Строение атмосферы

С учетом особенностей изменения температуры и других характеристик с высотой, в атмосфере выделено несколько слоев (рис. 1.5).

В самой нижней части атмосферы – тропосфере,где наблюдается интенсивное перемешивание воздуха, температура убывает с увеличением высоты (в среднем от 15^оС у земной поверхности до –50 ^оС у верхней границы), причём уменьшение температуры по вертикали составляет в среднем 6° на 1 км. Высота тропосферы изменяется от 8 – 10 км в полярных широтах, 10 – 12 км в умеренных, 16 – 18 км у экватора. В связи с тем, что плотность воздуха быстро убывает с высотой, в тропосфере сосредоточено около 80 % всей массы атмосферы.

Над тропосферой расположен переходный слой – тропопауза толщиной 1 – 2 км, характеризующийся изотермией. Выше располагается стратосфера (рис. 1.5).

В нижней части стратосферы уменьшение температуры с высотой прекращается. Температура остаётся приблизительно постоянной до высоты 25 км (нижняя стратосфера); выше температура начинает возрастать – область инверсии (верхняя стратосфера). Температура достигает максимума ≈ –3 ^оС на уровне стратопаузы, расположенной на высоте около 55 км.

Рис. 1.5. Изменение характеристик атмосферы с высотой

Слой атмосферы, находящийся на высотах от 55 до 80 км, где вновь происходит понижение температуры с высотой, получил название мезосферы. Над ней находится переходный слой – мезопауза, выше которой располагается термосфера, где температура, увеличиваясь с высотой, достигает очень больших значений (свыше 700 ^оС). Ещё выше (на высотах ≈ 1000 км и более) находится экзосфера, в которой происходит диссипация (dissipatio от лат. рассеивание) атмосферы вследствие улетучивания составляющих её газов в космическое пространство.

Все структурные параметры атмосферы, такие как температура, давление, плотность, обладают значительной пространственно-временной изменчивостью. Поэтому приведенные данные отражают лишь среднее состояние атмосферы.

Слоистая структура атмосферы имеет и много других разнообразных проявлений. Так, неоднороден по высоте химический состав.

Если на высотах до 90 км, где существует интенсивное перемешивание воздуха, относительный состав постоянных компонент атмосферы остаётся практически неизменным, то выше 90 км под влиянием диссоциации молекул атмосферных газов ультрафиолетовым излучением Солнца происходит сильное изменение химического состава атмосферы с высотой, о чем будет сказано в следующем разделе.

Типичные черты этой части атмосферы – слои озона и собственное свечение атмосферы. Сложная слоистая структура характерна для атмосферного аэрозоля – взвешенных в атмосфере твёрдых частиц земного и космического происхождения. Наиболее часто встречаются аэрозольные слои под тропопаузой и на высоте около 20 км.