Строение атмосферы. Поясы солнечного освещения (конспект)

Воздушная оболочка, окружающая Землю и вращающаяся вместе с ней, называется атмосферой. Земная атмосфера - это смесь многих газов, в которых во взвешенном состоянии содержатся твердые и жидкие частицы: пыль, пепел, сажа. Приземный слой воздуха состоит из 78% азота, 21% кислорода, и 1% других газов.

Пределы атмосферы точно установить трудно. Нижней границей является земная поверхность, но следует учитывать, что воздух проникает во все трещины и поры горных пород. Верхняя граница проходит примерно на высоте 3000 км, но воздух здесь настолько разрежен, что говорить о сплошной оболочку уже нельзя. Атмосфера состоит из пяти слоев. В нижнем слое - тропосфере сосредоточено 90% всей массы воздуха и практически вся водяной пар. В ней образуются облака и выпадают осадки. Верхняя граница тропосферы находится на высоте 8 км в полярных широтах и 18 км - вблизи экватора. Над тропосферой - стратосфера, которая простирается до 50 км над земной поверхностью. В стратосфере воздух имеет значительно меньшую плотность по сравнению с тропосферой. Здесь находится озоновый слой, защищающий Землю от губительного воздействия космических лучей. Мезосфера, термосфера и экзосфера есть верхними слоями атмосферы с очень разреженным воздухом и значительными колебаниями температуры. В тропосфере температура понижается на 0,6 градуса на каждые 100 м подъема вверх. В стратосфере происходит обратный процесс, и температура повышается на 1-2 градуса с каждым километром. В мезосфере температура снова снижается до отметки - 100 ° С. Далее идет постоянное повышение температуры.

Физическое состояние нижнего слоя атмосферы в определенное время на определенной территории называется погодой. Погода определяется шестью основными показателями: температурой и влажностью воздуха, атмосферным давлением, скоростью, силой и направлением ветра, облачностью и осадками.

Основным источником жизни на Земле является энергия Солнца. На Землю следуют одно двухмиллиардную часть этой энергии, другая - рассеивается в космическом пространстве. Падая на земную поверхность, солнечные лучи нагревают ее, а уже от поверхности нагревается воздух тропосферы. Именно поэтому температура воздуха понижается с высотой. Меняется она и в течение суток. Наивысшей она бывает в 14 часов, а самой низкой перед восходом Солнца. Температура воздуха зависит от широты местности, поскольку чем больше угол падения солнечных лучей и чем выше солнце, тем температура выше. Разница между самой высокой и самой низкой температурами называется амплитудой колебаний температур. Годовая амплитуда температуры увеличивается от экватора к полюсам. На экваторе она составляет всего 1 ° С, а в наших широтах 25-30 ° С.

Атмосферный воздух легкое. Один кубический метр воздуха весит 1 кг 300 г. Однако воздух оказывает давление на все предметы и организмы на земной поверхности. Такое давление принято называть атмосферным. На каждого из нас давит воздушный столб массой около 15 т. Атмосферное давление измеряют с помощью барометра. Первый барометр был ртутным и представлял собой запаянную с одной стороны метровую стеклянную трубку, заполненную ртутью и погруженную в сосуд с этой жидкостью. На широте 45 °, на уровне моря при температуре 0 ° С высота столбика ртутного барометра составляет 760 мм. Такое давление принято за нормальное атмосферное. Значительно удобнее в использовании по ртутный есть барометр-анероид, который представляет собой металлическую коробку с выкачанным воздухом. При увеличении давления дно коробки сдавливается, при уменьшении - наоборот. Эти изменения фиксирует стрелка, указывая на шкале величину атмосферного давления в мм ртутного столба. На каждые 100 м подъема атмосферное давление понижается на 10 мм ртутного столба.

Нагреваясь, воздух расширяется, становится легче и поднимается вверх. При этом давление на поверхность уменьшается. Когда воздух охлаждается, оно, сжимаясь, становится тяжелее, опускается и больше давит на поверхность. Воздушные массы перемещаются из областей высокого давления в области низкого давления. Такой горизонтальное движение воздуха называется ветром. На побережье крупных водохранилищ наблюдается бриз - ветер, который дважды в сутки меняет свое направление. Днем он дует с моря на сушу, так сушу под действием солнечных лучей нагревается быстрее и давление над ним падает. Ночью - наоборот. Есть сезонные ветры - муссоны. Муссоны дуют с моря на сушу летом и приносят много дождей, так как над морем воздух влажный. Зимой муссоны дуют с суши на море и приносят сухую погоду. Причина образования муссонов та же, что и при образовании брызг - неодинаковая скорость нагрева моря и суши.

Сила ветра зависит от его скорости, которая определяется с помощью специального прибора - анемометра. Скорость ветра определяют в м / с, а силу - в баллах. Отсутствие ветра называют штилем, а ветер силой 12 баллов, когда скорость превышает 29 м / с, ураганом. Направление ветра можно определить с помощью флюгера. Флюгерка (стрелка флюгера) всегда указывает туда откуда дует ветер. Это направление и называют направлением ветра.

В тропосфере содержится много водяного пара. Влажность воздуха измеряется в граммах на 1 кубический метр. Она зависит от температуры. Чем теплее воздух, тем больше влаги он может содержать. Различают абсолютную и относительную влажность. Абсолютная влажность - максимальное количество водяного пара, которая может содержаться в единице объема воздуха при определенной температуре. Наименьшей она в Антарктиде - сотые доли грамма в 1 кубическом метре воздуха, крупнейшей в экваториальном поясе - более 23 г / м куб. В Украине этот показатель составляет в среднем в январе - 3 г / м куб, в июле -12 г / м куб. Относительная влажность - это отношение фактического содержания водяного пара в воздухе к максимально возможному при данной температуре, выраженное в процентах. Наивысшая относительная влажность утром, самая низкая - после полудня. Измеряют относительную влажность гигрометром.

Температура в тропосфере понижается. Наступает момент, когда насыщенный влагой воздух не может удерживать водяной пар в себе и она конденсируется, превращаясь в капельки воды, которые зависают в воздухе. Если температура воздуха ниже 0 ° С, то капельки превращаются в мелкие кристаллики льда. Скопления взвешенных в атмосфере мелких капель воды или кристаллов льда называются облаками, а степень покрытия небосвода облаками называют облачностью. Различают много видов облаков, однако чаще всего встречаются слоистые, кучевые и перистые облака. Слоистые облака низко висят над землей, плотно покрывая небо. Туман также является обычным слоистой облаком. Кучевые облака находятся на высоте 2-3 км. Они напоминают куски ваты. Большое их количество говорит о возможны осадки. Перистые облака образуются на высоте свыше 6 км. Они полупрозрачные и напоминают птичьи перья. Их наличие указывает на изменения в погоде. Облачность определяют в баллах от 0 при ясной погоде до 10 при сплошь затянутом тучами небе.

Вода, выпадающая из облаков или непосредственно из воздуха в жидком или твердом состоянии, называется атмосферными осадками. К жидких осадков принадлежат дождь, роса, туман, к твердым - град, снег, изморозь. Измеряется количество осадков слоем воды (в мм), который образуется, если вода не стекает и не испаряется. Для этого используется прибор - осадкомерами. Для определения толщины снега применяют снегомерных рейку.

Многолетний режим погоды в данной местности называется климатом. За неравномерного нагрева земной поверхности климат в разных частях планеты достаточно разный. Шарообразная форма Земли, наклон оси вращения и годовое движение вокруг Солнца вызывают неравномерное поступление тепла в разные части земного шара. Больше тепла получает экваториальная часть, меньше Приполярная. В зависимости от количества тепла, поступающего на Землю, всю поверхность разделяют на тепловые пояса, или пояса солнечного освещения. Выделяют тропический, два умеренные (Северный и Южный) и два полярных (Северный и Южный) пояса. Вся территория Украины находится в пределах Северного умеренного теплового пояса (пояса освещения).