Сведения и факты об атмосфере. Атмосфера Земли. Основные слои атмосферы земли в порядке возрастания

“Это гораздо больше, чем факт. Так оно было на самом деле”
Григорий Горин, из сценария фильма “Тот самый Мюнхаузен”.

Генеральный прокурор США Лоррета Линч недавно заявила о том, что департамент юстиции рассматривает возможность привлечения к уголовной ответственности тех, кто отрицает изменение климата нашей планеты. Более абсурдного заявления придумать трудно. Климат Земли меняется постоянно с момента её образования. Ни в настоящее время, ни в прошлом это как будто бы никто не оспаривал.

В процессе эволюции Земли в её ближайшем слое атмосферы образовалась прослойка парниковых газов. Они препятствуют рассеиванию в космос тепла от прогретой поверхности планеты. Основными парниковыми газами являются водяной пар, метан и углекислый газ (УГ).

Сегодня наиболее популярной является гипотеза о сильном влиянии УГ на изменение температуры Земли. Согласно ей, чем выше содержание УГ в её атмосфере, тем выше температура Земли и наоборот. Сторонники этой гипотезы считают, что основной причиной разогрева планеты за последние сто лет является резкое увеличение выбросов в атмосферу УГ, получаемого в результате человеческой деятельности (антропогенный УГ). Антропогенный УГ образуется при использовании углеродных источников энергии: угля, нефти и природного газа.

По убеждению сторонников этой гипотезы повышение температуры Земли увеличивает частоту и длительность климатических катаклизмов. Чтобы этого не произошло, следует срочно принять глобальные меры для борьбы с повышением температуры Земли и в первую очередь резко сократить выбросы антропогенного УГ за счёт сокращения использования углеродного сырья. Если этого не сделать в ближайшее десятилетие, то будет поздно. Температура Земли к 2100 г. увеличится более чем на 1-1.5 градуса Цельсия, уровень океана повысится на 0.6-1 м и многие прибрежные города и острова в океане будут затоплены. На континентальные территории обрушатся длительные и суровые засухи. Тех, кто выступает за принятие срочных мер по уменьшению выбросов антропогенного УГ, называют алармистами.

В нашей статье мы будем использовать значения температур, измеренные в градусах Цельсия.

Всесторонний и глубокий анализ фактических данных изменений среднегодовой температуры Земли, содержания УГ в её атмосфере и солнечной активности проведён Артуром Б. Робинсоном, Ноем Е. Робинсоном и Вилли Суном (Arthur B. Rodinson, Noah E. Robinson, Willie Soon). Результаты их работы изложены в статье “Environmental Effects of Increased Atmospheric Carbon Dioxide”, размещённой на сайте Petition Project. Список научных работ, проанализированных авторами, содержит 132 наименований.

Под солнечной активностью понимается комплекс явлений и процессов, связанных с образованием и распадом в атмосфере Солнца сильных магнитных колебаний, влияющих на изменения числа солнечных пятен (числа Вольфа). Амплитуды изменения числа солнечных пятен меняются циклически.

За последние три тысячи лет средняя температура Земли колебалась в диапазоне трёх-пяти градусов. Сравнительно недавно, 1000 лет назад, т.е. на памяти людей, на Земле был так называемый “Средневековой климатический оптимум” (Medieval Climate Optimum). В то время средняя температура Земли, в том числе и в Европе, была на два-три градуса выше сегодняшней. Исторические записи не содержат каких-либо упоминаний о климатических катастрофах. Наоборот, наблюдался расцвет сельского хозяйства. На юге Великобритании выращивали виноград. Основная территория Гренландии была покрыта густой травой. Произошла колонизация острова.

Примерно 500 лет назад наступил “Малый ледниковый период”, который длился около 200 лет. Он привёл к повсеместным неурожаям и голоду. Жители Гренландии вынуждены были покинуть свои поселения. Почти 90% территории острова покрылось мощной ледяной шапкой. Около 200 лет назад началось медленное восстановление температуры Земли.

В статье Артура Робинсона с соавторами анализируется изменение массы и длины 169 ледников с 1700 г. по 2000 г. Сокращение их длины и массы началось примерно с 1820-х годов и скорость этих изменений сохраняется неизменной до настоящего времени. Влияние изменения температуры Земли на изменение параметров ледников запаздывает примерно на 20 лет. Это означает, что рост температуры Земли, повлиявший на сокращение массы и длины ледников, начался до промышленной революции, т.е. до начала выбросов в атмосферу антропогенного УГ.

С 1940 г. до настоящего времени количество используемого углеродного сырья возросло в шесть раз. Но это не отразилось на скорости изменения параметров ледников. Во время мелового периода средняя температура Земли была около 37 градусов, а уровень УГ в семь раз выше сегодняшнего. В те времена на Земле существовали самые крупные в её истории животные. Сегодня уровень УГ в атмосфере составляет около 400 ррм. Андрю Фридман (Andrew Freedman) “Last Time CO2 was This High, Humans didn’t Exist”, размещённой в “Climate Central” 3 мая 2013 г., анализирует результаты исследований образцов глубоководных осадков. Оказалось, что около 800 тыс. лет назад уровень УГ в атмосфере был почти в два раза ниже, а уровень океана и глобальная температура Земли выше их сегодняшних величин на 3 м и 6 градусов, соответственно. Таким образом, в прошлом изменения содержания УГ в атмосфере, а также температуры и уровня океана происходили при полном отсутствии человеческой деятельности.

В.М.Котляров и А.И.Данилов проанализировали результаты анализов образцов льда, взятых в Антарктиде при бурении скважины до глубины 3623 м. Их статья “Глобальные изменения в Антарктиде” опубликована в журнале “Земля и Вселенная” №4 от 1999 г. Анализ показал, что наблюдается сильная корреляция между изменениями температуры воздуха и изменениями концентрации УГ за последние 420 тыс. лет. Но изменение температуры Земли опережает изменение концентрации УГ. Это означает, что вначале менялась температура, а затем и концентрация УГ в атмосфере.

В статье Артура Робинсона с соавторами проанализированы многочисленные данные об изменениях температуры Земли и солнечной активности в арктическом районе за последние 200 лет. Выявлена сильная корреляция между изменениями температуры и солнечной активностью. Если она растёт, то температура увеличивается, а если падает, то температура снижается.

В книге Джо Фоуна (Low Fone) “Climate Change: Natural or Manmade?” приводятся данные о содержании УГ в атмосфере в некоторых районах Европы во второй половине 19-го века. Так, концентрация УГ в районе Инсбрука, измеренная фон Гельмом (Von Gilm) в 1857 г. и 1858 г. была равна 416 ррм, в районе Дрездена, измеренная Вальтером Хемрелом (Walter Hempel) в 1885 г., равна 375 ррм и в районе Эрленгера (Erlanger), Германия, измеренная Юджином фон Горап (Eudgen von Gorup), – 390 ррм. В те времена основным источником энергии был уголь. Выбросы антропогенного УГ от его использования были в 8-9 раз ниже сегодняшних.

В 20-м веке чётко выделялось три периода изменения температуры Земли. С 1910 г. по 1940 г. происходило потепление климата, с 1940 г. по 1972 г. похолодание и с 1972 г. по 2000 г. потепление. В первый период солнечная активность росла, во втором периоде падала и в третьем снова росла. В первом периоде потребление углеродного сырья практически не менялось, во втором периоде увеличилось втрое, а в третьем – возросло вдвое. Таким образом, колебания температуры Земли в 20-м веке чётко коррелируется с колебаниями солнечной активности, а не ростом потребления углеродного сырья и выбросом в атмосферу антропогенного УГ.

Рост среднегодовой температуры на поверхности территории США с 1880 г. по 2006 г., т.е. за 127 лет, составил 0.5 градусов. Солнечная активность с 1900 г. по 1935 г. возросла на 0.19%, средняя температура поверхности территории США за это время увеличилась на 0.21%. Количество осадков возросло на 1.8 дюйма или на 6% за столетие. За время с 1950 г. по 2006 г. число торнадо категорий F3-F5 снизилось на 43%. С 1910 г. по 2007 г. скорость роста уровня океана не менялась.

Анализ 23-х отчётов об изменении температуры Земли показывает, что её средняя температура в 2006 г. была примерно на два градуса ниже, чем в Medieval Climate Optimum.

В 1957 г. американские учёные Роджер Ревелл (Roger Revell) и Ганс Сюсс (Hans Suess) опубликовали результаты своих расчётов о влиянии изменения температуры на изменение концентрации УГ в атмосфере. Согласно этим расчётам повышение температуры на один градус приводит к росту концентрации УГ примерно на 7%. Анализ пузырьков газа в образцах, отобранных из ледниковой толщи Антарктиды, показал, что в течение семи межледниковых периодов концентрация УГ в атмосфере росла на 5% при увеличении температуры Земли на один градус. Таким образом, результаты расчётов хорошо согласуются с фактическими данными. Согласно же гипотезе о том, что рост содержания УГ в атмосфере ведёт к росту температуры Земли, её температура должна была бы подняться с 1900 г. по 2006 г. на шесть градусов. На самом деле она возросла на 0.5 градусов.

Примерно с 1998 г. рост температуры Земли остановился. Эта остановка длилась примерно до 2014 г. Затем рост температуры возобновился с прежней скоростью.

Человечество вырабатывает 8 Гт УГ в год. Это ничтожно малая величина по сравнению с 40 тыс. Гт УГ, находящихся в океане и биосфере. В настоящее время объёмы обмена УГ между океаном, растительностью и почвой в 35 раз выше объёмов выброса антропогенного УГ. Поэтому он не нарушает равновесия, достигаемого естественным путём между атмосферой, биосферой и поверхностью Земли.

Уровень океана начали измерять поверхностными датчиками с 1807 г., а с помощью спутников – с 1993 г. Результаты этих измерений хорошо согласуются между собой. Установлено, что уровень океана за столетие растёт на 17,8 см в год. Выбросы антропогенного газа в атмосферу не оказывают влияния на скорость роста уровня океана.

После окончания Малого ледникового периода Земля нагревается со средней скоростью 0.5 градусов в столетие. Если этот темп роста сохранится, то температура, наблюдаемая при Medieval Climate Optimum, будет достигнута через 200 лет. Однако уже сегодня видно положительное влияние этого роста. Например, Гренландия начинает снова зеленеть. Расширяется площадь умеренного климата. Спутниковые наблюдения показывают увеличение количества и разнообразия растительного и животного мира.

Итак, как в прошлом, так и сегодня, изменение температуры Земли и её климата чётко коррелируется с изменением солнечной активности. Шестикратное увеличение потребления углеродного сырья и в результате этого рост выбросов в атмосферу антропогенного УГ не отразился на изменении климата. Солнечная активность является далеко не единственным фактором, влияющим на изменение климата нашей планеты. Использование человеком углеродного сырья не входит в число этих факторов.

Обама вслед за алармистами постоянно говорит, что гипотезу о влиянии человеческой деятельности на изменение климата поддерживает 97% учёных США. The Wall Street Journal назвал это утверждение фикцией. Уже более 31 тыс. учёных подписали заявление, в котором говорится, что “нет никаких убедительных научных доказательств того, что выбросы двуокиси углерода, метана или других парниковых газов вызывают или будут вызывать в обозримом будущем необратимый нагрев атмосферы Земли и разрушение её климата”. Даже основоположник теории глобального потепления Земли в результате человеческой деятельности Клод Аллегре (Claud Allegre) отказался от своей позиции, признав, что “причины изменения климата неизвестны”.

Мы не можем повлиять на циклические изменения температуры Земли, так же как не можем повлиять на циклические колебания солнечной активности или на особенности вращения Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, влияющие на изменения климата нашей планеты.

Левые СМИ широко раструбили о том, что, по данным NASA, 2014 г. был самым жарким за последние несколько лет. Чуть менее жарким, по данным NASA, был 2015 г. Эти выводы были сделаны по результатам наземных измерений температуры. Во-первых, они охватывают не более 40% поверхности Земли. Во-вторых, NASA почему-то не учитывал результаты спутниковых измерений.

В конце 2015 г. началось проявление Эль-Ниньо, тёплого течения в верхних слоях экваториальных вод Тихого океана. Это течение активизируется каждые 8-17 лет. Прошлое наблюдалось в 1997 г.-1998 г. Эль-Ниньо вызывает кратковременный всплеск температуры. Обычно Эль-Ниньо длится около двух лет и резко повышает температуру, особенно в летний период. Затем температура резко падает.

6 феврале 2016 г. средняя температура твёрдой поверхности и океана в экваториальных районах была на 1.35 градусов выше, наблюдаемых в это время года в этих районах. Алармисты тут же заголосили об ожидаемых катастрофическом подъёме уровня океана, летних засухах и других климатических катаклизмах.

Во время предыдущего Эпь-Ниньо температура вдоль западного побережья Южной Америки превысила свои средние значения на четыре градуса. В январе-феврале 1998 г. средняя температура по США была равно 37.5 градусов Фаренгейта по сравнению с 32.1 градусов в предыдущие годы. Никаких катаклизмов в 1998 г. не наблюдалось. После 1998 г. температура заметно упала и лишь после 2003 г. начала восстанавливаться.

Заявления алармистов о том, что рост выбросов антропогенного УГ в атмосферу ведёт к глобальному потеплению климата Земли, основаны на расчётах, проводимых на компьютерных моделях. Согласно им теплообмен между Землёй и окружающей её средой происходит по законам “чёрного тела”. “Чёрное тело” – это теоретическая двухмерная поверхность. Но поверхность Земли и её атмосферы трёхмерны.

Поэтому расчёты, проведённые с использование модели “чёрного тела”, завышают реальную температуру примерно на 17%. Кроме этого компьютерные модели алармистов не учитывают многие известные природные процессы и явления, влияющие на изменение климата Земли. Например, изменения активности солнечного излучения, угла вращения Земли и её орбиты, океанических течений, а также вулканической деятельности, взаимодействия атмосферы Земли с её поверхностью и др.

Алармисты требуют немедленного уменьшения в США выбросов антропогенного УГ в атмосферу. По их расчётам это должно привести к снижению к 2100 г. средней температуры Земли на 0.84-1.12 градусов.

В течение последних десятилетий выбросы антропогенного УГ в США постоянно снижаются. И тем не менее концентрация УГ в атмосфере непрерывно растёт. Дело в том, что львиная доля выбросов антропогенного УГ приходится на Китай и Индию. Вклад развивающихся стран тоже велик. Китай обязался сократить выбросы УГ на 40-45% к 2020 г. до уровня 2005 г. В 2005 г. выбросы УГ в Китае были примерно в два раза выше, чем в США. Поэтому даже резкое сокращение выбросов антропогенного УГ в США не приведёт к падению концентрации УГ в атмосфере.

Сокращения выбросов УГ можно достигнуть, оснастив десятки старых угольных электростанций новыми системами по очистке выбрасываемых газов. Но, к сожалению, это дорогостоящие и ненадёжные системы. Поэтому реализация требований алармистов приведёт к закрытию большинства угольных электростанций, так как они не смогут сократить выбросы УГ до требуемых алармистами величин.

Благосостояние современной цивилизации зависит от обильной и дешёвой энергии. Сегодня источниками такой энергии являются уголь, нефть и природный газ. Дешёвая углеродная энергия способствовала росту качества и продолжительности жизни людей во всех странах. Технологии 21-го века по-прежнему нуждаются в источниках углеродного сырья.

В 2006 г. США получали 84.9% энергии из углеродных источников, 8.2% от атомных электростанций, 2.9% от гидростанций, 2.1% от древесины, 0.8% от биотоплива и только 0.3% от использования энергии ветра и солнечных батарей. Алармисты призывают к сокращению использования углеродных источников энергии на 90%. Администрация Обамы активно поддерживает эти призывы. Их реализация означает сокращение производства электроэнергии на 75%. Несмотря на огромные государственные субсидии на развитие зелёных технологий, они не могут восполнить нехватку электроэнергии в результате закрытия угольных электростанций. Сегодня и завтра углеродные полезные ископаемые остаются основным источником получения дешёвой энергии.

За многие тысячелетия Природой был проведён грандиозный по времени и масштабу эксперимент, результаты которого полностью отрицают гипотезу о влиянии УГ, в том числе и антропогенного, на изменение температуры Земли и её климата.

Дезинформация общественности о роли антропогенного УГ в изменении климата используется левыми политиками для оправдания резкого сокращения применения углеродного сырья, а следовательно, и роста стоимости электроэнергии. От этого выигрывают только корпорации, производящие зелёные технологии. Кстати, эти корпорации являются щедрыми донорами Демократической партии.

Политика демократов на немедленное сокращение выбросов антропогенного УГ в атмосферу ведёт к обнищанию американского народа и является преступной.

Григорий Гуревич

Газовая оболочка, окружающая нашу планету Земля, известная как атмосфера, состоит из пяти основных слоев. Эти слои берут начало на поверхности планеты, от уровня моря (иногда ниже) и поднимаются до космического пространства в следующей последовательности:

• Тропосфера;
• Стратосфера;
• Мезосфера;
• Термосфера;
• Экзосфера.

Схема основных слоев атмосферы Земли

В промежутке между каждым из этих основных пяти слоев находятся переходные зоны, называемые «паузами», где происходят изменения температуры, состава и плотности воздуха. Вместе с паузами, атмосфера Земли в общей сложности включает 9 слоев.

Тропосфера: где происходит погода

Из всех слоев атмосферы тропосфера является тем, с которым мы больше всего знакомы (осознаете ли вы это или нет), так как мы живем на ее дне - поверхности планеты. Она окутывает поверхность Земли и простирается вверх на несколько километров. Слово тропосфера означает «изменение шара». Очень подходящее название, так как этот слой, где происходит наша повседневная погода.

Начиная с поверхности планеты, тропосфера поднимается на высоту от 6 до 20 км. Нижняя треть слоя, ближайшая к нам, содержит 50% всех атмосферных газов. Это единственная часть всего состава атмосферы, которая дышит. Благодаря тому, что воздух нагревается снизу земной поверхностью, поглощающей тепловую энергию Солнца, с увеличением высоты температура и давление тропосферы понижаются.

На вершине находится тонкий слой, называемый тропопаузой, который является всего лишь буфером между тропосферой и стратосферой.

Стратосфера: дом озона

Стратосфера - следующий слой атмосферы. Он простирается от 6-20 км до 50 км над земной поверхностью Земли. Это слой, в котором летают большинство коммерческих авиалайнеров и путешествуют воздушные шары.

Здесь воздух не течет вверх и вниз, а движется параллельно поверхности в очень быстрых воздушных потоках. По мере того, как вы поднимаетесь, температура увеличивается, благодаря обилию природного озона (O 3) - побочного продукта солнечной радиации и кислорода, который обладает способностью поглощать вредные ультрафиолетовые лучи солнца (любое повышение температуры с высотой в метеорологии, известно как "инверсия").

Поскольку стратосфера имеет более теплые температуры внизу и более прохладные наверху, конвекция (вертикальные перемещения воздушных масс) встречается редко в этой части атмосферы. Фактически, вы можете рассматривать из стратосферы бушующую в тропосфере бурю, поскольку слой действует как «колпачок» для конвекции, через который не проникают штормовые облака.

После стратосферы снова следует буферный слой, на этот раз называемый стратопаузой.

Мезосфера: средняя атмосфера

Мезосфера находится примерно на расстоянии 50-80 км от поверхности Земли. Верхняя область мезосферы является самым холодным естественным местом на Земле, где температура может опускаться ниже -143° C.

Термосфера: верхняя атмосфера

После мезосферы и мезопаузы следует термосфера, расположенная между 80 и 700 км над поверхностью планеты, и содержит менее 0,01% всего воздуха в атмосферной оболочке. Температуры здесь достигают до +2000° C, но из-за сильной разреженности воздуха и нехватки молекул газа для переноса тепла, эти высокие температуры воспринимаются, как очень холодные.

Экзосфера: граница атмосферы и космоса

На высоте около 700-10000 км над земной поверхностью находится экзосфера - внешний край атмосферы, граничащий с космосом. Здесь метеорологические спутники вращаются вокруг Земли.

Как насчет ионосферы?

Ионосфера не является отдельным слоем, а на самом деле этот термин используется для обозначения атмосферы на высоте от 60 до 1000 км. Она включает в себя самые верхние части мезосферы, всю термосферу и часть экзосферы. Ионосфера получила свое название, потому что в этой части атмосферы излучение Солнца ионизируется, когда проходит магнитные поля Земли на и . Это явления наблюдается с земли как северное сияние.

Атмосфера является одной из самых важных составляющих нашей планеты. Именно она "укрывает" людей от суровых условий космического пространства, таких как солнечная радиация и космический мусор. При этом многие факты об атмосфере неизвестны большинству людей.

Настоящий цвет неба

Хотя в это трудно поверить, небо на самом деле фиолетовое. Когда свет попадает в атмосферу, воздух и вода частицы поглощают свет, рассеивая его. При этом более всего рассеивается фиолетовый цвет, поэтому люди и видят голубое небо.

Эксклюзивный элемент в атмосфере Земли

Как многие помнят из школы, атмосфера Земли состоит из приблизительно 78% азота, 21% кислорода и небольших примесей аргона, углекислого газа и других газов. Но мало кто знает, что наша атмосфера является единственной, на данный момент обнаруженной учеными (помимо кометы 67P), которая имеет свободный кислород. Поскольку кислород является очень химически активным газом, он часто вступает в реакцию с другими химическими веществами в космосе. Его чистая форма на Земле делает планету пригодной для жизни.

Белая полоса на небе

Наверняка, некоторые иногда задумывались, почему за реактивным самолетом на небе остается белая полоса. Эти белые следы, известные как инверсионные, образуются, когда горячие и влажные выхлопные газы из двигателя самолета смешиваются с более холодным наружным воздухом. Водяной пар из выхлопных газов замерзает и становится видимым.

Основные слои атмосферы

Атмосфера Земли состоит из пяти основных слоев, которые и делают возможной жизнь на планете. Первый из них, тропосфера, простирается от уровня моря до высоты примерно в 17 км до на экваторе. Большая часть погодных явлений происходит именно в нем.

Озоновый слой

Следующий слой атмосферы, стратосфера достигает высоты примерно 50 км на экваторе. В ней находится озоновый слой, который защищает людей от опасных ультрафиолетовых лучей. Несмотря на то, что этот слой находится выше тропосферы, он может быть на самом деле теплее из-за поглощаемой энергии солнечных лучей. В стратосфере летают большинство реактивных самолетов и метеозондов. Самолеты могут летать в ней быстрее, поскольку здесь на них меньше влияют сила тяжести и трения. Метеозонды же могут получить лучшее представление о штормах, большинство из которых происходят ниже в тропосфере.

Мезосфера

Мезосфера - средний слой, простирающийся до высоты 85 км над поверхностью планеты. Температура в нем колеблется около -120 ° C. Большинство метеоров, которые входят в атмосферу Земли, сгорают в мезосфере. Последними двумя слоями, переходящими в космос, являются термосфера и экзосфера.

Исчезновение атмосферы

Земля, скорее всего, теряла свою атмосферу несколько раз. Когда планета была покрыта океанами магмы, в нее врезались массивные межзвездные объекты. Эти воздействия, из-за которых также образовалась Луна, возможно, впервые образовали атмосферу планеты.

Если бы не было атмосферных газов...

Без различных газов в атмосфере Земля была бы слишком холодной для существования людей. Водяной пар, углекислый газ и другие атмосферные газы поглощают тепло от солнца и «распределяют» его по поверхности планеты, помогая создать климат, пригодный для обитания.

Образование озонового слоя

Пресловутый (и важно необходимый) озоновый слой был создан, когда атомы кислорода вступили в реакцию с ультрафиолетовым светом солнца, образовав озон. Именно озон поглощает большинство вредного излучения Солнца. Несмотря на свою важность, озоновый слой был образован сравнительно недавно после того, как в океанах возникло достаточно жизни, чтобы выделять в атмосферу количество кислорода, необходимое для создания минимальной концентрации озона.

Ионосфера

Ионосфера называется так, потому что высокоэнергетические частицы из космоса и от Солнца помогают сформировать ионы, создавая «электрический слой» вокруг планеты. Когда не существовало спутников, этот слой помогал отражать радиоволны.

Кислотные дожди

Кислотный дождь, который разрушает целые леса и опустошает водные экосистемы, формируется в атмосфере, когда диоксид серы или частицы оксида азота перемешиваются с водяным паром и выпадают на землю в виде дождя. Эти химические соединения встречаются и в природе: диоксид серы вырабатывается при вулканических извержениях, а оксид азота — при ударах молний.

Мощность молний

Молнии обладают такой мощью, что всего один разряд может нагреть окружающий воздух до 30 000 ° C. Быстрый нагрев вызывает взрывное расширение близлежащего воздуха, который слышно в виде звуковой волны, называемой громом.

Полярное сияние

Aurora Borealis и Aurora Australis (северное и южное полярные сияния) вызваны реакциями ионов, происходящими в четвертом уровне атмосферы, термосфере. Когда высоко заряженные частицы солнечного ветра сталкиваются с молекулами воздуха над магнитными полюсами планеты, они светятся и создают великолепные световые шоу.

Закаты

Закаты часто выглядят как горящее небо, поскольку небольшие атмосферные частицы рассеивают свет, отражая его в оранжевых и желтых оттенках. Тот же принцип лежит в основе формирования радуг.

Обитатели верхних слоёв атмосферы

В 2013 году ученые обнаружили, что крошечные микробы способны выживать на высоте в много километров над поверхностью Земли. На высоте 8-15 км над планетой были обнаружены микробы, разрушающие органические химические вещества, которые плавают в атмосфере, «питаясь» ими.

Атмосфера - это то, что обеспечивает возможность жизни на Земле. Самые первые сведения и факты об атмосфере мы получаем ещё в начальной школе. В старших классах мы уже подробнее знакомимся с этим понятием на уроках географии.

Понятие земной атмосферы

Атмосфера имеется не только у Земли, но и у других небесных тел. Так называют газовую оболочку, окружающую планеты. Состав этого газового слоя разных планет значительно отличается. Давайте рассмотрим основные сведения и факты об иначе называемой воздухом.

Самой важной её составляющей частью является кислород. Некоторые ошибочно думают, что земная атмосфера состоит полностью из кислорода, но на самом деле воздух - это смесь газов. В его составе 78% азота и 21% кислорода. Остальной один процент включает в себя озон, аргон, углекислый газ, водяные пары. Пусть процентное соотношение этих газов мало, но они выполняют важную функцию - поглощают значительную часть солнечной лучистой энергии, тем самым не дают светилу превратить всё живое на нашей планете в пепел. Свойства атмосферы изменяются в зависимости от высоты. Например, на высоте 65 км азот составляет 86%, а кислород - 19%.

Состав атмосферы Земли

• Углекислый газ необходим для питания растений. В атмосфере он появляется в результате процесса дыхания живых организмов, гниения, горения. Отсутствие его в составе атмосферы сделало бы невозможным существование любых растений.
• Кислород - жизненно важный для человека компонент атмосферы. Его наличие является условием для существования всех живых организмов. Он составляет около 20% от общего объёма атмосферных газов.
• Озон - это естественный поглотитель солнечного ультрафиолетового излучения, которое пагубно влияет на живые организмы. Большая его часть формирует отдельный слой атмосферы - озоновый экран. В последнее время деятельность человека приводит к тому, что начинает постепенно разрушаться, но так как он имеет большую важность, то ведётся активная работа по его сохранению и восстановлению.
• Водяной пар определяет влажность воздуха. Его содержание может быть разным в зависимости от различных факторов: температуры воздуха, территориального расположения, сезона. При низкой температуре водяного пара в воздухе совсем мало, может быть меньше одного процента, а при высокой его количество достигает 4%.
• Кроме всего вышеперечисленного, в составе земной атмосферы всегда присутствует определённый процент твёрдых и жидких примесей . Это сажа, пепел, морская соль, пыль, капли воды, микроорганизмы. Попадать в воздух они могут как естественным, так и антропогенным путём.

Слои атмосферы

И температура, и плотность, и качественный состав воздуха неодинаковый на разной высоте. Из-за этого принято выделять разные слои атмосферы. Каждый из них имеет свою характеристику. Давайте узнаем, какие слои атмосферы различают:

• Тропосфера - этот слой атмосферы находится ближе всего к поверхности Земли. Высота его - 8-10 км над полюсами и 16-18 км - в тропиках. Здесь находится 90% всего водяного пара, который имеется в атмосфере, поэтому происходит активное образование облаков. Также в этом слое наблюдаются такие процессы, как движение воздуха (ветра), турбулентность, конвекция. Температура колеблется от +45 градусов в полдень в тёплое время года в тропиках до -65 градусов на полюсах.
• Стратосфера - второй по отдалённости от слой атмосферы. Находится на высоте от 11 до 50 км. В нижнем слое стратосферы температура приблизительно -55, в сторону удаления от Земли она повышается до +1˚С. Эта область называется инверсией и является границей стратосферы и мезосферы.
• Мезосфера располагается на высоте от 50 до 90 км. Температура на её нижней границе - около 0, на верхней достигает -80...-90 ˚С. Метеориты, попадающие в атмосферу Земли, полностью сгорают в мезосфере, из-за этого здесь происходят свечения воздуха.
• Термосфера имеет толщину приблизительно 700 км. В этом слое атмосферы возникают северные сияния. Появляются они за счёт под действием космического излучения и радиации, исходящей от Солнца.
• Экзосфера - это зона рассеивания воздуха. Здесь концентрация газов небольшая и происходит их постепенный уход в межпланетное пространство.

Границей между земной атмосферой и космическими просторами принято считать рубеж в 100 км. Эту черту называют линией Кармана.

Давление атмосферы

Слушая прогноз погоды, мы часто слышим показатели атмосферного давления. Но что означает давление атмосферы, и как на нас это может повлиять?

Мы разобрались, что воздух состоит из газов и примесей. Каждая из этих составляющих имеет свой вес, а значит, и атмосфера не невесома, как считали до XVII века. Атмосферное давление - это сила, с которой все слои атмосферы давят на поверхность Земли и на все предметы.

Учёные провели сложные подсчёты и доказали, что на один квадратный метр площади атмосфера давит с силой 10 333 кг. Значит, человеческое тело подвержено давлению воздуха, вес которого равен 12-15 тонн. Почему же мы не ощущаем этого? Спасает нас своё внутреннее давление, которое и уравновешивает внешнее. Можно ощутить давление атмосферы, находясь в самолёте или высоко в горах, так как атмосферное давление на высоте значительно меньше. При этом возможен физический дискомфорт, закладывание ушей, головокружение.

Об атмосфере, окружающей можно сказать много всего. Мы знаем о ней множество интересных фактов, и некоторые из них могут казаться удивительными:

• Вес земной атмосферы составляет 5 300 000 000 000 000 тонн.
• Она способствует передаче звука. На высоте больше 100 км это свойство исчезает из-за изменения состава атмосферы.
• Движение атмосферы спровоцировано неравномерным нагревом поверхности Земли.
• Для определения температуры воздуха используют термометр, а для того, чтобы узнать силу давления атмосферы, - барометр.
• Наличие атмосферы спасает нашу планету от 100 тонн метеоритов ежедневно.
• Состав воздуха был фиксированным несколько сотен миллионов лет, но стал изменяться с началом бурной производственной деятельности.
• Считается, что атмосфера простирается вверх на высоту 3000 км.

Значение атмосферы для человека

Физиологическая зона атмосферы составляет 5 км. На высоте 5000 м над уровнем моря у человека начинает проявляться кислородное голодание, что выражается в снижении его работоспособности и ухудшении самочувствия. Это показывает то, что человек не сможет выжить в пространстве, где нет этой удивительной смеси газов.

Все сведения и факты об атмосфере только подтверждают её важность для людей. Благодаря её наличию и появилась возможность развития жизни на Земле. Уже сегодня, оценив масштабы вреда, который человечество способно своими действиями наносить дающему жизнь воздуху, нам следует задуматься о дальнейших мерах сохранения и восстановления атмосферы.

На фоне аномальной погоды, когда в июне идет снег и град, а температура характерна, скорее, для начала мая, у многих возникает вопрос о причинах этих явлений.
И хотя холодные летние месяцы и снежные зимы, помнятся тем, кто старше 30 лет, такого количества рекордов тогда не было
Конечно, и СМИ виноваты в том, что сильный дождь превращается в "ветхозаветный потоп", а температура, на 1,5-2 градуса ниже средней многолетней - в "начало ледникового периода"... Значительная часть рекордов относится к "рекордам дня" - когда сравниваются показатели погоды именно этого дня. В течение 20, в лучшем случае - сотни лет. То есть, был град в соседние дни - но он уже не входит в подборку для сравнения. Имеем новый рекорд и повод, одним возопить о наступающем "минимуме Маундера" и новом ледниковом периоде; другим - о глобальном потеплении. Третьим возвестить о прибытии Нибиру.

Метеорологи же лишь разводят руками и пытаются не стать крайними, в условиях явно изменившихся климатических и погодных моделей.

Так что произошло, какие глобальные изменения обуславливают климатическую нестабильность и частые погодные эксцессы?

Для начала, было бы неплохо понять, как было раньше, чтобы увидеть, что изменилось.
А раньше были стабильные климатические зоны, содержимое которых не особо смешивалось. Арктика сама по себе, Север Евразии уже обогревается "Гольфстримом" - насколько хватает его воздушных течений... Да-да, вы не ослышались. Вода теплого течения Гольфстрим переносит тепло очень медленно. Нагретая вода из Мексиканского залива, дойдет до берегов Нормандии за несколько лет, и никак не раньше.
Может она не остыть за это время? Может это критически повлиять на климат? Да и подойдет теплая вода к замороженному материку, всего лишь берега омоет. Как это в Аляске происходит и в Гренландии.
Основной перенос тепла идет с воздушными массами, которые циркулируют от нагретой Африки, до Мексиканского залива, и затем присоединяются к массам высотного струйного течения, переносящего воздух с запада на восток. Т.н. "западный перенос". Высотное струйное течение называется иначе, Джет Стрим (реактивный поток). Он пересекает Атлантику и приносит теплый воздух с широт Техаса и Южной Каролины.
Причем приносит быстро! Бури, случившиеся на восточном побережье США, смещаются на восток и достигают Европы за 3-5 дней.
Джет Стрим разделяет климатические зоны. С северной стороны он вовлекает и переносит прохладный воздух, с южной - увлекает теплые потоки.

Во многом, благодаря ему в Арктике остается холод, а в субтропиках - жарко. Если бы не было Западного Переноса (а он зависит от вращения Земли), разница температур стремилась бы выровняться.

Одним из наиболее крупномасштабных звеньев общей циркуляции атмосферы является циркумполярный вихрь. Его формирование обусловлено очагами холода в полярной области и очагами тепла в тропической зоне. Циркумполярное движение и его проявление – западный перенос – являются устойчивой и характерной особенностью общей атмосферной циркуляции.

Было введено понятие высотной фронтальной зоны (ВФЗ), а связанные с ней сильные западные ветры стали называть струйными течениями или струями. ВФЗ включает в себя обычно один или несколько фронтов и является местом возникновения подвижных фронтальных циклонов и антициклонов, перемещающихся по направлению основного (ведущего) потока. В периоды сильного развития меридиональности процессов ВФЗ как бы «извивается», огибая высотные гребни с севера и ложбины с юга.

Но вернемся к Джет Стриму и его смещению. Что происходит, когда эта огромная атмосферная река воздушных масс изгибается далеко на север или на юг?

Собственно, процесс взаимозависимый, массы воздуха могут двигать струйное течение (Jet), а он служит водоразделом между ними, разделяя климатические зоны:

Как видим, горячий воздух поддавливает Джет стрим вверх, холодный - вниз.

В результате, когда на прогретое место приходят холодные воздушные массы, выпадает дождь:

(зеленым обозначена зона дождей, темно-зеленым - сильных ливней )

И когда наоборот, то тоже. Смешение нагретого и холодного воздуха приводит к выпадению осадков и бурной атмосферной деятельности, типа ураганов, торнадо, сопровождается возникновением сильных ветров, перемешиванием слоев атмосферы с выпадением града.
Знакомо по сводкам погоды? :)
Давайте глянем, как это выглядит на картах западных синоптиков:

(rain - дождь, snow - снег, severe t-storms - суровые грозы, showers - осадки, colder - холоднее, cool - прохладно, milder - средняя погода, heavy rainfall - сильный дождь, humid - влага, windy - ветрено, ice - лед, frigid - холодный )

Итак, вы видите, какое многообразие критических погодных явлений порождает сдвиг и смешение атмосферных масс разного качества!

Простота и наглядность объяснений возникли в Америке не сами по себе, а под давлением необходимости.
Там давно пришли к идее, что любая инструкция должна быть максимально ясной. Не для того, кто ее составляет, а для того, кто ею будет пользоваться...
Поэтому армейские наставления по обращению с оружием, могут быть отрисованы в виде комикса. В армии много негров и выходцев из необразованных слоев общества. Лучше один раз составить инструкцию, доступную любому, чем получать сломанные винтовки и травмы.
Ну а у нас метеорологи делают продукт для себя, видимо, и не снисходят до простых объяснений. А может, и сами не понимают, судя по полному игнорированию такого определяющего погоду фактора, как высотное струйное течение.

Давайте глянем, влияло ли оно в недавних событиях, когда подтопило Берлин, прошлось по Польше, затопило Вильнюс и вдарило по Москве?

Продолжение во второй части: