A Föld légköre bolygónk gázhalmazállapotú burka, amely akár több ezer kilométerrel is eléri a bolygó felszínét. Nagy dinamizmus, fizikai heterogenitás és biológiai tényezőkkel szembeni sebezhetőség jellemzi. A Föld légkörének több milliárd éves történetében az élőlények változtatták meg leginkább az összetételét.

A légkör a mi védőkupolánk az űrből érkező mindenféle fenyegetés ellen. A bolygóra hulló meteoritok nagy részét elégeti, ózonrétege pedig szűrőként szolgál a Napból érkező ultraibolya sugárzás ellen, amelynek energiája halálos az élőlényekre nézve. Ráadásul a légkör az, ami a Föld felszíne közelében tartja a kellemes hőmérsékletet – ha nem lenne az üvegházhatás, amelyet a napfény többszörös visszaverődése a felhőkről ér el, átlagosan 20-30 fokkal hidegebb lenne a Földön. A légkörben a víz keringése és a légtömegek mozgása nemcsak egyensúlyba hozza a hőmérsékletet és a páratartalmat, hanem a tájformák és ásványi anyagok földi változatosságát is megteremti – ekkora gazdagság a Naprendszerben sehol nem található.

A légkör tömege 5,2 × 1018 kilogramm. Bár a gázhéjak több ezer kilométerre terjednek ki a Földtől, légkörének csak azokat tekintjük, amelyek a tengely körül a bolygó forgási sebességével megegyező sebességgel forognak. Így a Föld légkörének magassága körülbelül 1000 kilométer, és a felső rétegben, az exoszférában (a görög "külső golyó" szóból) simán átjut a világűrbe.

Bár a levegő homogénnek tűnik, különféle gázok keveréke. Ha csak azokat vesszük, amelyek a légkör térfogatának legalább ezredrészét foglalják el, akkor már 12 lesz. Ha az általános képet nézzük, akkor a teljes periódusos rendszer egyszerre a levegőben van!

A Föld azonban nem tudott egyszerre ilyen változatosságot elérni. Csak a kémiai elemek egyedi egybeesésének és az élet jelenlétének köszönhető, hogy a Föld légköre ennyire bonyolulttá vált. Bolygónk megőrizte ezeknek a folyamatoknak a geológiai nyomait, így több milliárd évre visszatekinthetünk.

Az első gázok, amelyek 4,3 milliárd évvel ezelőtt beburkolták a fiatal Földet, a hidrogén és a hélium voltak – a Jupiterhez hasonló gázóriások légkörének alapvető alkotóelemei. Ezek a legelemibb anyagok - a Napot megszülető köd és az azt körülvevő bolygók maradványai ezekből álltak, és bőségesen telepedtek meg a gravitációs központok-bolygók körül. Koncentrációjuk nem volt túl magas, és alacsony atomtömegük lehetővé tette számukra, hogy az űrbe szökjenek, amit most is megtesznek. Ma a teljes fajsúlyuk a Föld légkörének össztömegének 0,00052%-a (0,00002% hidrogén és 0,0005% hélium), ami nagyon kicsi.
A Föld belsejében azonban rengeteg olyan anyag feküdt, amelyek megpróbáltak kiszabadulni a forró belekből. A vulkánok hatalmas mennyiségű gázt bocsátottak ki - elsősorban ammóniát, metánt és szén-dioxidot, valamint ként. Az ammónia és a metán ezt követően nitrogénné bomlott, amely jelenleg a Föld légkörének tömegének oroszlánrészét - 78% -át foglalja el.

De az igazi forradalom a Föld légkörének összetételében az oxigén megérkezésével ment végbe. Természetes módon is megjelent - a fiatal bolygó vörösen izzó köpenye aktívan megszabadult a földkéreg alatt rekedt gázoktól. Ezenkívül a vulkánok által kibocsátott vízgőz a nap ultraibolya sugárzása hatására hidrogénre és oxigénre hasadt.

Az ilyen oxigén azonban nem maradhatott sokáig a légkörben. Reagált szén-monoxiddal, szabad vassal, kénnel és egy sor más elemmel a bolygó felszínén – a magas hőmérséklet és a napsugárzás katalizálta a kémiai folyamatokat. Csak az élő szervezetek megjelenése változtatott ezen a helyzeten.

Először annyi oxigént kezdtek felszabadítani, hogy az nemcsak oxidált minden anyagot a felszínen, hanem felhalmozódott is - pár milliárd év alatt mennyisége nulláról a légkör teljes tömegének 21%-ára nőtt.
Másodszor, az élő szervezetek aktívan használták a légköri szenet saját csontvázuk felépítéséhez. Tevékenységük eredményeként a földkéreg teljes geológiai rétegekkel, szerves anyagokkal és kövületekkel feltöltődött, a szén-dioxid pedig sokkal kevesebb lett.

És végül a felesleges oxigén létrehozta az ózonréteget, amely elkezdte megvédeni az élő szervezeteket az ultraibolya sugárzástól. Az élet aktívabban fejlődött, és új, összetettebb formákat öltött – a baktériumok és algák között nagyon szervezett lények kezdtek megjelenni. Ma az ózon a Föld teljes tömegének csak 0,00001%-át foglalja el.

Valószínűleg már tudja, hogy a földi égbolt kék színét is az oxigén hozza létre – a Nap teljes szivárványspektrumából leginkább a kék színért felelős rövid hullámhosszú fényeket szórja szét. Ugyanez a hatás működik az űrben is - távolról úgy tűnik, hogy a Földet kék köd borítja, távolról pedig kék ponttá változik.

Emellett a nemesgázok jelentős mennyiségben vannak jelen a légkörben. Közülük a legtöbb az argon, amelynek a légkörben való részesedése 0,9-1%. Forrása a Föld mélyén zajló nukleáris folyamatok, litoszféra lemezek mikrorepedésein és vulkánkitöréseken keresztül jut a felszínre (ugyanúgy a hélium is megjelenik a légkörben). A nemesgázok fizikai jellemzőiknek köszönhetően a felső légkörbe emelkednek, ahol kijutnak a világűrbe.

Amint látjuk, a Föld légkörének összetétele nem egyszer változott, ráadásul nagyon erősen – de ehhez több millió év kellett. Másrészt a létfontosságú jelenségek nagyon stabilak - az ózonréteg akkor is létezik és működik, ha 100-szor kevesebb oxigén van a Földön. A bolygó általános történelmének hátterében az emberi tevékenység nem hagyott komoly nyomokat. Helyi léptékben azonban a civilizáció képes problémákat okozni - legalábbis saját maga számára. A légszennyező anyagok már most is veszélyessé tették a kínai Peking lakóinak életét – a nagyvárosok felett pedig hatalmas piszkos ködfelhők láthatók még az űrből is.

A légkör szerkezete

Az exoszféra azonban nem az egyetlen különleges rétege légkörünknek. Sok van belőlük, és mindegyiknek megvan a maga egyedi jellemzője. Nézzünk meg néhányat a főbbek közül.

Troposzféra

A légkör legalacsonyabb és legsűrűbb rétegét troposzférának nevezzük. A cikk olvasója most az „alsó” részében van - persze, hacsak nem egyike annak az 500 ezer embernek, akik jelenleg repülőgépen repülnek. A troposzféra felső határa a szélességtől függ (emlékezzünk a Föld forgásának centrifugális erejére, ami az egyenlítőnél szélesebbé teszi a bolygót?) És a sarkokon 7 kilométertől az egyenlítői 20 kilométerig terjed. Ezenkívül a troposzféra mérete az évszaktól függ - minél melegebb a levegő, annál magasabbra emelkedik a felső határ.

A "troposzféra" elnevezés az ógörög "tropos" szóból származik, ami fordításban "fordulni, változni". Ez pontosan tükrözi a légköri réteg tulajdonságait - ez a legdinamikusabb és legtermékenyebb. A troposzférában gyűlnek össze a felhők, keringenek a víz, ciklonok és anticiklonok jönnek létre, és szelek keletkeznek – mindazok a folyamatok, amelyeket „időjárásnak” és „klímának” nevezünk. Ezenkívül ez a legmasszívabb és legsűrűbb réteg - a légkör tömegének 80% -át és a benne lévő víz szinte teljes mennyiségét teszi ki. Itt él a legtöbb élő szervezet.

Mindenki tudja, hogy minél magasabbra mész, annál hidegebb lesz. Ez igaz – 100 méterenként 0,5-0,7 fokkal csökken a levegő hőmérséklete. Ennek ellenére az elv csak a troposzférában működik - a hőmérséklet a magasság növekedésével tovább emelkedik. A troposzféra és a sztratoszféra közötti zónát, ahol a hőmérséklet állandó marad, tropopauzának nevezzük. És a széláram is felgyorsul a magassággal - kilométerenként 2-3 km / s-kal felfelé. Ezért a para- és sárkányrepülők előnyben részesítik a magas fennsíkokat és a hegyeket a repüléshez - ott mindig képesek lesznek „elkapni a hullámot”.

A már említett légfenéket, ahol a légkör érintkezik a litoszférával, felszíni határrétegnek nevezzük. Szerepe a légkör keringésében hihetetlenül nagy - a felszínről felszabaduló hő és sugárzás szelet és nyomásesést idéz elő, a hegyek és a domborzat egyéb szabálytalanságai pedig irányítják és elválasztják őket. A vízcsere azonnal megtörténik - 8-12 nap alatt az óceánokból és a felszínből vett összes víz visszakerül, egyfajta vízszűrővé változtatva a troposzférát.

Érdekes tény, hogy a növények életében egy fontos folyamat, a transzspiráció a légkörrel való vízcseréhez kötődik. Segítségével a bolygó növényvilága aktívan befolyásolja az éghajlatot - például a nagy zöld területek lágyítják az időjárást és a hőmérséklet csökkenését. A vízzel telített területeken a növények a talajból felvett víz 99%-át elpárologtatják. Például egy hektár búza nyáron 2-3 ezer tonna vizet bocsát ki a légkörbe – ez sokkal több, mint amennyit élettelen talaj adhatna.

A normál nyomás a Föld felszínén körülbelül 1000 millibar. A szabvány 1013 mbar nyomásnak számít, ami egy "atmoszféra" - valószínűleg már találkozott ezzel a mértékegységgel. A magasság növekedésével a nyomás gyorsan csökken: a troposzféra határain (12 kilométeres magasságban) már 200 mBar, 45 kilométeres magasságban pedig 1 mBar-ra csökken. Ezért nem furcsa, hogy a telített troposzférában gyűlik össze a Föld légkörének tömegének 80%-a.

Sztratoszféra

A légkörnek azt a rétegét, amely 8 km magasságban (a sarkon) és 50 km (az Egyenlítőnél) között mozog, sztratoszférának nevezzük. A név a másik görög „stratos” szóból származik, ami „padlót, réteget” jelent. Ez a Föld légkörének egy rendkívül ritka zónája, amelyben szinte nincs vízgőz. A légnyomás a sztratoszféra alsó részén 10-szer kisebb, mint a felszíni nyomás, a felső részén pedig 100-szor kisebb.

A troposzféráról szóló beszélgetésünk során már megtudtuk, hogy a magasságtól függően csökken benne a hőmérséklet. A sztratoszférában minden pontosan az ellenkezője történik - az emelkedéssel a hőmérséklet -56 ° C-ról 0-1 ° C-ra emelkedik. A felmelegedés a sztratopauzában, a sztrato- és mezoszféra határvonalában áll le.

Az utasszállító repülőgépek és a szuperszonikus repülőgépek általában a sztratoszféra alsóbb rétegeiben repülnek – ez nemcsak megvédi őket a troposzférikus légáramlatok instabilitásától, hanem az alacsony aerodinamikai ellenállás miatt leegyszerűsíti a mozgásukat is. Az alacsony hőmérséklet és a ritka levegő pedig lehetővé teszi az üzemanyag-fogyasztás optimalizálását, ami különösen fontos a hosszú távú repüléseknél.

Egy repülőgépnek azonban van egy műszaki magassági korlátja - a sztratoszférában oly csekély levegő beáramlása szükséges a sugárhajtóművek működéséhez. Ennek megfelelően a szükséges légnyomás eléréséhez a turbinában a repülőgépnek a hangsebességnél gyorsabban kell mozognia. Ezért magasan a sztratoszférában (18-30 kilométeres magasságban) csak a harci járművek és a Concorde-hoz hasonló szuperszonikus repülőgépek tudnak mozogni. A sztratoszféra fő "lakói" tehát a léggömbökhöz erősített meteorológiai szondák – hosszú ideig ott is maradhatnak, információkat gyűjtve a mögöttes troposzféra dinamikájáról.

A mikroorganizmusok – az úgynevezett aeroplankton – egészen az ózonrétegig megtalálhatók a légkörben. A baktériumok azonban nem egyedül képesek túlélni a sztratoszférában. Tehát egyszer egy afrikai keselyű, egy különleges keselyű, 11,5 ezer kilométeres magasságban került egy repülőgép hajtóművébe. Néhány kacsa pedig nyugodtan átrepül az Everest felett vándorlás közben.

De az ember továbbra is a sztratoszféra legnagyobb teremtménye. A jelenlegi magassági rekordot Alan Eustace, a Google alelnöke állította fel. Az ugrás napján 57 éves volt! Egy speciális léggömbben 41 kilométeres tengerszint feletti magasságba emelkedett, majd ejtőernyővel ugrott le. A sebesség, amelyet az esés csúcspontjában fejlesztett ki, 1342 km / h volt - több, mint a hangsebesség! Ugyanakkor Eustace lett az első ember, aki önállóan túllépte a sebesség hangküszöbét (nem számítva az életfenntartó szkafandert és általában a leszálláshoz szükséges ejtőernyőket).

Érdekes tény, hogy a léggömbről való leváláshoz Eustace-nak egy robbanószerkezetre volt szüksége – olyanra, mint amilyent az űrrakéták használnak a színpadok leválasztására.

És a sztratoszféra és a mezoféra határán van a híres ózonréteg. Megvédi a Föld felszínét az ultraibolya sugarak hatásaitól, és egyben az élet terjedésének felső határaként is szolgál a bolygón - felette a hőmérséklet, a nyomás és a kozmikus sugárzás gyorsan véget vet a legellenállóbbaknak is. baktériumok.

Honnan jött ez a pajzs? A válasz hihetetlen – élő szervezetek, pontosabban oxigén hozták létre, amelyet időtlen idők óta különféle baktériumok, algák és növények bocsátanak ki. A légkörben magasra emelkedve az oxigén érintkezésbe kerül az ultraibolya sugárzással, és fotokémiai reakción megy keresztül. Ennek eredményeként az általunk belélegzett szokásos oxigénből, az O2-ból ózont kapunk - O3-at.

Paradox módon a Nap sugárzása által létrehozott ózon ugyanattól a sugárzástól véd meg minket! Az ózon pedig nem tükrözi, hanem elnyeli az ultraibolya fényt - ezáltal felmelegíti a körülötte lévő légkört.

Mezoszféra

Korábban már említettük, hogy a mezoszféra a sztratoszféra - pontosabban a sztratopauza, a stabil hőmérséklet határrétege - felett helyezkedik el. Ez a viszonylag kis réteg 40-45 és 90 kilométer között helyezkedik el, és bolygónk leghidegebb helye - a mezopauzában, a mezoszféra felső rétegében a levegő –143 °C-ra hűl le.

A mezoszféra a Föld légkörének legkevésbé tanulmányozott része. A rendkívül alacsony, a felszíni nyomásnál ezer-tízezerszer alacsonyabb gáznyomás korlátozza a léggömbök mozgását – emelésük eléri a nullát, és egyszerűen lógnak a helyükön. Ugyanez történik a sugárhajtású repülőgépekkel is - a repülőgép szárnyának és testének aerodinamikája értelmét veszti. Ezért akár rakéták, akár rakétahajtóművekkel felszerelt repülőgépek – rakétarepülők – repülhetnek a mezoszférában. Ezek közé tartozik az X-15 rakétagép, amely a világ leggyorsabb repülőgépének pozícióját tartja: 108 kilométeres magasságot és 7200 km/h-s sebességet ért el - a hangsebesség 6,72-szeresét.

Az X-15 rekordot döntõ repülése azonban csak 15 perc volt. Ez szimbolizálja a mezoszférában mozgó járművek általános problémáját - túl gyorsak ahhoz, hogy alapos kutatást végezzenek, és nem maradnak sokáig egy adott magasságban, magasabban repülnek vagy leesnek. Ezenkívül a mezoszféra nem tárható fel műholdak vagy szuborbitális szondák segítségével - bár a légkör ezen rétegében a nyomás alacsony, lelassítja (és néha elégeti) az űrhajókat. E bonyolultságok miatt a tudósok gyakran "tudatlanságnak" nevezik a mezoszférát (az angol "ignorosphere", ahol "ignorance" - tudatlanság, tudatlanság).

És a mezoszférában ég ki a Földre hulló meteorok többsége – itt lobban fel a Perseida meteorraj, az „augusztusi csillaghullás” néven ismert. A fényhatás akkor lép fel, amikor egy űrtest éles szögben, 11 km/h-nál nagyobb sebességgel belép a Föld légkörébe – a meteorit a súrlódási erőtől meggyullad.

Miután elvesztették tömegüket a mezoszférában, az "idegenek" maradványai kozmikus por formájában telepednek le a Földön - naponta 100-10 ezer tonna meteoritanyag esik a bolygóra. Mivel az egyes porszemek nagyon könnyűek, akár egy hónapba is beletelik, míg eljutnak a Föld felszínére! Felhőkbe kerülve megnehezítik őket, sőt néha esőt is okoznak – ahogy vulkáni hamut vagy nukleáris robbanásokból származó részecskéket okoznak. A kozmikus por csapadékra gyakorolt ​​hatását azonban csekélynek tartják - még 10 ezer tonna sem elég ahhoz, hogy komolyan megváltoztassa a Föld légkörének természetes keringését.

Termoszféra. A transzfer a Karmana vonalon közlekedik. A képen a légkör minden rétege jól látható.

A mezoszféra felett, 100 kilométeres tengerszint feletti magasságban fut a Karman-vonal - a feltételes határ a Föld és az űr között. Bár vannak olyan gázok, amelyek a Földdel együtt forognak és technikailag bejutnak a légkörbe, mennyiségük a Kármán-vonal felett láthatatlanul kicsi. Ezért minden 100 kilométeren túli repülés már űrrepülésnek számít.

A légkör legkiterjedtebb rétegének, a termoszférának az alsó határa egybeesik a Karman-vonallal. 800 kilométeres magasságig emelkedik, és rendkívül magas hőmérséklet jellemzi - 400 kilométeres magasságban maximum 1800 ° C-ot ér el!

Forró, nem? 1538 ° C-on a vas olvadni kezd - hogyan maradnak akkor az űrhajók érintetlenek a termoszférában? Minden a felső légkörben lévő gázok rendkívül alacsony koncentrációjáról szól – a termoszféra közepén a nyomás 1 000 000-rel kisebb, mint a levegő koncentrációja a Föld felszínén! Az egyes részecskék energiája nagy, de a köztük lévő távolság óriási, és az űrhajók valójában vákuumban vannak. Ez azonban nem segít megszabadulni a mechanizmusok által kibocsátott hőtől – a hőleadás érdekében minden űrhajót felszerelnek olyan radiátorokkal, amelyek felesleges energiát bocsátanak ki.

Egy megjegyzésre. Amikor magas hőmérsékletről van szó, mindig figyelembe kell venni az izzó anyag sűrűségét – például az Andronütköztető tudósai ténylegesen fel tudják melegíteni az anyagot a Nap hőmérsékletére. De nyilvánvaló, hogy ezek különálló molekulák lesznek – a csillag anyagából egy gramm is elég lenne egy erőteljes robbanáshoz. Ezért nem szabad hinni a sárga sajtónak, amely a Collider kezében közeli világvégét ígér nekünk, mint ahogy a termoszféra hőségétől sem kell félni.

A termoszféra valójában nyílt tér – a határain belül feküdt az első szovjet „Szputnyik” pályája. Ott volt a Vosztok-1 űrszonda Jurij Gagarinnal a fedélzetén repülésének csúcspontja is – a Föld feletti legmagasabb pont. Ezen a magasságon számos mesterséges műholdat is felbocsátnak a Föld felszínének, óceánjának és légkörének tanulmányozására, például a Google Maps műholdakat. Ezért, ha a LEO-ról (Low Reference Orbit, az űrhajózásban elterjedt kifejezés) beszélünk, az esetek 99%-ában a termoszférában van.

Az emberek és állatok keringési repülései nem csak a termoszférában történnek. A helyzet az, hogy a felső részén, 500 kilométeres magasságban a Föld sugárzási övei nyúlnak ki. A napszél töltött részecskéit ott fogja fel és halmozza fel a magnetoszféra. A sugárzónákban való hosszú távú tartózkodás helyrehozhatatlan károkat okoz az élő szervezetekben, sőt az elektronikában is – ezért minden magas pályán közlekedő jármű védett a sugárzástól.

Sarki fény

A sarki szélességeken gyakran megjelenik egy látványos és grandiózus látvány - az aurora borealis. Úgy néznek ki, mint a különböző színű és formájú, hosszú, izzó ívek, amelyek csillognak az égen. A Föld megjelenését a magnetoszférájának – pontosabban a pólusok közelében lévő lyukaknak – köszönheti. A napszél töltött részecskéi befelé törtek, amitől a légkör felizzik. Itt megcsodálhatja a leglátványosabb fényeket, és többet megtudhat eredetükről.

Napjainkban az aurórák gyakoriak a cirkumpoláris országok, például Kanada vagy Norvégia lakosai számára, valamint minden turista programjának kötelező eleme - korábban azonban természetfeletti tulajdonságoknak tulajdonították őket. A sokszínű fényekben az ókor emberei a mennyország kapuit, mitikus lényeket és szellemek máglyáját látták, viselkedésüket jóslásnak tekintették. Őseink pedig érthetők – még a műveltség és a saját elménkbe vetett hit sem képes néha visszatartani a természeti erők iránti tiszteletet.

Exoszféra

A Föld légkörének utolsó rétege, amelynek alsó határa 700 kilométeres magasságban húzódik, az exoszféra (a másik görög "exo" szóból - kívül, kívül). Hihetetlenül szétszórt, és főleg a legkönnyebb elem - hidrogén - atomjaiból áll; egyes oxigén- és nitrogénatomokkal is találkoznak, amelyeket a nap mindent átható sugárzása erősen ionizál.

A Föld exoszférájának méretei hihetetlenül nagyok – a Föld koronájává, a geokoronává nő ki, amely akár 100 ezer kilométerre húzódik a bolygótól. Nagyon ritka - a részecskék koncentrációja milliószor kisebb, mint a közönséges levegő sűrűsége. De ha a Hold eltakarja a Földet egy távoli űrhajó számára, akkor bolygónk koronája látható lesz, ahogy a Nap koronáját láthatjuk a napfogyatkozás során. Ezt a jelenséget azonban még nem figyelték meg.

És a Föld légköre az exoszférában mállott – a bolygó gravitációs középpontjától való nagy távolság miatt a részecskék könnyen leválik a teljes gáztömegről, és saját pályájukra lépnek. Ezt a jelenséget légköri disszipációnak nevezik. Bolygónk másodpercenként 3 kilogramm hidrogént és 50 gramm héliumot veszít a légkörből. Csak ezek a részecskék elég könnyűek ahhoz, hogy elhagyják a teljes gáztömeget.

Az egyszerű számítások azt mutatják, hogy a Föld évente mintegy 110 ezer tonna légköri tömeget veszít. Veszélyes? Valójában nem - bolygónk kapacitása a hidrogén és a hélium "termelésére" meghaladja a veszteségek mértékét. Ezenkívül az elveszett anyagok egy része végül visszatér a légkörbe. Az olyan fontos gázok pedig, mint az oxigén vagy a szén-dioxid, egyszerűen túl nehezek ahhoz, hogy tömegesen hagyják el a Földet – tehát nem kell félni attól, hogy Földünk légköre elpárolog.

Érdekes tény - a világvége "prófétái" gyakran mondják, hogy ha a Föld magja leáll, a légkör gyorsan eltűnik a napszél nyomása alatt. Olvasónk azonban tudja, hogy gravitációs erők tartják a Föld közelében a légkört, amely a mag forgásától függetlenül hatni fog. Ennek feltűnő bizonyítéka a Vénusz, amely egy álló maggal és gyenge mágneses mezővel rendelkezik, de a légkör 93-szor sűrűbb és nehezebb, mint a Föld. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a földmag dinamikájának leállítása biztonságos – akkor a bolygó mágneses tere megszűnik. Szerepe nem annyira az atmoszféra visszatartásában, mint inkább a napszél töltött részecskéitől való megvédésben fontos, amely könnyen radioaktív sivataggá változtatja bolygónkat.

A Föld légköre a csillagászatban

Más bolygók légkörének színe feltárja előttünk összetételének titkait. A Mars légköre ugyanolyan vörös árnyalatú, mint a felszíne. Ennek az az oka, hogy a Marson a domináns gáz a szén-dioxid. Ugyanez vonatkozik az exobolygókra is. Színspektrumukat elemezve megismerhetjük a légkör összetételét – anélkül, hogy tudnánk, hogyan néz ki a bolygó.

A légkör összetétele pedig, mint tudjuk, sokat elárulhat a bolygóról. Ha sok a szén-dioxid, az azt jelenti, hogy vulkánok tombolnak a bolygón, és aktív geológiai folyamatok zajlanak. A légkörben lévő vízgőz nem garantálja az óceánok felszínét, de oxigénforrás. A meglévő oxigéntöbblet pedig szinte száz százalékos garancia az élet létezésére. Hiszen már tudjuk, hogy az élettelen forrásokból származó oxigént azonnal kémiai reakciókra fordítják, felhalmozásához pedig biotikus forrás szükséges.

Ezenkívül minden gáz és folyadék hasonló kémiai törvények szerint kering. Bár a víz egyedülálló anyag, nem pótolhatatlan összetevője a légkörnek. A Titánon, a Szaturnusz holdján a Földéhez hasonló szerkezetű gázhéj található. Ugyanazok a felhőosztályok képződnek benne, a folyadék ugyanúgy kering a légkörben - de a hőmérséklete száz fokkal alacsonyabb, és a víz helyett metán jelenik meg!

A légkör is markáns nyomokat hagy a Föld felszínén. A szélerózió jelei még azután is megmaradnak, hogy az űrobjektum elveszti légkörét. Idegen és szárazföldi tájak összehasonlításával pontosan meghatározható történetük – például a Mars domborművéről készült műholdfelvételekből készült elméleti tanulmányok megerősítést nyertek a roverek munkája során.

A légkör bolygónk egyik legfontosabb alkotóeleme. Ő az, aki „megvédi” az embereket a világűr zord körülményeitől, például a napsugárzástól és az űrszeméttől. Ugyanakkor a légkörről sok tény ismeretlen a legtöbb ember számára.

Az égbolt igazi színe

Bár nehéz elhinni, az égbolt valójában lila. Amikor a fény belép a légkörbe, a levegő és a víz részecskék elnyelik a fényt, szétszórják azt. Ugyanakkor leginkább az ibolya szín szóródik, ezért látják az emberek a kék eget.

Exkluzív elem a Föld légkörében

Sokan emlékeznek rá az iskolából, hogy a Föld légköre hozzávetőleg 78%-ban nitrogénből, 21%-ban oxigénből és kis mennyiségű argonból, szén-dioxidból és egyéb gázokból áll. De kevesen tudják, hogy a légkörünk az egyetlen olyan, amelyet jelenleg a tudósok fedeztek fel (a 67P üstökös mellett), amely szabad oxigénnel rendelkezik. Mivel az oxigén nagyon reaktív gáz, gyakran reagál más vegyi anyagokkal az űrben. Földi tiszta formája lakhatóvá teszi a bolygót.

Fehér csík az égen

Néhányan bizonyára elgondolkoztak azon, hogy miért van fehér csík az égen egy sugárhajtású repülőgép mögött. Ezek a fehér nyomok, az úgynevezett kondenzcsíkok akkor keletkeznek, amikor a repülőgép hajtóművéből származó forró és nedves kipufogógázok hidegebb külső levegővel keverednek. A kipufogógázból származó vízgőz megfagy és láthatóvá válik.

A légkör főbb rétegei

A Föld légköre öt fő rétegből áll, amelyek lehetővé teszik az életet a bolygón. Ezek közül az első, a troposzféra a tengerszinttől az Egyenlítőig mintegy 17 km-es magasságig terjed. Az időjárási események nagy része benne játszódik le.

Ózon réteg

A légkör következő rétege, a sztratoszféra körülbelül 50 km-es magasságot ér el az Egyenlítőnél. Ózonréteget tartalmaz, amely megvédi az embereket a veszélyes ultraibolya sugaraktól. Annak ellenére, hogy ez a réteg a troposzféra felett van, valójában melegebb lehet a napsugarak által elnyelt energia miatt. A legtöbb sugárhajtású repülőgép és léggömb a sztratoszférában repül. A repülőgépek gyorsabban tudnak repülni benne, mert kevésbé érinti őket a gravitáció és a súrlódás. Az időjárási léggömbök viszont jobb képet alkothatnak a viharokról, amelyek többsége alacsonyabban, a troposzférában fordul elő.

Mezoszféra

A mezoszféra a középső réteg, amely 85 km-re nyúlik a bolygó felszíne felett. A hőmérséklet benne -120 °C körül ingadozik. A Föld légkörébe kerülő meteorok nagy része a mezoszférában ég el. Az űrbe kerülő utolsó két réteg a termoszféra és az exoszféra.

A légkör eltűnése

A Föld valószínűleg többször is elvesztette légkörét. Amikor a bolygót magma-óceánok borították, hatalmas csillagközi objektumok csapódtak bele. Ezek a hatások, amelyek a Holdat is létrehozták, először alakíthatták ki a bolygó légkörét.

Ha nem lennének légköri gázok...

Különféle gázok nélkül a légkörben a Föld túl hideg lenne az emberi léthez. A vízgőz, a szén-dioxid és más légköri gázok elnyelik a nap hőjét, és „elosztják” a bolygó felszínén, ezzel segítve a lakhatásra alkalmas klímát.

Ózonképződés

A hírhedt (és nélkülözhetetlen) ózonréteg akkor jött létre, amikor az oxigénatomok a nap ultraibolya fényével reagálva ózont képeztek. A nap káros sugárzásának nagy részét az ózon nyeli el. Jelentősége ellenére az ózonréteg viszonylag nemrégiben alakult ki, miután az óceánokban elegendő élet keletkezett ahhoz, hogy a minimális ózonkoncentráció létrehozásához szükséges oxigén mennyisége felszabaduljon a légkörben.

Ionoszféra

Az ionoszférát azért nevezték így el, mert az űrből és a Napból származó nagy energiájú részecskék segítik az ionok képzését, és így "elektromos réteget" hoznak létre a bolygó körül. Amikor nem léteztek műholdak, ez a réteg segített visszaverni a rádióhullámokat.

Savas eső

A savas esők, amelyek egész erdőket pusztítanak el és vízi ökoszisztémákat pusztítanak, akkor képződnek a légkörben, amikor a kén-dioxid vagy a nitrogén-oxid részecskék vízgőzzel keveredve esőként a földre hullanak. Ezek a kémiai vegyületek a természetben is megtalálhatók: kén-dioxid vulkánkitörések, nitrogén-oxid pedig villámcsapások során keletkezik.

Villámerő

A villámlás olyan erős, hogy egyetlen kisüléssel akár 30 000 °C-ra is felmelegítheti a környező levegőt. A gyors felmelegedés a közeli levegő robbanásszerű kitágulását okozza, ami mennydörgésnek nevezett hanghullám formájában hallható.

Sarki fény

Az Aurora Borealis és Aurora Australis (északi és déli aurora) a légkör negyedik szintjén, a termoszférában lejátszódó ionos reakciók okozzák. Amikor a napszél erősen töltött részecskéi a bolygó mágneses pólusai feletti levegőmolekulákkal ütköznek, felvillannak, és csodálatos fényshow-kat hoznak létre.

Naplementék

A naplementék gyakran égő égboltnak tűnnek, mivel a kis légköri részecskék szétszórják a fényt, narancssárga és sárga árnyalatokban tükrözve azt. Ugyanez az elv áll a szivárványok kialakulásának hátterében.

A felső légkör lakói

2013-ban a tudósok felfedezték, hogy az apró mikrobák mérföldekkel a Föld felszíne felett képesek túlélni. A bolygó felett 8-15 km-es magasságban olyan mikrobákat fedeztek fel, amelyek elpusztítják a légkörben lebegő szerves vegyszereket, „táplálkozva” azokból.

> Föld légköre

Leírás a föld légköre minden korosztály számára: miből áll a levegő, gázok jelenléte, rétegek fotókkal, a Naprendszer harmadik bolygójának klímája és időjárása.

A kicsiknek már ismert, hogy a Föld az egyetlen bolygó a rendszerünkben, amelynek életképes légköre van. A gáztakaró nemcsak levegőben gazdag, hanem megvéd minket a túlzott hőtől és a napsugárzástól is. Fontos magyarázza el a gyerekeknek hogy a rendszer hihetetlenül jól van megtervezve, mert lehetővé teszi, hogy a felület nappal felmelegedjen, éjszaka pedig lehűljön, miközben megőrzi az elfogadható egyensúlyt.

Kezdeni magyarázat a gyerekeknek ez azzal lehetséges, hogy a Föld légkörének glóbusza több mint 480 km-re terül el, de ennek nagy része 16 km-re van a felszíntől. Minél nagyobb a magasság, annál kisebb a nyomás. Ha a tenger szintjét vesszük, akkor ott a nyomás 1 kg négyzetcentiméterenként. De 3 km-es magasságban ez megváltozik - 0,7 kg négyzetcentiméterenként. Természetesen ilyen körülmények között nehezebb lélegezni ( gyermekekérezhetnék, ha valaha is kirándulnának a hegyekbe).

A Föld levegőjének összetétele – Magyarázat gyerekeknek

A gázok között megkülönböztethető:

• Nitrogén - 78%.
• Oxigén - 21%.
• Argon - 0,93%.
• Szén-dioxid - 0,038%.
• Kis mennyiségben vízgőzt és egyéb gázszennyeződéseket is tartalmaz.

A Föld légköri rétegei - magyarázat gyerekeknek

Szülők vagy tanárok iskolában Emlékeztetni kell arra, hogy a Föld légköre 5 szintre oszlik: exoszféra, termoszféra, mezoszféra, sztratoszféra és troposzféra. Minden réteggel a légkör egyre jobban feloldódik, míg végül a gázok szétszóródnak a térben.

A troposzféra van a legközelebb a felszínhez. 7-20 km vastagságával a Föld légkörének felét teszi ki. Minél közelebb van a Földhöz, annál jobban felmelegszik a levegő. Szinte az összes vízgőz és por itt összegyűlik. A gyerekek talán nem lepődnek meg azon, hogy ezen a szinten úsznak a felhők.

A sztratoszféra a troposzférából indul ki és 50 km-rel a felszín fölé emelkedik. Itt sok az ózon, ami felmelegíti a légkört és megkíméli a káros napsugárzástól. A levegő 1000-szer vékonyabb, mint a tengerszint felett, és szokatlanul száraz. Ezért érzik jól magukat a repülőgépek itt.

Mezoszféra: 50-85 km a felszín felett. A csúcsot mezopauzanak nevezik, és ez a leghűvösebb hely a Föld légkörében (-90 °C). Nagyon nehéz kivizsgálni, mert sugárhajtású repülőgépek nem tudnak odajutni, és a műholdak pályamagassága túl magas. A tudósok csak azt tudják, hogy itt égnek a meteorok.

Termoszféra: 90 km és 500-1000 km között. A hőmérséklet eléri az 1500 °C-ot. A földi légkör részének tekintik, de fontos magyarázza el a gyerekeknek hogy a levegő sűrűsége itt olyan alacsony, hogy a nagy részét már a világűrnek érzékelik. Valójában itt találhatók az űrsiklók és a Nemzetközi Űrállomás. Ezenkívül itt képződnek aurórák. A töltött kozmikus részecskék érintkezésbe kerülnek a termoszféra atomjaival és molekuláival, és magasabb energiaszintre helyezik át azokat. Ennek köszönhetően ezeket a fényfotonokat aurora borealis formájában látjuk.

Az exoszféra a legmagasabb réteg. A légkör és a tér egybeolvadásának hihetetlenül vékony vonala. Széles körben elszórt hidrogén- és héliumrészecskékből áll.

A Föld éghajlata és időjárása – magyarázat a gyerekeknek

A kicsiknek kell megmagyarázni hogy a Föld számos élő fajt képes megtartani a regionális klímának köszönhetően, amelyet a sarkokon rendkívüli hideg, az Egyenlítőn pedig trópusi hőség jelent. Gyermekek tudnia kell, hogy a regionális éghajlat az időjárás, amely egy adott területen 30 évig változatlan marad. Természetesen néha több órán keresztül is változhat, de többnyire stabil marad.

Ezenkívül a globális szárazföldi éghajlat is megkülönböztethető - az átlagos regionális. Változott az emberiség történelme során. Ma gyors felmelegedés van. A tudósok riadót fújnak, mivel az emberi tevékenység okozta üvegházhatású gázok felfogják a hőt a légkörben, ami azt kockáztatja, hogy bolygónk Vénusszá változik.

A légkör bolygónk egyik legfontosabb alkotóeleme. Ő az, aki „megvédi” az embereket a világűr zord körülményeitől, például a napsugárzástól és az űrszeméttől. Ugyanakkor a légkörről sok tény ismeretlen a legtöbb ember számára.

1. Az égbolt valódi színe

Bár nehéz elhinni, az égbolt valójában lila. Amikor a fény belép a légkörbe, a levegő és a víz részecskék elnyelik a fényt, szétszórják azt. Ugyanakkor leginkább az ibolya szín szóródik, ezért látják az emberek a kék eget.

2. Exkluzív elem a Föld légkörében

Sokan emlékeznek rá az iskolából, hogy a Föld légköre hozzávetőleg 78%-ban nitrogénből, 21%-ban oxigénből és kis mennyiségű argonból, szén-dioxidból és egyéb gázokból áll. De kevesen tudják, hogy a légkörünk az egyetlen olyan, amelyet jelenleg a tudósok fedeztek fel (a 67P üstökös mellett), amely szabad oxigénnel rendelkezik. Mivel az oxigén nagyon reaktív gáz, gyakran reagál más vegyi anyagokkal az űrben. Földi tiszta formája lakhatóvá teszi a bolygót.

3. Fehér csík az égen

Néhányan bizonyára elgondolkoztak azon, hogy miért van fehér csík az égen egy sugárhajtású repülőgép mögött. Ezek a fehér nyomok, az úgynevezett kondenzcsíkok akkor keletkeznek, amikor a repülőgép hajtóművéből származó forró és nedves kipufogógázok hidegebb külső levegővel keverednek. A kipufogógázból származó vízgőz megfagy és láthatóvá válik.

4. A légkör főbb rétegei

A Föld légköre öt fő rétegből áll, amelyek lehetővé teszik az életet a bolygón. Ezek közül az első, a troposzféra a tengerszinttől az Egyenlítőig mintegy 17 km-es magasságig terjed. Az időjárási események nagy része benne játszódik le.

5. Ózonréteg

A légkör következő rétege, a sztratoszféra körülbelül 50 km-es magasságot ér el az Egyenlítőnél. Ózonréteget tartalmaz, amely megvédi az embereket a veszélyes ultraibolya sugaraktól. Annak ellenére, hogy ez a réteg a troposzféra felett van, valójában melegebb lehet a napsugarak által elnyelt energia miatt. A legtöbb sugárhajtású repülőgép és léggömb a sztratoszférában repül. A repülőgépek gyorsabban tudnak repülni benne, mert kevésbé érinti őket a gravitáció és a súrlódás. Az időjárási léggömbök viszont jobb képet alkothatnak a viharokról, amelyek többsége alacsonyabban, a troposzférában fordul elő.

6. Mezoszféra

A mezoszféra a középső réteg, amely 85 km-re nyúlik a bolygó felszíne felett. A hőmérséklet benne -120 °C körül ingadozik. A Föld légkörébe kerülő meteorok nagy része a mezoszférában ég el. Az űrbe kerülő utolsó két réteg a termoszféra és az exoszféra.

7. A légkör eltűnése

A Föld valószínűleg többször is elvesztette légkörét. Amikor a bolygót magma-óceánok borították, hatalmas csillagközi objektumok csapódtak bele. Ezek a hatások, amelyek a Holdat is létrehozták, először alakíthatták ki a bolygó légkörét.

8. Ha nem lennének légköri gázok ...

Különféle gázok nélkül a légkörben a Föld túl hideg lenne az emberi léthez. A vízgőz, a szén-dioxid és más légköri gázok elnyelik a nap hőjét, és „elosztják” a bolygó felszínén, ezzel segítve a lakhatásra alkalmas klímát.

9. Az ózonréteg kialakulása

A hírhedt (és nélkülözhetetlen) ózonréteg akkor jött létre, amikor az oxigénatomok a nap ultraibolya fényével reagálva ózont képeztek. A nap káros sugárzásának nagy részét az ózon nyeli el. Jelentősége ellenére az ózonréteg viszonylag nemrégiben alakult ki, miután az óceánokban elegendő élet keletkezett ahhoz, hogy a minimális ózonkoncentráció létrehozásához szükséges oxigén mennyisége felszabaduljon a légkörben.

10. Ionoszféra

Az ionoszférát azért nevezték így el, mert az űrből és a Napból származó nagy energiájú részecskék segítik az ionok képzését, és így "elektromos réteget" hoznak létre a bolygó körül. Amikor nem léteztek műholdak, ez a réteg segített visszaverni a rádióhullámokat.

11. Savas eső

A savas esők, amelyek egész erdőket pusztítanak el és vízi ökoszisztémákat pusztítanak, akkor képződnek a légkörben, amikor a kén-dioxid vagy a nitrogén-oxid részecskék vízgőzzel keveredve esőként a földre hullanak. Ezek a kémiai vegyületek a természetben is megtalálhatók: kén-dioxid vulkánkitörések, nitrogén-oxid pedig villámcsapások során keletkezik.

12. Villámerő

A villámlás olyan erős, hogy egyetlen kisüléssel akár 30 000 °C-ra is felmelegítheti a környező levegőt. A gyors felmelegedés a közeli levegő robbanásszerű kitágulását okozza, ami mennydörgésnek nevezett hanghullám formájában hallható.

Az Aurora Borealis és Aurora Australis (északi és déli aurora) a légkör negyedik szintjén, a termoszférában lejátszódó ionos reakciók okozzák. Amikor a napszél erősen töltött részecskéi a bolygó mágneses pólusai feletti levegőmolekulákkal ütköznek, felvillannak, és csodálatos fényshow-kat hoznak létre.

14. Naplementék

A naplementék gyakran égő égboltnak tűnnek, mivel a kis légköri részecskék szétszórják a fényt, narancssárga és sárga árnyalatokban tükrözve azt. Ugyanez az elv áll a szivárványok kialakulásának hátterében.

2013-ban a tudósok felfedezték, hogy az apró mikrobák mérföldekkel a Föld felszíne felett képesek túlélni. A bolygó felett 8-15 km-es magasságban olyan mikrobákat fedeztek fel, amelyek elpusztítják a légkörben lebegő szerves vegyszereket, „táplálkozva” azokból.

Az apokalipszis elméletének hívei és más horrortörténetek is kíváncsiak lesznek.

Az atmoszféra a Föld gáznemű héja, amely védelmet nyújt a világűr durva hatásai ellen, és szükséges ahhoz, hogy bolygónkon az élet létezhessen. Ez a héj részt vesz a Föld napi forgásában, és befolyásolja a földgömbön zajló geológiai folyamatokat. A "légkör" szó pontos fordítása a görög nyelvből: "atmoszféra" - "gőz" és "gömb" - "labda". A légkör szoros kölcsönhatásban van a litoszférával, a hidroszférával, hőt, nedvességet és kémiai elemeket cserél.

A Föld ezen héjának vastagsága átlagosan több ezer kilométer. A levegő sűrűségének csökkenésével az atmoszféra egyértelmű határ nélkül átmegy a világűrbe. A légkör felső határa körülbelül 20 ezer kilométer. Alsó határa a földfelszín szintjén húzódik. A teljes légkör tömegének 95%-a 25 km magasságig található, mivel azt a gravitációs erő tartja. A légkör alsó rétegét, amely gázok keverékéből áll, levegőnek nevezzük. Légköri levegő, lebegő szilárd anyagok és vízgőz alkotják a légkört.

Százalékosan körülbelül 78% nitrogén, 20% oxigén, legfeljebb 1% szén-dioxid, argon, hidrogén és néhány más gáz és vízgőz szabadul fel a légköri gázok keverékében. A légköri levegő 78% nitrogént tartalmaz - sokkal többet, mint más gázok. Koncentrációja megnövekszik a mikroorganizmusok létfontosságú tevékenysége miatt. A nitrogén részt vesz az anyagok természetes körforgásában és biztosítja az oxigéntartalom szabályozását, megakadályozva annak túlzott felhalmozódását. Az oxigén mennyiségi arányát tekintve (20%) a második helyen áll. Ennek a gáznak a jelenlétének köszönhető, hogy a légkörben az égés, a bomlás és a légzés folyamatai játszódnak le. Szinte az összes szabad oxigén a légkörben a növényi szervezetek fotoszintézisének terméke. A szén-dioxid a levegő térfogatának mindössze 0,03%-át teszi ki, és a szerves anyagok bomlása, az élő szervezetek légzése, az anyagok égése és az erjedés során keletkezik. Fűtő funkciót lát el, mivel ez a gáz átengedi a Nap energiáját a földfelszínre, és nem engedi át a hőt a Földről. A légköri levegő egyéb gázainak tartalma minimális.

A légkör szerkezete

A légkör réteges szerkezetű, amelyet a légkörben lévő gázok sűrűsége és a hőmérséklet függőleges eloszlásának sajátosságai határoznak meg. Így a légkör ilyen koncentrikus héjakból áll: troposzféra, sztratoszféra, mezoszféra, termoszféra, exoszféra, ionoszféra. Az ózonszűrő előtt a mögöttes légkör a bioszféra része. A troposzféra a légkör legalacsonyabb szintje. Ez a sűrű és nedves réteg por, vízgőzt tartalmaz, minden légköri jelenség előfordul benne, az időjárás meghatározott. A troposzféra felső határa nem állandó: körülbelül 18 km-rel az Egyenlítő felett, és legfeljebb 8 km-rel a sarkok felett található. Az emberi tevékenység nagy része a troposzférában zajlik. A második réteg - a sztratoszféra - a troposzféra felett fekszik, és körülbelül 10 km-től 55 km-ig terjed. A sztratoszférában gyakorlatilag nincsenek felhők, mivel alacsony a vízgőz tartalma, ez a réteg átlátszóbb és hidegebb. Ózonpajzsa van - a kemény ultraibolya sugárzás elnyelője. A sztratoszféra felett 90 km-es szintig található a mezoszféra, ahol a napfény hatására különféle kémiai reakciók mennek végbe. A hőmérséklet a mezoszféra felső szintjéig fokozatosan -80 fokra csökken. A termoszféra 80-400 km magasságban helyezkedik el. Ebben a rétegben olyan jelenségek jönnek létre, mint az aurórák, éjszaka megvilágított felhők. A légkör felső rétegei simán átmennek a világűrbe.

Az elmúlt évszázadok légkörszennyezése az emberi gazdasági tevékenységnek köszönhető. A légkör normál gázösszetétele megváltozik, a légtér szennyeződik. A szénhidrogén üzemanyagok elégetésekor a szén-dioxid felhalmozódik a légkörben. Emellett az emberi gazdasági tevékenység során a légkörben megnövekszik a nitrogén-oxidok, a metán és néhány egyéb gáz tartalom, ami üvegházhatás kialakulásához, az ózonréteg tönkremeneteléhez, szmog és savas esők megjelenéséhez vezet.

Kapcsolódó anyagok: