Тропосфера высота над уровнем моря

Основные слои атмосферы Земли в порядке возрастания

Газовая оболочка, окружающая нашу планету Земля, известная как атмосфера, состоит из пяти основных слоев. Эти слои берут начало на поверхности планеты, от уровня моря (иногда ниже) и поднимаются до космического пространства в следующей последовательности:

В промежутке между каждым из этих основных пяти слоев находятся переходные зоны, называемые «паузами», где происходят изменения температуры, состава и плотности воздуха. Вместе с паузами, атмосфера Земли в общей сложности включает 9 слоев.

Тропосфера: где происходит погода

Из всех слоев атмосферы тропосфера является тем, с которым мы больше всего знакомы (осознаете ли вы это или нет), так как мы живем на ее дне — поверхности планеты. Она окутывает поверхность Земли и простирается вверх на несколько километров. Слово тропосфера означает «изменение шара». Очень подходящее название, так как этот слой, где происходит наша повседневная погода.

Начиная с поверхности планеты, тропосфера поднимается на высоту от 6 до 20 км. Нижняя треть слоя, ближайшая к нам, содержит 50% всех атмосферных газов. Это единственная часть всего состава атмосферы, которая дышит. Благодаря тому, что воздух нагревается снизу земной поверхностью, поглощающей тепловую энергию Солнца, с увеличением высоты температура и давление тропосферы понижаются.

На вершине находится тонкий слой, называемый тропопаузой, который является всего лишь буфером между тропосферой и стратосферой.

Стратосфера: дом озона

Стратосфера — следующий слой атмосферы. Он простирается от 6-20 км до 50 км над земной поверхностью Земли. Это слой, в котором летают большинство коммерческих авиалайнеров и путешествуют воздушные шары.

Здесь воздух не течет вверх и вниз, а движется параллельно поверхности в очень быстрых воздушных потоках. По мере того, как вы поднимаетесь, температура увеличивается, благодаря обилию природного озона (O₃) — побочного продукта солнечной радиации и кислорода, который обладает способностью поглощать вредные ультрафиолетовые лучи солнца (любое повышение температуры с высотой в метеорологии, известно как «инверсия»).

Поскольку стратосфера имеет более теплые температуры внизу и более прохладные наверху, конвекция (вертикальные перемещения воздушных масс) встречается редко в этой части атмосферы. Фактически, вы можете рассматривать из стратосферы бушующую в тропосфере бурю, поскольку слой действует как «колпачок» для конвекции, через который не проникают штормовые облака.

После стратосферы снова следует буферный слой, на этот раз называемый стратопаузой.

Мезосфера: средняя атмосфера

Мезосфера находится примерно на расстоянии 50-80 км от поверхности Земли. Верхняя область мезосферы является самым холодным естественным местом на Земле, где температура может опускаться ниже -143° C.

Термосфера: верхняя атмосфера

После мезосферы и мезопаузы следует термосфера, расположенная между 80 и 700 км над поверхностью планеты, и содержит менее 0,01% всего воздуха в атмосферной оболочке. Температуры здесь достигают до +2000° C, но из-за сильной разреженности воздуха и нехватки молекул газа для переноса тепла, эти высокие температуры воспринимаются, как очень холодные.

Экзосфера: граница атмосферы и космоса

На высоте около 700-10000 км над земной поверхностью находится экзосфера — внешний край атмосферы, граничащий с космосом. Здесь метеорологические спутники вращаются вокруг Земли.

Как насчет ионосферы?

Ионосфера не является отдельным слоем, а на самом деле этот термин используется для обозначения атмосферы на высоте от 60 до 1000 км. Она включает в себя самые верхние части мезосферы, всю термосферу и часть экзосферы. Ионосфера получила свое название, потому что в этой части атмосферы излучение Солнца ионизируется, когда проходит магнитные поля Земли на севере и юге. Это явления наблюдается с земли как северное сияние.

Источник

Атмосфера послойно. Экскурсия в вертикальном направлении (3 минуты чтения и все понятно). ч.1.

Что вы знаете о небе над головой? Поговорим о воздушном океане, на дне которого мы с вами живем, и только очень изредка «всплываем» на его поверхность. Но это не точно! Ведь, уже утверждают, что он простирается до Луны.

Часть первая. Подъем до линии Теодора фон Кармана. Первые 100 километров.

5 – 5,5 километров – Осторожно, физиологическая зона атмосферы заканчивается

На высоте 5 тыс. метров и атмосферное давление, и содержание кислорода в воздухе падает вдвое. Без предварительной и долгой акклиматизации вы не выдержите в таких условиях и пары часов.

Но, практически под «потолком» этой отметки, в Андах, на высоте 5 100 метров расположен самый высокогорный город в мире – Ла-Ринконада (Перу).

Нехватка кислорода хорошо «компенсируется» другим химическим элементом – золотом. Золотые рудники привлекают сюда массу людей. В 2012 году население города составило около 50 тыс. человек.

Для справки: 99 % населения планеты проживает до высоты 2 км.

9 километров – «дышите глубже»

9 тыс. метров — предел приспособляемости к кратковременному дыханию атмосферным воздухом. Вершина горы Эверест (Джомолунгма), что в Гималаях, немного не дотягивает до этого показателя. Она находится на высоте 8 848 метров над уровнем моря.

Подъем на Джомолунгму занимает от 2-х месяцев. Из них около месяца уходит на акклиматизацию.

Выше пешком человек подняться не может. А птицы, подняться могут?

10 – 11 километров – верхний эшелон пернатых

Как высоко летают птицы? Да и что их может заставить подняться на большие высоты? Ответ: Те же самые Гималаи – высочайшая горная система Земли. Через эти горы проходят миграции многих птиц. И понятно, что им приходится перелетать их на больших высотах.

Горные гуси Anser indicus обитают в высокогорных озерах по всей Центральной Азии. На зиму они мигрируют на юг через Гималаи. Это одни из самых высоко летающих птиц. Зафиксирован случай полета горных гусей на высоте 10 175 метров . Они способны пролететь над Гималаями всего за 8 часов. Серый журавль пока на втором месте — зафиксирован перелет через Гималаи на высоте 10 050 метров .

Африканский сип, он же гриф Рюппеля живет в саваннах на севере (южнее Сахары) и востоке Африки. В 1973 году зафиксирован случай столкновения птицы с самолетом на высоте 11 277 метров . Правда, не понятно, что заставило птицу так высоко подняться.

10 – 12 километров – «над погодой»

Здесь заканчивается тропосфера, «погодный» слой (страта) атмосферы, и начинается стратосфера. Граница между ними называется тропопауза (в средних широтах она находится на высоте 10–12 км).

Чтобы был понятен смысл выделения тропосферы в отдельный слой скажем: Практически все погодные явления протекают в тропосфере (нижней части атмосферы), и только отчасти, с некоторой условностью в стратосфере (до 50 километров). Тропопауза это граница подъема обычных облаков.

Прогноз погоды, который вы смотрите по телевизору, касается, прежде всего, тропосферы . В тропосфере сосредоточено более 80 % всей массы атмосферного воздуха. Здесь сосредоточена преобладающая часть водяного пара, образуются облака, формируются атмосферные фронты, развиваются циклоны и антициклоны, происходят многие другие процессы, определяющие погоду и климат.

Все это осталось под нами, а нам еще есть куда подниматься..

12 км – потолок дозвуковых пассажирских авиалайнеров

Чтобы было понятно: сверхзвуковые пассажирские самолеты Ту-144 и «Конкорд» отличаются от простых «Эрбасов» и «Боингов» не только скоростью полет, но и высотой.

Обычные (дозвуковые) пассажирские самолеты летают на высотах 9-12 км. Ту-144 осуществлял полеты на высоте 16000-17000 метров со скоростью 2000 км/ч. Его практический потолок (максимальная высота реального применения летательного аппарата) с двигателем РД-36-51А составлял 20 километров .

20 км – «Ближний космос» начинается

Идеальное место для космического туризма. Вид из иллюминатора почти как на орбите, но спутники здесь еще не летают. Небо от темно-фиолетового до черно-лилового (на больших высотах). Горизонт имеет характерный изгиб.

20 – 22 км – верхняя граница биосферы

Жизнь сюда поднимается ветром. Но это, как правило, только споры и бактерии.

20 – 25 км – тот самый озоновый слой

Для справки (если вдруг кто-то не знает): озон это газ, состоящий из трехатомных молекул кислорода. Молекулы того кислорода, которым мы дышим, имеют только два атома. Трехатомные молекулы образующегося в результате воздействия ультрафиолетового излучения Солнца на обычный двухатомный кислород.

Озоновый слой появился в атмосфере только 500—600 млн лет назад, когда в ней вследствие фотосинтеза накопилось достаточно кислорода.

25 – 26 км — максимальная высота реального применения существующих реактивных самолетов

А вот здесь уже практический потолок и для реактивных самолетов военного назначения. Практический потолок стратегического сверхзвукового самолета-разведчика ВВС США Lockheed SR-71 «Blackbird» 25910 метров.

Но это совсем не значит, что самолеты не летают выше. Как же так? Читаем дальше.

30 км — мечта космических туристов: «В космос на воздушном шаре»

Американская компания World View планировала отправлять туристов на высоту около 30 километров. Но не в ракете или самолете, а в капсуле, прикрепленной к воздушному шару размером с футбольное поле. Полет 6 часов, из них 4 на заданной высоте. Напомню, внешне здесь практически космос. Только невесомости нет. Фантастика! Но пока не сложилось.

34,4 километров — прилетели на Марс

Шутка, но с долей истины. Этой высоте соответствует среднее давление у поверхности Марса. Парашютные системы посадки на Красную планету, NASA испытывает именно здесь.

Хотя «Аэродинамический надувной замедлитель сверхзвуковой скорости» (Supersonic Inflatable Aerodynamic Decelerators) не сильно похож на привычный нам парашют. Он больше похож на «летающую тарелку». Надувной замедлитель поднимали на воздушном шаре на высоту 36 км, а потом с помощью ракетных двигателей еще до высоты в 55 км. После чего сбрасывали.

37 км — динамический потолок для самолетов

Кроме практического потолка (см. выше) есть еще динамический. Для достижения динамического потолка летательный аппарат разгоняется до максимальной скорости, а затем выполняет маневр с набором высоты (горку).

Рекорд высоты полета для самолетов установлен 21 августа 1977 года летчиком-испытателем Александром Федотовым на МиГ-25 — 37 650 метров.

41 км — почему бы не спрыгнуть с парашютом?

41 425 метров — рекорд высоты стратостата, управляемого одним человеком, а также рекорд высоты прыжка с парашютом. 24 октября 2014 года Алан Юстас, на тот момент один из топ-менеджеров Google, был привязан к воздушному шару и таким образом добрался до стратосферы. От туда и сброшен. Все было добровольно и Алан был в скафандре.

50 – 55 км — Все с тратосфера закончилась. Дальше только на ракете

Дальше мезосфера. Граница между стратосферой и мезосферой называется стратопауза. Известна мезосфера своими «подкосмическими» серебристыми облаками (75—85 км). Да, космос уже близко.

Кроме того, мезосфера это «святая инквизиция» для «пришельцев из космоса». Это, то самое место, где сгорают практически все «небесные камни» не сумевшие избежать притяжения нашей планеты. Видите в ночном небе метеор — значит наблюдаете действие очищающего огня мезосферы.

Мезосфера известна еще и тем, что в ней зажигают звезды. Искусственные. Кому и зачем это нужно мы разбираем здесь .

Воздух на такой высоте слишком разрежен, чтобы поддерживать полет самолетов или аэростатов, и в то же время слишком плотен для полетов искусственных спутников. Чтобы изучить этот слой атмосферы, сюда запускают только суборбитальные метеорологические ракеты . 20 сентября 2013 года к мезосфере подобрался (53,7 км) японский метеозонд BS13-08, и это рекорд высоты полета беспилотного газового аэростата.

► Если вы «поднялись» с нами до этого места, значит Вам интересно. Не забудьте поставить «лайк», он же «большой палец вверх», этой статье.

80 км — над США начинается космос

На самом деле граница между космосом и атмосферой чистая условность. Да и весь мир, пока, придерживается границы в 100 км. Но для ВВС США граница атмосферы и космоса — 50 миль (80,45 км) над уровнем моря. Преодолевшие эту высоту пилоты получают звание астронавта. То же делает и NASA.

100 км — космос начинается над остальным миром

Это официальная международная граница между атмосферой и космосом рубеж между аэронавтикой и космонавтикой (астронавтикой).

Считается, что на этой высоте атмосфера становится настолько разреженной, что аэродинамическая авиация становится невозможной, так как скорость летательного аппарата, необходимая для создания достаточной подъемной силы, становится больше первой космической скорости . Для достижения еще больших высот необходимо пользоваться средствами космонавтики.

Эту границу вычислил еще американский ученый венгерского происхождения Теодор фон Карман, в честь него она и названа.

Теперь, нужна небольшая передышка и автору и читателям. В любом походе и экскурсии нужен привал. Тем более, что далее нам предстоит подъем до Луны.

Источник

Вертикальное строение атмосферы

Тропосфера

Её верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 м

Тропопауза

Переходный слой от тропосферы к стратосфере, слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры с высотой.

Стратосфера

Слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.

Стратопауза

Мезосфера

Мезопауза

Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около —90 °C).

Линия Кармана

Высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом. Линия Кармана находится на высоте 100 км над уровнем моря.

Граница атмосферы Земли

Принято считать, что граница атмосферы Земли и ионосферы находится на высоте 118 километров. Это показывает анализ параметров движения высокоэнергетических частиц, перемещающихся в атмосфере и ионосфере.

Термосфера

Термопауза

Область атмосферы прилегающая сверху к термосфере. В этой области поглощение солнечного излучения незначительно и температура фактически не меняется с высотой.

Экзосфера (сфера рассеяния)

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация).

До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0 °C в стратосфере до −110 °C в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует температуре

150 °C. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве.

На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные час­тицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20 %; масса мезосферы — не более 0,3 %, термосферы — менее 0,05 % от общей массы атмосферы. На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают, что атмосфера простирается до высоты 2000—3000 км.

В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют гомосферу и гетеросферу. Гетеросфера — это область, где гравитация оказывает влияние на разделение газов, так как их перемешивание на такой высоте незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже её лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы, называемая гомосфера. Граница между этими слоями называется турбопаузой, она лежит на высоте около 120 км.

Источник