Граници на атмосферата. Вертикална и хоризонтална структура на атмосферата

Земната атмосфера постепенно преминава в околното космическо пространство и не може да се говори за рязка геометрична граница. Може да се говори за физическа граница . Това е височината, до която въздуха има все още достатъчна плътност, за да се реализират редица физически явления, които можем да отнесем към земните, а не към космическите. След направените със съвременни ракетни и спътникови методи измервания се предполага, че атмосферата се простира до 2-3 хиляди км.

Над нея на 2-3 земни радиуса е разположена земна корона, съставена от неутрален и йонизиран водород, и чрез нея нашата атмосфера преминава в междупланетарен газ.

Атмосферата е нееднородна по своите физически свойства както по вертикалата, така и по хоризонталата. С височината се изменя не само съставът на атмосферата, но и редица нейни физически параметри и свойства. В това изменение за определен интервал от време се наблюдават редица често повтарящи се особености. Това позволява разделянето на атмосферата на слоеве наречени сфери.

І - Един от признаците е средното изменение на температурата на въздуха с височината (g = - dT/dz). Говори се за следните основни (сфери) и преходни (паузи) слоеве:

Тропосферата е най - ниският слой на атмосферата, със средна дебелина 11км. Тази дебелина от полюсите към екватора нараства. Над полюса - 8-10км., в умерените ширини - до 10-12км. , в тропичните и екваториалните райони 16-18км. В тропосферата е съсредоточена около 90% от масата на атмосферата., т.е. тук въздухът е с най-голяма плътност. В тропосферата температурата намалява с височина. а) Слоят 1-1,5км. се нарича ниска тропосфера , или граничен слой на атмосферата. Слоят 50-100м. се нарича приземен граничен слой.
б) Средна тропосфера - 1-1,5км. до 6-7км. В този слой най-активно се образуват облаци и валежи.
в) Висока тропосфера от 6-7км. до тропопаузата. Тук са най-силните ветрове / струйни течения/.

Тропопауза - от няколкостотин метра до 1-1,5км. дебелина. Явява се мощен задържащ слой за вертикалните движения , което води до разстилане на върховете на мощните купесто-дъждовни облаци. Само най-мощните купесто-дъждовни облаци свързани с най-интензивни възходящи движения, могат да пробият тропопаузата.

Стратосфера - През цялата година над тропичните ширини / от екватора до около 30° / и през лятото в умерените / до 40-50° /, а понякога и в полярните ширини температурата се повишава с височина. През цялата година над районите около полюса /над 60°/ и през зимата над ширини, по-високи от 30-40°, се наблюдава постоянна температура до височина 30км., след което температурата забележително нараства .

Причината за такъв ход е поглъщането на UV-радиация от озоносферата, която се намира на тази височина.
Стратопауза - слой с максимална температура
Над стратосферата се намира мезосферата. Характеризира се с бързо понижение на температурата (3°-4°/1км.). Температурата достига до -80° -90°С (понякога до -120°С) на височина на мезопаузата.
Мезопауза - разположен на височина 82-85км. Това е област, от която нагоре свойствата на атмосферата започват да се изменят много съществено и в много отношения.

Термосфера - Температурата нараства. Наблюдават се изключително големи денонощни колебания на температурата. От спътникови наблюдения е установено, че дневната температура може да достигне 1800°К , докато нощната е от порядъка на 300-1000°К в зависимост от височината.

Друг слой по температурен признак не се отделя, а за външна част на атмосферата се смята екзосферата, в която плътността на въздуха е все още различна от тази на междупланетния газ. Счита се,че екзосферата започва от преходен слой термопауза - ниво на което има забележимо разсейване на атмосферни газове в междупланетното пространство (" височина е 800 км.)

ІІ - Според състава на атмосферния въздух - тропосферата, стратосферата и мезосферата се обединяват в един слой, наречен ХОМОСФЕРА - до около 100км. височина пропорционалното отношение между постоянните компоненти на въздуха остава неизменно с височина. По-нагоре е разположена ХЕТЕРОСФЕРАТА, в която вече това съотношение се изменя.

ІІІ - Според разлечното въздействие на Слънцето се говори за ниска и висока атмосфера. Ниската съвпада с тропосферата, където непосредствено влияние на слънчевото излъчване е минимално.

ІV - Според взаимодействието на атмосферата със земната повърхност - Планетарен граничен слой , в който влиянието на земната повърхност се отразява върху всички метеоелементи и Свободна атмосфера, където влиянието е по-слабо.

Атмосферата на височина над 80км. - 85км. се нарича йоносфера- отличителната и способност е високата степен на йонизация на атмосферните газове. UV-лъчи и други лъчи йонизират N2 и О2 атоми като откъсват по един електрон от външната им обвивка и такъв атом се превръща в положителна частица.