до значительного количества. В разные периоды истории планеты он мог колебаться, но последние 400 миллионов лет (2 галактических года) оставался стабильным. Именно в это время жизнь начала перемещаться из моря на сушу.

Физико-химические ритмы атмосферы

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

Цикличность состава атмосферы в фанерозое

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:

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

Баллы
Бофорта
Определение
силы ветра
Скорость ветра,
м/с
Действие ветра
На суше На море
0 Штиль 0,0–0,2 Отсутствие ветра. Дым поднимается вертикально Зеркально гладкое море
1 Тихий ветерок 0,3–1,5 Направление ветра заметно по относу дыма Рябь, пены на гребнях нет
2 Легкий бриз 1,6–3,3 Движение ветра ощущается лицом, шелестят листья, движется флюгер Короткие волны, гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными
3 Слабый бриз 3,4–5,4 Листья и тонкие ветви деревьев колышутся, ветер развевает уличные флаги Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни образуют пену, изредка появляются маленькие белые барашки
4 Умеренный бриз 5,5–7,9 Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев Волны удлиненные, белые барашки видны во многих местах
5 Свежий бриз 8,0–10,7 Качаются тонкие стволы деревьев Не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки
6 Сильный бриз 10,8–13,8 Качаются толстые сучья деревьев, гудят провода Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные площади
7 Крепкий ветер 13,9–17,1 Качаются стволы деревьев, идти против ветра трудно Волны накатываются, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру
8 Очень крепкий ветер (буря) 17,2–20,7 Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно Умеренно высокие, длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по ветру
9 Шторм (сильная буря) 20,8–24,4 Ветер срывает дымовые колпаки и черепицу Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн опрокидываются и рассыпаются в брызги
10 Сильный шторм (полная буря) 24,5–28,4 Значительные разрушения строений, деревья вырываются с корнем Очень высокие волны с длинными, загибающимися вниз гребнями
11 Жестокий шторм (жестокая буря) 28,5–32,6 Большие разрушения на значительном пространстве Пена выдувается ветром большими хлопьями в виде густых полос. Поверхность моря белая от пены. Видимость плохая
12 Ураган 32,7 и более Тяжелые предметы переносятся ветром на значительные расстояния Исключительно высокие волны. Суда временами скрываются из вида. Море все покрыто длинными хлопьями пены. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая

Действие сильного ветра:

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 [не только лесные, но и подземные торфяные]. [Возможно, могут "коптить" и потревоженные линеаменты.]

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

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?

Возможным продолжением этих событий стал ураган 29 июня 1904 года, который прогулялся почти по всем центральным губерниям России, дошел до Тулы, потом резко сменил направление и двинулся в сторону Ярославля и Вологды. На пути стихии встала Москва - и там ураган трансформировался в страшный смерч диаметр порядка 300 м, двигавшийся со скоростью не менее 25 м/с. Его жертвами стали 200-500 человек, а всего пострадало - около 1000.

Источники:

Осадки

Гроза, гром, ливень

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.

Ежегодные тихоокеанские стихии

Ла-Нинья («Малышка») регулярно возникает в южной части Тихого океана, когда стабильный восточный ветер гонит теплую воду от берегов Перу и Чили в сторону Индонезии и Австралии. В результате на поверхность поднимается холодная вода из морских глубин, и в регионе наступает похолодание. Ла-Нинья влияет на погоду во всем мире.

Обратное явление, когда температура воды и воздуха у побережья Южной Америки повышается, зовется Эль-Ниньо («Малыш»). Явление нередко совпадает по времени с Рождеством, а «Эль-Ниньо» в испаноговорящих странах называют младенца Христа, отсюда и возник термин. Чередование Эль-Ниньо и Ла-Ниньи называется Южной осцилляцией.

Феномен впервые подробно описал британский ученый Гилберт Уокер в 1923 году, однако местные рыбаки обратили на него внимание гораздо раньше. Ла-Нинья не имела для них практического значения, но потепление воды при Эль-Ниньо плохо влияло на уловы.

Ураган "Катрина"

Жертвами урагана "Катрина" в 2005 году в 5 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.

Хроника катастрофических бурь, смерчей и ураганов

Катастрофические бури, смерчи, ураганы, тайфуны...

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

Влияние Солнца на Землю через её атмосферу

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

Порталы по метеорологии

Литература об атмосфере и аэрологии

Также смотрите литературу по геомагнетизму.


Главная
Науки о земле : Атмосфера | Геосфера | Гидросфера | История Земли | Климатология | Бедствия и ЧП |
Дисциплины | Геопорталы | Геологи | Геособытия | Геоцентры | Геокнига | Геотермины | Авторские исследования
Близкие по теме страницы: География | Карты | Экзопланеты | Музеи и библиотеки
На правах рекламы (см. условия): Для пекарен: упаковочное оборудование Звоните!    


© «Сайт Игоря Гаршина», 2002, 2005. Автор и владелец - Игорь Константинович Гаршин (см. резюме). Пишите письма (Письмо И.Гаршину).
Страница обновлена 11.01.2022
Яндекс.Метрика