География 5-6 класс Тема 1. «Состав и строение атмосферы».

Тема 1. «Состав и строение атмосферы».  Вопрос 8. Какие атмосферные слои находятся выше тропосферы? Укажите высоту границ и опишите физические свойства этих слоев Тропосфера Её   верхняя   граница   находится   на   высоте   8­10 км   в полярных,   10­12 км   в   умеренных   и   16­18 км   в   тропических широтах;   зимой   ниже,   чем   летом.   Нижний,   основной   слой атмосферы. Содержит 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара.  Стратосфера Слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км.   Характерно   незначительное   изменение   температуры   в слое 11­25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25­40 км от −56,5 до 0,8°С  (верхний слой стратосферы). Достигнув на высоте40 км значения 273 К (0°С), температура остаётся   постоянной   до   высоты   около   55 км.   Эта   область постоянной температуры называется  стратопаузой  и является границей между стратосферой и мезосферой. Стратопауза Пограничный   слой   атмосферы   между   стратосферой   и мезосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место максимум (около 0°C). Мезосфера Мезосфера  начинается   на  высоте   50 км   и   простирается   до   80­90 км. Температура   с   высотой   понижается   со   средним   вертикальным   градиентом (0,25­0,3)°/100 м.   Основным   энергетическим   процессом   является   лучистый теплообмен.   Фотохимические   процессы   с   участием  свободных   радикалов, колебательно возбуждённых молекул обусловливают свечение атмосферы. 2 Мезопауза Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (­90 °C). Линия Кармана Высота   над   уровнем   моря,   которая   условно   принимается   в   качестве границы между атмосферой Земли и космосом. Термосфера Верхний   предел ­   около   800 км.   Температура   растёт   до   высот   200­ 300 км, где достигает значений порядка 1500 К, после чего остаётся почти постоянной   до   больших   высот.   Под   действием   ультрафиолетовой   и рентгеновской   солнечной   радиации   и   космического   излучения   происходит ионизация воздуха («полярные сияния») ­ основные области ионосферы лежат внутри термосферы. На высотах 300 кматомарный кислород. 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   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   200­250 км   Выше   200 км   наблюдаются соответствует   температуре   ~1500 °C. значительные температуры и плотности газов во времени и пространстве. На   высоте   2000­3000 км   экзосфера   постепенно   переходит   в   так называемый  ближнекосмический   вакуум,   который   заполнен   сильно разреженными частицами межпланетного газа, атомами водорода. Но этот газ 3 представляет собой часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные   частицы   кометного   и   метеорного   происхождения.   Кроме   в   это   пространство   проникает разреженных   пылевидных   частиц, электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения. 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. Физиологические и другие свойства атмосферы На   высоте   5 км   над   уровнем   моря   у   нетренированного   человека появляется  кислородное   голодание  и   без   адаптации   работоспособность человека   значительно   снижается.   Здесь   кончается   физиологическая   зона атмосферы.   Дыхание   человека   становится   невозможным   на   высоте   15 км, хотя примерно до 115 км атмосфера содержит кислород. Атмосфера   снабжает   нас   кислородом.   Вследствие   падения   общего давления атмосферы по мере подъёма на высоту соответственно снижается и парциальное   давление   кислорода.В   лёгких   человека   постоянно   содержится около   3   л   альвеолярного   воздуха.  Парциальное   давление  кислорода   в альвеолярном   воздухе   при   нормальном   атмосферном   давлении   составляет 110 мм рт. ст., давление углекислого газа ­ 40 мм рт. ст., а паров воды ­ 47 мм рт. ст.   С   увеличением   высоты   давление   кислорода   падает,   а   суммарное давление паров воды и углекислоты в лёгких остаётся почти постоянным ­ около 87 мм рт. ст. Поступление кислорода в лёгкие полностью прекратится, когда давление окружающего воздуха станет равным этой величине. 4 На   высоте   около   19­20 км   давление   атмосферы   снижается   до   47 мм рт. ст. Поэтому на данной высоте начинается кипение воды и межтканевой жидкости в организме человека. Вне герметической кабины на этих высотах смерть   наступает   почти   мгновенно.   Таким   образом,   с   точки   зрения физиологии человека, «космос» начинается уже на высоте 15­19 км. Плотные слои воздуха ­ тропосфера и стратосфера ­ защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах   более   36 км,   интенсивное   действие   на   организм   оказывает ионизирующая  радиация ­   первичные   космические   лучи;   на   высотах   40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра. По   мере   подъёма   на   всё   большую   высоту   над   поверхностью   Земли, постепенно ослабляются, а затем и полностью исчезают, такие привычные для нас явления, наблюдаемые в нижних слоях атмосферы, как распространение звука,   возникновение   аэродинамической  подъёмной   силы  и   сопротивления, передача тепла конвекцией. В   разреженных   слоях   воздуха   распространение  звука  оказывается невозможным.  До высот  60­90 кмвозможно использование  сопротивления и подъёмной силы воздуха для управляемого аэродинамического полёта, там за   которой   начинается   сфера проходит   условная  Линия   Кармана  баллистического   полёта,   управлять   которым   можно   используя   реактивные силы. На высотах выше 100 км атмосфера лишена и другого замечательного свойства ­ способности поглощать, проводить и передавать тепловую энергию   аппаратуры путём   конвекции.   Различные   элементы   оборудования, орбитальной космической станции не смогут охлаждаться снаружи так, как это делается обычно на самолёте, ­ с помощью воздушных струй и воздушных радиаторов.   На   такой   высоте,   как   и   вообще   в   космосе,   единственным способом передачи тепла является тепловое излучение. 5 Использованная литература:  1.В. В. Парин, Ф. П. Космолинский, Б. А. Душков «Космическая биология и медицина», М.:«Просвещение», 1975, 223 стр. 2.  Соколов В. А.. Геохимия природных газов, М., 1971 6