2015 Атмосфера (1)

1.

АТМОСФЕРА

2.

Атмосферой называется
газовая оболочка,
окружающая земной шар.
Газ, составляющий эту оболочку, называется воздухом.
Высота газовой оболочки Земли велика и составляет
более 2 000 км.
Точно определить границу атмосферы трудно, так как переход от
земной атмосферы к межпланетному пространству
совершается плавно и на больших высотах плотность воздуха
очень мала. Можно только отметить, что в пределах
околоземного пространства до высоты 20 км находится около
95% всей массы атмосферного воздуха

3. Строение атмосферы

Экзосфе́ра ( «снаружи», «вне» и «шар», «сфера») —
самая внешняя часть верхней атмосферы Земли
Термосфе́ра ( «тёплый» и «шар», «сфера») — слой
атмосферы, следующий за мезосферой. Начинается на
высоте 80—90 км и простирается до 800 км.
Мезосфера («средний» и «шар», «сфера») — слой
атмосферы на высотах от 40—50 до 80—90 км.
Стратосфе́ра (настил, слой) — слой атмосферы
располагающийся на высоте от 11 до 50 км.
Тропосфера нижний, наиболее изученный слой
атмосферы, высотой в полярных областях 8—10 км, в
умеренных широтах до 10—12 км, на экваторе 16—18 км

4.

5. тропосфера

При подъёме в тропосфере температура понижается в среднем на
0,65 градуса через каждые 100 м.
Верхний слой тропосферы, в котором снижение температуры с высотой
прекращается, называют тропопаузой. Следующий, расположенный
выше тропосферы, слой атмосферы называется стратосфера.
В тропосфере сосредоточено более 80 % всей массы атмосферного
воздуха,
сильно развиты турбулентность и конвекция, сосредоточена
преобладающая часть водяного пара, возникают облака,
формируются и атмосферные фронты, развиваются циклоны и
антициклоны, а также другие процессы, определяющие погоду и климат.
Происходящие в тропосфере процессы обусловлены, прежде всего,
конвекцией.

6. Стратосфе́ра

Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний
слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до 0,8 °С (верхний
слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км
(почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта
область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей
между стратосферой и мезосферой.
Плотность воздуха в стратосфере в десятки и сотни раз меньше чем на уровне
моря.
Именно в стратосфере располагается слой озоносферы (на высоте от 15—20 до
55—60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере.
Озон(О3) образуется в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно
на высоте ~30 км. Общая масса О3 составила бы при нормальном давлении слой
толщиной 1,7—4,0 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для
жизни ультрафиолетового излучения Солнца.
В стратосфере задерживается большая часть коротковолновой части
ультрафиолетового излучения и происходит трансформация энергии коротких
волн. Под влиянием этих лучей изменяются магнитные поля, распадаются
молекулы, происходит ионизация, новообразование газов и других химических
соединений. Эти процессы можно наблюдать в виде северных сияний, зарниц и
других свечений.
В стратосфере почти нет водяного пара.

7. Мезосфе́ра

( «средний» и «шар», «сфера») — слой атмосферы на высотах от 40—
50 до 80—90 км.
Характеризуется повышением температуры с высотой; максимум
(порядка +50°С) температуры расположен на высоте около 60 км,
после чего температура начинает убывать до −70° или −80°С) Такое
понижение температуры связано с энергичным поглощением
солнечной радиации (излучения) озоном.
Газовый состав мезосферы, как и расположенных ниже атмосферных
слоев, постоянен и содержит около 80 % азота и 20 % кислорода.
Мезосфера отделяется от нижележащей стратосферы стратопаузой, а
от вышележащейтермосферы - мезопаузой.
Метеоры начинают светиться и, как правило, полностью сгорают в
мезосфере.
В мезосфере могут появляться серебристые облака.

8. Термосфе́ра

Все характеристики Т. подвержены весьма значительным вариациям в
зависимости от географического положения, солнечной активности,
сезона года и времени суток.
Для Т. характерен положительный градиент температуры. Температурный
и динамический режим Т. регулируется поглощаемой ею энергией. Эта
энергия может вводиться как от источников, расположенных извне, так и
снизу из тропосферы.
Основные источники термосферной энергии: жёсткое солнечное
электромагнитное излучение, диссоциирующее и ионизирующее
атмосферу; энергичные заряженные частицы (протоны и электроны),
вторгающиеся в высокоширотные области атмосферы во время полярных
сияний; диссоциированные на атомы молекулы атмосферы; акустически
гравитационные волны, которые могут возникать как в тропосфере, так и
в верхней атмосфере в области полярных сияний; диссипация энергии
при циркуляции Т

9. Экзосфе́ра

«снаружи», «вне» и «шар», «сфера» — самая внешняя часть верхней
атмосферы Земли с низкой концентрацией нейтральных атомов.
Протяжённую экзосферу планеты часто называют короной; она состоит
из атомов водорода, «улетучивающихся» из верхней атмосферы.
Корона Земли (геокорона) распространяется вплоть до высот порядка
100 тыс.км.
Экзосфера Земли состоит изионизированного газа плазмы; в верхней
части экзосферы газ почти полностью ионизирован.
Нижняя и средняя части экзосферы в основном состоят из атомов О и
N, с увеличением же высоты быстро растет относительная
концентрация лёгких газов, особенно ионизированного водорода.
Рост солнечной активности приводит к потеплению экзосферы и к
увеличению её толщины.

10. Определение температуры воздуха в зависимости от высоты

Задача:
Известно, что на высоте 750 метров над
уровнем моря температура составляет
+22оС. Определите температуру
воздуха на высоте:
а) 3500 метров над уровнем моря
б) 250 метров над уровнем моря

11. Определение температуры воздуха в зависимости от высоты

Решение:
Нам известно, что при изменении
высоты на 1000 метров (1 км)
температура воздуха изменяется на
6оС. Причём, при увеличении высоты
температура воздуха понижается, а при
уменьшении - повышается.

12. Определение температуры воздуха в зависимости от высоты

а)
1. Определим разницу высот: 3500 м -750 м = 2750 м = 2,75 км
2. Определим разницу температур воздуха: 2,75 км × 6оС = 16,5оС
3. Определим температуру воздуха на высоте 3500 м: 22оС - 16,5оС = 5,5оС
Ответ: на высоте 3500 м температура воздуха составляет 5,5оС.
б)
1. Определим разницу высот: 750 м -250 м = 500 м = 0,5 км
2. Определим разницу температур воздуха: 0,5 км × 6оС = 3оС
3. Определим температуру воздуха на высоте 250 м: 22оС + 3оС = 25оС
Ответ: на высоте 250 м температура воздуха составляет 25оС.

13. Значение атмосферы в природе и жизни человека

Благодаря газообразной оболочке поверхность Земли не нагревается
днем и не остывает ночью так сильно, как, например, поверхность
Луны, лишенная атмосферы
Атмосфера предохраняет Землю от метеоритов, большая часть
которых сгорает и не долетает до поверхности планеты
Озоновый экран (озоносфера) защищает человечество от избыточных
ультрафиолетовых излучений, большая доза которых губительна для
организма
Кислород, содержащийся в атмосфере, необходим всем живым
организмам для дыхания.
.. И среда для распространения звука, определения светового режима,
важнейший метод для воздушного транспорта...

14. Газовый состав атмосферы

15.

Большинство живых существ (аэробы) дышат
кислородом воздуха. Основным источником
кислорода для человека является атмосфера
Земли, откуда за счет дыхания организм
человека способен извлекать необходимое для
жизни количество кислорода.
Углекислый газ атмосферы — основной
источник углерода для растений. Однако,
ошибкой будет утверждение, что животные
только выделяют углекислый газ, а растения —
только поглощают его. Растения поглощают
углекислый газ в процессе фотосинтеза, а без
освещения они тоже его выделяют.

16. ОЗОН - О3

Образуя озоновый слой в стратосфере, он защищает растения и животных от жёсткого
ультрафиолетового излучения. Поэтому проблема образования озоновых дыр имеет
особое значение.
Однако тропосферный озон является загрязнителем, который может угрожать здоровью
людей и животных, а также повреждать растения.

17. Азот - N

Поразительно несоответствие между содержанием Азота в литосфере
(0,01%) и в атмосфере (75,6% по массе или 78,09% по объему). В
общем-то, мы обитаем в азотной атмосфере, умеренно обогащенной
кислородом.
Фиксация атмосферного азота в природе происходит по двум основным
направлениям — абиогенному и биогенному. Эти условия достигаются
при разрядах молнии, когда температура достигает 25000 °C и более.
Однако основная часть молекулярного азота (около 1,4·108 т/год)
фиксируется биотическим путем (некоторые бактерии, клубеньковые
бактерии бобовых растений и др.)
Азот является элементом, необходимым для существования животных
и растений, он входит в состав белков (16—18 % по массе),
аминокислот, нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, хлорофилла,
гемоглабина и др.

18. Аргон и другие газы атмосферы

Аргон — инертный одноатомный газ без
цвета, вкуса и запаха. Третий по
распространённости элемент в земной
атмосфере (после азота и кислорода) — 0,93
% по объёму и 1,29 % по массе. Аргон —
самый распространённый инертный газ в
земной атмосфере, в 1 м3 воздуха
содержится 9,34 л аргона (для сравнения: в
том же объеме воздуха содержится 18,2 см3
неона, 5,2 см3 гелия, 1,1 см3 криптона, 0,09
см3 ксенона).

19. Циркуляция атмосферы

Общей циркуляцией атмосферы (от лат. circulatio вращение) называют систему гигантских воздушных
течений над земным шаром, размеры которых
соизмеримы с крупными частями материков и океанов.
Общая циркуляция атмосферы определяет климат и
погоду во всех районах Земли. Она образуется из-за
неравномерного нагрева Солнцем поверхности нашей
планеты и неодинакового распределения
атмосферного давления над различными районами

20.

Циркуляция атмосферы земли
ЗОНЫ
КОНВЕРГЕНЦ
ИИ — зоны
сходимости
воздушных
(водных)
потоков.
Обычно
формируются
на стыке
тёплых и
холодных
воздушных
(водных) масс
ТРОПОПАУЗА
(от греч. tr6pos
- поворот и
раи-sis остановка),
переходный
слой между
тропосферой и
стратосферой

21.

22.

23. Схема циркуляции атмосферы Земли

• Все процессы, происходящие в воздушной оболочке Земли,
изменяются с широтой.
• От экватора к полюсам уменьшается температура
воздуха и изменяется атмосферное давление.
• По обе стороны от экватора устанавливается область
пониженного давления, которая вместе с Солнцем
перемещается между Северным тропиком и Южным
тропиком по сезонам года.
• Над 30-ми широтами и полюсами расположены области
повышенного давления, а между ними — в умеренных
широтах — давление низкое.
• Воздух перемещается из районов с высоким атмосферным
давлением в области пониженного давления — так
формируется система постоянных ветров, дующих над
планетой.

24. Схема циркуляции атмосферы Земли. ПАССАТЫ

Схема циркуляции атмосферы Земли
ПАССАТЫ
• На экваторе, где атмосферное давление низкое, нагретый
Солнцем воздух поднимается вверх и растекается в
верхних слоях тропосферы в сторону полюсов.
• Охлаждаясь, он опускается в тропических широтах и
создаёт область высокого давления, из которой у
поверхности Земли к экватору дуют тропические
восточные ветры пассаты. Они постоянны во всей
тропической зоне и во времена парусного судоходства
оказали неоценимую помощь мореходам.
• Направленные от тропиков к экватору, пассаты под
действием силы Кориолиса отклоняются к западу.
• В Северном полушарии они дуют с северо-востока на югозапад, а в Южном — с юго-востока на северо-запад.
• Пассаты, зарождающиеся над океаном, — влажные, они
приносят осадки на восточные берега Африки, Австралии
и Южной Америки. Пассаты, берущие начало в сухих и
жарких внутренних районах Евразии, несут сухие и горячие
воздушные массы в Северную Африку. Здесь расположена

25. 3ападные ветры. Восточные полярные

• Из тропических областей высокого давления к высоким
широтам дуют ветры, которые под действием силы
Кориолиса отклоняются к востоку.
• В обоих полушариях они называются западными ветрами
умеренных широт. В Южном полушарии эти ветры дуют над
южными частями Тихого, Атлантического и Индийского
океанов, увлекая за собой огромные массы воды и создавая
мощное течение западных ветров.
• В полярных районах создаётся восточный перенос воздуха.
Здесь из областей высокого давления на полюсах дуют
постоянные восточные полярные ветры. К умеренным
широтам, где давление низкое, под действием силы
Кориолиса они отклоняются к западу. Формируясь над
полярными районами, эти ветры несут холодный и сухой
воздух.

26. МУССОНЫ – это сезонные ветры

• Из-за неравномерного распределения материков и океанов
общая картина постоянных ветров над земным шаром
нарушается.
• В зависимости от времени года над ними формируются
области разного давления.
• Возникают переменные ветры муссоны, два раза в год
меняющие своё направление.
• Летом материк нагревается быстрее, чем океан, и над ним
устанавливается область низкого давления, а над холодным
океаном в это время давление высокое.
• Летний муссон дует с океана на материк, принося обильные
осадки и понижая температуру воздуха.
• Зимой над медленно остывающим океаном образуется
область низкого давления, а над остывшей холодной сушей высокого. Теперь холодный и сухой зимний муссон дует с суши
на океан.

27. Виндхья (Индия)

Аризона
(США)
Дарвин (Австралия)

28.

• Атмосферная циркуляция позволяет воздушным
массам перемещаться из одной части в другую.
Там, где соприкасаются разные по свойствам
воздушные массы, формируются атмосферные
фронты.
• Атмосферные фронты наклонены к поверхности
Земли, их ширина достигает от 500 до 900 км, а в
длину они простираются на 2000-3000 км. Во
фронтальных зонах возникает поверхность
раздела двух типов воздуха: холодного и теплого.
Такая поверхность называется фронтальной.

29.

Атмосферный фронт

30.

В зависимости от направления перемещения,
движущиеся атмосферные фронты
подразделяются на теплые и холодные. Теплый
фронт образуется при натекании теплого воздуха
на холодный. Линия фронта при этом
перемещается в сторону холодного воздуха.
После прохождения теплого фронта наступает
потепление. Теплый фронт образует сплошную
полосу облаков длиной в сотни километров. Идут
затяжные моросящие дожди, и наступает
потепление. Подъем воздуха при наступлении
теплого фронта происходит более медленно по
сравнению с холодным фронтом. Предвестником
приближающегося теплого фронта служат
образующиеся высоко в небе перистые и перистослоистые облака (см. рис.).

31.

32.

• Холодный фронт образуется при подтекании
холодного воздуха под теплый, при этом линия
фронта перемещается в сторону теплого
воздуха, который вытесняется наверх. Как
правило, движется холодный фронт очень
быстро. Это вызывает сильные ветры, обильные,
часто ливневые осадки с грозами, а зимой
метели. После прохождения холодного фронта
наступает похолодание (см. рис. ).

33.

34.

• Атмосферные фронты бывают стационарными и
движущимися. Если воздушные потоки не
перемещаются ни в сторону холодного, ни в сторону
теплого воздуха вдоль линии фронта, такие фронты
называются стационарными.
• Если воздушные потоки имеют скорость перемещения,
перпендикулярную линии фронта, и перемещаются
либо в сторону холодного, либо в сторону теплого
воздуха, такие атмосферные фронты называются
движущимися. Атмосферные фронты возникают,
движутся и разрушаются примерно за несколько дней.
• Роль фронтальной деятельности в формировании
климата более ярко выражена в умеренных широтах,
поэтому для большей части России характерна
неустойчивая погода. Самые мощные фронты
возникают при соприкосновении основных типов
воздушных масс: арктических, умеренных, тропических

35. Типы воздушных масс

Воздушные массы - огромные массы воздуха с определенными однородными
свойствами (влажность, температура), которые формируются над сушей и над морем.
Именно постоянное перемещение воздушных масс вызывает изменение погоды.

36.

37. Во взаимодействии воздушных масс принимают участие циклоны и антициклоны – крупные движущиеся атмосферные вихри, переносящие

атмосферные массы.
• Циклон – область пониженного давления воздуха, с
вихревым движением против часовой стрелки.
Может охватывать области на много тысяч
квадратных километров, перемещаясь со скоростью
30-50 км в час. Какую погоду приносит циклон?
• Антициклон – область повышенного атмосферного
давления с движением воздуха по - часовой стрелки.
В нем происходят нисходящие движения воздуха.
Скорость перемещения 30 – 40 (иногда до 50 км в час)
км/ч.

38.

Циклон
Состояние
погоды
Лето
Антициклон
Зима
Лето
Зима
Давление
Пониженное
Пониженное
Повышенное
Повышенное
Температура
Понижается
Повышается,
оттепели
Очень высокая
Очень низкая
Сила ветра
Значительная
Значительная
Незначительная
Незначительная,
штили
Влажность
Повышенная
Повышенная
Незначительная Незначительная
Облачность
Значительная
Значительная
Ясная
Ясная
Осадки
Дожди
Обильные
снегопады
Не выпадают
Не выпадают

39.

Виды
облаков
Разные виды облаков
находятся на разных
высотах:
Перистые 6-10 км
Слоистые 2-6 км
Кучевые и кучеводождевые 0,4 – 2 км
Каждую секунду на
земном шаре
происходит более 100
гроз

40. Факторы влияющие на погоду

41.

Энергия солнечного света
согревает Землю
Воздушная
атмосфера
помогает
Земле
удержать
солнечное
тепло.