Температуры воздуха с высотой

По характеру изменения температуры воздуха с высотой атмосфера делится на пять основных и четыре переходных слоя.

Тропосфера - в умеренных широтах простирается при­мерно до высоты 11 км. Высота тропосферы увеличивается в тропиче­ских и экваториальных зонах до 15-18 км. Над полюсами и приле­гающими широтами верхняя граница тропосферы лежит в среднем на высотах 6-10 км. Вертикальная мощность тропосферы значительно изменяется в течение суток. Днем она выше, а ночью может стать меньше на несколько километров, что связано, главным образом, с изменениями температуры воздуха.

В тропосфере температура с высотой падает на каждые 100 м в среднем на 0.65 °С. На верхней границе тропосферы, в тропопаузе, температура над экватором составляет примерно 190 К (-83 °С). Над полюсами, на высотах 8 км, температура около 220 К (-53 °С)

В тропосфере содержится 75 % всего воздуха. В тропосфере сосре­доточен почти весь водяной пар и, соответственно, почти все облака. Все наблюдаемые нами погодные изменения происходят в тропосфере. Для тропосферы характерно интенсивное вертикальное перемешивание. С высотой воздух становится все более разряженным. На вершинах вы­соких гор кислорода не хватает даже для нормального дыхания.

Стратосфера- слой атмосферы от верхней границы тропопаузы до высоты 45-55 км, характеризующийся повышением температуры с высотой.

В стратосфере на высотах 20-55 км находится слой озона, озоносфера.

Озон поглощает очень короткие ультрафиолетовые волны, из­лучаемые Солнцем. Тем самым озоносфера защищает Землю и ее оби­тателей от вредоносного излучения Солнца и обеспечивает существо­вание жизни на этой планете. В течение года количество озона в атмосфере меняется. Макси­мальное количество озона в умеренных широтах наблюдается к концу зимы, а минимальное — к концу лета. Количество озона различно и по широтам. Максимальное оно на севере умеренных широт, а в тро­пических районах (от 30° северной широты до 30° южной широты) слой озона примерно в два раза меньше.

В стратосфере водяного пара очень мало и облака там не образуются. Однако на высотах 22-27 км иногда появляется тонкие светящиеся ночью облака, называемые перламутровыми. Эти облака никакого отношения к погоде не имеют.

Стратосфера сверху ограничивается стратопаузой.

Мезосфера (50-80 км) - слой над стратосферой с верхней границей - мезопаузой, находящейся примерно на высоте 80км. Здесь наблюдается понижение температуры с высотой в среднем 0,3 К на 100 м и на верхней границе она равна в среднем - 85-90 °С. Это самая низкая температурана Земле. Для мезосферы так же как и для тропосферы, характерна значительная турбулентность и вертикальное перемешивание воздуха, плотность которого здесь незначительна.

Вблизи верхней границы мезосферы в сумерки летом при ясной погоде наблюдаются блестящие тонкие облака, ярко освещаемые солнцем, находящимся за горизонтом, которые называются серебристыми.

Термосфера очень мощный слой, расположенный выше мезопаузы. Для термосферы характерен рост температуры с высотой, который связан с поглощением солнечной энергии атмосферным кислородом; на высоте 200-250км она достигает от 1000 до 2000 К. Однако следует помнить, что тело, помещенное в весьма разреженной (в 10¹²-10¹⁴раз) газовой среде этого слоя, не может принять температуру окружавшего воздуха, таккак общая энергия разреженного газа очень мала. Здесь термодинамическое значение температуры теряет смысл. Температуру в данном случав не измеряют, а вычисляют. Переходный слой между термосферой и вышележащей экзосферой называют термопаузой.

Экзосфера - слой выше термосферы, ее характерной чертой является рассеяние атомов атмосферных газов в ее верхней части в межпланетное пространство. В основном наблюдается рассеяние наиболее легких газов - водорода и гелия, которые могут достигать критической скорости (11,2 км/с)и, преодолевая силу земного тяготения, ускользать из атмосферы, поэтому экзосферу называют также сферой рассеяния.

По электрическому состоянию атмосферу делят на две части:

- относительно плохо проводящую - нижние слои до высот примерно 40 км- нейтросферу;

- ионизированную область выше 60-30км - ионосферу.

Ионосфера состоит из ряда слоев-областей (D, Е, F₁, F₂,), в которых наблюдаются максимумы концентрации ионов. Каждыйиз этих слоев играет определенную роль при распространении радиоволн различной длины.

Отражение средних и коротких волн от областей ионосферы к Земле и затем от Земли снова к ионосфере, повторение этих циклов способствует распространению радиоволнна большие расстояния вдоль поверхности Земли. Ультракороткие волны (УКВ) длинойменее 10 м почти пронизывают ионосферу и используются для радиосвязи со спутниками и космическими кораблями. В полярных и околополярных областях высокие слои атмосферы под влиянием бомбардировки корпускулярными потоками Солнца начинают светиться, возникают полярные сияния. Верхняя граница полярных сияний может находиться на высоте 2000-1200км, а нижняя всего на 60 км.