Trouvez la masse de l'atmosphère terrestre. L'importance de l'atmosphère pour l'homme

L’enveloppe gazeuse entourant notre planète Terre, appelée atmosphère, est constituée de cinq couches principales. Ces couches proviennent de la surface de la planète, du niveau de la mer (parfois en dessous) et s'élèvent vers l'espace extra-atmosphérique dans la séquence suivante :

Troposphère;
Stratosphère;
Mésosphère ;
Thermosphère ;
Exosphère.

Schéma des principales couches de l'atmosphère terrestre

Entre chacune de ces cinq couches principales se trouvent des zones de transition appelées « pauses » où se produisent des changements de température, de composition et de densité de l’air. Avec les pauses, l'atmosphère terrestre comprend un total de 9 couches.

Troposphère : là où le temps se produit

De toutes les couches de l'atmosphère, la troposphère est celle que nous connaissons le mieux (que vous le réalisiez ou non), puisque nous vivons sur son fond, la surface de la planète. Il enveloppe la surface de la Terre et s’étend vers le haut sur plusieurs kilomètres. Le mot troposphère signifie « changement du globe ». Un nom très approprié, puisque c’est dans cette couche que se produit notre météo quotidienne.

Partant de la surface de la planète, la troposphère s'élève jusqu'à une hauteur de 6 à 20 km. Le tiers inférieur de la couche, le plus proche de nous, contient 50 % de tous les gaz atmosphériques. C'est la seule partie de toute l'atmosphère qui respire. Du fait que l'air est chauffé par le bas par la surface de la Terre, qui absorbe l'énergie thermique du Soleil, la température et la pression de la troposphère diminuent avec l'augmentation de l'altitude.

Au sommet se trouve une fine couche appelée tropopause, qui n’est qu’un tampon entre la troposphère et la stratosphère.

Stratosphère : foyer de l'ozone

La stratosphère est la couche suivante de l'atmosphère. Il s'étend de 6 à 20 km à 50 km au-dessus de la surface de la Terre. C’est la couche dans laquelle volent la plupart des avions de ligne commerciaux et des montgolfières.

Ici, l'air ne circule pas de haut en bas, mais se déplace parallèlement à la surface dans des courants d'air très rapides. À mesure que l'on augmente, la température augmente, grâce à l'abondance d'ozone (O3) d'origine naturelle, un sous-produit du rayonnement solaire et de l'oxygène, qui a la capacité d'absorber les rayons ultraviolets nocifs du soleil (toute augmentation de la température avec l'altitude en météorologie est connue). comme une "inversion").

Parce que la stratosphère a des températures plus chaudes au bas et des températures plus froides au sommet, la convection (mouvement vertical des masses d'air) est rare dans cette partie de l'atmosphère. En fait, vous pouvez observer une tempête qui fait rage dans la troposphère depuis la stratosphère, car la couche agit comme une calotte de convection qui empêche les nuages orageux de pénétrer.

Après la stratosphère se trouve à nouveau une couche tampon, cette fois appelée stratopause.

Mésosphère : atmosphère moyenne

La mésosphère est située à environ 50 à 80 km de la surface de la Terre. La haute mésosphère est l'endroit naturel le plus froid de la planète, où les températures peuvent descendre en dessous de -143°C.

Thermosphère : haute atmosphère

Après la mésosphère et la mésopause vient la thermosphère, située entre 80 et 700 km au-dessus de la surface de la planète, et contient moins de 0,01 % de l'air total de l'enveloppe atmosphérique. Les températures ici atteignent jusqu'à +2000°C, mais en raison de l'extrême rareté de l'air et du manque de molécules de gaz pour transférer la chaleur, ces températures élevées sont perçues comme très froides.

Exosphère : la frontière entre l'atmosphère et l'espace

À une altitude d'environ 700 à 10 000 km au-dessus de la surface de la Terre se trouve l'exosphère - la limite externe de l'atmosphère, limitrophe de l'espace. Ici, les satellites météorologiques tournent autour de la Terre.

Et l'ionosphère ?

L'ionosphère n'est pas une couche distincte, mais en fait le terme est utilisé pour désigner l'atmosphère entre 60 et 1 000 km d'altitude. Il comprend les parties supérieures de la mésosphère, la totalité de la thermosphère et une partie de l'exosphère. L'ionosphère tire son nom du fait que dans cette partie de l'atmosphère, le rayonnement du Soleil est ionisé lorsqu'il traverse les champs magnétiques terrestres en et. Ce phénomène est observé depuis le sol sous forme d'aurores boréales.

L'atmosphère (du grec ancien ἀτμός - vapeur et σφαῖρα - balle) est une coquille de gaz (géosphère) entourant la planète Terre. Sa surface intérieure recouvre l'hydrosphère et en partie la croûte terrestre, tandis que sa surface extérieure borde la partie proche de la Terre de l'espace extra-atmosphérique.

L’ensemble des branches de la physique et de la chimie qui étudient l’atmosphère est généralement appelé physique atmosphérique. L'atmosphère détermine le temps qu'il fait à la surface de la Terre, la météorologie étudie le temps et la climatologie s'occupe des variations climatiques à long terme.

Propriétés physiques

L'épaisseur de l'atmosphère est d'environ 120 km de la surface de la Terre. La masse totale d'air dans l'atmosphère est de (5,1-5,3) 1018 kg. Parmi ceux-ci, la masse d'air sec est de (5,1352 ± 0,0003) 1018 kg, la masse totale de vapeur d'eau est en moyenne de 1,27 1016 kg.

La masse molaire de l’air propre et sec est de 28,966 g/mol et la densité de l’air à la surface de la mer est d’environ 1,2 kg/m3. La pression à 0 °C au niveau de la mer est de 101,325 kPa ; température critique - −140,7 °C (~132,4 K) ; pression critique - 3,7 MPa; Cp à 0 °C - 1,0048·103 J/(kg·K), Cv - 0,7159·103 J/(kg·K) (à 0 °C). Solubilité de l'air dans l'eau (en masse) à 0 °C - 0,0036 %, à 25 °C - 0,0023 %.

Sont considérées comme « conditions normales » à la surface de la Terre : densité 1,2 kg/m3, pression barométrique 101,35 kPa, température plus 20 °C et humidité relative 50 %. Ces indicateurs conditionnels ont une signification purement technique.

Composition chimique

L'atmosphère terrestre est née de la libération de gaz lors d'éruptions volcaniques. Avec l'avènement des océans et de la biosphère, il s'est formé grâce aux échanges gazeux avec l'eau, les plantes, les animaux et les produits de leur décomposition dans les sols et les marécages.

Actuellement, l'atmosphère terrestre est principalement constituée de gaz et d'impuretés diverses (poussières, gouttelettes d'eau, cristaux de glace, sels marins, produits de combustion).

La concentration des gaz qui composent l'atmosphère est quasi constante, à l'exception de l'eau (H2O) et du dioxyde de carbone (CO2).

Composition de l'air sec


Azote
Oxygène
Argon
Eau
Gaz carbonique
Néon
Hélium
Méthane
Krypton
Hydrogène
Xénon
Protoxyde d'azote

En plus des gaz indiqués dans le tableau, l'atmosphère contient du SO2, du NH3, du CO, de l'ozone, des hydrocarbures, du HCl, du HF, des vapeurs de Hg, I2, ainsi que du NO et bien d'autres gaz en petites quantités. La troposphère contient en permanence une grande quantité de particules solides et liquides en suspension (aérosols).

La structure de l'atmosphère

Troposphère

Sa limite supérieure se situe à une altitude de 8 à 10 km aux latitudes polaires, de 10 à 12 km aux latitudes tempérées et de 16 à 18 km aux latitudes tropicales ; plus faible en hiver qu'en été. La couche inférieure et principale de l'atmosphère contient plus de 80 % de la masse totale d'air atmosphérique et environ 90 % de la vapeur d'eau totale présente dans l'atmosphère. La turbulence et la convection sont très développées dans la troposphère, des nuages apparaissent et des cyclones et anticyclones se développent. La température diminue avec l'augmentation de l'altitude avec un gradient vertical moyen de 0,65°/100 m

Tropopause

La couche de transition de la troposphère à la stratosphère, une couche de l'atmosphère dans laquelle s'arrête la diminution de la température avec l'altitude.

Stratosphère

Couche de l'atmosphère située à une altitude de 11 à 50 km. Caractérisé par un léger changement de température dans la couche 11-25 km (couche inférieure de la stratosphère) et une augmentation de la température dans la couche 25-40 km de −56,5 à 0,8°C (couche supérieure de la stratosphère ou région d'inversion) . Ayant atteint une valeur d'environ 273 K (presque 0 °C) à une altitude d'environ 40 km, la température reste constante jusqu'à une altitude d'environ 55 km. Cette région à température constante est appelée stratopause et constitue la frontière entre la stratosphère et la mésosphère.

Stratopause

Couche limite de l'atmosphère entre la stratosphère et la mésosphère. Dans la répartition verticale de la température, il existe un maximum (environ 0 °C).

Mésosphère

La mésosphère commence à une altitude de 50 km et s'étend jusqu'à 80-90 km. La température diminue avec l'altitude avec un gradient vertical moyen de (0,25-0,3)°/100 m. Le principal processus énergétique est le transfert de chaleur radiante. Des processus photochimiques complexes impliquant des radicaux libres, des molécules excitées par les vibrations, etc. provoquent la luminescence atmosphérique.

Mésopause

Couche de transition entre la mésosphère et la thermosphère. Il existe un minimum dans la répartition verticale de la température (environ -90 °C).

Ligne Karman

Hauteur au-dessus du niveau de la mer, qui est conventionnellement acceptée comme limite entre l'atmosphère terrestre et l'espace. Selon la définition du FAI, la ligne Karman est située à une altitude de 100 km au dessus du niveau de la mer.

Limite de l'atmosphère terrestre

Thermosphère

La limite supérieure est d'environ 800 km. La température monte jusqu'à des altitudes de 200 à 300 km, où elle atteint des valeurs de l'ordre de 1 500 K, après quoi elle reste presque constante jusqu'aux hautes altitudes. Sous l'influence du rayonnement solaire ultraviolet et X et du rayonnement cosmique, l'ionisation de l'air (« aurores ») se produit - les principales régions de l'ionosphère se trouvent à l'intérieur de la thermosphère. Aux altitudes supérieures à 300 km, l'oxygène atomique prédomine. La limite supérieure de la thermosphère est largement déterminée par l'activité actuelle du Soleil. Pendant les périodes de faible activité - par exemple en 2008-2009 - on observe une diminution notable de la taille de cette couche.

Thermopause

Région de l'atmosphère adjacente à la thermosphère. Dans cette région, l’absorption du rayonnement solaire est négligeable et la température ne change pas avec l’altitude.

Exosphère (sphère de diffusion)

L'exosphère est une zone de dispersion, partie externe de la thermosphère, située au-dessus de 700 km. Le gaz présent dans l'exosphère est très raréfié et de là, ses particules s'échappent dans l'espace interplanétaire (dissipation).

Jusqu’à 100 km d’altitude, l’atmosphère est un mélange de gaz homogène et bien mélangé. Dans les couches supérieures, la répartition des gaz en hauteur dépend de leur poids moléculaire ; la concentration des gaz plus lourds diminue plus rapidement avec la distance à la surface de la Terre. En raison de la diminution de la densité du gaz, la température passe de 0 °C dans la stratosphère à −110 °C dans la mésosphère. Cependant, l’énergie cinétique des particules individuelles à des altitudes de 200 à 250 km correspond à une température d’environ 150 °C. Au-dessus de 200 km, des fluctuations importantes de température et de densité de gaz sont observées dans le temps et dans l'espace.

À une altitude d'environ 2 000 à 3 500 km, l'exosphère se transforme progressivement en ce qu'on appelle le vide proche de l'espace, rempli de particules hautement raréfiées de gaz interplanétaire, principalement des atomes d'hydrogène. Mais ce gaz ne représente qu’une partie de la matière interplanétaire. L’autre partie est constituée de particules de poussières d’origine cométaire et météorique. Outre les particules de poussière extrêmement raréfiées, des rayonnements électromagnétiques et corpusculaires d'origine solaire et galactique pénètrent dans cet espace.

La troposphère représente environ 80 % de la masse de l'atmosphère, la stratosphère - environ 20 % ; la masse de la mésosphère ne dépasse pas 0,3 %, la thermosphère représente moins de 0,05 % de la masse totale de l'atmosphère. Sur la base des propriétés électriques de l’atmosphère, on distingue la neutronosphère et l’ionosphère. On pense actuellement que l’atmosphère s’étend jusqu’à une altitude de 2 000 à 3 000 km.

Selon la composition du gaz dans l'atmosphère, on distingue l'homosphère et l'hétérosphère. L'hétérosphère est une zone où la gravité affecte la séparation des gaz, puisque leur mélange à une telle hauteur est négligeable. Cela implique une composition variable de l'hétérosphère. En dessous se trouve une partie homogène et bien mélangée de l’atmosphère appelée homosphère. La limite entre ces couches s'appelle la turbopause ; elle se situe à une altitude d'environ 120 km.

Autres propriétés de l'atmosphère et effets sur le corps humain

Déjà à une altitude de 5 km au-dessus du niveau de la mer, une personne non entraînée commence à souffrir d'un manque d'oxygène et sans adaptation, ses performances sont considérablement réduites. La zone physiologique de l'atmosphère se termine ici. La respiration humaine devient impossible à une altitude de 9 km, même si jusqu'à environ 115 km l'atmosphère contient de l'oxygène.

L'atmosphère nous fournit l'oxygène nécessaire à la respiration. Cependant, en raison de la baisse de la pression totale de l’atmosphère, à mesure que l’on monte en altitude, la pression partielle de l’oxygène diminue en conséquence.

Les poumons humains contiennent en permanence environ 3 litres d'air alvéolaire. La pression partielle d'oxygène dans l'air alvéolaire à pression atmosphérique normale est de 110 mmHg. Art., pression de dioxyde de carbone - 40 mm Hg. Art., et vapeur d'eau - 47 mm Hg. Art. Avec l'augmentation de l'altitude, la pression de l'oxygène diminue et la pression totale de vapeur d'eau et de dioxyde de carbone dans les poumons reste presque constante - environ 87 mm Hg. Art. L’apport d’oxygène aux poumons s’arrêtera complètement lorsque la pression de l’air ambiant deviendra égale à cette valeur.

À une altitude d'environ 19-20 km, la pression atmosphérique chute à 47 mm Hg. Art. Par conséquent, à cette altitude, l’eau et le liquide interstitiel commencent à bouillir dans le corps humain. En dehors de la cabine pressurisée, à ces altitudes, la mort survient presque instantanément. Ainsi, du point de vue de la physiologie humaine, « l'espace » commence déjà à une altitude de 15 à 19 km.

Des couches d'air denses - la troposphère et la stratosphère - nous protègent des effets néfastes des rayonnements. Avec une raréfaction de l'air suffisante, à des altitudes supérieures à 36 km, les rayonnements ionisants - rayons cosmiques primaires - ont un effet intense sur l'organisme ; À des altitudes supérieures à 40 km, la partie ultraviolette du spectre solaire est dangereuse pour l'homme.

À mesure que l'on s'élève de plus en plus au-dessus de la surface de la Terre, des phénomènes aussi familiers observés dans les couches inférieures de l'atmosphère que la propagation du son, l'apparition de portance et de traînée aérodynamique, le transfert de chaleur par convection, etc. s'affaiblissent progressivement puis disparaissent complètement.

Dans les couches d’air raréfiées, la propagation du son est impossible. Jusqu'à des altitudes de 60 à 90 km, il est encore possible d'utiliser la résistance de l'air et la portance pour un vol aérodynamique contrôlé. Mais à partir d'altitudes de 100-130 km, les notions de nombre M et de mur du son, familières à tout pilote, perdent leur sens : là se trouve la ligne Karman conventionnelle, au-delà de laquelle commence la région du vol purement balistique, qui ne peut que être contrôlé à l’aide de forces réactives.

À des altitudes supérieures à 100 km, l'atmosphère est privée d'une autre propriété remarquable : la capacité d'absorber, de conduire et de transmettre l'énergie thermique par convection (c'est-à-dire en mélangeant l'air). Cela signifie que divers éléments d'équipement de la station spatiale orbitale ne pourront pas être refroidis de l'extérieur de la même manière que cela se fait habituellement dans un avion - à l'aide de jets d'air et de radiateurs à air. À cette altitude, comme dans l’espace en général, le seul moyen de transférer de la chaleur est le rayonnement thermique.

Histoire de la formation atmosphérique

Selon la théorie la plus courante, l’atmosphère terrestre a eu trois compositions différentes au fil du temps. Initialement, il s’agissait de gaz légers (hydrogène et hélium) captés depuis l’espace interplanétaire. C'est ce qu'on appelle l'atmosphère primaire (il y a environ quatre milliards d'années). A l'étape suivante, l'activité volcanique active a conduit à la saturation de l'atmosphère avec des gaz autres que l'hydrogène (dioxyde de carbone, ammoniac, vapeur d'eau). C’est ainsi que s’est formée l’atmosphère secondaire (environ trois milliards d’années avant nos jours). Cette atmosphère était réparatrice. De plus, le processus de formation de l’atmosphère a été déterminé par les facteurs suivants :

fuite de gaz légers (hydrogène et hélium) dans l'espace interplanétaire ;
réactions chimiques se produisant dans l'atmosphère sous l'influence du rayonnement ultraviolet, des éclairs et de certains autres facteurs.

Peu à peu, ces facteurs ont conduit à la formation d'une atmosphère tertiaire, caractérisée par beaucoup moins d'hydrogène et beaucoup plus d'azote et de dioxyde de carbone (formés à la suite de réactions chimiques à partir de l'ammoniac et des hydrocarbures).

Azote

La formation d'une grande quantité d'azote N2 est due à l'oxydation de l'atmosphère ammoniac-hydrogène par l'oxygène moléculaire O2, qui a commencé à provenir de la surface de la planète à la suite de la photosynthèse, il y a 3 milliards d'années. L'azote N2 est également rejeté dans l'atmosphère à la suite de la dénitrification des nitrates et d'autres composés contenant de l'azote. L'azote est oxydé par l'ozone en NO dans la haute atmosphère.

L'azote N2 ne réagit que dans des conditions spécifiques (par exemple lors d'une décharge de foudre). L'oxydation de l'azote moléculaire par l'ozone lors de décharges électriques est utilisée en petite quantité dans la production industrielle d'engrais azotés. Les cyanobactéries (algues bleu-vert) et les bactéries nodulaires qui forment une symbiose rhizobienne avec les légumineuses, appelées, peuvent l'oxyder avec une faible consommation d'énergie et la transformer en une forme biologiquement active. engrais vert.

Oxygène

La composition de l'atmosphère a commencé à changer radicalement avec l'apparition d'organismes vivants sur Terre, du fait de la photosynthèse, accompagnée de la libération d'oxygène et de l'absorption de dioxyde de carbone. Initialement, l'oxygène était dépensé pour l'oxydation de composés réduits - ammoniac, hydrocarbures, fer ferreux contenu dans les océans, etc. À la fin de cette étape, la teneur en oxygène de l'atmosphère a commencé à augmenter. Peu à peu, une atmosphère moderne aux propriétés oxydantes se forme. Étant donné que cela a provoqué des changements graves et brusques dans de nombreux processus se produisant dans l'atmosphère, la lithosphère et la biosphère, cet événement a été appelé la catastrophe de l'oxygène.

Au cours du Phanérozoïque, la composition de l'atmosphère et la teneur en oxygène ont subi des changements. Ils étaient principalement corrélés à la vitesse de dépôt des sédiments organiques. Ainsi, pendant les périodes d'accumulation de charbon, la teneur en oxygène de l'atmosphère dépassait apparemment largement le niveau moderne.

Gaz carbonique

La teneur en CO2 de l'atmosphère dépend de l'activité volcanique et des processus chimiques dans les coquilles terrestres, mais surtout de l'intensité de la biosynthèse et de la décomposition de la matière organique dans la biosphère terrestre. La quasi-totalité de la biomasse actuelle de la planète (environ 2,4 1012 tonnes) est formée grâce au dioxyde de carbone, à l'azote et à la vapeur d'eau contenus dans l'air atmosphérique. Les matières organiques enfouies dans l’océan, les marécages et les forêts se transforment en charbon, pétrole et gaz naturel.

gaz nobles

La source des gaz rares - argon, hélium et krypton - provient des éruptions volcaniques et de la désintégration des éléments radioactifs. La Terre en général et l’atmosphère en particulier sont dépourvues de gaz inertes par rapport à l’espace. On pense que la raison en est la fuite continue de gaz dans l'espace interplanétaire.

La pollution de l'air

Récemment, les humains ont commencé à influencer l’évolution de l’atmosphère. Le résultat de ses activités a été une augmentation constante de la teneur en dioxyde de carbone dans l'atmosphère en raison de la combustion d'hydrocarbures accumulés au cours des ères géologiques précédentes. D'énormes quantités de CO2 sont consommées lors de la photosynthèse et absorbées par les océans de la planète. Ce gaz pénètre dans l'atmosphère en raison de la décomposition des roches carbonatées et des substances organiques d'origine végétale et animale, ainsi qu'en raison du volcanisme et de l'activité industrielle humaine. Au cours des 100 dernières années, la teneur en CO2 de l’atmosphère a augmenté de 10 %, la majeure partie (360 milliards de tonnes) provenant de la combustion de carburants. Si le taux de croissance de la combustion de carburants se poursuit, la quantité de CO2 dans l’atmosphère doublera au cours des 200 à 300 prochaines années, ce qui pourrait entraîner un changement climatique mondial.

La combustion de carburants est la principale source de gaz polluants (CO, NO, SO2). Le dioxyde de soufre est oxydé par l'oxygène atmosphérique en SO3 et l'oxyde d'azote en NO2 dans les couches supérieures de l'atmosphère, qui à leur tour interagissent avec la vapeur d'eau, et l'acide sulfurique H2SO4 et l'acide nitrique HNO3 qui en résultent tombent à la surface de la Terre dans le forme de ce qu'on appelle. pluie acide. L'utilisation de moteurs à combustion interne entraîne une pollution atmosphérique importante par des oxydes d'azote, des hydrocarbures et des composés de plomb (plomb tétraéthyle) Pb(CH3CH2)4.

La pollution de l'atmosphère par les aérosols est causée à la fois par des causes naturelles (éruptions volcaniques, tempêtes de poussière, entraînement de gouttes d'eau de mer et de pollen végétal, etc.) et par des activités économiques humaines (extraction de minerais et de matériaux de construction, combustion de carburant, fabrication de ciment, etc. ). Le rejet intense et à grande échelle de particules dans l’atmosphère est l’une des causes possibles du changement climatique sur la planète.

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L'atmosphère est la coquille gazeuse de notre planète, qui tourne avec la Terre. Le gaz présent dans l’atmosphère s’appelle l’air. L'atmosphère est en contact avec l'hydrosphère et recouvre partiellement la lithosphère. Mais les limites supérieures sont difficiles à déterminer. Il est classiquement admis que l’atmosphère s’étend vers le haut sur environ trois mille kilomètres. Là, il s'écoule doucement dans un espace sans air.

Composition chimique de l'atmosphère terrestre

La formation de la composition chimique de l’atmosphère a commencé il y a environ quatre milliards d’années. Initialement, l'atmosphère était composée uniquement de gaz légers - hélium et hydrogène. Selon les scientifiques, les conditions initiales pour la création d'une coquille de gaz autour de la Terre étaient des éruptions volcaniques qui, avec la lave, émettaient d'énormes quantités de gaz. Par la suite, les échanges gazeux ont commencé avec les espaces aquatiques, avec les organismes vivants et avec les produits de leurs activités. La composition de l’air a progressivement changé et a pris sa forme moderne il y a plusieurs millions d’années.

Les principaux composants de l'atmosphère sont l'azote (environ 79 %) et l'oxygène (20 %). Le pourcentage restant (1%) est constitué des gaz suivants : argon, néon, hélium, méthane, dioxyde de carbone, hydrogène, krypton, xénon, ozone, ammoniac, dioxydes de soufre et d'azote, oxyde d'azote et monoxyde de carbone, qui sont inclus dans ce un pour cent.

De plus, l’air contient de la vapeur d’eau et des particules (pollen, poussières, cristaux de sel, impuretés d’aérosols).

Récemment, les scientifiques ont noté un changement non pas qualitatif, mais quantitatif dans certains composants de l'air. Et la raison en est l’homme et ses activités. Au cours des 100 dernières années seulement, les niveaux de dioxyde de carbone ont considérablement augmenté ! Cette situation se heurte à de nombreux problèmes, dont le plus global est le changement climatique.

Formation du temps et du climat

L'atmosphère joue un rôle essentiel dans la détermination du climat et de la météo sur Terre. Cela dépend beaucoup de la quantité de lumière solaire, de la nature de la surface sous-jacente et de la circulation atmosphérique.

Examinons les facteurs dans l'ordre.

1. L'atmosphère transmet la chaleur des rayons du soleil et absorbe les rayonnements nocifs. Les anciens Grecs savaient que les rayons du Soleil tombaient sur différentes parties de la Terre sous différents angles. Le mot « climat » lui-même traduit du grec ancien signifie « pente ». Ainsi, à l'équateur, les rayons du soleil tombent presque verticalement, c'est pourquoi il fait très chaud ici. Plus les pôles sont proches, plus l’angle d’inclinaison est grand. Et la température baisse.

2. En raison du chauffage inégal de la Terre, des courants d'air se forment dans l'atmosphère. Ils sont classés selon leurs tailles. Les plus petits (dizaines et centaines de mètres) sont les vents locaux. Viennent ensuite les moussons et les alizés, les cyclones et les anticyclones, ainsi que les zones frontales planétaires.

Toutes ces masses d'air sont en mouvement constant. Certains d’entre eux sont assez statiques. Par exemple, les alizés qui soufflent des régions subtropicales vers l'équateur. Le mouvement des autres dépend largement de la pression atmosphérique.

3. La pression atmosphérique est un autre facteur qui influence la formation du climat. C'est la pression de l'air à la surface de la terre. Comme on le sait, les masses d’air se déplacent d’une zone à haute pression atmosphérique vers une zone où cette pression est plus faible.

Au total, 7 zones sont attribuées. L'équateur est une zone de basse pression. De plus, des deux côtés de l'équateur jusqu'aux latitudes trente, il existe une zone de haute pression. De 30° à 60° - encore basse pression. Et de 60° aux pôles se trouve une zone anticyclonique. Des masses d'air circulent entre ces zones. Ceux qui viennent de la mer vers la terre apportent de la pluie et du mauvais temps, et ceux qui soufflent des continents apportent un temps clair et sec. Aux endroits où les courants d'air entrent en collision, des zones de front atmosphérique se forment, caractérisées par des précipitations et des conditions météorologiques défavorables et venteuses.

Les scientifiques ont prouvé que même le bien-être d’une personne dépend de la pression atmosphérique. Selon les normes internationales, la pression atmosphérique normale est de 760 mm Hg. colonne à une température de 0°C. Cet indicateur est calculé pour les zones terrestres presque au niveau du niveau de la mer. Avec l'altitude, la pression diminue. Par conséquent, par exemple, pour Saint-Pétersbourg 760 mm Hg. - c'est la norme. Mais pour Moscou, qui est située plus haut, la pression normale est de 748 mm Hg.

La pression change non seulement verticalement, mais aussi horizontalement. Cela se ressent particulièrement lors du passage des cyclones.

La structure de l'atmosphère

L'atmosphère rappelle celle d'un gâteau en couches. Et chaque couche a ses propres caractéristiques.

. Troposphère- la couche la plus proche de la Terre. L'« épaisseur » de cette couche change avec la distance à l'équateur. Au-dessus de l'équateur, la couche s'étend vers le haut de 16 à 18 km, dans les zones tempérées de 10 à 12 km, aux pôles de 8 à 10 km.

C'est ici que sont contenus 80 % de la masse totale d'air et 90 % de la vapeur d'eau. Des nuages se forment ici, des cyclones et des anticyclones apparaissent. La température de l'air dépend de l'altitude de la zone. En moyenne, elle diminue de 0,65°C tous les 100 mètres.

. Tropopause- couche de transition de l'atmosphère. Sa hauteur varie de plusieurs centaines de mètres à 1 à 2 km. La température de l'air en été est plus élevée qu'en hiver. Par exemple, au-dessus des pôles en hiver, il fait -65°C. Et au-dessus de l'équateur, il fait -70°C à tout moment de l'année.

. Stratosphère- il s'agit d'une couche dont la limite supérieure se situe à une altitude de 50-55 kilomètres. La turbulence ici est faible, la teneur en vapeur d'eau dans l'air est négligeable. Mais il y a beaucoup d'ozone. Sa concentration maximale se situe à une altitude de 20-25 km. Dans la stratosphère, la température de l'air commence à augmenter et atteint +0,8°C. Cela est dû au fait que la couche d'ozone interagit avec le rayonnement ultraviolet.

. Stratopause- une couche intermédiaire basse entre la stratosphère et la mésosphère qui la suit.

. Mésosphère- la limite supérieure de cette couche est de 80 à 85 kilomètres. Des processus photochimiques complexes impliquant des radicaux libres se produisent ici. Ce sont eux qui fournissent cette douce lueur bleue de notre planète, visible depuis l’espace.

La plupart des comètes et météorites brûlent dans la mésosphère.

. Mésopause- la couche intermédiaire suivante, dont la température de l'air est d'au moins -90°.

. Thermosphère- la limite inférieure commence à une altitude de 80 à 90 km et la limite supérieure de la couche s'étend à environ 800 km. La température de l’air augmente. Elle peut varier de +500°C à +1000°C. Pendant la journée, les variations de température s'élèvent à des centaines de degrés ! Mais l’air ici est si raréfié qu’il n’est pas approprié de comprendre le terme « température » tel que nous l’imaginons.

. Ionosphère- combine la mésosphère, la mésopause et la thermosphère. L'air ici est principalement constitué de molécules d'oxygène et d'azote, ainsi que de plasma quasi neutre. Les rayons du soleil pénétrant dans l'ionosphère ionisent fortement les molécules d'air. Dans la couche inférieure (jusqu'à 90 km), le degré d'ionisation est faible. Plus elle est élevée, plus l'ionisation est importante. Ainsi, à une altitude de 100-110 km, les électrons sont concentrés. Cela aide à réfléchir les ondes radio courtes et moyennes.

La couche la plus importante de l'ionosphère est la couche supérieure, située à une altitude de 150 à 400 km. Sa particularité est qu'il réfléchit les ondes radio, ce qui facilite la transmission des signaux radio sur des distances considérables.

C'est dans l'ionosphère que se produit un phénomène tel que les aurores.

. Exosphère- se compose d'atomes d'oxygène, d'hélium et d'hydrogène. Le gaz contenu dans cette couche est très raréfié et les atomes d’hydrogène s’échappent souvent dans l’espace. Cette couche est donc appelée « zone de dispersion ».

Le premier scientifique à suggérer que notre atmosphère a du poids fut l'Italien E. Torricelli. Ostap Bender, par exemple, dans son roman « Le veau d'or », déplorait que chaque personne soit pressée par une colonne d'air pesant 14 kg ! Mais le grand intrigant s’était un peu trompé. Un adulte subit une pression de 13 à 15 tonnes ! Mais nous ne ressentons pas cette lourdeur, car la pression atmosphérique est équilibrée par la pression interne d'une personne. Le poids de notre atmosphère est de 5 300 000 000 000 000 de tonnes. Ce chiffre est colossal, même s’il ne représente qu’un millionième du poids de notre planète.

Troposphère

Tropopause

La couche de transition de la troposphère à la stratosphère, une couche de l'atmosphère dans laquelle s'arrête la diminution de la température avec l'altitude.

Stratosphère

Stratopause

Couche limite de l'atmosphère entre la stratosphère et la mésosphère. Dans la répartition verticale de la température, il existe un maximum (environ 0 °C).

Mésosphère

Mésopause

Couche de transition entre la mésosphère et la thermosphère. Il existe un minimum dans la répartition verticale de la température (environ -90 °C).

Ligne Karman

Hauteur au-dessus du niveau de la mer, qui est conventionnellement acceptée comme limite entre l'atmosphère terrestre et l'espace. La ligne Karman est située à 100 km d'altitude.

Limite de l'atmosphère terrestre

Thermosphère

La limite supérieure est d'environ 800 km. La température monte jusqu'à des altitudes de 200 à 300 km, où elle atteint des valeurs de l'ordre de 1 500 K, après quoi elle reste presque constante jusqu'aux hautes altitudes. Sous l'influence du rayonnement solaire ultraviolet et X et du rayonnement cosmique, l'ionisation de l'air (« aurores ») se produit - les principales régions de l'ionosphère se trouvent à l'intérieur de la thermosphère. Aux altitudes supérieures à 300 km, l'oxygène atomique prédomine. La limite supérieure de la thermosphère est largement déterminée par l'activité actuelle du Soleil. Pendant les périodes de faible activité, une diminution notable de la taille de cette couche se produit.

Thermopause

Région de l'atmosphère adjacente à la thermosphère. Dans cette région, l’absorption du rayonnement solaire est négligeable et la température ne change pas avec l’altitude.

Exosphère (sphère de diffusion)

Couches atmosphériques jusqu'à 120 km d'altitude

Depuis l’existence de la vie, le confort et la sécurité de tous les organismes en dépendent. Les indicateurs de gaz dans le mélange sont déterminants pour l'étude des zones à problèmes ou des zones écologiquement favorables.

informations générales

Le terme « atmosphère » fait référence à la couche de gaz qui enveloppe notre planète et de nombreux autres corps célestes de l’Univers. Il forme une coquille qui s’élève à plusieurs centaines de kilomètres au-dessus de la Terre. La composition contient une variété de gaz, dont le principal est l'oxygène.

L'atmosphère est caractérisée par :

Hétérogénéité d'un point de vue physique.
Dynamisme accru.
Dépendance à des facteurs biologiques (forte vulnérabilité en cas d'événements indésirables).

La principale influence sur la composition et les processus qui la modifient sont les êtres vivants (y compris les micro-organismes). Ces processus se déroulent depuis la formation de l’atmosphère, soit plusieurs milliards d’années. La coque protectrice de la planète est en contact avec des formations telles que la lithosphère et l'hydrosphère, mais les limites supérieures sont difficiles à déterminer avec une grande précision ; L'atmosphère passe dans l'espace interplanétaire dans l'exosphère - en altitude
A 500-1000 km de la surface de notre planète, certaines sources appellent le chiffre 3000 km.

L'atmosphère est d'une grande importance pour la vie sur Terre, car elle protège la planète des collisions avec les corps cosmiques et fournit des indicateurs optimaux pour la formation et le développement de la vie sous ses diverses formes.
Composition de la coque de protection :

Azote – 78%.
Oxygène – 20,9%.
Mélange gazeux – 1,1% (cette partie est formée de substances telles que l'ozone, l'argon, le néon, l'hélium, le méthane, le krypton, l'hydrogène, le xénon, le dioxyde de carbone, la vapeur d'eau).

Le mélange gazeux remplit une fonction importante : absorber l'excès d'énergie solaire. La composition de l'atmosphère varie en fonction de l'altitude : à une altitude de 65 km de la surface de la Terre, elle contiendra de l'azote
déjà 86%, oxygène – seulement 19%.

Composants de l'atmosphère

La composition diversifiée de l'atmosphère terrestre lui permet de remplir diverses fonctions et de protéger la vie sur la planète. Ses principaux éléments :

Le dioxyde de carbone (CO₂) fait partie intégrante du processus de nutrition des plantes (photosynthèse). Il est rejeté dans l'atmosphère en raison de la respiration de tous les organismes vivants, de la pourriture et de la combustion de substances organiques. Si le dioxyde de carbone disparaît, les plantes cesseront également d’exister.
Oxygène (O₂) – fournit un environnement optimal pour la vie de tous les organismes de la planète et est nécessaire à la respiration. Avec sa disparition, la vie cessera pour 99 % des organismes de la planète.
L'ozone (O 3) est un gaz qui agit comme un absorbeur naturel du rayonnement ultraviolet émis par le rayonnement solaire. Son excès affecte négativement les organismes vivants. Le gaz forme une couche spéciale dans l’atmosphère : le bouclier d’ozone. Sous l'influence des conditions extérieures et des activités humaines, elle commence à se détériorer progressivement, il est donc important de prendre des mesures pour restaurer la couche d'ozone de notre planète afin d'y préserver la vie.

L'atmosphère contient également de la vapeur d'eau - elle détermine l'humidité de l'air. Le pourcentage de ce composant dépend de divers facteurs. Influencé par:

Indicateurs de température de l'air.
Localisation de la zone (territoire).
Saisonnalité.

Cela affecte la quantité de vapeur d'eau et la température - si elle est faible, la concentration ne dépasse pas 1%, si elle est élevée, elle atteint 3 à 4%.
De plus, l'atmosphère terrestre contient des impuretés solides et liquides - suie, cendres, sel marin, divers micro-organismes, poussière, gouttelettes d'eau.

Atmosphère : ses couches

Il est nécessaire de connaître la structure de l'atmosphère terrestre en couches afin de comprendre pleinement pourquoi cette coque gazeuse nous est précieuse. Ils se distinguent par le fait que la composition et la densité du mélange gazeux à différentes altitudes ne sont pas les mêmes. Chaque couche diffère par sa composition chimique et ses fonctions. Les couches atmosphériques de la Terre doivent être disposées dans l’ordre suivant :

La troposphère est située au plus près de la surface terrestre. Les hauteurs de cette couche atteignent 16-18 km en zone tropicale et 9 km en moyenne au-dessus des pôles. Jusqu'à 90 % de toute la vapeur d'eau est concentrée dans cette couche. C'est dans la troposphère que se déroule le processus de formation des nuages. Des mouvements d'air, des turbulences et des convections sont également observés ici. Les températures varient et vont de +45 à -65 degrés - respectivement sous les tropiques et aux pôles. Avec une augmentation de 100 mètres, une diminution de la température de 0,6 degrés est observée. C'est la troposphère, en raison de l'accumulation de vapeur d'eau et d'air, qui est responsable des processus cycloniques. En conséquence, la bonne réponse à la question de savoir quel est le nom de la couche de l’atmosphère terrestre dans laquelle se développent les cyclones et les anticyclones sera le nom de cette couche atmosphérique.

Stratosphère - cette couche est située à une altitude de 11 à 50 km de la surface de la planète. Dans sa zone inférieure, les températures tendent à atteindre des valeurs de -55. Dans la stratosphère, il existe une zone d'inversion - la limite entre cette couche et la suivante, appelée mésosphère. Les températures atteignent des valeurs de +1 degré. Les avions volent dans la basse stratosphère.

La couche d'ozone est une petite zone située à la frontière entre la stratosphère et la mésosphère, mais c'est la couche d'ozone de l'atmosphère qui protège toute vie sur terre des effets du rayonnement ultraviolet. Il fait également la distinction entre les conditions confortables et favorables à l'existence des organismes vivants et les conditions cosmiques difficiles, où même les bactéries ne peuvent pas survivre sans conditions particulières. Il s'est formé à la suite de l'interaction de composants organiques et de l'oxygène, qui entre en contact avec le rayonnement ultraviolet et entre dans une réaction photochimique qui produit un gaz appelé ozone. Étant donné que l'ozone absorbe le rayonnement ultraviolet, il réchauffe l'atmosphère, maintenant ainsi des conditions optimales pour la vie sous sa forme habituelle. En conséquence, l’ozone devrait répondre à la question : quelle couche de gaz protège la Terre du rayonnement cosmique et du rayonnement solaire excessif ?

En considérant les couches de l'atmosphère dans l'ordre depuis la surface de la terre, il convient de noter que la mésosphère vient ensuite. Il est situé à une altitude de 50 à 90 km de la surface de la planète. Indicateurs de température – de 0 à -143 degrés (limites inférieure et supérieure). Il protège la Terre des météorites qui brûlent lors de leur passage
c'est le phénomène de lueur de l'air. La pression du gaz dans cette partie de l'atmosphère est extrêmement faible, ce qui rend impossible une étude complète de la mésosphère, car les équipements spéciaux, notamment les satellites ou les sondes, ne peuvent pas y fonctionner.

La thermosphère est une couche de l'atmosphère située à une altitude de 100 km au-dessus du niveau de la mer. Il s’agit de la limite inférieure, appelée ligne de Karman. Les scientifiques ont classiquement déterminé que l’espace commence ici. L'épaisseur immédiate de la thermosphère atteint 800 km. Les températures atteignent 1 800 degrés, mais une légère concentration d’air permet de conserver intacte la peau des engins spatiaux et des fusées. Dans cette couche de l'atmosphère terrestre, une
phénomène - les aurores boréales - un type particulier de lueur qui peut être observé dans certaines régions de la planète. Ils apparaissent à la suite de l'interaction de plusieurs facteurs - l'ionisation de l'air et l'effet du rayonnement cosmique et du rayonnement sur celui-ci.

Quelle couche de l'atmosphère est la plus éloignée de la terre - l'exosphère. Il existe ici une zone de dispersion de l'air, car la concentration de gaz est faible, de sorte qu'ils s'échappent progressivement au-delà de l'atmosphère. Cette couche est située à une altitude de 700 km au-dessus de la surface terrestre. L'élément principal qui constitue
Cette couche est de l'hydrogène. À l’état atomique, vous pouvez trouver des substances telles que l’oxygène ou l’azote, qui seront fortement ionisées par le rayonnement solaire.
Les dimensions de l'exosphère terrestre atteignent 100 000 km de la planète.

En étudiant les couches de l'atmosphère dans l'ordre depuis la surface de la Terre, les gens ont obtenu de nombreuses informations précieuses qui contribuent au développement et à l'amélioration des capacités technologiques. Certains faits sont surprenants, mais c’est leur présence qui a permis aux organismes vivants de se développer avec succès.

On sait que le poids de l’atmosphère dépasse 5 quadrillions de tonnes. Les couches sont capables de transmettre des sons jusqu'à 100 km de la surface de la planète ; au-dessus, cette propriété disparaît à mesure que la composition des gaz change.
Les mouvements atmosphériques existent parce que le réchauffement de la Terre varie. La surface aux pôles est froide et, plus près des tropiques, le réchauffement augmente ; les indicateurs de température sont influencés par les tourbillons cycloniques, les saisons et l'heure de la journée. La force de la pression atmosphérique peut être déterminée à l’aide d’un baromètre prévu à cet effet. À la suite d'observations, les scientifiques ont établi que la présence de couches protectrices permet d'empêcher des météorites d'une masse totale de 100 tonnes d'entrer en contact chaque jour avec la surface de la planète.

Un fait intéressant est que la composition de l'air (le mélange de gaz dans les couches) est restée inchangée sur une longue période - plusieurs centaines de millions d'années sont connues. Des changements importants ont eu lieu au cours des derniers siècles, depuis que l'humanité a connu une augmentation significative de sa production.

La pression exercée par l'atmosphère affecte le bien-être des personnes. Les indicateurs de 760 mmHg sont considérés comme normaux pour 90 % ; cette valeur devrait se produire à 0 degré. Il faut tenir compte du fait que cette valeur est valable pour les zones du globe où le niveau de la mer passe dans la même bande (sans baisse). Plus l’altitude est élevée, plus la pression sera faible. Cela change également lors du passage des cyclones, puisque les changements se produisent non seulement verticalement, mais aussi horizontalement.

La zone physiologique de l'atmosphère terrestre est de 5 km ; après avoir dépassé cette marque, une personne commence à ressentir une condition particulière - le manque d'oxygène. Au cours de ce processus, 95 % des personnes connaissent une diminution prononcée de leurs performances et le bien-être, même d'une personne préparée et formée, se détériore également considérablement.

C'est pourquoi l'atmosphère est si importante pour la vie sur Terre : les humains et la plupart des organismes vivants ne peuvent exister sans ce mélange gazeux. Grâce à leur présence, il est devenu possible de développer la vie sur Terre familière à la société moderne. Il est nécessaire d'évaluer les dommages causés par les activités industrielles, de prendre des mesures de purification de l'air afin de réduire la concentration de certains types de gaz et d'introduire ceux qui ne sont pas suffisants pour une composition normale. Il est important de réfléchir dès maintenant à d’autres mesures visant à préserver et à restaurer les couches de l’atmosphère afin de maintenir des conditions optimales pour les générations futures.