Проверете знанията си докато решавате кръстословицата ...
СТРУКТУРА НА АТМОСФЕРАТА
Атмосферата е нееднородна по своите физически свойства както по вертикалата, така и по хоризонталата.
1. ВЕРТИКАЛНА СТРУКТУРА
С височината се изменя не само съставът, но и температурата на атмосферата, както и характерът на физичните процеси, поради различното въздействие от страна на Слънцето и различното влияние на земната повърхност.
1.1. Вертикална структура на атмосферата по температурен признак
Различията в свойствата на атмосферата с височината най-ярко се проявяват по вертикалния температурен градиент, според който тя се дели на следните основни (сфери) и преходни (паузи) слоеве, които са изобразени на следната схема:
Схема ''Вертикален разрез на атмосферата''
1 - в-х Еверест;
2 - Марианската падина;
3-7 - различни типове облаци;
8-9 - стратостати;
10 - радиосонди;
11-12 - ракети;
13 - изкуствени спътници;
14-16 - отразени звуци, средни и къси радиовълни;
17-18 - полярни сияния;
19 - метеори;
20 - слой с максимално количество озон
Разпределението на температурата с височината показва наличие на три максимума, което се обуславя от поглъщането на различни диапазони от спектъра на слънчевото излъчване на различни височини в атмосферата. Високите температури на най-високия нагрят слой (термосферата) се дължат на поглъщането на късовълновото у. в. излъчване на Слънцето при процеса на фотойонизация. Вторият нагрят слой (стратосферата) е резултат от поглъщането от озона на у.в. излъчване на Слънцето при процеса на дисоциация. Най-ниският нагрят слой, разположен непосредствено до земната повърхност, е резултат от поглъщането на видимото и и.ч. излъчване на Слънцето от земната повърхност.
Следователно ходът на температурата с височината се обуславя от това, как излъчването на Слънцето взаимодейства с различните газови компоненти на въздуха. В слоевете с висока температура става интензивно поглъщане на слънчевата енергия. Между тях се разполагат "студените" слоеве, до които не достига онази част от слънчевото излъчване, която в съответствие с техния състав би ги нагряла, защото вече е била погълната от по-високите.
Ще разгледаме по-подробно свойствата на отделните слоеве:
Тропосферата се простира на височина от 0 до 10 км. Повечето от промените на времето стават в този приземен слой на атмосферата. В него температурата се понижава почти линейно с изменение на височината. Над екватора височината му е около 17 км., а над полюсите до 10 км. Тънък слой с дебелина от няколкостотин метра до километър, наречен тропопауза, дели тропосферата от стратосферата. В стратосферата температурата се повишава с увеличаване на височината. Към горната й граница тя достига 0 deg. C. Над този слой е разположена мезосферата, в която температурата отново се понижава и достига абсолютните величини от минус 85 - 90 deg. C на височина около 90 км. След преходен слой, наречен мезопауза, започва атмосферата, в която температурата расте непрекъснато (термосфера). На височина 400 км. тя достига 1000 - 2000 К (градуса по Келвин). Тази висока температура поради разреждането на газовете вече не е мярка за степента на нагрятост на телата, а за кинетичната енергия на движението на молекулата на въздуха. След термосферата на височина 800 км. е разположен най-външният слой на атмосферата - екзосфера. Там температурата може да достигне още по-големи стойности, отколкото в термосферата. Характерно за този слой е, че в него става разсейването на атомите и молекулите на газовете от атмосферата в междупланетното пространство.
1.2. Вертикална структура на атмосферата по други признаци
а) Според различното въздействие на Слънцето върху процесите в атмосферата тя се разделя на ниска и висока. В първата се включва тропосферата, а във втората - всички слоеве над нея. В ниската атмосфера въздействието на Слънцето е индиректно (чрез земната повърхност), а във високата атмосфера доминира директното влияние. Напоследък се говори и за средна атмосфера, която включва стратосферата и мезосферата, защото се смята, че чрез нея се пренася влиянието Слънце-висока атмосфера към ниската атмосфера, в която се формира метеорологичното време.
б) Според различното взаимодействие на атмосферата със земната повърхност тя се дели на планетарен граничен слой и свободна атмосфера. Границата между тях е на височина 1,5 km.
в) В зависимост от състава атмосферата се дели на хомосфера и хетеросфера. Хомосферата се характеризира с практически постоянен състав и обхваща тропо-, страто- и мезосферата. Хомогенният състав на хомосферата е резултат от хоризонталните и вертикалните движения на въздуха, които водят до непрекъснато размесване. Съставът на въздуха в хетеросферата се променя вследствие намалената турбулентност и нарастващата роля на фотодисоциацията и гравитационното разделяне на газовете.
г) В зависимост от въздействието върху летателните апарати атмосферата се дели на следните слоеве:
- въздушно пространство (или плътни слоеве на атмосферата), което се простира до височина 65 km, където плътносттта на въздуха е достатъчна за създаване на аеродинамична сила върху летателните апарати;
- приземно космическо пространство (75-150 km), в което аеродинамичната сила е незначителна, но съпротивлението на въздуха все още е чувствително и при орбитален полет не може да се извърши повече от един оборот около Земята без включени двигатели;
- близък космос (150-1000 km), в който съпротивлението на въздуха е нищожно и затова може да се осъществи продължителен орбитален полет;
- далечен космос (1000-1 000 000 km), в който условията за полет са усложнени поради повишената радиационна и метеорна опасност.
Близкият космос е най-безопасната зона за полет на изкуствените спътници на Земята и орбиталните станции.
2. ХОРИЗОНТАЛНИ СТРУКТУРИ
Измененията на физичните параметри на въздуха са много по-големи във вертикално, отколкото в хоризонтално направление. Например в тропосферата, където хоризонталната нееднородност е най-ярко изразена поради близостта на Земята, температурата намалява при издигане с 6 - 7 deg.C/km, докато в хоризонтално направление такова изменение се наблюдава на разстояние 500 - 600 km.
Характерна черта на хоризонталните изменения на параметрите на атмосферата е тяхната неравномерност в пространството и нерегулярност във времето. Има обширни области, в които те се изменят слабо. Те се наричат въздушни маси, които са разделени с тесни зони с големи изменения на параметрите. Те се наричат тропосферни фронтове. Хоризонталните нееднородности се пренасят от въздушните течения, поради което във фиксирана точка от атмосферата или земната повърхност се редуват периоди от време със сравнително бавно изменение на метеорологичните параметри (време в еднородна въздушна маса) и периоди на бързо, почти скокообразно изменение (фронтално време с облачност и валежи). Следователно промените на метеорологичното време в даден район от земната повърхност се дължат главно на хоризонталната нееднородност на метеорологичните параметри.